DE19724810A1 - Atmospheric burner with catalyst-coated honeycomb element - Google Patents
Atmospheric burner with catalyst-coated honeycomb elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a burner according to the preamble of claim 1.
Derartige Brenner weisen meist ein durch eine mit Ausströmöffnung versehene Blechplatte auf. Dadurch kann die Umsetzung des Brenngas-Luft-Gemisches ausschließlich durch Ver brennen in Flammen erfolgen. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß sich ein erheblicher NOx-Ausstoß ergibt, der sich durch die Kombination von Prompt-NO und thermisch gebildetem NO ergibt. Die Umsetzung des Gemisches erfolgt mehrstufig und unter Zuführung von Se kundärluft.Such burners usually have a sheet metal plate provided with an outflow opening. As a result, the fuel-air mixture can only be converted by burning in flames. This has the disadvantage that there is a considerable NO x emission, which results from the combination of prompt NO and thermally formed NO. The mixture is implemented in several stages and with the supply of secondary air.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Brenner der eingangs er wähnten Art vorzuschlagen, der als teilvormischender Brenner betrieben werden kann und bei dem sich ein nur geringer NOx-Ausstoß ergibt.The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to propose a burner of the type mentioned at the outset, which can be operated as a partially premixing burner and in which there is only a small NO x emission.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Brenner der eingangs erwähnten Art durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention this is in a burner of the type mentioned by the kenn drawing features of claim 1 achieved.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird erreicht, daß im Betrieb nur der Teil des Ge misches katalytisch umgesetzt wird, für den die Primärluft ausreicht und nur der Rest des Gemisches in Flammen verbrannt wird, nachdem dieser sich mit Sekundärluft vermischt hat. Da das verbleibende Gemisch samt dem bei der katalytischen Umsetzung des Gemisches entstehende Abgas nicht mehr ausreichend Verbrennungsluft aufweist, wird der Zutritt von Sekundärluft zu den Flammen durch die Kanäle zwischen den Brennerkammern ermöglicht. The proposed measures ensure that only part of the Ge is mixed catalytically, for which the primary air is sufficient and only the rest of the Mixture is burned in flames after it has mixed with secondary air. Since the remaining mixture together with the catalytic conversion of the mixture resulting exhaust gas no longer has sufficient combustion air, the access of Allows secondary air to the flames through the channels between the burner chambers.
Die Entstehung von NOx wird erheblich vermindert, da sich eine Magergemischflamme mit wesentlich niedrigeren Flammentemperaturen ausbildet.The formation of NO x is considerably reduced, since a lean mixture flame is formed with significantly lower flame temperatures.
Dabei kann die Vormischung mit Primärluft so gesteuert werden, daß das Gas-Luft-Gemisch außerhalb der Zündgrenzen liegt wodurch die Gefahr eines Rückschlags von Flammen vermieden wird.The premix with primary air can be controlled so that the gas-air mixture therefore outside the ignition limits there is a risk of flashback is avoided.
Außerdem ist eine relativ lange Verweilzeit des Gemisches im Bereich der katalytischen Oberfläche des Wabenkörpers erzielbar, so daß ein entsprechend großer Teil des Gemi sches katalytisch umgesetzt wird. Dazu trägt auch der Umstand bei, daß die Führung des Gemisches durch den Wabenkörper auch einen sehr innigen Kontakt des Gemisches mit der katalytisch beschichteten Oberfläche sicherstellt.In addition, the mixture has a relatively long residence time in the catalytic range Surface of the honeycomb body achievable, so that a correspondingly large part of the Gemi is implemented catalytically. The fact that the management of the Mixture through the honeycomb body also a very intimate contact of the mixture ensures the catalytically coated surface.
Weiter ist auch sichergestellt, daß die sich bei der Verbrennung des restlichen Gemisches ausbildenden Magergemischflammen in einem hinreichenden Abstand von der katalytisch beschichteten Oberfläche ausbilden, so daß sich nur ein geringer Wärmeeintrag zum Kata lysator ergibt, wodurch dieser vor einer Überhitzung und damit einer Zerstörung geschützt ist. Dieser Effekt ist selbstregulierend, da vor dem Verbrennen des Brenngas-Luft-Gemi sches Sekundärluft zuströmen muß. Die Vermischung mit Sekundärluft erfolgt längs des Ausströmweges des Brenngas-Abgas-Gemisches.It also ensures that the combustion of the remaining mixture forming lean mixed flames at a sufficient distance from the catalytic Form coated surface so that there is only a small heat input to the kata lysator results, which protects it from overheating and thus destruction is. This effect is self-regulating, because before the combustion of the gas-air mixture secondary air must flow in. Mixing with secondary air takes place along the Outflow path of the fuel gas / exhaust gas mixture.
Weiter ist durch die vorgeschlagenen Maßnahmen auch erreichbar, daß der thermische Auftrieb im Brennraum, in dem der Brenner angeordnet ist, zur Überwindung der Druckver luste an der Abdeckung des Brenners genutzt werden kann.It is also achievable through the proposed measures that the thermal Buoyancy in the combustion chamber in which the burner is arranged to overcome the pressure ver can be used on the burner cover.
Dabei kann die katalytisch beschichtete Oberfläche so gestaltet werden, daß zur Kühlung des Katalysators die Wärmeauskopplung durch Strahlung genutzt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß eine geringe Länge des Katalysators auf der dem Brennraum zuge wandten Seite katalytisch beschichtet ist. The catalytically coated surface can be designed so that for cooling of the catalyst, the heat extraction by radiation can be used. this will thereby achieved that a short length of the catalyst on the combustion chamber facing side is coated catalytically.
Bei teilvormischenden Brennern ergibt sich auch der Vorteil, daß diese, verglichen mit voll vormischenden Brennern, in einem größeren Bereich betrieben werden können. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen konnte auch der Hauptnachteil der bisherigen teilvormi schenden Brenner der gegenüber vollvormischenden Systemen erhöhte NOx-Ausstoß be hoben werden.Partially premixing burners also have the advantage that they can be operated in a larger area compared to fully premixing burners. The proposed measures also eliminated the main disadvantage of the previous partially pre-mixing burners, the increased NO x emissions compared to fully pre-mixing systems.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 oder 3 ergibt sich die Möglichkeit, auch größere Brenneranordnungen herzustellen, bei denen trotzdem über deren gesamte Fläche im we sentlichen gleiche Verhältnisse gegeben sind, wobei auch in den zentralen Bereichen einer solchen Brenneranordnung ein ausreichender Zutritt von Sekundärluft möglich ist.Due to the features of claim 2 or 3 there is the possibility of larger To produce burner assemblies in which we still over their entire area Substantially the same conditions exist, with one in the central areas sufficient burner arrangement is possible in such a burner arrangement.
Bei Anordnung eines durchgehenden Wabenkörpers 7 gemäß Anspruch 4 über mehrere Brenner ergibt sich der Vorteil, daß durch die in den Zwischenräumen zwischen den Bren nern den Wabenkörper durchströmende Sekundärluft Wärme aus diesem abgeführt wird und dadurch eine Überhitzung der katalytischen Beschichtung 8 vermieden wird. Gleichzeitig wird die Sekundärluft vorgewärmt. Letzteres führt zu einer besseren Verbrennung des nicht katalytisch umgesetzten Gemisches.When arranging a continuous honeycomb body 7 according to claim 4 over several burners, there is the advantage that heat is dissipated from the secondary air flowing through the honeycomb body in the spaces between the burners, thereby avoiding overheating of the catalytic coating 8 . At the same time, the secondary air is preheated. The latter leads to better combustion of the non-catalytically converted mixture.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 der Zeich nungen erläutert.An embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS . 1 to 5 of the drawings.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner, Fig. 1 shows a section through an inventive burner,
Fig. 2 eine Brenneranordnung in Draufsicht, Fig. 2 shows a burner arrangement in top view,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Brenneranordnung nach der Fig. 2, Fig. 3 shows a cross section through the burner assembly of Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Brenneranordnung und Fig. 4 is a plan view of a further burner arrangement and
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Brenneranordnung nach der Fig. 4. Fig. 5 shows a cross section through the burner assembly of FIG. 4.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Fig. gleiche Einzelheiten.The same reference numerals mean the same details in all the figures.
Der Brenner nach der Fig. 1 weist ein Gasverteilrohr 1 auf, in das Düsen 2 eingeschraubt sind oder das mit Öffnungen versehen ist, aus denen ein Gasstrahl 3 austritt. Durch den Impuls des Gases wird Luft mitgerissen, so daß ein unterstöchiometrisches Gemisch ent steht. Dieses strömt über einen Diffusor 4 eines Injektors 5 in einen Gassammelraum 6.The burner according to FIG. 1 has a gas distribution pipe 1 , into which nozzles 2 are screwed or which is provided with openings from which a gas jet 3 emerges. Air is entrained by the momentum of the gas, so that a substoichiometric mixture is created. This flows through a diffuser 4 of an injector 5 into a gas collecting space 6 .
Von dort strömt das Gemisch in einen Wabenkörper 7, der eine katalytische Beschichtung 8 aufweist.From there, the mixture flows into a honeycomb body 7 , which has a catalytic coating 8 .
Dabei ist das Gasverteilrohr 1 durch eine abgewinkelte Platte 15 gegen den Wabenkörper 7 abgeschirmt, um so einen Rückschlag auf die Düsen 2 zu vermeiden.The gas distribution pipe 1 is shielded from the honeycomb body 7 by an angled plate 15 in order to avoid kickback on the nozzles 2 .
Beim Betrieb des Brenners strömt das Gemisch über den Injektor 5 in den Gassammelraum 6 und durchströmt anschließend den Wabenkörper 7. Dabei wird ein Teil des Gemisches katalytisch umgesetzt. Die dabei entstehenden Abgase strömen gemeinsam mit dem ver bleibenden Gemisch (13) aus den oberen Öffnungen der Kanäle des Wabenkörpers 7 aus. Das nicht umgesetzte Gemisch 13 verbrennt oberhalb der Oberseite des Wabenkörpers 7 mit Flammen 14.When the burner is in operation, the mixture flows via the injector 5 into the gas collecting space 6 and then flows through the honeycomb body 7 . Part of the mixture is converted catalytically. The resulting exhaust gases flow together with the remaining mixture ( 13 ) from the upper openings of the channels of the honeycomb body 7 . The unreacted mixture 13 burns with flames 14 above the top of the honeycomb body 7 .
Beim Starten des Brenners strömt das gesamte Gemisch durch den Wabenkörper 7 und verbrennt mit Flammen 14. Das Brenngas-Luft-Gemisch wird konventionell gezündet. Die dabei entstehenden Flammen 14 heizen den Wabenkörper 7 auf, so daß die katalytische Beschichtung 8 ihre Arbeitstemperatur erreicht und ein Teil des Gemisches katalytisch um gesetzt wird. When the burner is started, the entire mixture flows through the honeycomb body 7 and burns with flames 14 . The fuel gas-air mixture is ignited conventionally. The resulting flames 14 heat the honeycomb body 7 , so that the catalytic coating 8 reaches its working temperature and part of the mixture is converted catalytically.
Der Wabenkörper 7 wird gekühlt durch Strahlungswärmeauskopplung an der dem den Brenner aufnehmenden Brennraum zugewandten Seite sowie durch die Sekundärluft, die durch die nicht mit Brenngas beaufschlagten Kanäle beziehungsweise durch die Zwischen räume zwischen den Brennkammern strömt.The honeycomb body 7 is cooled by radiant heat decoupling on the side facing the combustion chamber receiving the burner and by the secondary air flowing through the channels not exposed to fuel gas or through the intermediate spaces between the combustion chambers.
Eine Kühlung des Gemisches ist dabei nicht notwendig, da die Vormischung außerhalb der Zündgrenzen liegt.Cooling of the mixture is not necessary because the premix outside of the Ignition limits are.
Bei der Verbrennung des verbleibenden Gemisches strömt Sekundärluft zu den Flammen 14. Dadurch stabilisiert sich die Magergemischflamme erst in einem weiteren Abstand von der Oberseite des Wabenkörpers 7, so daß der Wärmeeintrag in diesen vermindert und eine Überhitzung verhindert wird. Durch die Magergemischflammen ist es auch möglich, daß die thermische Auftriebskraft zur Drucküberwindung genutzt werden kann.When the remaining mixture is burned, secondary air flows to the flames 14 . As a result, the lean mixture flame stabilizes only at a further distance from the top of the honeycomb body 7 , so that the heat input therein is reduced and overheating is prevented. Due to the lean mixed flames, it is also possible that the thermal buoyancy can be used to overcome the pressure.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Brenneranordnung, bei der die einzelnen Brenner voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Injektoren 5 mit Gasdüsen 2 ausgerichtet sind und Sekundärluft 12 durch die Spalte 11 zwischen den Brennern hindurchströmen kann. Figs. 2 and 3 show a burner arrangement, in which the individual burners are arranged spaced from each other, wherein the injectors are aligned with 5 gas nozzle 2 and the secondary air 12 can flow through the gaps 11 between the burners.
Dabei kann die Sekundärluft 12 ungehindert zwischen den Brennern hindurch nach oben strömen und kühlt dabei die Wände der Brenner.The secondary air 12 can flow freely between the burners and thereby cool the walls of the burners.
Bei einer Brenneranordnung nach den Fig. 4 und 5 sind die Brenner von einem durchgehen den Wabenkörper 7′ überdeckt, so daß die durch Spalte 11 aufsteigende Sekundärluft 12 durch den Wabenkörper 7′ hindurchströmt und dabei Wärme aus diesem ableitet.In a burner arrangement according to FIGS. 4 and 5, the burners are covered by a continuous honeycomb body 7 'so that the secondary air 12 rising through column 11 flows through the honeycomb body 7 ' and dissipates heat from it.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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AT98996A AT404981B (en) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | BURNER |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9835327B2 (en) * | 2006-09-06 | 2017-12-05 | Electrolux Home Products Corporation N.V. | Gas burner for cooking appliances |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4047877A (en) * | 1976-07-26 | 1977-09-13 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Combustion method and apparatus |
AT401289B (en) * | 1994-05-24 | 1996-07-25 | Vaillant Gmbh | BURNER PLATE |
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1996
- 1996-06-10 AT AT98996A patent/AT404981B/en not_active IP Right Cessation
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1997
- 1997-06-06 CH CH136197A patent/CH690193A5/en not_active IP Right Cessation
- 1997-06-07 DE DE1997124810 patent/DE19724810A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9835327B2 (en) * | 2006-09-06 | 2017-12-05 | Electrolux Home Products Corporation N.V. | Gas burner for cooking appliances |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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ATA98996A (en) | 1998-08-15 |
AT404981B (en) | 1999-04-26 |
CH690193A5 (en) | 2000-05-31 |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |