DE2652522A1 - Verfahren und vorrichtung zum flammenlosen verbrennen eines brennstoffgemisches - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum flammenlosen verbrennen eines brennstoffgemischesInfo
- Publication number
- DE2652522A1 DE2652522A1 DE19762652522 DE2652522A DE2652522A1 DE 2652522 A1 DE2652522 A1 DE 2652522A1 DE 19762652522 DE19762652522 DE 19762652522 DE 2652522 A DE2652522 A DE 2652522A DE 2652522 A1 DE2652522 A1 DE 2652522A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mixture
- filling
- radiation substance
- boiler
- radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
- F23C99/006—Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/0027—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel
- F24H1/0045—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel with catalytic combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
- F24H1/406—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes the tubes forming a membrane wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
- F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
- F24H9/1832—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners
- F24H9/1836—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners using fluid fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbrennen eines Gemisches aus Brennstoffen
und einem Oxydationsmittel in einem Reaktionsraum, z. B. einem Kessel, der mit einem Strahlungsstoff zur flammenlosen
nicht-katalytischen Verbrennung dieses Gemisches gefüllt ist. Unter dem Begriff "Brennstoffe" sind Brenngase
und flüssige Brennstoffe zu verstehen. Die durch die Verbrennung erzeugte Wärme soll vorwiegend durch Strahlung an
Wärmetauschflächen abgegeben und von diesen an das zu erwärmende, die Wärmetauschflächen umströmende Medium übertragen
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vor-
233-(S 902I)-SdE
709825/0641
richtung sind vor allem zur Erwärmung von Flüssigkeiten bestimmt, können jedoch bei geeigneter Anpassung auch zur Erwärmung
von Gasen verwendet werden.
Es sind bereits eine Reihe von Verfahren und Einrichtungen zur flammenlosen nicht-katalytischen Verbrennung eines
Brennstoff-Luft-Gemisches sowie vorwiegend mit Strahlung (Radiation) arbeitende Heizkessel bekannt. Die bekannten
Verfahren und Einrichtungen weisen jedoch bestimmte Mängel auf und es ist der Zweck der Erfindung, diese Nachteile der
bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu beseitigen.
Es ist bereits ein Kessel bekannt, in dessen Brennkammer ein Gas-Luft-Gemisch kontinuierlich verbrannt wird, das durch
eine ein System von parallelen Kanälen aufweisende Sinterplatte einströmt. Nach der anfänglichen Erwärmung der einen
Seite dieser Platte wird die Verbrennungsreaktion in den Plattenkörper hineingedrückt, dessen Temperatur sich dadurch
stark erhöht. Wenn auch in diesem Kessel eine sehr hohe Temperatur erreicht wird, die eine Voraussetzung für die Wärmeübergabe
durch Strahlung ist, handelt es sich hier nicht um einen echten Strahlungskessel, da durch Strahlung nur ein verhältnismäßig
geringer Wärmeanteil übergeben wird, weil der Raum stromab der Platte leer ist und die heißen Verbrennungsprodukte
durch diesen Raum zur weiteren Verwendung abgeführt werden, ohne ihre Wärme durch Strahlung abgegeben zu haben.
Ferner sind zahlreiche, mit flammenloser Verbrennung arbeitende Kessel bekannt, bei denen ein Rost und über demselben
eine Brennkammer angeordnet sind, die durch einen oberen Rost, z. B. einen Röhrenrost, verschlossen ist, der eine
aus einer keramischen Masse bestehende Füllung trägt. Das brennende Gasgemisch wird aus der Verbrennungskammer durch
70 9 825/0641
den Rost in die keramische Füllung geführt, wo seine Verbrennung endet. Auch diese Kessel können nicht als echte
Strahlungskessel bezeichnet werden, da ebenfalls nur ein Teil der Wärme durch Strahlung und der überwiegende Teil
an das zu erwärmende Medium durch Konvektion in dem hinter der Reaktionskammer liegenden Kesselteil übergeben wird.
Im praktischen Betrieb hat es sich gezeigt, daß die mit einer Brennkammer ausgestatteten Strahlungskessel einen verhältnismäßig
niedrigen Wirkungsgrad aufweisen.
Bei einem anderen bekannten Kessel wird ein Gas-Luft-Gemisch in unvorgewärmtem und ungezündetem Zustand mit
einer die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammen wesentlich übersteigenden Strömungsgeschwindigkeit in eine gasdurchlässige
Strahlungsstoff-Füllung eingeführt und verbrannt, wobei der Strahlungsstoff bei hohen Temperaturen
in einen Wärmezustand gerät, bei dem er die gesamte an seiner Oberfläche freigesetzte Wärmeenergie durch Strahlung
an die Wärmetauschflächen abgibt. Dieser Kessel zeichnet
sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad aus, da die Verbrennungsreaktion in einer schmalen Zone des Strahlungsstoffes erfolgt, aus der im wesentlichen die gesamte Wärmeenergie
abgestrahlt wird, so daß hinter dieser Zone die Brennprodukte bereits stark abgekühlt sind und keine weiteren
Wärmetauschflächen zum Nachkühlen erforderlich sind, wie dies bei den vorher beschriebenen Kesseln notwendig ist.
Strahlungskessel sind vorwiegend für einen voll- oder teilautomatisierten Betrieb bestimmt, z. B. zur Beheizung
von Familienhäusern, Häuserblöcken, Wohnsiedlungsbauten u. dgl., wo sich der Kessel nicht unter ständiger Aufsicht befindet.
Eine der Grundbedingungen für diesen Einsatz ist seine größtmögliche Betriebssicherheit gegen Störungen durch Versagen
einer der Hilfseinrichtungen, z. B. einer Unterbrechung der
709825/0641
Gaszufuhr, Stromausfall, Versagen der Flüssigkeitspumpe u. dgl. Die gefährlichste dieser Störungen5 die zu einer
Havarie führen können, ist eine kurzzeitige Unterbrechung der Gaszufuhr, bei der die Verbrennung des Gemisches im
Kessel für eine gewisse Zeit aussetzt, worauf nach Erneuerung der Gaszufuhr sich das ungezündete Gas im Kessel ansammeln
und eine Explosion verursachen kann. Eine ähnliche Gefahr kann auch dann eintreten, wenn das Gasgemisch nur
in einem Teil des aktiven Querschnitts des Kessels brennt, so daß in den übrigen Teilen sich das ungezündete Gas ansammeln
und die Sicherheit des Kessels gefährden könnte.
Daher ist es unerläßlichj den Kessel gegen solche
zu einer Havarie führenden Zustände und vor allem gegen eine bei einer Unterbrechung der Gaszufuhr und/oder bei
einem Stromausfall entstehende Explosionsgefahr zu siehern. Eine solche Sicherung kann dadurch erzielt werden, daß in
der Brennkammer, in welcher das Gas vor seinem Eintritt in den Kessel brennt, ein oder mehrere auf eine offene Flamme
ansprechende Fühler angeordnet werden, in deren Stromkreis ein Ventil geschaltet ist, das beim Verlöschen der Flamme
oder Stromausfall die Gaszufuhr absperrt.
Solche Fühler können jedoch nur bei Kesseln verwendet werden, bei denen dem Rost eine Brennkammer vorgeschaltet
ist. Bei einem Kessel, bei dem in die auf einem Rost gelagerte Füllung ein ungezündetes und unvorgewärmtes Gemisch eingeführt
wird, können diese Fühler nicht verwendet werden, weil dann das Gemisch noch vor dem Einströmen in die Füllung entzündet
werden müßte. Damit würde dieser Kessel auf das Niveau der mit einer offenen Brennkammer ausgestatteten Kessel sinken,
die einen weit niedrigeren Wirkungsgrad haben. Ohne die Betriebsüberwachung durch Meßfühler bietet jedoch ein solcher
Kessel nicht die geforderte Sicherheit gegen Explosionen.
709825/0641
Es handelt sich somit um zwei gegenläufige Forderungen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines mit sehr hohem Wirkungsgrad arbeitenden Strahlungskessels, der gegen
Explosionen und andere Havarien gesichert ist.
Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren und einer bekannten Einrichtung aus, bei denen eine flammenlose,
nicht-katalytische Verbrennung eines brennbaren Gemisches an der Oberfläche von Körnern eines keramischen
Strahlungsstoffes erfolgt. Beim erfindungsgemäßen Kessel
sind Wärmetauschflächen einerseits am Umfang und innerhalb der Strahlungsstoff-Füllung angeordnet und werden von dem
zu erwärmenden Medium, das sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas sein kann, angeströmt.
Zur Verbrennung sind sowohl gasförmige als auch flüssige Brennstoffe geeignet. Die letzteren müssen jedoch zuvor
in Dampfform überführt werden, um ähnlich wie ein Gas weiterbehandelt
werden zu können. In den folgenden Ausführungen wird deshalb der Ausdruck "Brenngas" verwendet, das auch verdampfter
flüssiger Brennstoff sein kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das vorgewärmte Gemisch des Brennstoffes mit dem Oxydationsmittel außerhalb
der Strahlungsstoff-Füllung entzündet. Sobald eine zur Anzeige erforderliche Flamme entsteht, jedoch noch bevor
das Gemisch in vollen Brand gerät, wird das entzündete Gemisch auf das freie obere Niveau des Strahlungsstoffes in
gleichmäßiger Verteilung über das gesamte Niveau eingeführt, worauf in der ersten Phase des Durehtritts des Gemisches
durch den Strahlungsstoff seine Strömungsgeschwindigkeit erhöht und eine flammenlose Verbrennung hervorgerufen wird,
durch v/elche in dein Strahllingsstoff eine Glutsone gebildet-
709825/0641
wird, und hinter dieser Glutzone in der zweiten Phase des Durchtritts des Gemisches durch den Strahlungsstoff die
Oberfläche der Wärmetauschflächen vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit der Gase geändert wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält im wesentlichen einen zusammenhängenden
oben mit einer Haube versehenen Umfangsmantel, der zumindest teilweise aus zur Strömungsrichtung des Gasgemisches
parallelen Rohren besteht und in dem sich eine gasdurchlässige Strahlungsstoff-Füllung befindet. Zwischen dem
oberen Niveau der Füllung und einer Platte der Mantelhaube ist eine Zünd- und Indikationsspalte vorgesehen, in die eine
Gemischzuführung und ein oder mehrere auf eine offene Flamme ansprechende Meßfühler hineinragen, in deren Stromkreis ein
Sperrventil der Gaszuleitung geschaltet ist. Von den Rohrelementen für das zu erwärmende Medium innerhalb der Strahlungsstoff-Füllung
teilen sich mindestens einige im unteren Teil der Füllung in mindestens zwei Zweige, die unten in
einen gemeinsamen Sammler münden.
In die Zünd- und Indikationsspalte mündet oberhalb des freien oberen Niveaus der Strahlungsstoff-Füllung ein
System von Verteilungsrohren zur Zufuhr des Brenngemisches, dessen Rohre gleichmäßig über den Querschnitt der Füllung
verteilt angeordnet sind.
Die Rohre des Umfangsmantels und die durch die Strahlungsstoff-Füllung
hindurchgehenden Rohrelemente sind an die Zufuhrleitung für die zu erwärmende Flüssigkeit angeschlossen,
in der eine Flüssigkeitspumpe und ein Sicherheitsgefäß für die Flüssigkeit eingeschaltet sind. Dieses über dem
Kessel angeordnete Gefäß ist über gesonderte Leitungen einerseits an die Flüssigkeits-Zulaufleitung des Kessels und andererseits
an die Ablaufleitung angeschlossen. Sowohl der Ein-
709825/0641
lauf in das Sicherheitsgefäß als auch sein Ablauf werden durch in einen SicherungsStromkreis eingeschaltete Elektromagnet-Ventile
überwacht. Beim Stromfluß sind die Ventile geschlossen, während sie bei Stromausfall öffnen.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich bei Versagen des Flüssigkeitszulaufs in den Kessel durch einen
Stromausfall und Ausfall der Pumpe das Sicherheitsgefäß
selbsttätig in den Heizkreis des Kessels einschaltet, so daß die in der Füllung des Kessels angesammelte Wärme der
Flüssigkeit an den Sicherheitskreislauf übergeben wird, in welchem die Flüssigkeit durch Gravitationseinfluß strömt.
Bei einem Stromausfall wird gleichzeitig die Gaszufuhr durch Ansprechen der in der Zünd- und Indikationsspalte angeordneten
Meßfühler und Schließen des Gasventils gesperrt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Strahlungsstoff-Füllung aus mehreren
granulometrisch und/oder qualitativ verschiedenen Schichten.
Dies bietet die Möglichkeit, durch gegenseitige Abstimmung z. B. der Abstände zwischen den Wärmetauschflächen, der
Größen ihrer Oberflächen und der Führung des Kesselregimes die Stärke und gegebenenfalls auch die Lage der Strahlungszone mit den höchsten Temperaturen in derjenigen Schicht der
Füllung zu fixieren, die aus einem hochwertigen Material, z. B. auf der Basis von Korund, besteht, während in den thermisch
weniger beanspruchten Zonen ein weniger wertvolles Material genügt.
Die von der Flüssigkeit durchströmten Rohre sind hohen Temperaturen ausgesetzt, insbesondere in der Strahlungszone, in der sie mit dem hoch erhitzten Strahlungsstoff
in unmittelbarer Berührung sind. Sie müssen deshalb intensiv gekühlt werden. Obgleich die Rohre ständig von Flüssig-
709825/0641
keit durchströmt sind, könnte sich an der Rohrwand ein laminarer Strom von Dampfblasen ausbilden und bei Kondensation
des Dampfes Stöße im Kessel auftreten. Um dies zu verhindern, werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
in die Rohre schraubenförmige Leit- und Mischelemente z. B. in der Gestalt von Propellerschaufeln od. dgl. eingelegt,
die eine vollkommene Bespülung der Wände mit der Flüssigkeit in den Rohren sichern und die Bildung einer laminaren
Dampfströmung verhindern.
Die Einrichtung (Kessel) gemäß der Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Kesseln
auf. Da durch die Verzweigung der Rohrelemente die Größe der Wärmetauschflächen und auch der Strömungsquerschnitt für
die Gase entlang des Kessels geändert und durch eine geeignete Wahl der Form, der Körnung und der Qualität des Strahlungsstoffes die Wärmeabgabe im Kessel beherrscht werden
können, werden optimale Parameter des Kessels erreicht, was auch die Erklärung für den äußerst hohen Wirkungsgrad des
Kessels ist.
Der Kessel kann ferner je nach den an die Temperatur der Abgabe gestellten Forderungen betrieben werden. So
gelten z. B. bei einer Kesselanordnung auf dem Dach eines Gebäudes bestimmte Vorschriften bezüglich der Abgastemperatur,
die unbedingt eingehalten werden müssen. In einem Kesselraum oder in Kellerräumen können dagegen höhere Abgastemperaturen
erwünscht sein. Einige der bekannten Kesselausführungen müssen in zwei Phasen angelassen werden, und zwar
muß zuerst die keramische Masse auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden, worauf erst der Kessel auf seine volle Leistung
gebracht werden kann. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Kessel nicht notwendig, der seine volle Leistung in
sehr kurzer Zeit erreicht.
709825/06A1
Ein weiterer großer Vorteil beruht darin, daß der Kessel keinen feuerfesten Rost benötigt, da das brennende Gemisch in
die Strahlungsstoff-Füllung von oben durch das freie obere Niveau dieser Füllung einströmt. Bekanntlich bildet ein thermisch
hoch beanspruchter Rost einen empfindlichen, und störanfälligen Bestandteil von Kesseln.
Der Betrieb des Kessels vollzieht sich fast geräuschlos, vras VOBi Standpunkt des Umweltschutzes ebenfalls vorteilhaft
ist.
Im folgenden wird ein Äusführungsbeispiel der Erfindung in Gestalt eines Kessels zur Beheizung von Räumlichkeiten
anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematisehen Achsialschnitt des
Kessels,
Fig. 2 einen schematisehen Querschnitt des Kessels längs der Schnittlinie H-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen schematisehen Querschnitt des Kessels
längs der Schnittlinie III-III in Fig. I9
Fig. H einen schematisehen Querschnitt längs der
Schnittlinie IV-IV in Fig. ls und
Fig. 5 eine Schaltung des Kessels im Heizsystem.
Dsi" dargestellte Kessel enthält einen zusammenhängenden
ümfangsmantel 1 aus Rohren 2S deren Achsen mit der Strömungsrichtung
des Gasgemisches parallel sind. Die Rohre 2 können miteinander in unmittelbarer Berührung stehen oder
durch Zwischenstücke 3 verbunden seint die separate Teile
D982S/064
darstellen. Es können auch Rohre verwendet werden, an denen die Zwischenstücke bereits vorgesehen sind. An den Kessel ist
an seinem Unterende eine Zulaufleitung 4 für die kühle Flüssigkeit und an seinem Oberende eine Ablaufleitung 5 für die erwärmte
Flüssigkeit angeschlossen. Der Mantel 1 des Kessels ist oben durch eine Doppelhaube 6 abgeschlossen. Am unteren Ende
ist ein Sieb 7 angeordnet, unter dem sich ein Stutzen 8 zum Abziehen der Abgase und der Verbrennungsprodukte befindet.
Das Brennstoff-Luftgemisch wird durch eine Zuleitung 9 in einen schmalen freien Raum 10 geführt, der eine Zünd- und
Meßkammer unterhalb der Doppelhaube 6 darstellt.
Im Kessel sind Rohrelemente 11 vorgesehen, von denen jedes einen oberen Teil 12 enthält, der sich in mindestens
zwei Zweige 13 teilt, deren Unterenden an einen gemeinsamen Sammler 14 angeschlossen sind. Der Sammler 14 ist an die gemeinsame
Zulaufleitung 4 für die kühle Flüssigkeit angeschlossen, durch die auch Flüssigkeit den Rohren 2 des Umfangsmantels
1 zugeführt wird. Die oberen Teile 12 der Rohrelemente 11 münden in einen oberen Sammler 15, der an die gemeinsame
Ablaufleitung 5 angeschlossen ist, in welche auch die Flüssigkeit aus den Mantelrohren 2 geführt wird.
Die Doppelhaube 6 besteht aus einer Kappe 16 und einer Platte 17, die die obere Begrenzung der schmalen Zünd- und
Meßkammer 10 bildet. Das brennbare Gemisch wird der Kammer 10 aus der Ringleitung 9 durch ein System von gleichmäßig
verteilten Verteilungsrohren 18 zugeleitet, die gleichzeitig zum Vorwärmen des Gemisches dienen.
Der Innenraum des Mantels 1 enthält eine Strahlungsstoff-Füllung 19, die zweckmäßig aus zwei bzw. mehreren Schichten
20, 21 zusammengesetzt ist. Diese Schichten bestehen aus granumetrisen und/oder qualitativ verschiedenen Materialien.
So besteht beispielsweise in der Zone der höchsten Tempe-
709825/0641
raturen die eine Schicht 20 aus einem hochwertigen Material auf der Basis von Korund, während die Schicht 21 im kühleren
Bereich aus einem weniger wertvollen Material bestehen kann.
Die Zünd- und Meßkammer 10 ist also oben durch die Platte 17 und unten durch das freie Niveau 22 der Strahlungsstoff -Füllung 20 begrenzt. Die Bezeichnung "freies oberes
Niveau" bedeutet, daß das Gemisch in diesem Niveau ohne einen Rost in die Füllung einströmt.
In die Kammer 10 mündet ein Zündorgan 23 in Form eines elektrischen Funkenzünders oder eines Hilfs-Gasbrenners oder
dergleichen und an der gegenüberliegenden Seite sind ein oder mehrere auf eine offene Flamme ansprechende Meßfühler
24 angebracht.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist in dem Flüssigkeitskreis
25 unmittelbar über dem Kessel ein Sicherheitsgefäß 26 vorgesehen.
Dieses Gefäß 26 ist über ein Magnetventil 27 und eine Steigleitung 28 an die Ablaufleitung 5 für die erwärmte
Flüssigkeit und über eine Falleitung 29 sowie ein weiteres Magnetventil 30 an die Zulaufleitung 4 für die kühle
Flüssigkeit angeschlossen. Ferner ist in den Flüssigkeitskreis ein vorgeschriebenes Expansionsgefäß 31 eingeschaltet.
Der beschriebene Kessel arbeitet wie folgt:
In den im Heizkreis 25 eingeschalteten Kessel wird das brennbare Gemisch bei aktiviertem Zündorgan 23 eingeführt
und in der Kammer 10 entzündet. Das brennende Gemisch gelangt auf das freie obere Niveau 22 des Strahlungsstoffes 20. Beim
Durchgang durch den Strahlungsstoff steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches und es bildet sich eine Glutzone
im Strahlungsstoff aus, die in der Schicht 20 aus hochwertigem Material liegt. In dieser Zone wird die Wärmemenge durch
709825/0-6 41
Strahlung in die Rohrwandungen abgegeben. Beim weiteren
Durchgang durch die Strahlungsstoff-Füllung 19 sinkt die
Temperatur des annähernd vollständig verbrannten Gemisches. In der Schicht 21 der Füllung wird die Restwärme an die vergrößerte
Oberfläche der Rohrzweige 13 abgegeben und gleichzeitig durch eine andere Körnung und Zusammensetzung der
Füllung in der Schicht 21 der Wärmeübergang verbessert.
Die Vergrößerung der Oberfläche der Wärmetauschflächen ist aus Fig. 3 und 4 ersichtlich. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt
durch die Glutzone mit der geringeren Anzahl der Rohrteile 12s tvährend Fig. 4 einen Schnitt durch die
Füllkörperschicht 21 mit der größeren Anzahl der Rohr- teile 13 darstellt.
Die Zünd- und Meßkammer 10 hat kleinstmögliche Ausmaße und iste nicht größer als zur Zündung des Gemisches und überwachung
der Flamme unumgänglich notwendig. Diese Kammer ist keinesfalls eine bei den mit offener Flamme arbeitenden
Kesseln vorhandene Brennkammers weil die Strömungsgeschwindigkeit
des Gemisches so groß ist, daß in ihr eine vollständige Verbrennung des Gemisches nicht erfolgen kann.
In die Rohre sind schraubenförmige Leit- und Mischelemente z. B. in Form von Wendelschaufeln 32 eingelegt9
die die Bildung eines laminaren Stromes aus Dampfblasen verhindern und die im Rohr strömende Flüssigkeit intensiv vermischen.
.Bei einer Störung der Gaszufuhr oder bei einem Stromausfall
sprechen die Meßfühler 24 an und bewirken das Schließen
eines in der Gaszuführleitung 9 vorgesehenen - nicht dargestellten
- Ventils.
Bei einem Stromausfall öffnen gleichzeitig auch di© bei=
709825/0641
•46.
den Magnetventile 27, 30 und schalten das Sicherheitsgefäß
26 in den Kesselkreislauf ein. Die Flüssigkeit fließt dann unter Wirkung der Schwerkraft durch diesen Kreislauf und
führt die Wärme aus der Strahlungsstoff-Füllung 19 ab.
709825/0841
Leerseite
Claims (7)
- Patentansprüche1,. Verfahren zum flammenlosen nicht-katalytischen Verbrennen eines Gemisches aus gas- oder dampfförmigem Brennstoff und einem Oxydationsmittel in einem Strahlungsstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgewärmte Gemisch des Brennstoffes mit dem Oxydationsmittel außerhalb des Strahlungsstoffes entzündet wird und sobald eine zur Indikation erforderliche Flamme entsteht, jedoch noch bevor das Gemisch in vollen Brand gerät, das entzündete Gemisch auf das freie obere Niveau des Strahlungsstoffes in gleichmäßiger Verteilung über den gesamten Querschnitt eingeführt wird, worauf in einer ersten Phase des Durchtritts des Gemisches durch den Strahlungsstoff seine Strömungsgeschwindigkeit erhöht und eine flammenlose Verbrennung hervorgerufen wird, durch welche in dem Strahlungsstoff eine besonders intensiv strahlende Glutzone gebildet wird, und hinter dieser Glutzone in einer zweiten Phase des Durchtritts des Gemisches durch den Strahlungsstoff die Oberfläche der Wärmetauschflächen vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit der Gase geändert wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der höchsten Temperaturen in einer Schicht des Strahlungsstoffes fixiert wird, die aus einem hochwertigen Material, z. B. auf der Basis von Korund, besteht, während die thermisch weniger beanspruchten Zonen in einer oder mehreren Schichten aus einem weniger wertvollen Strahlungsstoff fixiert werden.
- 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zusammenhängenden durch eine obere Haube (6) abgeschlossenem Umfangsmantel (1) aus parallel zur Strömungsrichtung des Gasgemisches ausgerichteten Rohren (2) eine gasdurchlässige Strah-ORSGlMAL SMSPECTED709825/0S41-V9-lungsstoff-Füllung (19) angeordnet ist, daß zwischen dem freien oberen Niveau (22) der Füllung (19) und einer Platte (17) der Haube (6) eine Zünd- und uberwachungskammer (10) vorgesehen ist, in die Verteilerrohre (18) zur Zufuhr des brennbaren Gemisches und ein oder mehrere auf eine offene Flamme ansprechende Fühler (24) ragen, die mit einem Sperrventil der Gaszuleitung (9) gekoppelt sind und daß in der Füllung (19) in der Strömungsrichtung der Gase Rohrelemente(II) für das zu erwärmende Medium angeordnet sind, von denen mindestens einige sich im unteren Teil der Füllung in mehrere Zweige (13) teilen, die in einen gemeinsamen Sammler(III) münden.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrohre (18) gleichmäßig versetzt in Bezug auf das obere Niveau (22) der Füllung (19) angeordnet sind.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) des Umfangsmantels (1) und die inneren Rohrelemente (11) über den Sammler (14) an die Zulaufleitung (4) der Flüssigkeit angeschlossen sind, daß ein Sicherheitsgefäß (26) über Verbindungsleitungen (28, 29) an die Zulaufleitung (4) und an die Ablaufleitung (5) für die Flüssigkeit angeschlossen ist, daß in jeder Verbindungsleitung (28, 29) je ein in einen Sicherungsstromkreis eingeschaltetes Magnetventil (27, 30) vorgesehen ist, die bei Stromfluß geschlossen, bei Stromunterbrechung im System offen sind.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsstoff-Füllung (19) aus mehreren granumetrisch und/oder qualitativ verschiedenen Schichten (20, 21) besteht.709826/0641
- 7. Einrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohren (2, 11) Leit- und Mischflächen (32) angeordnet sind.709825/0
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS757776A CS197610B1 (en) | 1975-11-18 | 1975-11-18 | High-grade fuel combusting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2652522A1 true DE2652522A1 (de) | 1977-06-23 |
DE2652522C2 DE2652522C2 (de) | 1987-02-05 |
Family
ID=5427482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762652522 Granted DE2652522A1 (de) | 1975-11-18 | 1976-11-18 | Verfahren und vorrichtung zum flammenlosen verbrennen eines brennstoffgemisches |
Country Status (20)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4090476A (de) |
JP (1) | JPS5284526A (de) |
AT (1) | AT359240B (de) |
BE (1) | BE848423A (de) |
CA (1) | CA1051767A (de) |
CH (1) | CH628415A5 (de) |
CS (1) | CS197610B1 (de) |
DE (1) | DE2652522A1 (de) |
DK (1) | DK148814C (de) |
ES (1) | ES453415A1 (de) |
FI (1) | FI60300C (de) |
FR (1) | FR2332494A1 (de) |
GB (1) | GB1552016A (de) |
IT (1) | IT1068012B (de) |
LU (1) | LU76211A1 (de) |
MC (1) | MC1125A1 (de) |
NL (1) | NL179507C (de) |
NO (1) | NO141867C (de) |
PT (1) | PT65849B (de) |
SE (1) | SE422839B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108386837A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-10 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种无焰烧嘴控制系统、无焰低NOx烧嘴及其控制方法 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4651714A (en) * | 1984-10-18 | 1987-03-24 | A. D. Smith Corporation | High efficiency water heater |
EP0326814A1 (de) * | 1988-02-01 | 1989-08-09 | Jednotné zemedelské druzstvo "Chovatel" | Strahlungskessel zur Erwärmung von Flüssigkeiten |
DE19646957B4 (de) * | 1996-11-13 | 2005-03-17 | Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh | Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Flüssigbrennstoff |
DE19710551A1 (de) * | 1997-03-14 | 1998-09-17 | Viessmann Werke Kg | Heizgerät |
US20060084017A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | William Huebner | Gas recuperative flameless thermal oxidizer |
US7293606B2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-11-13 | 391854 Alberta Limited | Heat exchanging apparatus |
CN103836794B (zh) * | 2012-11-25 | 2016-06-22 | 新疆福克油品股份有限公司 | 利用排烟高温热能的多级热载体锅炉 |
US9366203B2 (en) * | 2013-09-24 | 2016-06-14 | Fca Us Llc | Conformable high pressure gaseous fuel storage system having a gas storage vessel with fractal geometry |
CN106152500B (zh) * | 2016-06-30 | 2019-01-29 | 北京大学 | 一种换热式的无焰燃烧炉膛及其控制方法 |
CN110779206A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-11 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种亚临界直流热水锅炉 |
CN112283936B (zh) * | 2020-09-16 | 2022-07-29 | 北京北机机电工业有限责任公司 | 一种高效换热装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US737279A (en) * | 1902-06-16 | 1903-08-25 | Missouri Locovolo Company | Steam-generator. |
DE2115101A1 (de) * | 1971-03-29 | 1972-10-05 | Haseloff, Fritz, 3500 Kassel | Rasenmäher |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2048446A (en) * | 1933-04-13 | 1936-07-21 | Joseph W Hays | Steam boiler and fluid heater |
US3421859A (en) * | 1964-12-30 | 1969-01-14 | Whirlpool Co | Inert atmosphere generator |
US3320998A (en) * | 1966-04-25 | 1967-05-23 | Falls Stamping And Welding Com | Electric control of fuel-burning devices |
GB1382084A (en) * | 1971-04-02 | 1975-01-29 | Hutni Druhovyroba | Heating of liquids |
-
1975
- 1975-11-18 CS CS757776A patent/CS197610B1/cs unknown
-
1976
- 1976-11-11 NO NO76763862A patent/NO141867C/no unknown
- 1976-11-11 AT AT837276A patent/AT359240B/de not_active IP Right Cessation
- 1976-11-12 DK DK510076A patent/DK148814C/da not_active IP Right Cessation
- 1976-11-16 CH CH1441876A patent/CH628415A5/de not_active IP Right Cessation
- 1976-11-16 MC MC761218A patent/MC1125A1/xx unknown
- 1976-11-17 GB GB47968/76A patent/GB1552016A/en not_active Expired
- 1976-11-17 LU LU76211A patent/LU76211A1/xx unknown
- 1976-11-17 BE BE172430A patent/BE848423A/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-11-17 IT IT7629456A patent/IT1068012B/it active
- 1976-11-17 ES ES453415A patent/ES453415A1/es not_active Expired
- 1976-11-17 NL NLAANVRAGE7612740,A patent/NL179507C/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-11-17 SE SE7612871A patent/SE422839B/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-11-17 PT PT65849A patent/PT65849B/de unknown
- 1976-11-18 JP JP13787076A patent/JPS5284526A/ja active Granted
- 1976-11-18 DE DE19762652522 patent/DE2652522A1/de active Granted
- 1976-11-18 FI FI763311A patent/FI60300C/fi not_active IP Right Cessation
- 1976-11-18 CA CA266,032A patent/CA1051767A/en not_active Expired
- 1976-11-18 FR FR7634799A patent/FR2332494A1/fr active Granted
- 1976-11-18 US US05/743,158 patent/US4090476A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US737279A (en) * | 1902-06-16 | 1903-08-25 | Missouri Locovolo Company | Steam-generator. |
DE2115101A1 (de) * | 1971-03-29 | 1972-10-05 | Haseloff, Fritz, 3500 Kassel | Rasenmäher |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108386837A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-10 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种无焰烧嘴控制系统、无焰低NOx烧嘴及其控制方法 |
CN108386837B (zh) * | 2018-04-28 | 2024-03-26 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种无焰烧嘴控制系统、无焰低NOx烧嘴及其控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE848423A (fr) | 1977-03-16 |
NO141867C (no) | 1980-05-21 |
ES453415A1 (es) | 1977-11-16 |
ATA837276A (de) | 1980-03-15 |
CS197610B1 (en) | 1980-05-30 |
NO141867B (no) | 1980-02-11 |
NO763862L (de) | 1977-05-20 |
SE422839B (sv) | 1982-03-29 |
DK148814B (da) | 1985-10-07 |
AT359240B (de) | 1980-10-27 |
IT1068012B (it) | 1985-03-21 |
GB1552016A (en) | 1979-09-05 |
PT65849B (de) | 1978-07-05 |
MC1125A1 (fr) | 1977-08-12 |
CH628415A5 (de) | 1982-02-26 |
DK510076A (da) | 1977-05-19 |
US4090476A (en) | 1978-05-23 |
DK148814C (da) | 1986-03-17 |
JPS5284526A (en) | 1977-07-14 |
FR2332494A1 (fr) | 1977-06-17 |
NL179507C (nl) | 1986-09-16 |
FI763311A (de) | 1977-05-19 |
NL7612740A (nl) | 1977-05-23 |
SE7612871L (sv) | 1977-05-19 |
LU76211A1 (de) | 1977-05-23 |
FI60300C (fi) | 1981-12-10 |
PT65849A (de) | 1976-12-01 |
FI60300B (fi) | 1981-08-31 |
CA1051767A (en) | 1979-04-03 |
JPS6113124B2 (de) | 1986-04-11 |
NL179507B (nl) | 1986-04-16 |
DE2652522C2 (de) | 1987-02-05 |
FR2332494B1 (de) | 1982-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2652522A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum flammenlosen verbrennen eines brennstoffgemisches | |
DE4322109A1 (de) | Brenner | |
EP0360052B1 (de) | Pyrolysereaktor zur thermischen Abfallentsorgung | |
DE2728560B2 (de) | Anlage zum Klinkerbrennen | |
DE2952502A1 (de) | Verfahren zur steuerung des verlaufs einer kontaktkinetischen flammenlosen verbrennung und kessel zur durchfuehrung dieses verfahrens | |
DE60028827T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur selbstverbrennung von öligen organischen abfällen mit einem tangentialen heizofen | |
DE3202938A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erhitzen von verbrennungsluft und brennstoff in heizungsanlagen | |
DE2247861C3 (de) | Vorrichtung zur Beseitigung von Lackrückständen | |
DE2540082C3 (de) | Anlage zum Abzug und zur Beseitigung von brennbaren Dämpfen | |
EP0352473A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Elektroden aus Kohlenstoff | |
AT405760B (de) | Festbrennstoffkessel in kombination mit einem pelletbrenner | |
CH639471A5 (en) | Method and device for incinerating pasty, liquid or gaseous industrial waste | |
DE118917C (de) | ||
AT323947B (de) | Feuebrohrkessel | |
AT405090B (de) | Verfahren zum verbrennen eines gasförmigen brennstoff-luft-gemisches und heizeinrichtung zur durchführung des verfahrens | |
EP0362348A1 (de) | Feuerungsvorrichtung zur verbrennung von festen brennstoffen | |
DE2106830B2 (de) | Erhitzer für flüssige oder gasförmige Medien | |
DE2361540C2 (de) | Tauchbrennkammer | |
DE2158228A1 (de) | Gasbeheiztes Infrarot-Heizgerät | |
EP0348602B1 (de) | Verdampfungsbrenner | |
AT248009B (de) | Als Luftvorwärmer ausgebildete Feuertüre | |
DE1273772B (de) | Wassererhitzer, insbesondere Heizkessel | |
DE3806193A1 (de) | Abluftanlage fuer textilveredelungsmaschinen | |
DE2356849C3 (de) | Gliederheizkessel zur flammenlosen Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen | |
AT217674B (de) | Kessel, insbesondere Zentralheizungskessel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F24H 1/00 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |