DE4222711A1

DE4222711A1 - Hot water heater with catalytic burner

Info

Publication number: DE4222711A1
Application number: DE4222711A
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl Ing Busch; Hans-Joachim Dipl Ing Faust; Chaled Dipl Ing Dr Shaker
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Bosch Thermotechnik GmbH
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: DE4222711C2

Abstract

A pre-heater arrangement is available, operated with the combustion gas-air mixt. This arrangement comprises a gas burner arranged at the entry end of the burner or a pre-mix burner (14) arranged in the burner, the combustion gases of which transmit their heat via a heat exchanger wall to the combustion gas-air mixt. in the catalytic burner area.The gas burner or the pre-mix burner (14) is fed with the combustion gas-air mixt. and is automatically cut off from feed of the mixt. when the adequate operating temp. of approximately 300-350 deg.C for combustion of the combustion gas-air mixt. is reached.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a water heater according to the preamble of Claim 1.

Die nicht vorveröffentlichte P 42 02 107.3-13 beschreibt einen Wärmeaus tauscher in Form eines Warmwasserbereiters, bei welchem die Wärme aus der katalytischen Verbrennung eines Gases an ein wärmeabführendes Medium über tragen wird. Zu diesem Zweck ist auf der Wärmetauscherfläche eine Katalysa torschicht aufgetragen, welche eine flammenlose Verbrennung ermöglicht. Die Verbrennung spielt sich im Temperaturbereich zwischen 800 und 1000°C ab, in dem eine NO_x-Bildung fast ganz unterbleibt. Zum Erzielen einer großem Effek tivität empfiehlt sich der Einsatz eines Spaltbrenners aus ineinandergefügten Rohren oder Kanälen mit einem relativ schmalen Verbrennungsspalt. Das Brenn gas-Luft-Gemisch kommt in diesem schmalen Spalt in einen sehr innigen Kontakt mit der Katalysatorschicht, so daß eine intensive Verbrennung erfolgt.The not previously published P 42 02 107.3-13 describes a heat exchanger in the form of a water heater in which the heat from the catalytic combustion of a gas is transferred to a heat-dissipating medium. For this purpose, a catalyst layer is applied to the heat exchanger surface, which enables flameless combustion. The combustion takes place in the temperature range between 800 and 1000 ° C, in which there is almost no NO _x formation. In order to achieve a high level of effectiveness, the use of a slit burner made up of pipes or ducts with a relatively narrow combustion gap is recommended. The combustion gas-air mixture comes into very close contact with the catalyst layer in this narrow gap, so that intensive combustion takes place.

Zum Starten der Verbrennung sind Temperaturen zwischen 300 und 350°C er forderlich. In der genannten Schrift wird eine Vorwärmung des Brenngas-Luft- Gemisches mit heißen Abgasen vorgeschlagen. In der Regel ist jedoch der Ein satz einer Zusatzenergie erforderlich, um die Reaktionstemperaturen zu er reichen. Man hat zu diesem Zweck das Zufuhrrohr des Brenngas-Luft-Gemisches mit einer elektrischen Heizspirale umgeben. Bis zum Erzielen der Reaktions temperatur bleibt die Heizspirale eingeschaltet. Oberhalb dieser Temperatur wird sie abgeschaltet.Temperatures between 300 and 350 ° C are at the start of the combustion conducive. In the cited document, a preheating of the fuel gas-air Mixture with hot exhaust gases proposed. Usually, however, is the one Additional energy required to achieve the reaction temperatures pass. For this purpose one has the feed pipe of the fuel gas-air mixture surrounded by an electric heating coil. Until the reaction is achieved temperature remains on the heating coil. Above this temperature they turned off.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine sehr einfache und preisgünstige Vorrichtung zum Vorheizen des Brenngas-Luft-Gemisches zu schaffen.The invention was based, a very simple and inexpensive task To provide a device for preheating the fuel gas-air mixture.

Die erfindungsgemäße Vorheizvorrichtung besitzt das im Kennzeichen des Patent anspruches 1 genannte Merkmal.The preheating device according to the invention has this in the characterizing part of the patent Claim 1 called feature.

Die Aufheizung auf die benötigte Reaktionstemperatur erfolgt durch einen am Eintrittsende des katalytischen Brenners angeordneten Gasbrenner, dessen Verbren nungsgase ihre Wärme über eine Wärmetauscherwand auf das Brenngas-Luft-Gemisch übertragen. Das Aufheizen erfolgt wesentlich preisgünstiger als mit einer Elektro heizung. Der Aufbau einer solchen Vorheizvorrichtung ist auch sehr einfach. Dabei empfiehlt es sich, den Gasbrenner mit dem Brenngas-Luft-Gemisch des katalytischen Brenners zu speisen. Das kann durch ein Umschaltventil in der Zuleitung erfolgen, wobei die Zufuhr des Gemisches automatisch abgesperrt wird, wenn die für die katalytische Verbrennung ausreichende Betriebstemperatur erreicht ist.The am is heated to the required reaction temperature by an Entry end of the catalytic burner arranged gas burner, its burning Gases their heat via a heat exchanger wall on the fuel gas-air mixture transfer. The heating is much cheaper than with an electric heater. The construction of such a preheating device is also very simple. Here it is recommended to use the gas burner with the fuel gas-air mixture of the catalytic To feed Brenners. This can be done using a changeover valve in the supply line, the supply of the mixture is automatically shut off when the for the catalytic combustion sufficient operating temperature is reached.

In der praktischen Ausführung wird unterhalb des Wasserraumes eine zum Ver brennungsspalt des katalytischen Brenners führende Verteilkammer für das Brenngas- Luft-Gemisch und unter dieser der Brennraum des Gasbrenners angeordnet. Das Brenngas-Luft-Gemisch gelangt in die Verteilkammer und von dort in den Spalt bzw. die Spalte des katalytischen Brenners. Über ein vorgeschaltetes Umschaltventil kann das Gemisch dem Brennraum des Gasbrenners zugeführt werden. Hier zündet es und verbrennt mit einer sichtbaren Flamme. Die entstehenden Heizgase heizen die Trennwand auf, die gleichzeitig Träger der Katalysatorschicht ist. Wenn dort die Reaktionstemperatur erreicht ist, wird die Zufuhr zum Gasbrenner abgesperrt.In the practical version, a ver combustion chamber of the catalytic burner leading distribution chamber for the fuel gas Air mixture and arranged under this the combustion chamber of the gas burner. The The fuel gas / air mixture enters the distribution chamber and from there into the gap or the column of the catalytic burner. Via an upstream changeover valve the mixture can be fed to the combustion chamber of the gas burner. Here it ignites and burns with a visible flame. The resulting heating gases heat the Partition on, which is also the carrier of the catalyst layer. If there the Reaction temperature is reached, the supply to the gas burner is shut off.

Sehr einfach läßt sich die Wärmeübertragung bei einem Spaltbrenner verwirklichen, der aus ineinandergefügten Rohren oder Kanälen besteht. Das innere Rohr wird durch die Verteilkammer hindurch bis in den Brennraum des Gasbrenners geführt. Es dient als Heizgaszug für die Heizgase des Gasbrenners. Das äußere Rohr dient hingegen der Ausbildung des Spaltes des Spaltbrenners. Dabei empfiehlt es sich, dieses vom Wasserraum her bis in die Verteilkammer hineinzuführen. Selbstver ständlich können auch mehrere Rohr- oder Kanaleinheiten eingesetzt werden.The heat transfer in a slit burner can be realized very easily, which consists of pipes or ducts that are joined together. The inner tube will through the distribution chamber into the combustion chamber of the gas burner. It serves as a heating gas flue for the heating gases of the gas burner. The outer tube serves however, the formation of the gap of the gap burner. It is recommended that this from the water space into the distribution chamber. Self ver Of course, several pipe or duct units can also be used.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:The drawing shows an embodiment of the invention. It shows:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Warmwasserbereiter und Fig. 1 shows a vertical section through a water heater and

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1. FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1.

Ein Wasserraum 1 wird von mehreren Spaltbrennern 2 aus konzentrisch inein ander angeordneten Rohren 3, 4 durchsetzt. Zwischen den Rohren 3, 4 ist ein Verbrennungsspalt 5 gebildet, in welchem das durchströmende Brenngas-Luft-Ge misch katalytisch bei Temperaturen zwischen 800 und 1000°C verbrennt. Um diese Reaktion zu bewirken, ist vorzugsweise auf das innere Rohr 3 eine Katalysatorschicht aufgetragen. Durch das äußere Rohr 4 erfolgt der Wärme übergang auf das umgebende Wasser im Wasserraum 1.A water chamber 1 is penetrated by a plurality of split burners 2 made of pipes 3 , 4 arranged concentrically in one another. A combustion gap 5 is formed between the tubes 3 , 4 , in which the fuel gas-air mixture flowing through burns catalytically at temperatures between 800 and 1000.degree. In order to effect this reaction, a catalyst layer is preferably applied to the inner tube 3 . The heat is transferred to the surrounding water in the water space 1 through the outer tube 4 .

Für das Starten der Reaktion bei etwa 300°C ist unterhalb der Verteilkammer 6 des Spaltbrenners 2 der Brennraum 7 eines Gasbrenners 8 mit einem Verteil gitter 9, einer Zündelektrode 10 und einer Flammenüberwachung 11 angeordnet. Der Gasbrenner 8 wird durch die Zufuhrleitung 12 nach dem Umschalten eines Ventiles 13 mit dem Brenngas-Luft-Gemisch gespeist. Die entstehenden Heizgase strömen durch das innere Rohr 3 und heizen dieses auf. Sobald die Reaktionstemperatur erreicht ist, wird der Gasbrenner 8 abgeschaltet.For starting the reaction at about 300 ° C below the distribution chamber 6 of the slit burner 2, the combustion chamber 7 of a gas burner 8 with a distribution grid 9 , an ignition electrode 10 and a flame monitor 11 is arranged. The gas burner 8 is fed through the supply line 12 after the switching of a valve 13 with the fuel gas / air mixture. The resulting heating gases flow through the inner tube 3 and heat it up. As soon as the reaction temperature is reached, the gas burner 8 is switched off.

Claims

1. Water heater with at least one, penetrating a water space, catalytic burner for burning a fuel gas-air mixture on a catalyst layer, a preheating device being arranged at the inlet end of the burner, characterized in that the preheating device consists of a at the inlet end of the burner 2 ) arranged gas burner ( 8 ), the combustion gases transfer their heat via a heat exchanger wall the fuel gas-air mixture.

2. Water heater according to claim 1, characterized in that the gas burner ( 8 ) with the fuel gas-air mixture of the catalytic burner ( 2 ) is fed and automatically shut off from the supply of the mixture when the for the catalytic combustion of the fuel gas Air mixture sufficient operating temperature of about 300-350 ° C is reached.

3. Water heater according to claims 1 and 2, characterized in that below the water space ( 1 ) a combustion gap for combustion ( 5 ) of the catalytic burner ( 2 ) leading distribution chamber ( 6 ) for the fuel gas-air mixture and below this distribution chamber ( 6 ) the combustion chamber ( 7 ) of the gas burner ( 8 ) is arranged.

4. Water heater according to claims 1 to 3, characterized in that the catalytic burner ( 2 ) consists of nested tubes ( 3 , 4 ), the inner tube ( 3 ) serving as a heating gas flue of the gas burner ( 8 ) and the space between the two Pipes ( 2 and 3 ) forms the combustion gap ( 5 ).

5. Water heater according to claims 1 to 4, characterized in that the inner tube ( 3 ) of the catalytic burner ( 2 ) through the distribution chamber ( 6 ) through into the combustion chamber ( 7 ) and the outer tube ( 4 ) from the water space ( 1 ) into the distribution chamber ( 6 ).

6. Water heater according to claims 1 to 5, characterized in that in the combustion chamber ( 7 ) of the gas burner ( 8 ) a distribution grid ( 9 ), an ignition electrode ( 10 ) and a flame monitor ( 11 ) are angeord net.