DE4222711C2

DE4222711C2 - Water heater with at least one catalytic burner penetrating a water space

Info

Publication number: DE4222711C2
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: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: DE4222711A1

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 DE-PS 2 51 567 zeigt und beschreibt einen Warmwasserbereiter, bei welchem die Wärme aus der katalytischen Verbrennung eines Gases an ein wärmeabführendes Medium übertragen wird. Diesem Zweck der katalytischen Verbrennung dient eine Katalysator schicht, welche eine flammenlose Verbrennung ermöglicht. Die Verbrennung spielt sich im Temperaturbereich zwischen 800 und 1000°C ab, in dem eine NOx-Bildung fast ganz unterbleibt. Zum Starten der Verbrennung sind Temperaturen zwischen 300 und 350°C erforderlich. In der genannten Schrift wird eine Vorwärmung auf die Starttemperatur mit dem Brenngas-Luft-Gemisch vorgeschlagen. Dieses wird zunächst wie bei einem herkömmlichen Brenner gezündet und mit einer Flamme so lange verbrannt, bis der Katalysator glüht. Dann wird die Zufuhr des Gemisches abgesperrt, worauf die Flamme erlischt. Nach einiger Zeit erfolgt eine erneute Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches. Dieses verbrennt jetzt an der hocherhitzten Katalysatoroberfläche ohne Flammenbildung.DE-PS 2 51 567 shows and describes a water heater in which the Heat from the catalytic combustion of a gas to a heat-dissipating medium is transmitted. A catalytic converter serves this purpose of catalytic combustion layer, which enables flameless combustion. The combustion takes place in the Temperature range between 800 and 1000 ° C, in which NOx formation almost entirely is omitted. Temperatures between 300 and 350 ° C are used to start the combustion required. In the cited document, preheating to the start temperature is included the fuel gas-air mixture proposed. At first, this is like a conventional burner ignited and burned with a flame until the Catalyst glows. Then the supply of the mixture is shut off, whereupon the flame goes out. After a while, the fuel gas-air mixture is fed again. This now burns on the highly heated catalyst surface without flame formation.

Die Vorheizvorrichtung und der katalytische Brenner bilden in diesem Fall eine Einheit. Dabei müssen die Phasen des Vorheizens und des katalytischen Verbrennens zeitlich streng voneinander getrennt sein. Im anderen Fall würde nämlich die Flamme nicht er löschen bzw. wieder auflodern. Der eigentliche katalytische Verbrennungseffekt wird dann nicht erzielt.In this case, the preheater and the catalytic burner form one unit. The phases of preheating and catalytic combustion must be timed be strictly separated. Otherwise the flame would not be him delete or flare up again. The actual catalytic combustion effect is then not achieved.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einem Warmwasserbereiter nach dem Ober begriff des Patentanspruches 1 die Vorheizvorrichtung des katalytischen Brenners so aus zubilden, daß sie keinerlei Einfluß auf die eigentliche katalytische Verbrennung ausübt. Während des eigentlichen Betriebszustandes soll eine absolut flammenlose Verbrennung garantiert sein. The invention was based on the object in a water heater according to the upper Concept of claim 1, the preheater of the catalytic burner to ensure that it has no influence whatsoever on the actual catalytic combustion. Absolutely flameless combustion is intended during the actual operating state be guaranteed.

Der erfindungsgemäße Warmwasserbereiter besitzt die im Kennzeichen des Patentanspru ches 1 genannten Merkmale.The water heater according to the invention has the characterizing part of the patent ches 1 mentioned features.

Die Aufheizung auf die benötigte Reaktionstemperatur erfolgt durch einen am Eintrittsende des katalytischen Brenners angeordneten Gasbrenner, der über eine Umschaltvorrichtung mit dem Brenngas-Luft-Gemisch des katalytischen Brenners gespeist wird und dessen Ver brennungsgase ihre Wärme über eine Wärmetauscherwand auf die Katalysatorschicht übertragen. Die Zufuhr des Gemisches wird automatisch abgesperrt, wenn die für die kata lytische Verbrennung ausreichende Betriebstemperatur von etwa 300-350°C erreicht ist.The heating up to the required reaction temperature is carried out by an at the inlet end of the catalytic burner arranged gas burner, which has a switching device is fed with the fuel gas-air mixture of the catalytic burner and its Ver combustion gases transfer their heat to the catalyst layer via a heat exchanger wall transfer. The supply of the mixture is automatically shut off when the kata lytic combustion sufficient operating temperature of about 300-350 ° C is reached.

In der praktischen Ausführung wird unterhalb des Wasserraumes eine zum katalytischen Brenner führende Verteilkammer für das Brenngas-Luft-Gemisch und unter dieser der Brennraum des Gasbrenners angeordnet. Das Brenngas-Luft-Gemisch gelangt in die Ver teilkammer und von dort in die Verbrennungszone des katalytischen Brenners. Über ein vorgeschaltetes Umschaltventil kann das Gemisch dem Brennraum des Gasbrenners zu geführt werden. Hier zündet es und verbrennt mit einer sichtbaren Flamme. Die entstehen den Heizgase heizen die Trennwand auf, die gleichzeitig Träger der Katalysatorschicht ist. Wenn dort die Reaktionstemperatur erreicht ist, wird die Zufuhr zum Gasbrenner abge sperrt.In the practical version, one becomes a catalytic one below the water space Burner-leading distribution chamber for the fuel gas-air mixture and under this the Combustion chamber of the gas burner arranged. The fuel gas-air mixture enters the Ver sub-chamber and from there into the combustion zone of the catalytic burner. About one Upstream switch valve can the mixture to the combustion chamber of the gas burner be performed. Here it ignites and burns with a visible flame. That arise the heating gases heat up the partition, which is also the carrier of the catalyst layer. When the reaction temperature is reached there, the supply to the gas burner is cut off locks.

Sehr einfach läßt sich die Wärmeübertragung bei einem Spaltbrenner verwirklichen, der aus ineinandergefügten Rohren oder Kanälen besteht. Das innere Rohr wird durch die Verteil kammer 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 Verbrennungsspaltes des Spaltbrenners. Dabei empfiehlt es sich, dieses äußere Rohr vom Wasserraum her bis in die Verteilkammer hineinzuführen. Selbstverständlich können auch mehrere Rohr- oder Kanaleinheiten zur Erzeugung einer Vielzahl paralleler Spaltbrenner eingesetzt werden.The heat transfer can be realized very easily with a slit burner consists of interconnected pipes or channels. The inner tube is through the distribution chamber led 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, however, is used to train the Combustion gap of the split burner. It is recommended that this outer tube from Lead water space into the distribution chamber. Of course you can too Several pipe or duct units to create a large number of parallel slit burners 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 eine 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 Brennern 2 aus konzentrisch ineinander angeordne ten Rohren 3, 4 durchsetzt. Zwischen den Rohren 3, 4 ist ein Verbrennungsspalt 5 gebildet, in welchem das durchströmende Brenngas-Luft-Gemisch katalytisch bei Temperaturen zwischen 800 und 1000°G verbrennt. Um diese Reaktion zu bewirken, ist vorzugsweise auf das innere Rohr 3 eine Katalysatorschicht aufgetragen. Durch das äußere Rohr 4 erfolgt der Wärmeübergang auf das umgebende Wasser im Wasserraum 1.A water chamber 1 is penetrated by several burners 2 from concentrically arranged tubes 3 , 4 . 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 transfer to the surrounding water in the water space 1 takes place through the outer tube 4 .

Für das Starten der Reaktion bei etwa 300°C ist unterhalb einer Verteilkammer 6 des Bren ners 2 der Brennraum 7 eines Gasbrenners 8 mit einem Verteilgitter 9, einer Zündelektrode 10 und einer Flammerüberwachung 11 angeordnet. Der Gasbrenner 8 wird durch eine Zu fuhrleitung 12 nach dem Umschalten einer Umschaltvorrichtung 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 ab geschaltet und das Brenngas-Luft-Gemisch dem Brenner 2 zugeführt, in dessen Ver brennungsspalt 5 es an der erhitzten Katalysatorschicht flammenlos verbrennt.For starting the reaction at about 300 ° C below a distribution chamber 6 of the 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 a supply line 12 after switching a switching device 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 and the fuel gas-air mixture is fed to the burner 2 , in the combustion gap 5 of which it burns flamelessly on the heated catalyst layer.

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, wherein a preheating device operated with the fuel gases is provided, characterized in that the preheating device consists of an at the inlet end of the catalytic burner ( 2nd ) arranged gas burner ( 8 ), which is fed via a switching device ( 13 ) with the fuel gas-air mixture of the catalytic burner ( 2 ) and is automatically shut off from the supply of the mixture when the for the catalytic combustion of the fuel gas air Mixing sufficient operating temperature of about 300 to 350 ° C is reached and its combustion gases transfer their heat to the catalyst layer via a heat exchanger wall.

2. The water heater according to claim 1, characterized in that beneath the water chamber (1) leading to the catalytic burner (2) the distribution chamber (6) for the fuel gas-air mixture and below the distribution chamber (6) of the internal space (7) of the gas burner ( 8 ) is arranged.

3. Water heater according to claims 1 or 2, 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 ( 3 , 4 ) forms a combustion gap ( 5 ).

4. Water heater according to one of claims 1 to 3, 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 ).

5. Water heater according to one of claims 1 to 4, 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 arranged.