DE4306722C1 - Brenner zur katalytischen Verbrennung eines Brenngas-Luft-Gemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Brenner dieser Art ist in der DE 42 04 320 C1 beschrieben. Dieser Brenner besitzt zwei Verbrennungsstufen, und zwar eine erste Verbrennungsstufe in Form eines Spaltbrenners mit katalytischer Beschichtung und eine nachgeschaltete Verbrennungsstufe in Form eines monolithischen Brenners. Der Vorteil von katalytischen Brennern dieser Art besteht darin, daß die Verbrennung bei relativ niedrigen Temperaturen von etwa 800-1000°C abläuft, bei denen es noch nicht zu einer nennenswerten NO_x-Bildung kommt.

Beim Einsatz eines katalytischen Spaltbrenners in Wassererhitzern muß garantiert werden, daß einerseits die Reaktionstemperatur des vorgemischten Brenngases nicht unterschritten und andererseits die Zündtemperatur desselben nicht überschritten wird. Bei einem Betrieb des Wassererhitzers in niedrigen Temperaturbereichen wäre nämlich eine Unterkühlung des Brenngas-Luft-Gemisches durch das kühle Wasser möglich, was ein Unterschreiten der Reaktionstemperatur zur Folge haben könnte. Um dieses zu vermeiden, wurde eine Wärmedämmung auf der Wasserseite des Verbrennungsspaltes vorgeschlagen. Als Material zur Wärmedämmung ist beispielsweise Keramik geeignet. Infolge des jetzt gedämmten Wärmeüberganges sind negative Auswirkungen auf das Verbrennungsverhalten weitgehend ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, außer der verbrennungstechnisch notwendigen Wärmedämmung zwischen dem Wasserraum und dem Verbrennungsspalt auch noch eine Verbesserung des Verbrennungsvorganges selbst zu erzielen.

Der erfindungsgemäße Brenner besitzt zu diesem Zweck das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Merkmal.

Anstelle eines auf die Wärmetauscherwand aufgetragenen Wärmedämmateriales erfolgt die Wärmedämmung jetzt durch einen zwischengefügten Luftspalt. Durch die Stärke des Luftspaltes ist ein definierter Wärmeübergang möglich. Insbesondere kann von dem kühlen Wasser her keine Unterkühlung des Brenngas-Luft-Gemisches erfolgen. Es handelt sich aber nicht nur um einen Luftspalt zur Wärmedämmung, sondern um einen von der Verbrennungsluft durchströmten Luftspalt. Es strömt somit immer Luft nach, die sich auf dem Weg durch den Luftspalt erwärmt. Auf diese Weise erfolgt eine Vorwärmung der Verbrennungsluft. Dadurch wird der Verbrennungsvorgang selbst verbessert.

Bei einem Wassererhitzer mit vertikaler Ausrichtung des Wasserraumes tritt das gemischte Brenngas von unten in den Verbrennungsspalt ein. In diesem Fall durchströmt die Verbrennungsluft den Luftspalt abwärts. Sie wird hier vorgewärmt und vermischt sich unterhalb des Verbrennungsspaltes mit dem Brenngas. Infolge der Vorwärmung der Luft erfolgt eine Verbesserung der Reaktion.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur einen vertikalen Schnitt durch einen Wassererhitzer mit einem zweistufigen, katalytischen Brenner als Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

In einem Wasserraum 1 sitzt eine erste Verbrennungsstufe in Form eines mit einer katalytischen Beschichtung 2 versehenen Verbrennungsspaltes 3 und eine zweite Verbrennungsstufe in Form eines monolithischen Brenners 4. Das Brenngas B tritt von unten in den Verbrennungsspalt 3 ein. Die Verbrennungsluft L wird von oben nach unten durch einen Luftspalt 5 geleitet, wo sie sich erwärmt und wo sie gleichzeitig eine Dämmwirkung zwischen dem Wasserraum 1 und dem Verbrennungsspalt 3 erfüllt. Nach der Vermischung des Brenngases mit der vorgewärmten Verbrennungsluft in einer unteren Mischzone 6 strömt das Gemisch durch den Verbrennungsspalt 3 nach oben. Es reagiert hier an der katalytischen Beschichtung 2 und verbrennt bei relativ niedrigen Temperaturen flammenlos. Dabei ist eine NO_x-Bildung weitgehend ausgeschlossen. Im monolithischen Brenner 4 erfolgt eine vollständige Nachverbrennung.

Damit ein definierter Wärmeübergang vom Verbrennungsspalt 3 zum Wasserraum 1 während des Brennerbetriebes nicht unterschritten wird, empfiehlt es sich, die Strömung der Verbrennungsluft L dosierbar oder gar ganz absperrbar zu machen. Es wäre dann eine gesonderte Luftzufuhr zum Brenngas B erforderlich.

Claims (2)

1. Brenner zur katalytischen Verbrennung eines Brenngas-Luft-Gemisches in Wassererhitzern mit einem gegenüber dem Wasserraum wärmegedämmten Verbrennungsspalt mit katalytischer Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmung aus einem von der Verbrennungsluft (L) durchströmten Luftspalt (5) zwischen dem Verbrennungsspalt (3) und dem Wasserraum (1) besteht.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vertikaler Ausrichtung des Wasserraumes (1) der Luftspalt (5) abwärts von der dabei vorzuwärmenden Verbrennungsluft (L) durchströmt wird und daß sich diese in einer unteren Mischzone (6) mit dem Brenngas (B) vermischt und dieses dabei vorwärmt.