DE4408186C1 - Catalytic burner - Google Patents

Catalytic burner

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Abstract

The burner comprises a catalytic burner (3) which is arranged in the water space of a water heater (1) and is followed, in the direction of flow of the combustible-gas/air mixture, by a starting burner (4). An afterburner (5), likewise with catalytic action, follows. The starting burner (4) transmits its heat to the upstream slotted burner (3) which, given a sufficient operating temperature, starts with the reaction of the combustible-gas/air mixture. With largely catalytic combustion in the slotted burner (3), the combustion in the starting burner (4) is reduced until it eventually dies out. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen katalytischen Brenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a catalytic burner according to the preamble of Claim 1.

Ein Brenner dieser Art ist der EP 0 578 131 A1 zu entnehmen. Er besitzt einen ringzylindrischen Spaltbrenner an der Außenwand eines katalytisch beschichteten Zylinderkörpers und bei Bedarf einen ihm nachgeschalteten, ebenfalls katalytisch beschichteten monolitischen Brenner. Im Spaltbrenner erfolgt eine flammenlose Verbrennung des Brenngas-Luft-Gemisches bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 800 und 1000°C, bei denen eine NOx-Bildung unterbleibt. Der monolitische Brenner dient der flammenlosen Nachverbrennung der noch brennbaren Bestandteile.A burner of this type can be found in EP 0 578 131 A1. It has a ring-cylindrical slit burner on the outer wall of a catalytically coated cylinder body and, if necessary, a monolithic burner which is also catalytically coated and connected downstream. Flameless combustion of the fuel gas / air mixture takes place in the split burner at relatively low temperatures between 800 and 1000 ° C, at which NO x formation does not occur. The monolithic burner is used for flameless afterburning of the still combustible components.

In der genannten Schrift wird eine Vorheizung mit einem zugeordneten Startbrenner mit offener Flamme beschrieben, der ebenfalls mit dem Brenngas- Luft-Gemisch betrieben wird. Dieser Startbrenner wird zunächst mit dem Gemisch beaufschlagt. Sobald die Betriebstemperatur des katalytischen Brenners von etwa 300-350°C erreicht ist, wird ein Dreiwegeventil umgeschaltet und nur noch der katalytische Brenner mit dem Gemisch versorgt. Es handelt sich hier um eine Parallelschaltung, die zeitlich getrennt entweder den Betrieb des Startbrenners oder den Betrieb des katalytischen Brenners ermöglicht. Dabei muß eine Umschaltung genau zum richtigen Zeitpunkt erfolgen, um die Vorteile der katalytischen Verbrennung voll nutzen zu können.In the cited document, a preheating is associated with an Start burner described with an open flame, which also with the fuel gas Air mixture is operated. This start burner is first mixed with the mixture acted upon. Once the operating temperature of the catalytic burner is about 300-350 ° C is reached, a three-way valve is switched and only the catalytic burner supplied with the mixture. This is a Parallel connection, which separate the operation of the start burner or enables the operation of the catalytic burner. One must Switching is done at just the right time to take advantage of full use of catalytic combustion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umschalten des Brenngasstromes ganz zu vermeiden und jeweils genau zur rechten Zeit das Vorheizen mit offener Flamme bzw. die katalytische Verbrennung ohne Flamme zu erreichen. Auf Umschaltelemente soll verzichtet werden.The invention has for its object a switching of the fuel gas flow to be avoided completely and preheating at the right time with open Flame or catalytic combustion without reaching flame. On Switching elements should be dispensed with.

Die Lösung erfolgt gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Maßnahmen.The solution is carried out according to the invention by the in the characteristic of Claim 1 measures mentioned.

Die bisher vorgeschlagene Parallelschaltung der Gasströme wurde bewußt durch eine Serienschaltung ersetzt, und zwar wird entgegengesetzt zu der bisherigen Überlegung der katalytische Brenner zuerst vom kühlen Brenngas-Luft-Gemisch durchströmt und an dessen Ende vom Startbrenner mit offener Flamme verbrannt. Dieser gibt dann seine Wärme an den vorgeschalteten katalytischen Brenner ab und startet diesen bei einer ausreichenden Betriebstemperatur von etwa 300-350°C.The previously proposed parallel connection of the gas streams was deliberately by a series connection is replaced, and that is the opposite of the previous one Consider the catalytic burner first from the cool fuel gas-air mixture flows through and burned at the end by the start burner with an open flame. This then releases its heat to the upstream catalytic burner and starts it at a sufficient operating temperature of around 300-350 ° C.

Der besondere Vorteil liegt in dieser Serienschaltung der beiden Brenner. Das führt dazu, daß zunächst wohl der Startbrenner in Aktion tritt, dann aber ohne jegliche Umschaltung die Reaktion im katalytischen Brenner beginnt. Sobald nun dort eine weitgehende katalytische Umsetzung des Brenngases erfolgt, erlischt zwangsweise die offene Flamme im Startbrenner, da für diese keine ausreichende Energie mehr vorhanden ist. Somit brennt der Startbrenner mit offener Flamme nur solange dieses zwingend erforderlich ist und der katalytische Brenner ohne Flamme, sobald hierfür die Bedingungen erreicht sind. Eine separate Umschaltung ist nicht erforderlich. The particular advantage lies in the series connection of the two burners. Leading to the fact that the start burner first comes into action, but then without any Switching the reaction in the catalytic burner begins. As soon as there Extensive catalytic conversion of the fuel gas takes place, goes out the open flame in the start burner is inevitable, since it is not sufficient for this There is more energy. Thus, the start burner only burns with an open flame as long as this is absolutely necessary and the catalytic burner without Flame as soon as the conditions for this are met. A separate switchover not necessary.  

In der konkreten Ausgestaltung empfiehlt es sich, den katalytischen Brenner als einen an der katalytisch beschichteten Außenwand eines Zylinderkörpers angeordneten Spaltbrenner auszubilden, dem in Strömungsrichtung des Brenngas- Luft-Gemisches der Startbrenner folgt. Dieser kann am Eingang des Zylinderkörpers liegen oder der dem Spaltbrenner folgende Teil des Zylinderkörpers sein. Am Ende des Spaltbrenners erfolgt eine Umlenkung des Gemisches, das dann weitgehend verbrannt in entgegengesetzter Richtung zur Strömung im Spaltbrenner den Zylinderkörper durchströmt. Noch unverbrannte Bestandteile werden in einem am Ende des Zylinderkörpers angeordneten, ebenfalls katalytisch beschichteten Nachbrenner verbrannt.In the specific embodiment, it is recommended to use the catalytic burner as one on the catalytically coated outer wall of a cylinder body arranged slit burner, the in the flow direction of the fuel gas Air mixture of the starting burner follows. This can be at the entrance of the Are cylinder body or the part of the cylinder body following the slit burner his. At the end of the slit burner, the mixture is deflected, which then largely burned in the opposite direction to the flow in the Slit burner flows through the cylinder body. Still unburned ingredients are arranged in a catalytic converter at the end of the cylinder body coated afterburner burned.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen die Fig. 1 bis 4 je einen vertikalen Schnitt durch einen Wassererwärmer mit einem eingebauten Brenner.The drawing shows exemplary embodiments of the invention. FIGS. 1 to 4 each show a vertical section through a water heater with a built-in burner.

Der Wassererwärmer 1 besitzt einen Wasserraum, der von einer Brennereinheit durchsetzt ist. Diese besteht aus einem die katalytisch beschichtete Wand eines Zylinderkörpers 2 umgebenden, ringzylindrischen Spaltbrenner 3 und einem am Eingang des Zylinderkörpers 2 liegenden Startbrenner 4, der nur schematisch durch ein Brennerblech angedeutet ist. Am Ausgang des Zylinderkörpers 2 sitzt ein ebenfalls katalytisch beschichteter Nachbrenner 5.The water heater 1 has a water space which is penetrated by a burner unit. This consists of a ring-cylindrical slit burner 3 surrounding the catalytically coated wall of a cylinder body 2 and a start burner 4 located at the entrance of the cylinder body 2 , which is only indicated schematically by a burner plate. At the outlet of the cylinder body 2 there is also an afterburner 5 coated with a catalytic coating.

Das Brennverfahren läuft folgendermaßen ab: Das Brenngas-Luft-Gemisch strömt durch einen den Spaltbrenner 3 umgebenden Ringzylinder 6 (Fig. 1), durch ein den Wasserraum durchdringendes Einströmrohr 7 (Fig. 2) oder durch einen den Nachbrenner 5 umgebenden Ringkanal 8 (Fig. 3) in den Spaltbrenner 3. Es durchströmt diesen zunächst im kalten Zustand ohne Verbrennung und wird dann in einer Wendekammer 9 umgelenkt. Im Startbrenner 4 erfolgt eine Verbrennung mit offener Flamme. Die Wärme überträgt sich durch die Wand des Zylinderkörpers 2 auf das Brenngas-Luft-Gemisch im Spaltbrenner 3 und zündet dieses bei ausreichenden Betriebstemperaturen von etwa 300-350°C. Ab einem bestimmten Umsatz des Brenngases im Spaltbrenner 3 erlischt die Flamme im Startbrenner 4. Jetzt erfolgt nur noch eine katalytische Verbrennung im Spaltbrenner 3 und im Nachbrenner 5. The combustion process takes place as follows: The fuel gas / air mixture flows through an annular cylinder 6 ( FIG. 1) surrounding the split burner 3 , through an inflow pipe 7 penetrating the water space ( FIG. 2) or through an annular channel 8 surrounding the afterburner 5 ( FIG . 3) in the gap burners 3. It first flows through it in the cold state without combustion and is then deflected in a turning chamber 9 . In the starting burner 4 there is an open flame combustion. The heat is transferred through the wall of the cylinder body 2 to the fuel gas / air mixture in the split burner 3 and ignites it at sufficient operating temperatures of approximately 300-350 ° C. From a certain conversion of the fuel gas in the split burner 3, the flame in the start burner 4 goes out. Now there is only a catalytic combustion in the split burner 3 and in the afterburner 5 .

Gemäß Fig. 4 ist der Startbrenner 4 der dem Spaltbrenner 3 folgende Teil des Zylinderkörpers 2. Der Strömungsverlauf gleicht im übrigen demjenigen nach den Fig. 1 bis 3. FIG. 4 is the start of the burner 4 to the gap burners 3, the following part of the cylinder body 2. The flow pattern is otherwise the same as that shown in FIGS. 1 to 3.

Claims (8)

1. Katalytischer Brenner zur flammenlosen Verbrennung eines Brenngas-Luft- Gemisches mit einem das Gemisch mit offener Flamme verbrennenden Startbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas-Luft-Gemisch zunächst den katalytischen Brenner und dann den Startbrenner durchströmt, wobei das vom Startbrenner mit offener Flamme verbrannte Brenngas seine Wärme an den vorgeschalteten katalytischen Brenner überträgt und dieser bei einer ausreichenden Betriebstemperatur mit der Umsetzung des Brenngas-Luft-Gemisches beginnt.1. Catalytic burner for flameless combustion of a fuel gas-air mixture with a starting burner which burns the mixture with an open flame, characterized in that the fuel gas-air mixture first flows through the catalytic burner and then the starting burner, the starting burner having an open flame burned fuel gas transfers its heat to the upstream catalytic burner and this starts at a sufficient operating temperature with the conversion of the fuel gas-air mixture. 2. Katalytischer Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verbrennung im Startbrenner ab der beginnenden Umsetzung im katalytischen Brenner reduziert und daß die offene Flamme des Startbrenners bei weitgehend katalytischer Verbrennung erlischt.2. Catalytic burner according to claim 1, characterized in that the combustion in the starting burner from beginning implementation in the catalytic burner is reduced and that the open The flame of the start-up burner goes out when the catalytic combustion is largely catalytic 3. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser die Form eines an der katalytisch beschichteten Außenwand eines Zylinderkörpers (2) angeordneten, ringzylindrischen Spaltbrenners (3) besitzt, dem in Strömungsrichtung des Brenngas-Luft-Gemisches der Startbrenner (4) und ein ebenfalls katalytisch beschichteter Nachbrenner (5) folgt.3. Catalytic burner according to one of claims 1 or 2, characterized in that it has the shape of an on the catalytically coated outer wall of a cylinder body ( 2 ) arranged, annular-cylindrical slit burner ( 3 ), the starting burner in the flow direction of the fuel gas-air mixture ( 4 ) and an also catalytically coated afterburner ( 5 ) follows. 4. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spaltbrenner (3) und dem Startbrenner (4) eine Wendekammer (9) liegt und daß das Brenngas-Luft-Gemisch nach einer Umlenkung in der Wendekammer (9) den am Eingang des Zylinderkörpers (2) sitzenden Startbrenner (4) sowie anschließend den am Ausgang des Zylinderkörpers (2) sitzenden Nachbrenner (5) durchströmt. 4. Catalytic burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the gap burner ( 3 ) and the starting burner ( 4 ) is a turning chamber ( 9 ) and that the fuel gas-air mixture after a deflection in the turning chamber ( 9 ) flows through the start burner ( 4 ) sitting at the entrance of the cylinder body ( 2 ) and then through the afterburner ( 5 ) sitting at the exit of the cylinder body ( 2 ). 5. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Startbrenner (4) ein dem Spaltbrenner (3) folgender Teil des Zylinderkörpers (2) ist und daß das Brenngas-Luft-Gemisch nach dem Durchströmen dieses Startbrenners (4) den Zylinderkörper (2) sowie den an dessen Ausgang sitzenden Nachbrenner (5) durchströmt.5. Catalytic burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the starting burner ( 4 ) is a gap burner ( 3 ) following part of the cylinder body ( 2 ) and that the fuel gas-air mixture after flowing through this starting burner ( 4th ) flows through the cylinder body ( 2 ) and the afterburner ( 5 ) located at its outlet. 6. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in dem Wasserraum eines Wassererwärmers (1) angeordnet ist und daß die Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches zum ringzylindrischen Spaltbrenner (3) durch einen diesen umgebenden Ringzylinder (6) erfolgt.6. Catalytic burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is arranged in the water space of a water heater ( 1 ) and in that the supply of the fuel gas-air mixture to the annular cylindrical slit burner ( 3 ) by a ring cylinder surrounding it ( 6 ) he follows. 7. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in dem Wasserraum eines Wassererwärmers (1) angeordnet ist und daß die Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches zum ringzylindrischen Spaltbrenner (3) durch ein den Wasserraum durchdringendes Einströmrohr (7) erfolgt.7. Catalytic burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is arranged in the water space of a water heater ( 1 ) and in that the supply of the fuel gas-air mixture to the annular cylindrical slit burner ( 3 ) through an inflow pipe penetrating the water space ( 7 ) is done. 8. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in dem Wasserraum eines Wassererwärmers (1) angeordnet ist und daß die Zufuhr des Brenngas-Luft-Gemisches zum ringzylindrischen Spaltbrenner (3) durch einen den Nachbrenner (5) umgebenden Ringkanal (8) erfolgt.8. Catalytic burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is arranged in the water space of a water heater ( 1 ) and in that the supply of the fuel gas-air mixture to the annular cylindrical slot burner ( 3 ) by an afterburner ( 5 ) surrounding ring channel ( 8 ).
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AT402760B (en) * 1995-03-20 1997-08-25 Vaillant Gmbh CATALYTIC BURNER ARRANGEMENT

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