DE69627313T2

DE69627313T2 - Katalytische verbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69627313T2
Application number: DE69627313T
Authority: DE
Inventors: Akira Ikeda-shi MAENISHI; Masato Osaka-shi HOSAKA; Tatsuo Osaka-shi FUJITA; Yoshitaka Nabari-shi KAWASAKI; Jiro Nara-shi SUZUKI; Motohiro Moriguchi-shi SUZUKI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2016-12-07
Also published as: US6431856B1; DE69627313D1; EP0807786A4; EP0807786B1; WO1997021957A1; CN1173919A; JP3568964B2; EP0807786A1; KR100452835B1; CN1105869C; KR19980702191A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die ausgezeichnet in den Charakteristika eines Abgases für eine katalytische Verbrennung eines gasförmigen Brennstoffs oder eines flüssigen Brennstoffs ist, der verdampft wird, und die Verbrennungswärme und das Abgas für Anwendungen wie Heizen, Lufterwärmen und Trocknen verwendet.
Aus dem Dokument FR 1323375 ist bereits eine solche katalytische Verbrennungsvorrichtung bekannt, die ein Brennstoff-Zufuhrelement, ein Luft-Zufuhrelement, eine Vormischkammer, ein katalytisches Element und ein abgestrahlte Wärme aufnehmendes Element in der Form eines Wasserkanals aufweist.
Herkömmlich ist eine katalytische Verbrennungsvorrichtung für ein katalytisches Verbrennen eines gasförmigen oder flüssigen Kraftstoffs zum Heizen, Lufterwärmen und Trocknen allgemein so gebildet worden, wie dies in 9 dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 9 wird der Aufbau beschrieben. In 9 wird ein Brennstoffgas, zugeführt von einem Brennstoff-Zufuhrventil 1, in einer Vormischkammer 3 mit Luft, zugeführt von einem Luft-Zufuhrventil 2, gemischt, und wird zu einem Vorheizbrenner 4 als vorgemischtes Gas geschickt. Es wird durch eine Zündvorrichtung 5 gezündet und bildet eine Flamme an dem Vorheizbrenner 4. Ein Abgas mit hoher Temperatur, hervorgerufen durch die Flamme, erwärmt ein katalytisches Element 7, vorgesehen in einer Verbrennungskammer, führt dort hindurch und wird von einem Auslass 8 abgegeben. Wenn das katalytische Element 7 auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der es aktiv ist, wird eine Zufuhr des Brennstoffs temporär durch das Brennstoff-Zufuhrventil 1 unterbrochen und die Flamme wird gelöscht. Durch erneutes Beginnen einer Zufuhr des Brennstoffs unmittelbar danach wird eine katalytische Verbrennung eingeleitet. Das katalytische Element erreicht eine hohe Temperatur und emittiert Wärme strahlend durch ein Glas 9, das in einer Position gegenüberliegend zu einer einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements angeordnet ist, ebenso wie in der Form eines heißen Abgases von dem Auslass 8 für Heiz- und Lufterwärmungsanwendungen.
Da die katalytische Verbrennung eine Oberflächenverbrennung ist, wird eine große Menge an Strahlung von dem katalytischen Element entsprechend einer Temperatur des katalytischen Elements und einem ersichtlichen Oberflächenbereich des katalytischen Elements emittiert. In einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung zum Heizen und zur Lufterwärmung mittels eines Wärmeaustauschs unter Verwendung eines Heizmediums, muss eine Verbrennungswärme, erzeugt an dem katalytischen Element, effektiv mit dem Heizmedium ausgetauscht werden. Es ist deshalb erforderlich, dass eine Strahlung von einer Oberfläche des katalytischen Elements effektiv ausgetauscht wird. Allerdings ist es ein Problem gewesen, dass eine Effektivität eines Wärmeaustauschs einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung entsprechend verringert wird, wenn Wärme, abgestrahlt von dem katalytischen Element, anstelle davon, dass durch einen Wärmetauscher geführt wird, auf die andere, äußere Wand der Verbrennungsvorrichtung aufgebracht wird, oder außerhalb der Verbrennungskammer emittiert wird.
Demzufolge sieht, um das Problem zu lösen, die Erfindung vor, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung zu realisieren, die effektiv eine Strahlung von einer Oberfläche eines katalytischen Elements verwendet, um eine hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs zu erzielen.
Weiterhin wird in dem Fall, bei dem ein katalytisches Element in einer Verbrennungskammer eingesetzt wird, Verbrennungswärme an dem katalytischen Element durch thermische Leitung zu der Verbrennungskammer von einem Befestigungsteil zu der Verbrennungskammer geleitet. Deshalb ist es ein Problem gewesen, dass das katalytische Element niedriger in der Temperatur in der Nähe eines Halters des katalytischen Elements ist, wodurch die katalytische Aktivität lokal verringert wird und ein Abgas, das unverbrannte Brennstoffteile enthält, emittiert wird.
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Emission von nicht verbrannten Brennstoffbestandteilen von einem Befestigungsteil eines katalytischen Elements zu einer Verbrennungskammer zu verhindern, und eine katalytische Verbrennungsvorrichtung zu schaffen, die ausgezeichnet in den Charakteristika eines Abgases ist.
Zusätzlich wird in dem Fall, dass sensible Wärme eines Verbrennungsgases mittels eines solchen Wärmetauschers, wie beispielsweise ein Typ mit Finnen-Rohr, ausgetauscht wird, wenn der Wärmetauscher oberhalb eines katalytischen Elements platziert wird, da Verbrennungswärme zum Anheben der Temperatur der Verbrennungsvorrichtung selbst zum Zeitpunkt eines anfänglichen Betreibens der Verbrennungsvorrichtung verwendet wird und die Temperatur eines Abgases nicht sehr hoch sein kann, eine Kondensation an dem Wärmetauscher verursacht, und das katalytische Element kann mit Feuchtigkeit beaufschlagt werden. Falls das katalytische Element durch das kondensierte Wasser mit Feuchtigkeit benetzt wird, wird die Temperatur verringert, die katalytische Aktivität wird herabgesetzt und die Reaktivität kann lokal reduziert werden. Auch war, da eine Kondensation an dem Wärmetauscher nicht zugelassen werden sollte, ein positiver Wärmeaustausch nicht erreichbar, und es wurde erzwungen, dass die latente Wärme in dem Verbrennungsgas als Abgasverlust abgegeben wird, anstelle davon, dass sie gesammelt wird.
Demzufolge sieht, um das vorstehende Problem zu lösen, die Erfindung vor, Verbrennungscharakteristika zu verhindern, die lokal durch kondensiertes Wasser hervorgerufen werden, und zu ermöglichen, dass eine stabile Verbrennung beibehalten wird, und zwar durch Vorsehen eines Wärmeaustauschers oberhalb eines Wärmeaustauschers, und Abgeben von Wasser, kondensiert an dem Wärmetauscher, zu der Außenseite der Verbrennungsvorrichtung. Die Erfindung sieht auch vor, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung zu realisieren, die eine sehr hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs realisiert, durch Sammeln von latenter Wärme in einem Verbrennungsgas zu derselben Zeit.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird, durch Verringern einer Beabstandung zwischen den Finnen, und einer Erhöhung einer Länge in der Strömungsrichtung, zum Beispiel, Strahlung von einer ausströmseitigen Fläche des Heizmediums nahezu vollständig zu den Finnen und dem zweiten Heizmediumkanal gerichtet.
Nun wird die prinzipielle Betriebsweise der Erfindung nachfolgend anhand eines Beispiels beschreiben.
Allgemein wird, in einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung, eine Verbrennung in einem solchen Zustand durchgeführt, dass sich ein einströmseitiger Teil eines katalytischen Elements bei der höchsten Temperatur befindet und eine große Menge an Wärme, abgestrahlt von der einströmseitigen Oberfläche bei der hohen Temperatur des katalytischen Elements, genutzt wird.
Demzufolge kann, unter Verwendung eines katalytischen Elements in der Form einer Platte, die einen großen, erscheinenden Oberflächenbereich liefert, und Einsetzten eines Aufnahmeelements für die abgestrahlte Wärme in einer Position gegenüberliegend zu dem katalytischen Element, die große Menge einer Wärmestrahlung, geleitet von der Oberfläche des katalytischen Elements, durch das die abgestrahlte Wärme aufnehmende Element aufgenommen werden. Da das die abgestrahlte Wärme aufnehmende Element, das die Wärme aufnimmt, einen Kanal zum Hindurchführen eines Heizmediums besitzt, dicht daran angeklebt oder darin eingesetzt, wird die Wärme zu dem Kanal zum Vorbeiführen des Heizmediums geleitet, und wird weiterhin mit dem Heizmedium in dem Kanal in einen Wärmeaustausch gebracht.
Nun wird, da die Wärme zu dem die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Elements durch Strahlungsleitung geleitet wird, die Wärme gleichmäßig von dem gesamten, katalytischen Element entfernt. Deshalb kann, da eine Ungleichmäßigkeit in der Temperatur, verursacht, wenn die Verbrennungswärme durch direkte, thermische Leitung von einem Teil des katalytischen Elements entfernt wird, verhindert wird, eine große Menge an Verbrennungswärme an dem katalytischen Element auf das Heizmedium übertragen werden, während eine stabile Verbrennung beibehalten wird. Zusätzlich kann, da die Temperatur der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements, das sich auf der höchsten Temperatur befindet, durch einen positiven Wärmeaustausch mit dem Aufnahmeelement für die abgestrahlte Wärme verringert wird, eine höhere Verbrennungskapazität erreicht werden, ohne die Temperatur des katalytischen Elements auf eine Grenze deren Wärmewiderstandsfähigkeit zu erhöhen. Als eine Folge kann eine kompakte, katalytische Verbrennungsvorrichtung unter Verwendung eines Heizmedium für einen Wärmeaustausch realisiert werden.
Weiterhin können, durch Vorsehen des ersten und des zweiten, Strahlungswärme aufnehmenden Elements gegenüberliegend den jeweiligen Oberflächen des plattenähnlichen, katalytischen Elements, da Strahlung von beiden Oberflächen des katalytischen Elements durch das erste und das zweite, abgestrahlte Wärme aufnehmende Element für einen Wärmeaustausch aufgenommen werden kann, und äußere Oberflächen des katalytischen Elements gleichzeitig durch das erste und das zweite, abgestrahlte Wärme aufnehmende Element gebildet sind, äußere Oberflächen der katalytischen Verbrennungsvorrichtung auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden. Als eine Folge kann ein Strahlungsverlust aufgrund eines Entfernens von Wärme durch natürliche Konvektion und Strahlung von den äußeren Oberflächen der katalytischen Verbrennungsvorrichtung reduziert werden, und eine Effektivität eines Wärmeaustauschs kann erhöht werden.
Da Wärme von dem katalytischen Element zu dem zweiten, abgestrahlte Wärme aufnehmenden Elements entfernt wird, da die Temperatur des katalytischen Elements auf der gegenüberliegenden Seite davon reduziert wird, und die Temperatur des katalytischen Elements an einer Seite gegenüberliegend zu dem ersten, abgestrahlte Wärme aufnehmenden Element auch aufgrund einer thermischen Leitung innerhalb des katalytischen Elements reduziert wird, die Verbrennungskapazität weiter erhöht.
Deshalb kann eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die eine hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs liefert, in einer kompakteren Größe realisiert werden.
Durch Vorsehen des zweiten, katalytischen Elements in einer Ausströmseite der Verbrennungskammer kann, da Strahlungswärme von dem zweiten, katalytischen Element auch durch das Aufnahmeelement für die abgestrahlte Wärme aufgenommen werden kann, eine Effektivität eines Wärmeaustauschs in der katalytischen Verbrennungsvorrichtung weiter erhöht werden. Gleichzeitig wird eine kleine Menge von nicht verbrannten Brennstoffteilen, abgegeben von dem ersten, katalytischen Element, verbrannt, und eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die ausgezeichnet in den Charakteristika eines Abgases ist, kann erzielt werden.
Weiterhin kann, durch Vorsehen einer Strahlungsabsorptionsschicht in einer Oberfläche des die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Elements, da Strahlung von einer Oberfläche des katalytischen Elements sehr effizient durch das die abgestrahlte Wärme aufnehmende Element aufgenommen werden kann, eine Effektivität eines Wärmeaustauschs weiter erhöht werden.
Durch Platzieren des katalytischen Elements oberhalb eines Wärmeaustauschselements zum Sammeln von sensibler Wärme in einem Verbrennungsgas, das in dem katalytischen Element erzeugt wird, wird, gerade wenn eine Kondensation von Wasser an dem Wärmeaustauschelement aufgrund irgendeines Zustands bewirkt wird, das Wasser, das kondensiert ist, zu der Außenseite der Verbrennungsvorrichtung abgegeben, sich nach unten von dem Wärmeaustauschelement in der Auslassrichtung des Abgases bewegend. Demzufolge können Verbrennungsbedingungen nicht aufgrund eines Benetzens des katalytischen Elements beeinflusst werden, und eine stabile Verbrennung kann beibehalten werden. Nun ist, obwohl der pH-Wert des Wassers, das kondensiert ist, bei 3 oder einem niedrigeren Wert in dem Fall einer Verbrennung mit Flamme liegt, da NOx in einem Verbrennungsgas enthalten ist, nahezu kein NOx in dem Fall einer katalytischen Verbrennung enthalten, und keine andere Substanz ist deshalb in dem Wasser, das kondensiert ist, enthalten, mit Ausnahme solcher löslichen Bestandteile wie CO₂ und H₂O in einem Verbrennungsgas. Demzufolge liegt der pH-Wert bei 6 und eine Korrosion des Wärmeaustauschers durch das Wasser, das kondensiert wird, kann verhindert werden.
Dementsprechend kann, da latente Wärme in einem Verbrennungsgas durch einen positiven Wärmeaustausch gesammelt werden kann, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, sehr hoch in der Effektivität eines Wärmeaustauschs, realisiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einem Beispiel, nicht entsprechend der Erfindung.
2 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einem Beispiel, nicht entsprechend der Erfindung.
5 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
7 zeigt eine strukturelle Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß einer fünfte Ausführungsform der Erfindung.
8 zeigt eine Ansicht einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, die ein anderes Beispiel einer Befestigung von Finnen darstellt.
9 zeigt eine strukturelle Ansicht einer herkömmlichen, katalytischen Verbrennungsvorrichtung.
(Beschreibung der Bezugszeichen)

7: Katalytisches Element
10: Kanal für das Heizmedium
11: Abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte
12: Kanal für das Heizmedium
13: Abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte
14: Erstes, katalytisches Element
15: Zweites, katalytisches Element
16: Strahlungsabsorptionsschicht mit hoher Kapazität
17: Kupferrohr
18: Strahlungsabsorptionsschicht
19: Abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte
20: Kupferrohr
21: Finne
22: Auslassweg
23: Strahlungsabsorptionsschicht
24: Wärmeaustauscher

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß einem Beispiel, nicht gemäß der Erfindung, wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 1 beschrieben.
Ein Brennstoff-Zufuhrventil 1 zum Kontrollieren einer Zufuhrmenge eines Brennstoffgases und ein Luft-Zufuhrventil 2 zum Kontrollieren einer Zufuhrmenge einer Luft sind vorgesehen, die mit einer Vormischkammer 3 verbunden sind. Ein Vorheizbrenner 4 ist ausströmseitig der Vormischkammer 3 angeordnet, ein katalytisches Element 7, grundsätzlich aus einer keramischen Bienenwabe in der Form einer Platte mit einem großen, nutzbaren Flächenbereich, ist ausströmseitig davon platziert, zu einem Abgasauslass 8 führend. In einer Position, gegenüberliegend zu einer einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7, wird eine abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 11 mit Heizmediumkanälen 10, dicht daran angeklebt, eingesetzt.
In einem solchen Aufbau werden Brennstoffgas, zugeführt von dem Brennstoff-Zufuhrventil 1, und Luft, zugeführt von dem Luft-Zufuhrventil 2, in einer Vormischkammer 3 gemischt und zu einem Vorheizbrenner 4 zugeführt. Eine Flamme wird in dem Vorheizbrenner 4 durch eine Zündvorrichtung 5 in der Nähe des Vorheizbrenners 4 gebildet, und das katalytische Element 7 wird in der Temperatur durch ein heißes Abgas, erzeugt durch die Flamme, erhöht. Dabei wird einem Heizmedium ermöglicht, durch einen Heizmedium kanal 10 zu strömen. Sobald das katalytische Element 7 eine Temperatur erreicht, bei der es aktiv ist, wird eine Zufuhr des Brennstoffgases temporär durch das Brennstoff-Zufuhrventil 1 unterbrochen, und die Flamme wird gelöscht. Wenn der Brennstoff durch das Brennstoff-Zufuhrventil 1 unmittelbar danach zugeführt wird, wird eine katalytische Verbrennung in dem katalytischen Element 7 eingeleitet.
Das Heizmedium nimmt eine große Menge an Wärme auf, wird in der Temperatur erhöht und wird heiß, während es durch den Heizmediumkanal 10 hindurchführt. Durch Verwendung des Heizmediums können nur ein spezifiziertes Objekt und eine spezifizierte Stelle erwärmt werden. Zum Beispiel kann ein Heißwasser-Versorgungssystem durch direktes Verwenden des Heizmediums, wie Wasser, realisiert werden, und das Heizmedium kann auch für eine Bodenbeheizung verwendet werden, indem ihm ermöglicht wird, durch Rohre, angeordnet innerhalb eines Bodens, zu strömen.
Während einer katalytischen Verbrennung wird die einströmseitige Oberfläche des plattenähnlichen, katalytischen Elements 7 auf eine Temperatur bis zu 800°C bis 850°C durch Verbrennungswärme erwärmt, und eine große Menge an Wärme wird von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 abgestrahlt. Da die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 11 in einer Position gegenüberliegend zu der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 angeordnet ist, nimmt die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte die große Menge an Strahlung von dem katalytischen Element 7 auf. Da der Heizmediumkanal 10 dicht an der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11 angeklebt ist, und das Heizmedium dort hindurchströmt, wird eine große Menge an Wärme, aufgenommen durch die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 11, durch thermische Leitung zu dem Heizmedium geleitet, und das Heizmedium wird in der Temperatur erhöht.
Nun wird, entsprechend der Struktur, aufgrund einer Wärmeleitung, die von dem Katalysator 7 zu der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11 durch Strahlung erreicht wird, Wärme gleichmäßig von einer gesamten Oberfläche des katalytischen Elements 7 entfernt, und die Oberfläche des katalytischen Elements 7 ist in der Temperatur gleichförmig, sogar obwohl eine große Menge an Wärme entfernt wird. Wenn die Wärme von dem katalytischen Element 7 direkt durch thermische Leitung geleitet wird, wird die Temperatur des Katalysators in der Nähe eines Teils verringert, von dem die Wärme ent fernt wird, wird eine Ungleichmäßigkeit in der Temperatur an dem katalytischen Element 7 verursacht, und eine Verbrennung kann möglicherweise instabil sein.
Demzufolge wird, durch Verwendung der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11, Verbrennungswärme zu dem Heizmedium geleitet, ohne den Verbrennungszustand des katalytischen Elements zu beeinflussen.
Da die meiste Wärme, abgestrahlt von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7, zu dem Heizmedium geleitet wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, befindet sich die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 11, die ein Wärmeaufnahmeelement bildet, bei einer niedrigen Temperatur. Als eine Folge wird eine große Menge an Verbrennungswärme von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 abgestrahlt, wodurch die Temperatur der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 reduziert wird. Da sich das katalytische Element 7 bei einer hohen Temperatur in einem einströmseitigen Teil während einer katalytischen Verbrennung befindet, wird die höchste Temperatur in dem katalytischen Element 7 durch die große Menge an Strahlungswärme verringert.
Deshalb kann, gerade wenn die Verbrennungskapazität erhöht wird, da das katalytische Element 7 nicht wahrscheinlich auf eine Temperaturgrenze ihrer Wärmebeständigkeit erwärmt wird, eine Verbrennungskapazität erhöht werden, und eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die kompakt in Bezug auf die Verbrennungskapazität ist, kann realisiert werden.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 2 beschrieben. Die katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß der Erfindung weist weiterhin eine abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 13 mit Heizmediumkanälen 12 in einer Position gegenüberliegend zu einer ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 auf.
Da sich die ausströmseitige Oberfläche des katalytischen Elements 7 auch bei einer hohen Temperatur während einer katalytischen Verbrennung befindet, wird, durch Vorsehen des die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Elements 13 in einer solchen Position, dass es Strahlung von der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 aufnimmt, die Wärme, abgestrahlt von der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7, auch mit einem Heizmedium ausgetauscht, und eine Effektivität eines Wärmeaustauschs in einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung kann erhöht werden. Wei terhin wird, aufgrund eines solchen Wärmeaustauschs, da die Temperatur einer ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 reduziert wird, diejenige der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 auch reduziert. Deshalb wird die Verbrennungskapazität weiter erhöht, und die Größe einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung kann weiter verringert werden.
Da die die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platten 11 und 13 Wände einer Verbrennungskammer 6 bilden, und das meiste der Verbrennungswärme in dem katalytischen Element 7 mit dem Heizmedium ausgetauscht wird, wird eine Erhöhung der Temperatur der Wände der Verbrennungskammer 6 beschränkt. Deshalb wird nahezu kein Strahlungsverlust aufgrund einer thermischen Leitung durch natürliche Konvektion und Strahlung von Wänden der katalytischen Verbrennungsvorrichtung verursacht, wodurch eine Effektivität eines Wärmeaustauschs hoch wird.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 3 beschrieben. Die katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform weist ein erstes, katalytisches Element 14 grundsätzlich aus einer keramischen Wabenplatte und ein zweites, katalytisches Element 15 grundsätzlich aus einer keramischen Wabenplatte, ausströmseitig der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 13, auf.
Während einer katalytischen Verbrennung wird das zweite, katalytische Element 15 auf eine Temperatur erwärmt, bei der es aktiv ist, und zwar durch ein heißes Abgas von dem ersten, katalytischen Element 14. Demzufolge wird eine kleine Menge von nicht verbrannten Brennstoffbestandteilen, enthalten in einem Verbrennungsgas von dem ersten, katalytischen Element 14, vollständig an dem zweiten, katalytischen Element 15 verbrannt, und wird von einem Abgasauslass 8 als ein Abgas, das keine verbrannten Brennstoffbestandteile enthält, abgegeben.
In einem solchen Betrieb befindet sich eine einströmseitige Oberseite des zweiten, katalytischen Elements 15 auch auf einer hohen Temperatur aufgrund des Verbrennungsgases von dem ersten, katalytischen Element 14 und aufgrund von Verbrennungswärme in dem zweiten, katalytischen Element 15, und Wärme wird durch Strahlung von der einströmseitigen Oberfläche des zweiten, katalytischen Elements 15 entfernt.
Allerdings wird, da die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 13 in der Einströmseite des zweiten, katalytischen Elements 15 vorgesehen ist, Strahlung von der ein strömseitigen Oberfläche des zweiten, katalytischen Elements 15 durch die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 13 aufgenommen und mit dem Wärmemedium ausgetauscht.
Als eine Folge kann, da die Wärme, abgestrahlt von den einströmseitigen und ausströmseitigen Oberflächen des ersten, katalytischen Elements 14 ebenso wie von der einströmseitigen Oberfläche des zweiten, katalytischen Elements 15, mit dem Wärmemedium ausgetauscht wird, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die eine sehr hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs erzielt, realisiert werden.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß einem Beispiel, nicht gemäß der Erfindung, wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 4 beschrieben. Die katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform weist eine Strahlungsabsorptionsschicht 16 mit hoher Kapazität mit einer schwarzen Farbe, aufgebracht auf eine innere Oberfläche der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11, auf.
Da ein Strahlungskoeffizient der schwarzen Farbe bei 0,9 bis 1,0 liegt, wird eine Strahlung von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 sehr effektiv durch die Strahlungsabsorptionsschicht 16 mit hoher Kapazität aufgenommen, zu der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11 geführt und mit dem Heizmedium ausgetauscht. Demzufolge kann eine Effektivität eines Wärmeaustauschs erhöht werden. Aufgrund einer höheren Effektivität eines Wärmeaustauschs wird eine Menge einer Wärme, geleitet von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 zu der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11, das bedeutet, eine Menge einer Wärme, entfernt von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7, erhöht, und die Temperatur einer einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 wird verringert.
Als Folge kann, da eine höhere Verbrennungskapazität bei einer Temperatur unterhalb einer Grenze der Wärmewiderstandsfähigkeit erhalten werden kann, die Größe einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung verringert werden.
Durch Vorsehen einer Strahlungsabsorptionsschicht mit hoher Kapazität in einer inneren Oberfläche der Verbrennungskammer 6 zusätzlich zu der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11, und durch Erhöhen einer thermischen Leitung zu der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11, kann die Wärme, abgestrahlt von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7, sicher durch die Strahlungsabsorpti onsschicht mit hoher Kapazität, gebildet in einem Gesamtflächenbereich in der Einströmseite des katalytischen Elements 7, aufgenommen und mit dem Heizmedium ausgetauscht werden.
Wie bei der Strahlungsabsorptionsschicht 16 mit hoher Kapazität, kann eine solche zusätzliche Schicht, die einen hohen Strahlungskoeffizienten besitzt, wie die vorstehend beschriebene Beschichtung und Lackierung aus schwarzer Farbe, an einer Oberfläche der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 11 gebildet werden, oder ein Strahlungskoeffizient kann durch Bilden von feinen Vertiefungen und Vorsprüngen in einer Oberfläche der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte durch ein Verfahren, wie beispielsweise Sandstrahlen, erhöht werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen kann, durch Vorsehen eines solchen Wärmetauschers, wie beispielsweise eines Typs mit einem Finnen-Rohr, und zwar ausströmseitig des katalytischen Elements 7, oder eines zweiten, katalytischen Elements 15 zum Sammeln von latenter Wärme in dem Abgas, und Zulassen, dass ein Heizmedium dort hindurch für eine Abgaswärmezurückgewinnung hindurchfließt, die Effektivität eines Wärmeaustauschs weiter erhöht werden.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 5 beschreiben. Die katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform weist ein Kraftstoft-Zufuhrventil 1 zum Kontrollieren einer Zufuhrmenge eines Kraftstoffgases und ein Luft-Zufuhrventil 2 zum Kontrollieren einer Zufuhrmenge von Luft, die mit einer Vormischkammer 3 verbunden sind, auf. Ein Vorheizbrenner 4 ist ausströmseitig der Vormischkammer 3 angeordnet, zu einer Verbrennungskammer 6 führend. In der Verbrennungskammer 6 sind ein katalytisches Element 7, das aus einer Keramikwabe besteht, die mehrere Durchgangslöcher besitzt, als ein Träger, und eine abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 19, versehen mit Kupferrohren 17, die dicht daran angeklebt sind, als erste Heizmedienkanäle, in Positionen gegenüberliegend zu einer einströmseitigen Oberfläche 7a des katalytischen Elements 7, um zu ermöglichen, dass Wasser dort hindurchfließt, und eine Strahlungsabsorptionsschicht 18 platziert. Zusätzlich wird, an einem Auslass der Verbrennungskammer 6, ein Kupferrohr 20, das mehrere Finnen 21 besitzt, als zweite Heizmedienkanäle eingesetzt und mit den Kupferrohren 17 verbunden. Der Auslass der Verbrennungskammer 6 führt zu einem Abgasauslass 8. Die Finnen 21 sind an dem Kupferrohr 20 in einer solchen Art und Weise befestigt, dass eine kleine Beabstandung zwischen den Finnen 21 gebildet wird, und zwar als ein Abgasweg 22.
In einem solchen Aufbau werden das Brennstoffgas, zugeführt von dem Brennstoff-Zufuhrventil 1, und Luft, zugeführt von dem Luft-Zufuhrventil 2, in der Vormischkammer 3 gemischt und zu dem Vorheizbrenner 4 zugeführt. Dabei wird Wasser ermöglicht, durch die Kupferrohre 17 und 20 zu fließen. Eine Flamme wird in dem Vorheizbrenner 4 durch eine Zündvorrichtung 5 in der Nähe des Vorheizbrenners 4 gebildet, und das katalytische Element 7 wird in der Temperatur durch ein heißes Abgas, erzeugt durch die Flamme, erhöht. Sobald das katalytische Element 7 eine Temperatur erreicht, bei der es aktiv ist, wird eine Zufuhr des Brennstoffgases temporär durch das Brennstoff-Zufuhrventil 1 unterbrochen, und die Flamme wird gelöscht. Da der Brennstoff durch das Brennstoff-Zufuhrventil 1 unmittelbar danach zugeführt wird, wird eine katalytische Verbrennung in dem katalytischen Element 7 eingeleitet. Ein heißes Abgas, abgegeben von dem katalytischen Element 7, wird von dem Abgasauslass 8 über den Abgasweg 22 abgegeben.
Während einer stabilen Verbrennung befindet sich die einströmseitige Oberfläche 7a des katalytischen Elements 7 bei einer Temperatur von 800°C bis 850°C und eine ausströmseitige Oberfläche befindet sich bei 600°C bis 750°C, wodurch eine große Menge an Wärme von der einströmseitigen und ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 abgestrahlt wird. Entsprechend der Ausführungsform wird, da die Finnen 13 mit einer ausreichend kleinen Beabstandung dazwischen platziert sind, die meiste Strahlung von der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 direkt durch die Finnen 21 oder das Kupferrohr 20 aufgenommen. Nun liegt, da die Finnen 21 allgemein aus Kupfer gebildet sind, der Strahlungskoeffizient bei 0,2 bis 0,3. Deshalb wird, obwohl ein Teil der Strahlung zu den Finnen 21 und dem Kupferrohr 20 geleitet wird, und Wärme mit Wasser ausgetauscht wird, ein noch anderer Teil durch eine Oberfläche der Finnen 21 und des Kupferrohrs 20 reflektiert und zu der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 gerichtet. Falls zu der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 gerichtet wird, da eine thermische Leitung zu der Ausströmseite innerhalb des katalytischen Elements 7 verteilt wird, wird das gesamte, katalytische Element 7 in der Temperatur erhöht. Dementsprechend wird die einströmseitige Oberfläche 7a des katalytischen Elements 7, die sich bereits bei einer hohen Temperatur befindet, weiter in der Temperatur erhöht, und eine große Menge an Strahlung wird von der einströmseitigen Oberfläche 7a des katalytischen Elements 7 aus verursacht. Da die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 19, versehen mit der Strahlungsabsorptionsschicht 18 in einer inneren Oberfläche davon, und die Kupferrohre 17, dicht daran angeklebt, in einer Position gegenüberliegend zu der einströmseitigen Oberfläche 7a des katalytischen Elements 7 eingesetzt werden, wird die Wärme, abgestrahlt von der einströmseitigen Oberfläche 7a des katalytischen Elements 7, zu der die abgestrahlte Wärme aufnehmenden Platte 19 übertragen und mit Wasser ausgetauscht. Dies bedeutet, dass sogar die Wärmestrahlung, reflektiert durch die Finnen 21 und das Kupferrohr 20, mit dem Wasser ausgetauscht wird. Wärme des heißen Abgases, verursacht durch die Verbrennungswärme in dem katalytischen Element 7, wird durch thermische Leitung zu den Finnen 21 und dem Kupferrohr 20 geleitet, wenn sie durch den Abgasweg 22 hindurchführt, und wird mit Wasser ausgetauscht. Als eine Folge kann, da das meiste der Wärme, abgestrahlt von der Oberfläche des katalytischen Elements 7, ausgetauscht wird, ohne dass es zu der Außenseite der katalytischen Verbrennungsvorrichtung abgegeben wird, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung realisiert werden, die eine hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs erzielt.
Die Finnen 21 können weiter in der Strömungsrichtung verlängert werden, so dass Strahlung von der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 nahezu vollständig zu dem Kupferrohr und den Finnen gerichtet werden kann.
Alternativ können die Finnen 21 nur an zumindest Positionen gegenüberliegend zu jeweiligen Enden des katalytischen Elements 7 platziert sein. Dies dient zum Lösen eines solchen Problems, wie es in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben ist, dass nämlich das katalytische Element zu einer niedrigeren Temperatur in der Nähe eines Halters für das katalytische Element gelangt, wo die katalytische Aktivität lokal verringert wird, und ein Abgas, das nicht verbrannte Verbrennungsbestandteile enthält, abgegeben wird.
In der Ausführungsform ist, obwohl die Finnen 21 in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche eines katalytischen Elements 7 positioniert sind, die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Finnen 21 können, zum Beispiel, radial in Bezug auf die Oberfläche des katalytischen Elements 7 positioniert sein, wie dies in 8(a) dargestellt ist. Alternativ können die Finnen 21 in der Mitte davon gebogen sein, wie dies in 8(b) dargestellt ist.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 6 beschreiben.
Zusätzlich zu den Komponenten der vorstehenden Ausführungsform 5 ist eine Strahlungsabsorptionsschicht 23 an Oberflächen der Finnen 21 und des Kupferrohrs 20 vorgesehen.
In der Ausführungsform wird Strahlungswärme, gerichtet von der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 zu den Finnen 21 und dem Kupferrohr 20, effektiv durch die Strahlungsabsorptionsschicht 23 absorbiert, und die Wärme wird mit Wasser ausgetauscht. Deshalb kann, da die Strahlung von Wärme von der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements 7 nahezu vollständig durch die Finnen 21 und das Kupferrohr 20 absorbiert und ausgetauscht wird, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die eine hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs erzielt, realisiert werden.
Wie für die Strahlungsabsorptionsschicht 23 können die Oberflächen der Finnen 21 und des Kupferrohrs 20 mit einer dünnen Schicht aus schwarzer Farbe, die einen hohen Strahlungskoeffizienten besitzt, beschichtet werden, oder der Strahlungskoeffizient kann durch einen Strahlprozess oder dergleichen zum Aufrauhen der Oberflächen erhöht werden.
Eine katalytische Verbrennungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf deren strukturelle Ansicht in 7 beschrieben. Eine abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 19 mit Heizmediumkanälen 17 ist in einer Position gegenüberliegend zu einer einströmseitigen Oberfläche eines katalytischen Elements 7 vorgesehen, und ein Wärmeaustauscher 24 eines Typs mit Finnen-Rohr, der ermöglicht, dass Heizmedium dort hindurchfließt, ist unterhalb des katalytischen Elements 7 angeordnet.
Es ist bekannt, dass nahezu kein NOx in einem Abgas, verursacht durch katalytische Verbrennung, enthalten ist. Deshalb ist, wenn ein Abgas kondensiert wird, der pH-Wert von kondensiertem Wasser niedriger als 3 in dem Fall einer Flammen-Verbrennung, während der pH-Wert von ungefähr 6 in dem Fall einer katalytischen Verbrennung vorgefunden wird, da das kondensierte Wasser nahezu keine Salpetersäure enthält. Als eine Folge wird, gerade wenn Wasser, enthalten in einem Verbrennungsgas, auf einer Oberfläche des Wärmeaustauschers 24 kondensiert wird, eine Korrosion in der Oberfläche des Wärmeaustauschers niemals durch das kondensierte Wasser in dem Fall einer katalytischen Verbrennung verursacht.
Es wird positiv Gebrauch von der katalytischen Verbrennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform gemacht, und ein Abgas, abgegeben von dem Abgaswärmeaustau scher, wird so angepasst, dass es sich bei einer Temperatur nicht höher als eine Taupunkttemperatur in dem Abgaswärmeaustauscher befindet. Mittels einer solchen Anordnung wird Wasser in einem Verbrennungsgas, das in dem Wärmeaustauscher 24 eintritt, auf einer Wärmeaustausch-Oberfläche kondensiert, wenn es Wärme auf einer Oberfläche des Wärmeaustauschers 24 austauscht. Wie vorstehend beschrieben ist, wird, da der pH-Wert von kondensiertem Wasser in dem Verbrennungsgas bei ungefähr 6 in dem Fall einer katalytischen Verbrennung liegt, sogar dann, wenn Wasser auf einer Oberfläche des Wärmeaustauschers kondensiert wird, kein Problem verursacht. Dementsprechend kann, wenn ein Verbrennungsgas, abgegeben durch eine katalytische Verbrennung, durch den Wärmeaustauscher 24 unterworfen wird, ein latenter Wärmeaustausch auch zusätzlich zu einem herkömmlichen, sensiblen Wärmeaustausch erreicht werden, wodurch eine Effektivität eines Wärmeaustauschs im Vergleich mit einem herkömmlichen Flammen-Verbrennungsverfahren erhöht werden kann.
Eine Betriebsweise einer katalytischen Verbrennungsvorrichtung, die die vorstehend erwähnten Effekte liefert, wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Ein Verbrennungsgas, verursacht in dem katalytischen Element 7, wird in den Wärmeaustauscher 24 eingeführt und ausströmseitig hinter dem Wärmeaustauscher abgegeben. Gerade wenn eine Kondensation von Wasser auf dem Wärmeaustauscher 24 verursacht wird, da es nach unten tropft, das bedeutet, in der Auslassrichtung des Verbrennungsgases, und zwar aufgrund der Schwerkraft, beeinflusst es niemals die Verbrennung in dem katalytischen Element 7, das sich oberhalb des Wärmeaustauschers 24 befindet. Demzufolge kann, als eine Folge eines positiven Wärmeaustauschs in dem Wärmeaustauscher 24, die latente Wärme von H₂O in dem Verbrennungsgas auch ausgetauscht werden. In der Einströmseite des katalytischen Elements 7 kann, da die Wärme, abgestrahlt von der einströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements, durch die die abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte 19 ausgetauscht wird, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die eine sehr hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs als ganzes erzielt, erreicht werden.
Unterhalb des Wärmeaustauschers 24 kann ein Entwässerungskanal zum Sammeln und Ablassen von kondensiertem Wasser vorgesehen sein.
In den vorstehenden Ausführungsformen kann eine Zündvorrichtung als eine Zündeinrichtung in der Ausströmseite des katalytischen Elements (erstes katalytisches Element) eingesetzt werden. In einem solchen Fall wird, unter Zündung, eine Flamme in der ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements gebildet, und das katalytische Element wird in der Temperatur durch die Flamme erhöht. Obwohl die katalytische Verbrennung natürlich eingeleitet wird, sobald das katalytische Element eine Temperatur erreicht, bei dem es aktiv ist, da ein Abgas, verursacht durch die katalytische Verbrennung, gleichzeitig auf die Flamme in der Ausströmseite des katalytischen Elements aufgebracht wird, die Flamme gelöscht. Deshalb kann, durch Vorsehen einer Zündvorrichtung in der Ausströmseite des katalytischen Elements, eine natürliche Verschiebung von einer Flammenverbrennung zum Vorheizen einer katalytischen Verbrennung ohne Kontrollieren einer Brennstoff-Zufuhr erreicht werden. Als eine Zündvorrichtung kann eine keramische Heinzeinrichtung zum Heizen eines vorgemischten Gases, lokal auf eine Zündtemperatur, oder eine höhere Temperatur, verwendet werden, oder eine Zündeinrichtung kann zum Aufbringen eines Zündfunkens auf ein Gestell des katalytischen Elements oder eine Wand der katalytischen Verbrennungsvorrichtung eingesetzt werden.
Wie deutlich anhand der vorstehenden Beschreibung dargestellt ist, kann, gemäß der Erfindung, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die eine hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs erzielt, mit einer kompakten Größe unter Verwendung eines katalytischen Elements in der Form einer Platte erreicht werden, und ermöglicht, dass eine abgestrahlte Wärme aufnehmende Platte mit Heizmediumkanälen eine große Menge an Wärme, abgestrahlt von einer Oberfläche des katalytischen Elements, für einen Wärmeaustausch mit dem Heizmedium, aufnimmt.
Weiterhin kann, durch Richten einer vollständigen Menge an Strahlung von einer ausströmseitigen Oberfläche des katalytischen Elements zu den Heizmediumkanälen, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die noch höhere Effektivität eines Wärmeaustauschs erzielt, realisiert werden.
Auch kann, da eine stabile Verbrennung gerade dann beibehalten werden kann, wenn eine Kondensation von Wasser verursacht wird, und zwar durch Platzieren des katalytischen Elements oberhalb eines Wärmeaustauschers, und latente Wärme von H₂O in einem Verbrennungsgas auch durch den Wärmeaustauscher gesammelt werden kann, und zwar aufgrund eines positiven Wärmeaustauschs, eine katalytische Verbrennungsvorrichtung, die eine sehr hohe Effektivität eines Wärmeaustauschs erzielt, erreicht werden.

Claims

Katalytische Verbrennungsvorrichtung zur Nutzung von Verbrennungswärme und Abgas zum Heizen, die umfasst: ein Brennstoff-Zuführelement (1 ), zum Zuführen von Brennstoff; ein Luft-Zuführelement (2), zum Zuführen von Luft; eine Vormischkammer (3) zum Mischen des von dem Brennstoff-Zuführelement zugeführten Brennstoffs und der von dem Luft-Zuführelement zugeführten Luft, um ein gemischtes Gas zu erzeugen; ein katalytisches Element (7) zum katalytischen Verbrennen des gemischten Gases; und eine Verbrennungskammer (6), die in einer stromabgelegenen Seite der Vormischkammer vorhanden ist, das katalytische Element (7) aufnimmt und ein erstes Strahlungswärme-Aufnahmeelement (11, 18), das gegenüber einer der zwei Flächen des katalytischen Elementes positioniert ist, als ein Teil ihrer Seitenwand enthält, wobei das erste Strahlungswärme-Aufnahmeelement (11, 18) mit Heizmediumkanälen für ein Wärmeaufnahmemedium versehen ist, die enganliegend daran haften oder darin integriert sind, wobei die Verbrennungskammer (6) ein zweites Strahlungswärme-Aufnahmeelement (13, 21, 20) enthält, das gegenüber der anderen der zwei Flächen des katalytischen Elementes (7) als ein Teil ihrer Seitenwände positioniert ist, und das katalytische Element zur Oberflächenverbrennung die Form einer Platte hat, die aus einem porösen Element besteht.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Strahlungswärme-Aufnahmeelement (13) mit Heizmediumkanälen versehen ist, die enganliegend daran haften oder darin integriert sind.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein zweites katalytisches Element (15) in Form einer Platte, die aus einem porösen Element besteht, an einem Auslass der Verbrennungskammer verwendet wird.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Strahlungsabsorptionsschicht (16) an der Oberfläche des ersten Strahlungswärme-Aufnahmeelementes in der Verbrennungskammer vorhanden ist.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Strahlungsabsorptionsschicht (16) an einer Oberfläche des zweiten Strahlungswärme-Aufnahmeelementes in der Verbrennungskammer (6) vorhanden ist.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren ein Wärmetauschelement (24) umfasst, das in einer stromabliegenden Seite der Verbrennungskammer vorhanden ist, wobei die Verbrennungskammer (6) über dem Wärmetauschelement angeordnet ist.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das katalytische Element (7) mehrere Durchgangslöcher hat; die Verbrennungskammer, die das katalytische Element aufnimmt, die Strahlungswärme-Aufnahmeelemente in einer stromaufliegenden Seite desselben in der Strömungsrichtung des gemischten Gases angeordnet aufweist; wobei das zweite Strahlungswärme-Aufnahmeelement (20) mit einem zweiten Heizmediumkanal für ein Wärmeaufnahmemedium versehen ist, der in der Strömungsrichtung stromab von dem katalytischen Element angeordnet ist und mehrere Rippen (21) aufweist; und Abgaswege (22) zwischen den Rippen ausgebildet sind, wobei sich die mehreren Rippen (21) an einer Position gegenüber entsprechenden Enden des katalytischen Elementes befinden.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Rippen (21) in einem Winkel zu einer Oberfläche des katalytischen Elementes positioniert sind.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine strahlungsabsorbierende Schicht an Oberflächen der Heizmediumkanäle und der Rippen vorhanden ist.
Katalytische Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ein Wärmetauschelement umfasst, das sich in einer stromabliegenden Seite der Verbrennungskammer (6) befindet; wobei ein Abgas, das von dem Wärmetauschelement abgegeben wird, eine Temperatur hat, die nicht höher ist als eine Taupunkttemperatur des Wärmetauschers.