DE8410034U1

DE8410034U1 - Vorrichtung zur verbrennungsunterstuetzung fuer einen oel- oder gasbrenner

Info

Publication number: DE8410034U1
Application number: DE19848410034
Authority: DE
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1984-07-26

Description

Didier-Werke AG
Lesaingstraße 16-18

6200 Wiesbaden

Ingenieur-Büro Seiler GmbH
Harsdörfer Straße 5

4937 Lage-Lippe

Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung für einen Öl- oder Gasbrenner

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung für einen Öl- oder Gasbrenner, bei welcher die Br^nnerflamme von einer, z.B. rohrförmigen, vorzugsweise an der Brennerflamme abgewandten Stirnseite eine Heizgasaustrittsöffrmng aufweisende Brennkammer aus keramischem Material oder Metall und keramischem Material umgeben ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 32 31 211 bekannt. Dort ist zur Energieeinsparung vorgeschlagen, daß das Speichermaterial eine der Brennerflamme zugewandte Innenschicht mit hoher Wärmsleitfähigkeit und guter Temperaturwechselbeständigkeit und eine der Brennerflamme abgewandte Aiißenschicht mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und hoher Wärmespeicherfähigkeit aufweist.

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PATENTANWÄLTE - 6 -

Diese Anordnung ist im wesentlichen zur feuerungstechnischen Optimierung bestehender Kesselanlagen bestimmt.

Gebräuchliche öl- und Gasgebläsebrenner arbeiten mit einer Heizgastenpsratur zwischen etwa 800* C und 1100* C. Auf dieser Basis ist die gesamte Kesselanlage nutzungstechnisch und isolationstechnisch aufgebaut. Dadurch ergeben sich aber erhebliche Energieverluste. Diese Verluste setzen sich wie folgt zusammen: Ein großer Verlustfaktor sind die Stillstandsverluste (Betriebsbereitschaftsverluste) . Sie hängen hauptsächlich von der Bauart des Brenners ab. Bei alten Brennern mit einer Luftklappe können diese bis zu 14 % betragen, bei modernen Brennern noch bis zu 5 %. Stillstandsverlust ist die Wärme, die der Heizkessel während der Pausen, in denen der Brenner nicht arbeitet, ungenutzt an die Umgebung und an den Schornstein abgibt. In die Stillstandsverluste gehen ein die Vorhaltung des meist zu große bemessenen Warmwasser-Vorrats im Boiler für das gesamte Jahr, also auch im Sommer, wenn die Heizungsanlage eine kombinierte Anlage für die Erzeugung des Heizwassers und des Brauchwassers ist. Weitere, sogenannte Abstrahlungsverluste ergeben sich aus unzureichender Isolierung des Kessels. Hinzu kommen Abgasverluste, die nach der Siegert'sehen Formel berechnet werden können. Diese Verluste sind bei Neusnlagen ab 1. Januar 1983 auf 11 bis 14 % begrenzt.

Der größte Verlustfaktor ist der Umwandlungsverlust. Er ergibt sich durch die unvollständige Verbrennung von z.B. Heizöl, die nur zu 85 % im Regelfall erfolgt. Bei vollständiger Verbrennung von Heizöl BL beträgt im Abgas der GO₂-Wert 15,4 J6. Jedes Prozent weniger ergibt, daß die in einem Kilogramm Heizöl EL enthaltene Energie von Hu = 10200 kcal nicht vollständig in Wärme umgesetzt worden ist. 10 % CO₂ bedeuten also bereits Umwandlungsverluste von ca. 35 %.

PATENTANWÄLTE f:

Alle Verluste zusammen können leicht 50 % der gesamten, überhaupt jjS. verfügbaren Energie ausmachen. Hinzu kommt, daß die Verbrennungs- ';

rückstände erhebliche Umweltbelastungen ergeben. j'

Bei allen diesen Verlusten ist man bisher davon ausgegangen, daß J I der Umwandlungsverlust, der sich aus nicht vollständiger Um- | setzung des zu verbrennenden Heizöls oder des zu verbrennenden \ Gases ergibt, nicht mehr reduziert werden kann. Selbst neueste Untersuchungen haben ergeben, daß auch die modernsten Brenner im Schnitt nur etwa 85 % des Heizöls in Heizenergie umwandeln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung zu schaffen, um eine annähernd 100 /έ-ige Energieumwandlung zu erhalten und dadurch einen erheblich wirtschaftlicheren Betrieb zu gewährleisten; außerdem sollen die Verbrennungsrückstände wesentlich reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß im Innenraum der Brennkammer wenigstens eine Stauscheibe angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird Mehreres gleichzeitig erreicht: Durch die verbrennungsbegünstigende Anordnung von einer oder mehreren Stauscheiben wird die Brennerflamme in ihrem Ausbrand so unterstützt, daß die technisch höchstmöglichen Temperaturen erreicht werden. Dementsprechend erfolgt auch der Gewinn des Heizgases in wesentlich höheren Temperaturbereichen als bisher üblich. Dadurch erfolgt eine bessere Umwandlung von Öl und Gas in Härmeenergie und eine Reduzierung der Verbrennungsrückstände. Die höhere Temperatur ermöglicht es ferner, mit einem Abgaskatalysator zu arbeiten, so daß ein erheblicher Anteil an Schadstoffen aus dem Abgas ausgeschieden werden kann. Die höhere Heizgastemperatur kann in entsprechenden Wärmetauschern wirtschaftlich genutet werden; somit ergibt sich eine erhebliche Reduzierung dee Energieverbrauchs.

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PATENTANWÄLTE - 8 -

Die Erfindung ist sowohl bei Öl- oder Gasgebläsebrennern als auch bei atmosphärischen Gasbrennern mit Vorteil einsetzbar- Die Stauscheibe kann ein Element sein, das über einen wesentlichen Bereich in einer Ebene senkrecht zur Brennerachse verläuft. Sie kann aber auch gekrümmt sein, beispielsweise kalottenförmig, kegelig od. dgl. Form haben. Wesentlich ist lediglich, daß sich die Stauscheibe bzw. die Stauscheiben in einem gewissen Maße in den Heg der Brennerflamme bzw. der entstehenden Heizgase stellt bzw. stellen.

Es ist eine Brennkammer an sich bekannt, mit der bereits versucht wurde, den Wirkungsgrad eines Brenners zu verbessern und die Umweltbelastung zu verringern. Hierbei besteht die Brennkammer jedoch aus einem auf der der Brennerflamme abgewandten Stirnseite geschlossenen Kammer aus hitzebeständigem Edelstahl. Die Heizgase werden in dieser Brennkammer im Gegenzug zur Flamme wieder zurückgezogen. Zur Erzielung dieses Umkehreffektes in der Brennkammer ist es erforderlich, eine lange schlanke Flamemnform zu erreichen. Voraussetzung ist hierbei die Verwendung einer Düse mit einem geringen Sprühwinkel. Die bekannte Brennkammer läßt hinsichtlich Nutzungsgrad und Umweltbelastung zu wünschen übrig. Die Umwandlungsverluste sind aufgrund ungünstiger Verbrennungsverhältnisse noch zu hoch; die bekannte Anordnung ist ferner ungeeignet für den Katalysatoreinsatz. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist demgegenüber eine Flammumkehrung innerhalb der Brennkammer nicht erforderlich. Hierdurch wird der Betrieb wesentlich zuverlässiger, der Nutzungsgrad günstiger und die Umweltbelastung niedriger. Die erfindungsgemäßa Lösung stellt demnach gegenüber dem bekannten Vorschlag eine wesentliche Verbesserung dar. Durch die Anordnung der Stauscheiben wird nämlich eine wesentlich höhere Temperatur der Heizgase erzielt, als bisher üblich. Dadurch wird nicht nur der Wirkungsgrad erheblich verbessert, sondern auch die Möglichkeit eines Katalysatoreinsatzes geschaffen.

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PATENTANWÄLTE

Bei der Erfindung kann wenigstens eine Stauscheibe als Lochscheibe ausgebildet sein, durch welche die Brennerflamme beim Ausbrennen hindurchgeführt werden kann.

Dabei ist die wenigstens eine Stauacheibe vorzugsweise mit einem Feld von Löchern versehen. Auf diese Heise wird trotz der wirksamen Erhöhung der Heizgastemperatür die Erstreckung der Brennerflamme üb-er praktisch die gesamte Länge der Brennkammer nicht beeinträchtigt.

Die Löcher können im wesentlichen gleichen Durchmesser und gleichen gegenseitigen Abstand voneinander haben.

Wenigstens eine der Stauscheiben kann auch mit einer größeren zentralen Durchtrittsöffnung und einem diesen umgebenden Kranz von Löchern geringeren Querschnitts versehen sein.

Um die Wirksamkeit der Stauscheibe für jeden Brenner auf eine günstige Lage einstellen zu können, ist die wenigstens <*ine Stauscheibe in der Brennkammer bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens axial verschieblich angeordnet. Insbesondere kann auch der Abstand der Stauscheiben untereinander veränderbar sein.

Günstige Ergebnisse wurden erzielt ₍ wenn ein«» - vom Brenner aus gesehen - erste Stauscheibe mit einem Feld von Löchern von im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleichem gegenseitigen Abstand und eine zweite Stauscheibe mit einer größeren zentralen Durchtrittsöffnung und einem diese umgebenden Kranz von Löchern geringeren Durchmessers in axialem Abstand voneinander eingesetzt wurden.

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Die Anordnung der Stauscheiben kann aber auch umgekehrt sein. Ferner können beispielsweise auch zwei gleiche Stauscheiben mit einem Feld von Löchern Einsatz finden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Stauscheibe in einem \ Bereich zwischen etwa einem Viertel und der Hälfte der Brenner- ! flammenlänge und die zweite Stauscheibe im Bereich des Endes der Brennerflamme angeordnet sind.

'■: Als weitere vorteilhafte Alternative für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens kommt in Frage, daß zwei Stauscheiben mit

> einem Feld von Löchern von vorzugsweise im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleichem gegenseitigen Abstand mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen unmittelbar aneinanderliegend angeordnet sind. Je nach Drehstellung der Stauscheiben zueinander ist der wirksame Durchtrittsquerschnitt, der sich aus der Überdeckung der Löcher ergibt, verschieden groß.

Eine Optimierung der Funktion der Stauscheiben kann dabei erzielt werden, wenn wenigstens eine Stauscheibe um die Brennkammerachse drehbar angeordnet ist. Liegen beispielsweise zwei Stauscheiben unmittelbar aneinandergrenzend aneinander und ist wenigstens die eine Stauscheibe um die Brennkammerachse drehbar und haben in der Ausgangsstellung die beiden Stauscheiben vollständig zueinander fluchtende Löcher, so kann der effektiv frei bleibende Lochquerschnitt durch Verdrehen der einen Stauscheibe gegenüber der anderen verändert werden. Haben zwei benachbarte Stauscheiben einen axialen Abstand voneinander in der Brennkammer, so können durch Verdrehen der Stauscheiben gegeneinander mindestens die Strömungsverhältnisse variiert werden.

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Vorzugsweise besteht die wenigstens eine Stauscheibe aus Metall und/oder keramischem, z.B. faserkeramischem Material. Insbesondere letzteres läßt eine kostengünstige Herstellung bei den gewünschten thermischen Eigenschaften zu.

Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung einsetzbar, Wenn wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens die im heißesten Teil der Brennerflamme angeordnete Stauscheibe einen z.B. Platin enthaltenden Katalysator zur Abgaskatalyse aufweist bzw. dieser Stauscheibe ein derartiger Katalysator zugeordnet ist. Hierdurch können schädliche Bestandteile des Heizgases katalytisch beseitigt werden, insbesondere NO . Als Katalysatoren können beispielsweise diejenigen Einsatz finden, die aViCh für die Reinigung von Automobilabgasen vorgeschlagen werden. Auch andere Katalysatoren sind aber verwendbar.

Zur Vermeidung der Abstrahlungsverluste der gesamten Kesselanlage kann vorgesehen sein, daß die Kammer innerhalb eines Hochleistungsaußenisoliermantels, vorzugsweise aus organisch-keramisch gebundenem keramischem Fasermaterial mit einer Dichte von über 300 kg/m³ , vorzugsweise etwa 600 kg/m³ und einer Dicke von mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 35 mm angeordnet ist bzw. einen solchen Hochleistungsaußenisoliermantel aufweist.

Der Brennkammer kann zur Nutzung des hohen Härmegehaltes des Heizgases ein Wärmetauscher nachgeordnet oder in der Brennkammer ein solcher Wärmetauscher angeordnet sein.

Im Gegensatz zu den üblichen wassergekühlten Brennkammern umgibt der Wärmetauscher die Brennkammer vorzugsweise mantelförmig, wobei an dessen Außenmantel ein Kesselwassermantel angrenzt. In dem Wärmetauscher strömt allerdings im Gegensatz zu dem bekannten

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Vorschlag das Heizgas, welches aus dem stirnseitigen hinteren Ende der Brennkammer austritt zunächst, entgegen der Richtung der Brennerflamme, ohne diese jedoch wie bei dem bekannten Vorschlag zu stören.

Ferner kann der Wärmetauscher zur Verbesserung seiner Wirksamkeit im stirneeitigen Aufprallbereich der aus der Brennkammer austretenden Heizgase einen Flächentauscher aufweisen, der mit dem zuvor geschilderten mantelförmigen Wärmetauscher in Verbindung steht.

Für den Wärmetauscher ist es ferner für die Verbesserung der Wirksamkeit nützlich, wenn das Flächenverhältnis von aus dem Heizgas Wärme aufnehmender Oberfläche zu der in das Kesselwasser Wärme abgebenden Oberfläche in an sich bekannter Weise zwischen etwa 5:1 und 7:1 liegt. Dieses Verhältnis berücksichtigt den Umstand, daß das Kesselwasser von der Wärme abgebenden Fläche der Innenrippenrohre bzw. des Außenrippenrohres und des Flächentauschers schneller aufnehmen kann, als das heizgas Wärme an die Rippenflächen abgeben kann.

Um die erfindungsgemäße Kesselanlage an besondere Anforderungen anpassen zu können, kann der Abgasführung im Endbereich ferner ein Nachwärmetauscher zugeordnet sein. Dieser ist zweckmäßigerweise als selbständige Einheit an die Abgasführung und die Kesselwasserführung anflanschbar.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

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Patentanwälte

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Es zeigt

Fig. 1 in Schrägansicht, teilweise weggebrechen, eine die Erfindung aufweisende Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig., 1 ,

Fig. 3a

und 3b stirnseitige Ansichten zweier verschiedener Ausführungsformen der nach der Erfindung vorgesehenen Stauscheiben ,

Fig. 4a

und 4b zwei weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß ausgestalteten Kesselanlagen,

Fig. 5a

und 5b einen Querschnitt durch die Kesselanlage nach Fig. 4b entsprechend der Schnittlinie B-B bzw. einer ähnlichen Kesstlanlage mit anderer Isolationsmantelform, und

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung bei Verwendung eines atmosphärischen Gasbrenners.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 zur Verbrennungsunterstützung für einen Öl- oder Gasgebläsebrenner 2 wird die Brennerflamme 3 von einer rohrförmigen, an der der Brennerflamme 3 abgewandten Stirnseite mit einer Öffnung 4 zum Austritt der Heizgase offenen Brennkammer 5 aus keramischem Material umgeben. Im Innenraum 6 der Brennkammer 5 sind im axialen Abstand hintereinander zwei Stauscheiben 7 und 8 angeordnet, deren Außenguerschnitt im wesent-

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lichen dem Innenquerschnitt der Brennkammer 5 entspricht. Die Stauschejüben 7, 8 sind beide flach; ihre Ebenen stehen senkrecht zur Brennkammerachse A. Die Stauscheiben 7, 8 können jedoch auch gekrümmt sein. Beide Stauscheiben 7, 8 sind als Lochscheiben ausgebildet. Sie haben bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel jedoch unterschiedliche Lochanordnung. Die Stauscheibe 7 hat einen lochfreien Randbereich 9, welcher ein Feld von Löchern 10 von im wesentlichen gleichem Durehmesser und gleichem gegenseitigen Abstand umgibt. Die Stauscheibe 8 hat eine größer· zentrale Durchtrittsöffnung 11, die von einem Kranz von Löchern 12 geringeren Durchmessers umgeben ist. Beide Stauscheiben 7, 8 können axial in der Brennkammer 5 in ihre günstigste Lage verschoben werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Stauscheibe 7 - vom Brenner 2 aus gesehen - im Bereich zwischen einem Viertel und der Hälfte der Brennerflammenlänge, die hintere Stauscheibe 8 im Bereich des Endes der Brennerflamme 3. £)ie beiden Stauscheiben 7, 8 können ferner um die Brennkammerachse A drehbar sein. Die Stauscheiben 7, 8 bestehen vorzugsweise aus faserkeramischem Material. Der hinteren Stauscheibe 8, die sich im heißesten Temperaturbereich befindet, ist ein Platin-Katalysator 26 zur katalytischen Beseitigung von Stickoxiden aus dem Heizgas zugeordnet. Der Katalysator 26 kann auch in der StaAscheibe 8 selbst untergebracht sein, wobei in beiden Fällen auf eine möglichst große wirksame Oberfläche zu achten ist. Auch andere Katalysatoren können vorgesehen sein.

In den Fig. 3a und 3b sind in Draufsicht die bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 verwendeten Stauscheiben veranschaulicht. Fig. 3c zeigt in stirnseitiger Ansicht die Anordnung zweier stirnseitig unmittelbar aneinandergrenzender Stauscheiben 7, 8 gemäß Fig. 3a, die gegeneinander verdreht werden können. Es ist ersichtlich, daß durch die Drehung der effektive Durchtritrsquer-

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schnitt zur Einstellung einer optimalen Flammtemperatur verändert werden kann.

Bei der Kesselanlage gemäß Fig. 4a ist der Brennkammer 5 ein Wärmetauscher 17 zugeordnet. Dieser sorgt mit einem die Brenn- M kamemr 5 umgebenden zylindrischen Teil für die Umlenkung der Ab- | gase nach Austritt aus der hinteren Öffnung 4 der Brennkammer 5, Ϊ so daß die Abgase zunächst auf der Außenfläche der Brennkammer 5 in Gegenrichtung zur Brennerflamme 3 zurückgeführt werden. Das .",· brennerseitige Ende der zylindrischen Ummantelung ist gegenüber / der Länge der Brennkammer 5 etwas zurückgesetzt, so daß die Ab- ' gase erneut umgelenkt werden, und zwar in Richtung der Brennerflamme. Der Wärmetauscher 17 hat im Aufprallbereich der aus der % Öffnung 4 austretenden Abgase einen Flächenwärmetauscher 29 mit Oberflächenvergrößerungselementen 28. Das aus der Öffnung 4 der Brennkammer 5 austretende heiße Abgas trifft also zunächst auf den Flächenwärmetauscher 29, wird umgekehrt, umspült die Brennkammer 5 auf ihrer Außenfläche, wird erneut umgekehrt und streicht dann erneut an dem Flächenwärmetauscher 29 vorbei in ein stirnseitiges Abgasrohr 32. Der äußere Strömungskanal des Abgases wird von einem Hochleistungsaußenisoliermantel 25 begrenzt, um Abgasverluste weitgehend zu vermeiden. Bei der Anordnung gemäß Fig. 4a ist entweder kein Katalysator vorgesehen oder das Katalysatormaterial in die hintere Stauscheibe 8 eingelagert. Der Wärmetauscher 17 ist bei der Kesselanlage gemäß Fig. 4b ähnlich ausgebildet, wie derjenige nach Fig. 4a. Jedoch ist die Brennkammer 5 von einem von dem Heizgas zu durchströmenden Innenrippenrohr 13 des Wärmetauschers aus Stahl umschlossen, an dessen Außenmantel 14 ein erster Kesselwassermantel 15 angrenzt. Der Kesselwassermantel 15 ist seinerseits von einem von dem Heizgas nach dem Innenrippenrohr zu durchströmenden Wärmetauscherrohr 2 7 umschlossen. Dies ist besondere aus den Fig. 5a und Sb ersicht lich. Das Wärmetauscherrohr 27 weist dabei ein Außenrippenrohr 16

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auf, welches mit einem Innenmantel 18 an den ersten Kesselwassermantel 15 angrenzt. Ferner weist das Wärmetauscherrohr 27 ein weiteres Innenrippenrohr auf. welches mit seinem Außenmantel an einen zweiten Kesselwassermantel 24 angrenzt- Das Innenrippenrohr 13 hat von seinem Außenmantel 14 radial nach innen gerichtete Rippen 19. Das Außenrippenrohr 16 hat von. seinem Innenmantel 18 radial nach außen weisende Rippen 22. Das äußere Innenrippenrohr 21 des Wärmetauscherrohres 27 hat radial von seinem Außenmantel 20 nach innen weisende Rippen 23. Der Wärmetauscher 17 hat also die Eigenschaft, daß an den inneren Kesselwassermantel 15 beidseitig Härme abgegeben wird und außerdem von dem äußeren Wärmetauscherrohr 27 nach beiden Seiten, einerseits an den ersten Kesselwassermantel 15, andererseits an den äußeren zweiten Kesselwassermantel 24 Wärme abgegeben wird. Der Hochleistungsaußeniscliermantel 25 der Kesselanlage nach Fig. 4b kann, wie aus den Fig. 5a und 5b ersichtlich, im Querschnitt rund, aber auch quadratisch oder rechteckig sein. Das heiße Abgas trifft somit bei der Kesselanlage nach Fig. 4b nach seinem Austritt aus der stirnseitigen Öffnung 4 auf den Flächenwärmetauscher 29, wird umgelenkt, in Gegenrichtung zur Brennerflamme 3 durch das Innenrippenrohr 13 geleitet, erneut umgelenkt und in Richtung der Brennerflamme 3 durch das äußere Wärmetauscherrohr 27 mit dem Außenrippenrohr 16 und dem Innenrippenrohr 21 geleitet, bis es wieder an dem Flächenwärmetauscher 29 vorbeistreicht. Damit ist eine äußerst wirksame Oberfläche für den Wärmeübergang auf das Kesselwasser geschaffen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an das hintere stirnseitige Ende noch ein Nachwärmecauscher 31 als selbständige Einheit austauschbar angeflanscht, so daß die aus dem Abgasrohr 32 austretenden Abgase nochmals Wärme abgeben können. Unmittelbr unterhalb des Nachwärmetauschers 31 befindet sich eine Kondensatsammelstelle 30.

Fig. 6 veranschaulicht die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem atmosphärischen Gasbrenner, dessen Brennkammer 5 mit ver-

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tikaler Achse angeordnet ist. In dem dargestellten Fall befindet sich in der Brennkammer 5 ,aus keramischem Material lediglich »ine Stauscheibe 7 mit einem Außenquerschnitt, der dem Innenquerschnitt der Brennkammer 5 entspricht. Der Stauscheibe 7 ist ferner ein Katalysator 26 nachgeordnet. Oberhalb des Katalysators befindet sich noch innerhalb der Brennkammer 5 der Wärmetauscher 17, so daß das Abgas die dem Gasbrenner 2 gegenüberliegende stirnseitige Öffnung 4 bereits mit entsprechend abgesenkter Temperatur verläßt. Aber auch hier ist ein Wärmetauscher 17 einsetzbar, wie er in Verbindung mit den Öl- und Gasgebläsebrennern nach den Fig. 4a bis 5b geschildert ist.

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Bezugszeichenliste:

1 Vorrichtung

2 Brenner

3 Brennerflamme

4 Öffnung

5 Brennkammer

6 Innenraum

7 Stauscheibe

8 Stauscheibe

9 Randbereich

10 Löcher

11 Durchtrittsöffnung

12 Löcher

13 Innenrippenrohr

14 Außenmantel

15 erster Kesselwassermantel

16 Außenrippenrohr

17 Wärmetauscher

18 Innenmantel

19 Rippen

20 Außenmantel

21 Innenrippenrohr

22 Rippen

23 Rippen

24 zweiter Kesselwassermantel

25 Hochleistungsaußenisoliermantel

26 Katalysator

2 7 Wärmetauscherrohr

28 Oberflächenvergrößerungselemente

29 Flächentauscher

30 Kondensatsammelstelle

31 Nachwärmetauecher

32 Abgasrohr

A Brennkammerachse

Claims

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PATENTANWÄLTE

D 16 G 33 Frankfurt am Main

29.3.1984

Didier-Werke AG
Lessingstraße 16-1 8

6200 Wiesbaden

Ingenieur-Büro Seiler GmbH
Harsdörfer Straße 5

4 937 Lage-Lippe

Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung für einen Öl- oder Gasbrennet

Schutzansprüche:

1 . Vorrichtung zur Verbrennungsunterstützung für einen Öl- oder Gasbrenner (2), bei welcher die Brennerflamme (3) von einer, z.B. rohrförmigen, vorzugsweise an der der Brennerflamme (3) abgewandten Stirnseite eine Heizgasaustrittsöffnung (4) aufweisende Brennkammer (5) aus keramischem Material oder Metall und keramischem Material umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (6) der Brennkammer (5) wenigstens eine Stauscheibe (7, 8) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stauscheibe (7, 8) als Lochscheibe ausgebildet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, f daß wenigstens eine Stauecheibe mit einem Feld von Löchern (10) ^!f versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (10) im wesentlichen gleichen Durchmesser und gleichen gegenseitigen Abstand haben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Stauscheibe (8) mit einer größeren zentralen Durchtrittsöffnung (11) und einem diese umgebenden Kranz von Löchern (12) geringeren Durchmessers versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Stauscheibe (7, 8) in der Brennkammer (5) axial verschieblich angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine - vom Brenner aus gesehen - erste Stauscheibe (7) mit einem Feld von Löchern (10) von im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleichem gegenseitigen Abstand und eine zweite Stauscheibe (8) mit einer größeren zentralen Durchtrittsöffnung (11) und einem diese umgebenden Kranz von Löchern (12) geringeren Durchmessers in axialem Abstand voneinander.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine - vom Brenner aus gesehen - erste Stauscheibe (7) mit einer größeren zentralen Durchtrittsöffnung (11) und einem diese umgebenden Kranz von Löchern (12) geringeren Durchmessers und einer zweiten Stauscheibe (8) mit einem Feld von Löchern (10) von im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleichem gegenseitigen Abstand in axialem Abstand voneinander.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet [ durch zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Stauschei- ' ben (7, β) mit einem Feld von Löchern (10) von vorzugsweise im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleichem gegenseitigen Abstand.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stauscheibe (7) in einem Bereich zwischen etwa einem Viertel und der Hälfte der Brennerflammenlänge und die * zweite Stauscheibe (8) im Bereich des Endes der Brennerflamme (3) angeordnet sind.

11 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stauscheiben (7, β) mit einem Feld von Löchern (10) von vorzugsweise im wesentlichen gleichem Durchmesser und gleichem gegenseitigen Abstand mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen unmittelbar aneinanderliegend angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stauscheibe (7, 8) um die Brennkammer achse (A) drehbar angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die wenigstens eine Stauscheibe (7, 8) aus Metall und/oder keramischem, z.B. faserkeramischem. Material besteht«

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- I zeichnet, daß wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens die im f heißesten Teil der Brennerflamme (3) angeordnete Stauscheibe (7, | 8) einen z.B. Platin enthaltenden Katalysator zur Abgaskatalyse J aufweist bzw. dieser Stauscheibe (7, 8) ein derartiger Katalysator (26) zugeordnet ist.

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PATENTANWÄLTE - 4 -

1ί>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (5) innerhalb eines Hochleistungsaüßenisolierfflantels (25), vorzugsweise aus organisch-keramisch gebundenem keramischem Fasermaterial mit einer Dichte von über 300 kg/m^J , vorzugsweise etwa 600 kg/m³ und einer Dicke von mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 35 mm angeordnet ist bzw. einen solchen Hochleistungsaußenisoliermantel (25) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (5) ein Wärmetauscher (1?) nachgeordnet oder in der Brennkammer (5) ein Wärmetauscher (17) angeordnet ist.

1?. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (17) die Brennkammer (5) mantelförmig umgibt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (17) im stirnseitigen Aufprallbereich der Heizgase einen Flächentauscher (29) aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Wärmetauscher (17) das Flächenverhältnis von aus dem Heizgas Wärme aufnehmender Oberfläche zu der in das Kesselwasser Wärme abgebenden Oberfläche in an sich bekannter Weise zwischen etwa 5:1 und 7:1 liegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Abgasführung im Endbereich ein Nachwärmetauscher (31) zugeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachwärmetauscher (31) als selbständige Einheit an die Abgasführung und die Kesselwasserführung anflanschbar ist.