EP1618336A1 - Porenbrenner mit siliziumkarbid-porenkörper - Google Patents

Porenbrenner mit siliziumkarbid-porenkörper

Info

Publication number
EP1618336A1
EP1618336A1 EP04727529A EP04727529A EP1618336A1 EP 1618336 A1 EP1618336 A1 EP 1618336A1 EP 04727529 A EP04727529 A EP 04727529A EP 04727529 A EP04727529 A EP 04727529A EP 1618336 A1 EP1618336 A1 EP 1618336A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
pore
fabric
pore burner
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP04727529A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1618336B1 (de
Inventor
Michael Hoetger
Walter Thiele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SGL Carbon SE
Original Assignee
SGL Carbon SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102004006824A external-priority patent/DE102004006824B4/de
Application filed by SGL Carbon SE filed Critical SGL Carbon SE
Publication of EP1618336A1 publication Critical patent/EP1618336A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1618336B1 publication Critical patent/EP1618336B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/006—Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/14—Radiant burners using screens or perforated plates
    • F23D14/145—Radiant burners using screens or perforated plates combustion being stabilised at a screen or a perforated plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/104—Grids, e.g. honeycomb grids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2212/00—Burner material specifications
    • F23D2212/10—Burner material specifications ceramic
    • F23D2212/105—Particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14582—Special features of gas burners with outlets consisting of layers of spherical particles

Definitions

  • the invention relates to a pore burner for burning a fuel-air mixture to produce a hot flue gas, comprising a housing in which a pore material made of porous, high-temperature resistant silicon carbide (SiC) for a
  • Incineration is provided.
  • Such a pore burner is used, for example, to apply a hot flue gas stream to a steam superheater.
  • the steam generated in the steam superheater has high temperatures and is under high pressure.
  • the energy stored in the steam can then be used in the form of mechanical or electrical energy, e.g. B. by relaxation in an expansion machine for driving a generator.
  • the hotter the steam and the higher the pressure the better the efficiency of such machines. Accordingly, it is necessary for the flue gas stream to have the highest possible temperatures. Typical temperatures are between 850 ° C and 1400 ° C.
  • the pore burners for generating a hot flue gas flow differ in particular from a pure radiant burner, in which only the radiant heat of the burner is used and the flue gas formed as a by-product via one
  • Chimney or an exhaust pipe is withdrawn.
  • radiant burners are, for example, artificial log fires or radiant burners for drying paintwork.
  • the radiant heat of a pore burner can also be used, the essential one However, part of the energy transferred to the steam generator comes from the flue gas.
  • a pore burner for burning a Brermstofr7O-ddationsschgemiscb.es is known.
  • the pore burner is filled with spherical fillers.
  • the size of the resulting pores is determined by the size of the packing.
  • the known pore burner is designed so that an excessively high temperature in the reaction space is avoided by an additional cooling gas.
  • a pore burner which contains porous material which has spatially connected cavities which are formed by a packing made of heat-resistant wire, foil or sheet material. A defined flame zone forms in these cavities. The material is not suitable for high temperatures.
  • the object is achieved in that the pore body comprises siliconized carbon fabric which has an orderly, regular structure.
  • the invention is based on the knowledge that the properties of a pore burner can be influenced if the pore structure can be produced in a targeted manner. It is not possible to weave the hard and brittle silicon carbide material. However, by siliconizing a suitably shaped carbon fabric, it is possible to create a correspondingly designed fabric structure made of SiC.
  • the siliconized fabric is inexpensive to manufacture. It withstands mechanical and thermal loads very well.
  • the mesh size and flat shape of the fabric can be individually adjusted, as can its size and outline, so that when using such materials as pore bodies for pore burners, an optimization of the burner properties is possible.
  • the silicon carbide fabric has a shape that deviates from a flat surface. A plurality of pieces of tissue can then be stacked on top of one another. In this way, a three-dimensional arrangement with which the pore burner can be filled is created without additional spacers or the like.
  • the fabric can be wave-shaped. However, other shapes are also possible, such as a profile that is sawtooth-shaped or box-shaped. In order to obtain a small pore size, on the one hand the tissue parameters can be kept small and on the other hand the waveform can be composed of a large number of small waves.
  • the fabric can consist of completely siliconized fibers. For some applications, however, it can also make sense for the fabric to be partially silicided and to contain a core of pure carbon.
  • the ordered structures are designed in such a way that zones of different porosity form.
  • the porous body of the burner can be formed in two or more zones of different pore sizes. The inlet-side part of the porous body then has a smaller one
  • Pore size than the outlet-side pore body is greater than the outlet-side pore body.
  • the flame forms in the large-pore zone, while the fuel-air mixture takes place in the fine-pore zone and is preheated. This leads to a particularly low pollutant content in the flue gas when conventional fuels such as natural gas, gasoline or the like are burned.
  • the pore size can be selected by the
  • Tissue and its arrangement such as. B. stacking, be designed particularly well.
  • the fine-pored part is made of conventional pore-forming materials, while the coarse-pored part consists of siliconized carbon fabric.
  • the material of the fine-pored part is preferably poorly conductive, so that heat transfer from the combustion zone to the premixing zone is avoided. This prevents the flames from kicking back.
  • the axes of curvature of the waves of a piece of tissue can lie in one plane and the pieces of tissue can be arranged one above the other in such a way that the projections of the wave normals on such a plane defined by the axes of curvature are perpendicular to one another.
  • the wave normals then preferably each form an angle of approximately 45 ° to the direction of flow of the flue gas.
  • a wave normal is the vertical on a wave front. It lies in the plane defined by the axes of curvature.
  • the pore structure is formed from stacked wavy SiC mats. The individual levels are rotated at an angle of approximately 90 ° to each other. This arrangement is particularly favorable for the combustion behavior of the burner.
  • the structure flowed through in this way is referred to as a static mixer.
  • the fuel and the combustion air are mixed together in such a way that the fuel is particularly low-pollutant and completely burned.
  • the housing of the burner is preferably provided with an insulating layer. This prevents undesired convective heat transfer through the housing into the periphery of the burner.
  • the housing wall can be flowed through by a cooling medium, which is either discharged into the environment separately or mixed with the hot flue gas in the outlet area of the burner.
  • Figure 1 is a schematic representation of a pore burner
  • FIG. 3 is a section through a schematically illustrated pore burner
  • Figure 4 is a section along the line A-A in Figure 3 and shows the outlet of a
  • a pore burner 10 is shown schematically.
  • the pore burner consists of a housing 12 into which a fuel gas-air mixture is introduced.
  • the direction of flow of the inflowing gas is shown by the arrows 14.
  • a multiplicity of fabric pieces 16 are stacked on top of one another in the housing 12.
  • the pores are smaller in a first zone 18 and the pores are larger in a second zone 20.
  • the porous material of the first zone 18 is not shown.
  • the flue gas is used to heat a steam generator. It is possible to arrange the steam generator within the radiation field of the pore burner 10, so that not only the heat transferred by the flue gas, but also the radiation heat is used.
  • the tissue gap 16 are shown again in detail in FIG. 2. They consist of an essentially rectangular, net-like fabric. A large number of these fabric pieces 16 are layered one on top of the other. Each piece of fabric 16 is bent in a wave shape around an axis of curvature 37. The fabric pieces are layered on top of one another in such a way that the mountains 24 and valleys 26 of the curvatures always lie alternately offset by 90 degrees. This can be seen in FIG. 3. For example, the fabric piece 30 lies on the fabric piece 28 offset by 90 degrees.
  • the pore burner is completely filled with the tissue pieces 16. This creates a pore structure that allows particularly good, even flame development.
  • the pore burner is completely filled with the tissue pieces 16. This creates a pore structure that allows particularly good, even flame development.
  • the fuel / air mixture flows through the porous body parallel to the planes of the individual tissue layers and in the direction of the bisector 34 of the angle of rotation between the wave normals 35 and the wave normals 39 of the layers.
  • the pore burner 10 has a rectangular cross section and is therefore also filled with rectangular tissue pieces 16. If the pore burner 10 has a differently shaped cross section, the shape of the fabric pieces is of course also adapted accordingly.
  • the housing 12 of the porer burner is flowed through by a coolant.
  • the cooling air is fed separately into a cooling duct 38 (FIG. 4) of the housing 12 and is mixed with the flue gas at the outlet 40.
  • the pore size is smaller in zone 18 (FIG. 1) and larger in zone 20.
  • the fabric pieces are made of silicon carbide. Silicon carbide is a carbide ceramic material and cannot be woven as such. A carbon fabric is therefore used to produce such fabrics, which is brought into the appropriate shape and then siliconized. Various processes are suitable for siliciding. At the
  • Liquid siliconization processes molten silicon infiltrates a porous substrate made of carbon fiber reinforced carbon (C / C) and reacts with the carbon of the matrix directly to SiC.
  • C / C carbon fiber reinforced carbon
  • the siliconized fabric pieces 16 are stiff after this process and can be used in the burner without further change in shape.
  • the material is resistant to high temperatures.
  • the manufacturing process for flat SiC structures is inexpensive compared to sponge-like ceramic bodies, and the mechanical and thermal load-bearing capacity is significantly higher than that of ceramic sponges.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

Ein Porenbrenner (10) zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemisches zur Erzeugungeines heißen Rauchgases (22), enthaltend ein Gehäuse (12), in welchem ein Porenmaterial (16) aus porösem, hochtemperaturfestem Siliziumkarbid (SiC) für eine Verbrennung vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Porenkörper siliziertes Kohlenstoffgewebe umfasst, welches eine geordnete, regelmäßige Struktur aufweist. Das Gewebe (16) aus Siliziutnkarbid kann eine von einer Planfläche abweichende Form, zum Beispiel eine Wellenform, aufweisen und eine Mehrzahl von Gewebestücken (28, 30) kann aufeinander geschichtet sein.

Description

Patentanmeldung
Porenbrenner mit Siliziumkarbid-Porenkörper
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Porenbrenner zum Verbrennen eines Brennstoff-Luft- Gemisches zur Erzeugung eines heißen Rauchgases, enthaltend ein Gehäuse, in welchem ein Porenmaterial aus porösem, hochtemperaturfestem Siliziumkarbid (SiC) für eine
Verbrennung vorgesehen ist.
Ein solcher Porenbrenner wird zum Beispiel eingesetzt, um einen Dampfüberhitzer mit einem heißen Rauchgasstrom zu beaufschlagen. Der in dem Dampfüberhitzer entstehende Dampf hat hohe Temperaturen und steht unter starkem Druck. Die in dem Dampf gespeicherte Energie kann dann in Form von mechanischer bzw. elektrischer Energie nutzbar gemacht werden, z. B. durch Entspannung in einer Expansionsmaschine zum Antrieb eines Generators. Je heißer der Dampf und je höher der Druck, um so besser ist der Wirkungsgrad solcher Maschinen. Entsprechend ist es erforderlich, dass der Rauchgasstrom möglichst hohe Temperaturen aufweist. Typische Temperaturen liegen im Bereich zwischen 850°C und 1400°C.
Die Porenbrenner zur Erzeugung eines heißen Rauchgasstroms unterscheiden sich insbesondere von einem reinen Strahlungsbrenner, bei dem nur die Strahlungswärme des Brenners genutzt wird und das entstehende Rauchgas als Nebenprodukt über einen
Kamin oder ein Abluftrohr abgezogen wird. Solche Strahlungsbrenner sind zum Beispiel künstliche Kaminfeuer oder Strahlungsbrenner zum Trocknen von Lackierungen. Zwar kann auch die Strahlungswärme eines Porenbrenner genutzt werden, der wesentliche Anteil der auf den Dampferzeuger übertragenen Energie kommt jedoch aus dem Rauchgas.
Stand der Technik
Aus der DE 199 39 951 C2 ist ein Porenbrenner zur Verbrennung eines Brermstofr7O-ddationsmittelgemiscb.es bekannt. Der Porenbrenner ist mit kugelförmigen Füllkörpern gefüllt. Die Größe der entstehenden Poren ist durch die Größe der Füllkörper bestimmt. Der bekannte Porenbrenner ist so ausgelegt, dass durch ein zusätzliches Kühlgas eine zu hohe Temperatur im Reaktionsraum vermieden wird.
Aus der DE 195 27 583 C2 ist ein Porenbrenner bekannt, der poröses Material enthält, welches räumlich zusammenhängende Hohlräume aufweist, die von einer Packung aus hitzebeständigem Draht- Folien- oder Blechmaterial gebildet sind. In diesen Hohlräumen bildet sich eine definierte Flammenzone. Das Material ist für hohe Temperaturen nicht geeignet.
Es sind weiterhin Pόrenbrenner bekannt, die mit einer Keramik gefüllt sind, die eine Vielzahl von Hohlräumen auf eisen, z. B. aus der US 5,890,886. Es sind auch andere Schaumkeramiken, Metallschäume oder -schwämme bekannt, z. B. aus der DE 196 21
638 AI. Diese Schäume oder Schwämme weisen den Nachteil auf, dass sie teuer in der Herstellung sind. Außerdem sind sie sehr empfindlich gegenüber mechanischen und thermischen Belastungen. Sie reißen oder platzen bei übermäßiger Belastung, was zu verminderter Leistungsfähigkeit und vermehrtem Schadstoffausstoß führt.
Aus der DE 198 47 042 AI ist eine hochporöse Brennermatte bekannt, die aus metallischen oder keramischen Fasern besteht, welche in unregelmäßigen Strukturen miteinander verschweißt sind. Die Matte ist mit Löchern versehen, durch welche das Gas strömt. Es entstehen Bereiche unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten, durch welche ein unregelmäßiger Fla menteppich entsteht, der von der Oberfläche der Matte abhebt. Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Porenbrenner zu schaffen, der eine gleichmäßige Verbrennung aufweist und dessen Porenstniktur direkt im Herstellraigsprozess beeinffαssbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Porenkörper siliziertes Kohlenstoffgewebe umfasst, welches eine geordnete, regelmäßige Struktur aufweist. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich die Eigenschaften eines Porenbrenners beeinflussen lassen, wenn die Porenstruktur gezielt herstellbar ist. Ein Verweben des harten und spröden Materials Siliziumkarbid ist nicht möglich. Durch Silizieren eines geeignet geformten Kohlenstoffgewebes ist es jedoch möglich, eine entsprechend gestaltete Gewebestruktur aus SiC zu schaffen. Das silizierte Gewebe ist kostengünstig herstellbar. Es hält mechanischen und thermischen Belastungen sehr gut stand. Die Maschenweite und flächige Form des Gewebes ist ebenso individuell anpassbar wie dessen Größe und Umrisse, so dass bei Verwendung derartiger Materialien als Porenkörper für Porenbrenner eine Optimierung der Brennereigenschaften möglich ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Gewebe aus Siliziumkarbid eine von einer Planfiäche abweichende Form auf. Dann kann eine Mehrzahl von Gewebestücken aufeinander geschichtet werden. Auf diese Weise wird ohne zusätzliche Abstandshalter oder dergleichen eine dreidimensionale Anordnung geschaffen, mit welcher der Porenbrenner füllbar ist.
Das Gewebe kann wellenförmig geformt sein. Es sind aber auch andere Formen möglich, wie ein im Querschnitt sägezahnförmiges oder kastenförmiges Profil. Um eine kleine Porengröße zu erhalten, können dann zum einen die Gewebeparameter klein gehalten werden und zum anderen die Wellenform aus einer Vielzahl von kleinen Wellen zusammengesetzt werden.
Das Gewebe kann aus vollständig silizierten Fasern bestehen. Für einige Anwendungen kann es aber auch sinnvoll sein, dass das Gewebe teilsiliziert ist, und einen Kern aus reinem Kohlenstoff enthält. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die geordneten Strukturen so ausgelegt sind, dass sich Zonen unterschiedlicher Porosität ausbilden. Dabei kann der poröse Körper des Brenners in zwei oder mehr Zonen unterschiedlicher Porengröße ausgebildet sein. Der einlassseitige Teil des porösen Körpers weist dann eine kleinere
Porengröße als der auslassseitige Porenkörper auf. Bei dieser Ausgestaltung bildet sich die Flamme in der grobporigen Zone, während in der feinporigen Zone eine Mischung und Vorheizung des Brennstoff-Luft-gemischs stattfinden. Dies führt zu besonders niedrigem Schadstoffgehalt des Rauchgases bei Verbrennung der üblichen Brennstoffe, wie Erdgas, Benzin oder dergleichen. Die Porengröße kann durch die ausgewählten
Gewebe und deren Anordnung, wie z. B. Stapelung, besonders gut gestaltet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der feinporige Teil aus herkömmlichen Poren bildenden Werkstoffen hergestellt, während der grobporige Teil aus siliziertem Kohlenstoffgewebe besteht. Der Werkstoff des feinporigen Teils ist vorzugsweise schlecht leitend, so dass ein Wärmeübergang aus der Verbrennungszone in die Vormischzone vermieden wird. Auf diese Weise wird einem Rückschlagen der Flammen vorgebeugt.
Die Krümmungsachsen der Wellen eines Gewebestücks können in einer Ebene liegen und die Gewebestücke derart übereinander angeordnet sein, daß die Projektionen der Wellennormalen auf eine solche durch die Krümmungsachsen definierte Ebene senkrecht zueinander verlaufen. Vorzugsweise bilden die Wellennormalen dann jeweils einen Winkel von etwa 45° zur Strömungsrichtung des Rauchgases. Eine Wellennormale ist hier die Senkrechte auf einer Wellenfront. Sie liegt in der durch die Krümmungsachsen definierten Ebene. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die Porenstruktur aus gestapelten wellenförmigen SiC-Matten gebildet. Dabei sind die einzelnen Ebenen mit einem Winkel von etwa 90° gegeneinander verdreht angeordnet. Diese Anordnung ist für das Verbrennungsverhalten des Brenners besonders günstig. Die so durchströmte Struktur wird als statischer Mischer bezeichnet. Der Brennstoff und die Verbrennungsluft werden dabei so miteinander vermengt, dass der Kraftstoff besonders schadstoffarm und vollständig verbrannt wird. Vorzugsweise ist das Gehäuse des Brenners mit einer isolierenden Schicht versehen. So wird ein ungewünschter konvektiver Wärmeübergang durch das Gehäuse in die Peripherie des Brenners vermieden.
Alternativ kann die Gehäusewandung von einem Kühlmedium durchströmt sein, das entweder getrennt in die Umwelt abgeführt oder mit dem heißen Rauchgas im Auslassbereich des Brenners vermischt wird.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig.1 ist eine schematische Darstellung eines Porenbrenners
Fig.2 zeigt einen Ausschnitt aus einem wellenförmig geformten Gewebestück aus
Siliziumkarbid
Fig.3 ist Schnitt durch einen schematisch dargestellten Porenbrenner
Fig.4 ist eine Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3 und zeigt den Auslass eines
Porenbrenners
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Fig.l ist schematisch ein Porenbrenner 10 dargestellt. Der Porenbrenner besteht aus einem Gehäuse 12, in welches ein Brenngas-Luftgemisch eingeleitet wird. Die Strömungsrichtung des einströmenden Gases ist durch die Pfeile 14 dargestellt. In dem Gehäuse 12 sind eine Vielzahl von Gewebestücken 16 aufeinander geschichtet. In einer ersten Zone 18 sind die Poren kleiner und in einer zweiten Zone 20 sind die Poren größer. Das poröse Material der ersten Zone 18 ist nicht dargestellt. In der zweiten Zone erfolgt eine Oxidation in den Poren ohne echte Flammenausbildung. Dabei entsteht heißes Rauchgas, welches in Fig. 1 durch Pfeile 22 repräsentiert wird. Das Rauchgas wird genutzt, um einen Dampferzeuger zu heizen. Dabei besteht die Möglichkeit, den Dampferzeuger innerhalb des Strahlungsfeldes des Porenbrenners 10 anzuordnen, so dass nicht nur die durch das Rauchgas übertragene Wärme, sondern zusätzlich auch die Strahlungswärme genutzt wird.
Die Gewebesτücke 16 sind in Fig. 2 nochmals im Detail dargestellt. Sie bestehen aus einem im wesentlichen rechteckigen, netzartigen Gewebe. Eine Vielzahl dieser Gewebestücke 16 ist übereinander geschichtet. Jedes Gewebestück 16 ist wellenförmig um eine Krümmungsachse 37 gebogen. Die Gewebestücke werden so aufeinander geschichtet, dass die Berge 24 und Täler 26 der Krümmungen immer abwechselnd um 90 Grad versetzt aufeinander liegen. Dies ist in Fig. 3 ersichtlich. So liegt zum Beispiel das Gewebestück 30 um 90 Grad versetzt auf dem Gewebestück 28 auf. Der Porenbrenner wird vollständig mit den Gewebestücken 16 aufgefüllt. Dadurch bildet sich ein Porenstruktur, die eine besonders gute, gleichmäßige Flammenentwicklung erlaubt. Der
Porenkörper wird vom Brennstoff Luftgemisch parallel zu den Ebenen der einzelnen Gewebe-Schichten und in Richtung der Winkelhalbierenden 34 des Verdrehwinkels zwischen den Wellennormalen 35 und der Wellennormalen 39 der Schichten durchströmt.
Im vorliegenden Fall hat der Porenbrenner 10 einen rechteckigen Querschnitt und ist daher auch mit rechteckigen Gewebestücken 16 gefüllt. Hat der Porenbrenner 10 einen anders geformten Querschnitt, wird selbstverständlich auch die Form der Gewebestücke entsprechend angepasst.
Weiterhin wird das Gehäuse 12 des Poreribrenners von einem Kühlmittel durchströmt. Die Kühlluft wird in diesem Fall gesondert in einen Kühlkanal 38 (Fig.4) des Gehäuses 12 eingespeist und wird am Auslass 40 mit dem Rauchgas vermischt.
Durch die Größe der Gewebemaschen 32, die Krümmungsradien der Wellentäler und -
Berge und die Anzahl der Kriimmungen pro Gewebestück kann die Porengröße beeinflusst werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Porengröße in der Zone 18 (Fig.l) kleiner und in Zone 20 größer. Die Gewebestücke bestehen aus Siliziumkarbid. Siliziumkarbid ist ein carbidischer Keramik- Werkstoff und als solcher nicht verwebbar. Zur Herstellung derartiger Gewebe wird daher ein Kohlenstoffgewebe verwendet, welches in die geeignete Form gebracht und dann siliziert wird. Zum Silizieren eignen sich verschiedene Prozesse. Beim
Flüssigsilizierverfahren wird schmelzflüssiges Silizium ein poröses Substrat aus Kohlenstofffaser verstärktem Kohlenstoff (C/C) infiltriert und mit dem Kohlenstoff der Matrix direkt zu SiC reagiert. Das Verfahren ist bekannt und zum Beispiel im Internet unter http://www.fz-juelich.de/iwv/iwyl/index.php?index=8 beschrieben und braucht daher nicht näher erläutert werden.
Die silizierten Gewebestücke 16 sind nach diesem Vorgang steif und können in den Brenner ohne weitere Formveränderung eingesetzt werden. Das Material ist hochtemperaturfest. Das Herstellungsverfahren für flächige SiC-Strukturen ist verglichen mit schwammartigen Keramikkörpern kostengünstig und die mechanische und thermische Belastbarkeit ist gegenüber Keramikschwämmen wesentlich höher.

Claims

Patentansprüche
1. Porenbrenner (10) zum Verbrennen eines Brennstof -Luft-Gemisches zur Erzeugung eines heißen Rauchgases (22), enthaltend ein Gehäuse (12), in welchem ein Porenmaterial (16) aus porösem, hochte peraturfestem Siliziumkarbid (SiC) für eine Verbrennung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenkörper siliziertes Kohlenstoffgewebe umfasst, welches eine geordnete, regelmäßige Struktur aufweist.
2. Porenbrenner (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe
(16) aus Siliziumkarbid eine von einer Planfläche abweichende Form aufweist und eine Mehrzahl von Gewebestücken (28, 30) aufeinander geschichtet sind.
3. Porenbrenner (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (16) wellenförmig geformt ist.
4. Porenbrenner (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (16) aus vollständig silizierten Fasern besteht.
5. Porenbrenner (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe teilsiliziert ist, und einen Kern aus reinem Kohlenstoff enthält.
6. Porenbrenner (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geordneten Strukturen so ausgelegt sind, dass sich Zonen unterschiedlicher Porosität ausbilden.
7. Porenbrenner (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsachsen der Wellen eines Gewebestücks in einer Ebene liegen und die Gewebestücke derart übereinander angeordnet sind, daß die Projektionen der Wellennormalen auf eine solche durch die Krümmungsachsen definierte Ebene senkrecht zueinander verlaufen.
Porenbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellennormalen jeweils einen Winkel von etwa 45° zur Strömungsrichtung des Rauchgases bilden.
EP04727529A 2003-04-18 2004-04-15 Porenbrenner mit siliziumkarbid-porenkörper Expired - Lifetime EP1618336B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10317857 2003-04-18
DE102004006824A DE102004006824B4 (de) 2003-04-18 2004-02-11 Porenbrenner mit Siliziumkarbid-Porenkörper
PCT/EP2004/003968 WO2004092646A1 (de) 2003-04-16 2004-04-15 Porenbrenner mit siliziumkarbid-porenkörper

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1618336A1 true EP1618336A1 (de) 2006-01-25
EP1618336B1 EP1618336B1 (de) 2011-06-29

Family

ID=33300846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04727529A Expired - Lifetime EP1618336B1 (de) 2003-04-18 2004-04-15 Porenbrenner mit siliziumkarbid-porenkörper

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060035190A1 (de)
EP (1) EP1618336B1 (de)
JP (1) JP2006523815A (de)
WO (1) WO2004092646A1 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005044494B3 (de) * 2005-09-16 2007-03-08 Wenzel, Lothar Vorrichtung zur Beseitigung von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen
US8357327B2 (en) 2006-05-16 2013-01-22 Sms Siemag Aktiengesellschaft Heating device for preheating a liquid-metal transfer container
TWI450439B (zh) 2009-10-22 2014-08-21 Atomic Energy Council 應用於高溫燃料電池之多孔性介質燃燒器
CN102287819B (zh) * 2011-07-01 2012-12-12 中国计量学院 一种燃用低热值气体燃料的多孔介质燃烧器
US10571124B2 (en) 2013-02-14 2020-02-25 Clearsign Combustion Corporation Selectable dilution low NOx burner
CA2892229A1 (en) 2013-02-14 2014-08-21 Clearsign Combustion Corporation Startup method and mechanism for a burner having a perforated flame holder
EP3017098B1 (de) * 2013-07-02 2019-06-05 Bekaert Combustion Technology B.V. Gasvormischbrenner
DE102014216430A1 (de) * 2014-08-19 2016-02-25 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Porenkörper, insbesondere zur Verwendung als Verbrennungszone eines Porenbrenners, sowie Porenbrenner mit einem derartigen Porenkörper
EP3426980B1 (de) * 2016-03-10 2022-03-02 Solaronics Hochintensiver gasbefeuerter infrarotstrahler und betriebsverfahren dafür
KR101688894B1 (ko) * 2016-08-08 2016-12-23 주식회사 지엔티엔에스 고온 연소촉매를 이용한 버너
CN110425536B (zh) * 2019-08-06 2020-11-10 东北大学 一种角型多孔介质燃烧器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3155142A (en) * 1961-02-13 1964-11-03 Minnesota Mining & Mfg Radiant gas burner
US3726633A (en) * 1970-11-30 1973-04-10 Thermo Electron Corp Low pollutant-high thermal efficiency burner
JPS62216981A (ja) * 1986-03-15 1987-09-24 イビデン株式会社 炭化珪素質複合材料の製造方法
US5633081A (en) * 1986-03-24 1997-05-27 Ensci Inc. Coated porous substrates
US4895513A (en) * 1987-08-06 1990-01-23 Br Laboratories, Inc. Heat resistant combustion element
US5026273A (en) * 1988-07-15 1991-06-25 W. R. Grace & Co.-Conn. High temperature combuster
US5346389A (en) * 1989-02-24 1994-09-13 W. R. Grace & Co.-Conn. Combustion apparatus for high-temperature environment
DE19625118A1 (de) * 1995-06-22 1997-01-02 Vaillant Joh Gmbh & Co Vollvormischender atmosphärischer Strahlungsbrenner
US5720933A (en) * 1996-03-11 1998-02-24 Srinivasan; Makuteswara Process for preparing ceramic fibers
DE19621638C2 (de) * 1996-05-30 2002-06-27 Fraunhofer Ges Forschung Offenzellige Schaumkeramik mit hoher Festigkeit und Verfahren zu deren Herstellung
US5989013A (en) * 1997-01-28 1999-11-23 Alliedsignal Composites Inc. Reverberatory screen for a radiant burner
US5890886A (en) * 1997-07-21 1999-04-06 Sulzer Chemtech Ag Burner for heating systems
JP3466103B2 (ja) * 1999-03-16 2003-11-10 松下電器産業株式会社 触媒燃焼装置
DE10114903A1 (de) * 2001-03-26 2002-10-17 Invent Gmbh Entwicklung Neuer Technologien Brenner für ein Gas/Luft-Gemisch

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004092646A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006523815A (ja) 2006-10-19
US20060035190A1 (en) 2006-02-16
WO2004092646A1 (de) 2004-10-28
EP1618336B1 (de) 2011-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69426022T2 (de) Brenner mit mehreren brenngeschwindigkeitszonen und verfahren dazu
EP2467642B1 (de) Strahlungsbrenner
EP1618336B1 (de) Porenbrenner mit siliziumkarbid-porenkörper
AT504398B1 (de) Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners
EP2641022B1 (de) Verbrennungsverfahren und membrane mit kühler flammenwurzel
DE2740581A1 (de) Fliessbett
WO2001058212A1 (de) Elektrisches heizelement und verfahren zu seiner herstellung
DE102004006824B4 (de) Porenbrenner mit Siliziumkarbid-Porenkörper
DE102017109152B4 (de) Infrarot-Strahler sowie Verfahren zur Montage eines solchen
EP1476697B1 (de) Als flächenstrahler ausgebildeter infrarot-strahler
DE10233340A1 (de) Porenbrenner sowie Gargerät, enthaltend mindestens einen Porenbrenner
DE4133251C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Flammenhalters für einen Strahlungsbrenner und nach diesem Verfahren hergestellter Flammenhalter
WO2023274661A1 (de) Wasserstoffbefeuertes brennkammersystem, verfahren und anlage
DE69217500T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbrennung eines gasgemisches
JP3488634B2 (ja) 水素表面燃焼バーナ
EP1235642B1 (de) Autothermer reformierungsreaktor
DE102023113398A1 (de) Brenner für ein Heizgerät und Heizgerät
DE934228C (de) Feuerfester Regenerativofen, insbesondere zur Erzeugung von Heizgas
DE19718885A1 (de) Gasbrenner
DE102017109154A1 (de) Infrarot-Strahler
DE229293C (de)
DE112018007455T5 (de) Hocheffiziente und saubere Exzessenthalpie-Verbrennungseinrichtung und Ofenkörper, bei dem eine derartige Einrichtung verwendet wird
WO2009087126A2 (de) Plattenförmiger keramischer wärmestrahlkörper eines infrarot-flächenstrahlers
DE102022212226A1 (de) Brenner
DE102024118585A1 (de) Brennerkörper, Gasbrenner, Heizgerät sowie Verwendung und Verfahren zur Verbrennung von Wasserstoff-Brenngas

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20051116

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SGL CARBON SE

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502004012652

Country of ref document: DE

Effective date: 20110825

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: VDEP

Effective date: 20110629

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110930

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20111031

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

26N No opposition filed

Effective date: 20120330

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502004012652

Country of ref document: DE

Effective date: 20120330

BERE Be: lapsed

Owner name: SGL CARBON SE

Effective date: 20120430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120430

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 502004012652

Country of ref document: DE

Owner name: SGL CARBON SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: SGL CARBON SE, 65203 WIESBADEN, DE

Effective date: 20121022

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 502004012652

Country of ref document: DE

Owner name: SGL CARBON SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: SGL CARBON AG, 65203 WIESBADEN, DE

Effective date: 20110704

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20120415

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20121228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120430

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120430

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120415

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120430

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502004012652

Country of ref document: DE

Effective date: 20121101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20111010

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 514902

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20120415

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110929

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120415

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20110629

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120415

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040415

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20121101