EP4194751A1 - Dark radiator - Google Patents

Dark radiator Download PDF

Info

Publication number
EP4194751A1
EP4194751A1 EP21213778.0A EP21213778A EP4194751A1 EP 4194751 A1 EP4194751 A1 EP 4194751A1 EP 21213778 A EP21213778 A EP 21213778A EP 4194751 A1 EP4194751 A1 EP 4194751A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
combustion air
hydrogen
tube
dark radiator
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.)
Pending
Application number
EP21213778.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Edgar Kreis
Alexander GENZEL
Torsten Stohler
Thomas Renner
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.)
Schwank GmbH
Original Assignee
Schwank GmbH
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
Application filed by Schwank GmbH filed Critical Schwank GmbH
Priority to EP21213778.0A priority Critical patent/EP4194751A1/en
Priority to DE112022003598.6T priority patent/DE112022003598A5/en
Priority to PCT/EP2022/084654 priority patent/WO2023104823A1/en
Priority to CN202280019594.3A priority patent/CN117015681A/en
Priority to US18/279,950 priority patent/US20240142101A1/en
Priority to CA3216912A priority patent/CA3216912A1/en
Publication of EP4194751A1 publication Critical patent/EP4194751A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12Radiant burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2203/00Gaseous fuel burners
    • F23D2203/002Radiant burner mixing tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2203/00Gaseous fuel burners
    • F23D2203/007Mixing tubes, air supply regulation

Definitions

  • a dark radiator which has an efficiency that is at least the same as in the prior art and in which the emission of pollutants is reduced. Due to the fact that the fuel gas supply is preferably connected exclusively to a hydrogen source, the exhaust gas theoretically does not contain any carbon-containing pollutants such as carbon monoxide, carbon dioxide or hydrocarbons, since hydrogen does not contain any carbon.
  • the blower is connected to an ejector whose suction port is connected to the hydrogen supply, with the combustion air sucked in by the blower serving as the driving medium, so that a mixture of hydrogen and combustion air is supplied to the burner by the blower.
  • This enables the supply of a hydrogen/combustion air mixture in a defined mixing ratio, whereby the flame temperature can be adjusted.
  • the flame temperature can be reduced. Due to the high reactivity of hydrogen, a high air ratio of 2.5 to 3 is possible. In this way, the flame temperature can be brought below the limit temperatures of nitrogen oxide formation and also of the materials of the radiant tube.
  • the burner comprises a gas nozzle and a mixing tube, which is fed with hydrogen from the gas nozzle, the mixing tube being flushed with combustion air by the blower, the gas nozzle forming an ejector with the mixing tube, the driving medium of the ejector hydrogen introduced through the gas nozzle and the medium sucked into the mixing tube is combustion air located in the jet tube and an ignition device for igniting the hydrogen-combustion air mixture is connected downstream in the flame direction at a distance from the mixing tube.
  • a non-return lock is preferably arranged in the mixing tube at its end directed in the direction of the flame. This prevents flashback into the mixing tube.
  • the burner comprises a gas nozzle, the blower being set up for flushing the gas nozzle with combustion air and no combustion gas mixing chamber for premixing combustion gas and combustion air being arranged and the gas nozzle being fed exclusively with combustion gas.
  • the blower being set up for flushing the gas nozzle with combustion air and no combustion gas mixing chamber for premixing combustion gas and combustion air being arranged and the gas nozzle being fed exclusively with combustion gas.
  • a combustion air mixing chamber is arranged upstream of the burner in the flame direction and is connected to a combustion air source and the exhaust gas discharge line.
  • the fan is arranged upstream of the burner in the flame direction and the combustion air mixing chamber is arranged inside the fan. This achieves good mixing of combustion air and exhaust gas within the fan.
  • the burner serves as a primary burner, which is followed by a secondary burner at a distance in the flame direction in the radiant tube, the fuel gas supply of which has a hydrogen source as the fuel gas source is connected, the secondary burner of the exhaust gas stream of the upstream primary burner is supplied as combustion air.
  • This achieves after-treatment of the exhaust gas from the primary burner, as a result of which emissions of nitrogen oxides are largely minimized. It has been shown that due to the high reactivity of the hydrogen, the remaining oxygen content in the exhaust gas from the primary burner is readily sufficient for the combustion of the hydrogen from the secondary burner.
  • the combustion process in the secondary burner is favored by the temperature of the exhaust gas flow from the primary burner.
  • a compensating element in the form of a compensator is interposed between the primary burner and the secondary burner to compensate for thermally induced changes in length within the radiant tube.
  • This compensator which is preferably designed as an axial compensator, absorbs the movement of the jet pipe along the axis, thereby avoiding damage to the jet pipe.
  • the dark radiator selected as an exemplary embodiment according to figure 1 comprises a burner 1, which is connected to a blower 2 and to which a jet pipe 3 is connected.
  • the jet pipe 3 is in figure 1 merely implied; the jet pipe 3 can certainly extend over a few meters in length and be formed from several jet pipe elements.
  • the jet tube 3 is designed as a highly heat-resistant stainless steel tube. Alternatively, special steels with a thermally applied aluminum oxide layer can also be used.
  • the radiant tube 3 is surrounded by a reflector (not shown), which in the exemplary embodiment is made of surface-structured aluminum sheet and has partition plates on both sides to reduce convective losses.
  • a burner 4 is arranged, which in turn is connected to a blower 2 and to which a jet pipe 3 is connected.
  • the burner 4 includes a hydrogen nozzle 41 which is connected to a hydrogen supply 42 and which in turn is aligned with the longitudinal central axis of the jet tube 3 .
  • a gas nozzle that is exclusively charged with hydrogen is referred to here as a hydrogen nozzle.
  • the hydrogen nozzle protrudes into a mixing tube 43 which runs coaxially with the jet tube 3, with a radial suction gap between the mixing tube 43 and the hydrogen nozzle 41 is formed by the hydrogen nozzle 41 and the mixing tube 43 formed ejector.
  • the blower 2 is aligned in such a way that combustion air 35 flows around the hydrogen nozzle 41 and the mixing tube 43 .
  • Combustion air 25, which mixes with the hydrogen is sucked in via the suction gap 44 by the hydrogen flow introduced into the mixing tube 43 via the hydrogen nozzle 41.
  • the hydrogen/combustion air mixture emerging from the mixing tube 43 is ignited by the ignition electrode 46 arranged at a distance from the mixing tube 43, as a result of which a flame is formed which extends into the jet tube 3 over the length thereof.
  • a portion of the combustion air 35 blown into the burner 1 by the blower 2 flows through the scavenging openings of the partitions 45 and washes around the flame extending into the radiant tube 3, which is thereby cooled.
  • the ejector formed by the hydrogen nozzle 41 and the mixing tube 43 is designed in such a way that combustion air with an air ratio of 2.5 is supplied to the hydrogen in the mixing tube, whereby a flame temperature of approximately 900° C. is achieved.
  • two burners are arranged in the radiant tube 3, a primary burner 7 and a secondary burner 8 downstream of this in the direction of the flame.
  • the primary burner 7 and the secondary burner 8 correspond to the burner 5 explained in the exemplary embodiment described above a hydrogen supply 72, 82, with an ignition electrode 73, 83 being positioned at a distance from the hydrogen nozzle 71, 81.
  • the primary burner 7 is connected to a fan 2 whose suction port is connected to a combustion air supply 22 .
  • the primary burner 7 is followed by a U-shaped jet tube 3 which is connected to the secondary burner 8 via a compensating element 31 .
  • the secondary burner 8 is in turn followed by a further jet tube 3 ′, which in the exemplary embodiment is again U-shaped.
  • the compensating element 31 positioned in the section of the radiant tube 3 exposed to a high temperature gradient by the secondary burner 8 serves to compensate for thermally induced changes in length within the radiant tube.
  • this is designed as an axial compensator, which absorbs the movements of the pipeline along the axis.
  • the primary burner 7' corresponding to the burner of the embodiment according to FIG figure 2 formed, wherein the hydrogen nozzle 71 in turn protrudes into a mixing tube 74, so that between hydrogen nozzle 71 and mixing tube 74 a suction gap 75 is formed.
  • a non-return lock 741 is in turn arranged in the mixing tube 74 at its end opposite the hydrogen nozzle 71 .
  • the structure of the dark radiator of this exemplary embodiment corresponds to the dark radiator of the exemplary embodiment according to FIG figure 4 .
  • the embodiments given there for the admixture of part of the exhaust gas flow of the second radiant tube 3 'to the combustion air sucked in by the fan 2 are possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dunkelstrahler, mit einem Brenner (1, 5, 6, 7), einem Gebläse (2) und einem Strahlrohr (3), das mit einer Abgasabführleitung verbunden ist, wobei der Brenner (1) mit einer Brenngaszuführung verbunden ist, wobei das Gebläse (2) dazu eingerichtet ist, dem Brenner (1) Verbrennungsluft zuzuführen, wobei der Brenner (1) eingerichtet ist, eine Flamme in das Strahlrohr (3, 3') abzugeben, wobei die Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle verbunden ist.The invention relates to a dark radiator with a burner (1, 5, 6, 7), a blower (2) and a radiant tube (3) which is connected to an exhaust gas discharge line, the burner (1) being connected to a fuel gas supply. the blower (2) being set up to supply combustion air to the burner (1), the burner (1) being set up to emit a flame into the radiant tube (3, 3'), the fuel gas supply being connected to a hydrogen source.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dunkelstrahler, mit einem Brenner, einem Gebläse und einem Strahlrohr, wobei der Brenner mit einer Brenngaszuführung verbunden ist, wobei das Gebläse dazu eingerichtet ist, dem Brenner Verbrennungsluft zuzuführen, wobei der Brenner eingerichtet ist, eine Flamme in das Strahlrohr abzugeben.The invention relates to a dark radiator with a burner, a fan and a radiant tube, the burner being connected to a fuel gas supply, the fan being set up to supply combustion air to the burner, the burner being set up to emit a flame into the radiant tube.

Im gewerblichen und industriellen Bereich werden zur Beheizung von Produktions- und Lagerstätten häufig Dunkelstrahler eingesetzt. Dunkelstrahler weisen als Strahlungselemente ein oder mehrere Strahlungsrohre auf, welchen mindestens ein Brenner zugeordnet ist. Durch Verbrennung eines Gemisches aus Brenngas und Luft innerhalb des Brenners wird eine Flamme erzeugt, welche mithilfe eines Gebläses über die gesamte Länge des Strahlungsrohres verteilt werden kann. Als Brenngas dient Erdgas oder Flüssiggas, das in einer Mischkammer in einem vorgegebenen Verhältnis gemischt wird, wonach es in die Brennkammer über eine Düse eingeleitet und gezündet wird. Als Rückschlagsperre wird das Brennstoff-Luftgemisch durch ein Gitter oder ein Geflecht geführt, das zugleich die Aufgabe hat, die Flamme zu halten. Die Strahlrohre sind regelmäßig durchgängig im Nachgang an den Brenner linear oder U-förmig angeschlossen und sollen die durch die Flamme erzeugte Wärme gleichmäßig über den gesamten Rohrverlauf abstrahlen. Das Strahlungsrohr wird durch die Flamme gleichmäßig erhitzt und generiert eine Wärmestrahlung, die auf einen zu erwärmenden Bereich abgestrahlt wird. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kommen hierbei häufig Reflektoren zum Einsatz. Die durch die Verbrennung entstehenden Abgase werden mithilfe des Gebläses aus dem Strahlungsrohr entfernt, beispielsweise über Abgasrohre an die Außenluft abgeführt.In the commercial and industrial sector, infrared heaters are often used to heat production and storage facilities. Dark radiators have one or more radiant tubes as radiant elements, to which at least one burner is assigned. Combustion of a mixture of combustible gas and air within the burner generates a flame that can be distributed over the entire length of the radiant tube using a fan. Natural gas or liquid gas is used as fuel gas, which is mixed in a mixing chamber in a specified ratio, after which it is fed into the combustion chamber via a nozzle and ignited. As a non-return valve, the fuel-air mixture is guided through a grid or mesh, which also has the task of holding the flame. The radiant tubes are regularly connected to the burner in a linear or U-shaped manner and should radiate the heat generated by the flame evenly over the entire length of the tube. The radiant tube is evenly heated by the flame and generates thermal radiation, which is radiated onto an area to be heated. Reflectors are often used to increase efficiency. The exhaust gases resulting from the combustion are removed from the radiant tube with the help of the blower, for example discharged to the outside air via exhaust pipes.

Um die bei der Verbrennung des Brennstoffs entstehende Schadstoffe zu minimieren, ist es ein stetiges Bestreben, ein optimales stöchiometrisches Verhältnis zwischen Brenngas und Luft zu erreichen, um eine möglichst vollständige Verbrennung zu erzielen, bei der die Schadstoffemission minimiert ist. Hierzu ist beispielsweise in der DE 10 2014 019 765 A1 vorgeschlagen, Gebläse und Gasventil mittels einer Regeleinrichtung zu steuern, um eine vollständige Verbrennung des Gemisches aus Brenngas und Luft sicherzustellen. In der EP 2 708 814 A1 wird weiter vorgeschlagen, den Brenner mit einem Mischer und mindestens einem Sekundärluftkanal auszustatten, wobei der Brenner dazu eingerichtet ist, das ein Teil der von dem Gebläse zugeführten Luft dem Mischer und ein anderer Teil der Luft einem Sekundärluftkanal zugeführt wird, um einen Teil der zugeführten Verbrennungsluft der Flamme ohne Brennstoff zuzuführen. In der DE 10 2014 019 766 A1 ist weiter vorgeschlagen, über einen Sensor das aktuelle Mischungsverhältnis und/oder die Art des Gases insbesondere in Bezug auf die Beimischung anderer Gasarten zu erfassen und dem Brenner Gas und/oder Luft in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zwischen gemessenem und dem notwendigen Mischungsverhältnis zuzuführen, bis das notwendige Mischungsverhältnis hergestellt ist.In order to minimize the pollutants produced during the combustion of the fuel, there is a constant effort to achieve an optimal stoichiometric ratio between fuel gas and air in order to achieve combustion that is as complete as possible and in which pollutant emissions are minimized. For this purpose, for example, in DE 10 2014 019 765 A1 suggested blower and To control gas valve by means of a control device to ensure complete combustion of the mixture of fuel gas and air. In the EP 2 708 814 A1 it is further proposed to equip the burner with a mixer and at least one secondary air duct, the burner being set up so that part of the air supplied by the blower is supplied to the mixer and another part of the air is supplied to a secondary air duct in order to discharge part of the supplied combustion air to the flame without adding fuel. In the DE 10 2014 019 766 A1 is also proposed to use a sensor to record the current mixing ratio and/or the type of gas, in particular with regard to the admixture of other types of gas, and to supply gas and/or air to the burner depending on the comparison result between the measured and the necessary mixing ratio until the necessary mixing ratio is established.

Die vorstehenden Lösungen haben sich in der Praxis bewährt, wodurch Dunkelstrahler heute einen verhältnismäßig geringen Schadstoffausstoß bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad aufweisen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dunkelstrahler bereitzustellen, dessen Schadstoffausstoß bei zumindest gleichem Wirkungsgrad weiter vermindert ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The above solutions have proven themselves in practice, as a result of which dark radiators today have relatively low pollutant emissions while at the same time being highly efficient. The object of the present invention is to provide a dark radiator whose pollutant emissions are further reduced with at least the same level of efficiency. According to the invention, this object is solved by the features of the characterizing part of patent claim 1.

Mit der Erfindung ist ein Dunkelstrahler bereitgestellt, der einen im Vergleich zum Stand der Technik zumindest gleichbleibenden Wirkungsgrad aufweist und bei dem der Schadstoffausstoß vermindert ist. Dadurch, dass die Brenngaszuführung vorzugsweise ausschließlich mit einer Wasserstoffquelle verbunden ist, sind in dem Abgas theoretisch keine kohlenstoffhaltigen Schadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid oder Kohlenwasserstoffe enthalten, da Wasserstoff keinen Kohlenstoff enthält.With the invention, a dark radiator is provided which has an efficiency that is at least the same as in the prior art and in which the emission of pollutants is reduced. Due to the fact that the fuel gas supply is preferably connected exclusively to a hydrogen source, the exhaust gas theoretically does not contain any carbon-containing pollutants such as carbon monoxide, carbon dioxide or hydrocarbons, since hydrogen does not contain any carbon.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Gebläse mit einem Ejektor verbunden, dessen Sauganaschluss mit der Wasserstoffzuführung verbunden ist, wobei die durch das Gebläse angesaugte Verbrennungsluft als Treibmedium dient, sodass dem Brenner durch das Gebläse ein Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt wird. Hierdurch ist die Zuführung eines Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs im definierten Mischungsverhältnis ermöglicht, wodurch eine Einstellung der Flammtemperatur erzielt ist. Durch die Einstellung einer hohen Luftzahl, also mit einem hohen Luftüberschuss kann eine Senkung der Flammtemperatur erzielt werden. Aufgrund der hohen Reaktionsfreudigkeit von Wasserstoff ist eine hohe Luftzahl von 2,5 bis 3 möglich. So kann die Flammtemperatur auf diese Weise unterhalb der Grenztemperaturen der Stickoxidbildung sowie auch der Materialien des Strahlrohrs gebracht werden.In a further development of the invention, the blower is connected to an ejector whose suction port is connected to the hydrogen supply, with the combustion air sucked in by the blower serving as the driving medium, so that a mixture of hydrogen and combustion air is supplied to the burner by the blower. This enables the supply of a hydrogen/combustion air mixture in a defined mixing ratio, whereby the flame temperature can be adjusted. By setting a high air ratio, i.e. with a high excess of air, the flame temperature can be reduced. Due to the high reactivity of hydrogen, a high air ratio of 2.5 to 3 is possible. In this way, the flame temperature can be brought below the limit temperatures of nitrogen oxide formation and also of the materials of the radiant tube.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst der Brenner eine Gasdüse und ein Mischrohr, das von der Gasdüse mit Wasserstoff gespeist wird, wobei das Mischrohr durch das Gebläse mit Verbrennungsluft umspült wird, wobei die Gasdüse mit dem Mischrohr einen Ejektor ausbildet, wobei das Treibmedium des Ejektors durch die Gasdüse eingebrachter Wasserstoff und das in das Mischrohr angesaugte Medium in dem Strahlrohr befindliche Verbrennungsluft ist und wobei in Flammrichtung beabstandet zu dem Mischrohr eine Zündvorrichtung zur Zündung des Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs nachgeschaltet ist. Hierdurch ist gleichsam die Zuführung eines Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs in einem definierten Verhältnis ermöglicht. Dadurch, dass die Mischung des Wasserstoffs mit der Verbrennungsluft außerhalb des Gebläses erst in dem Mischrohr erfolgt, sind die Anforderung an den Gebläsewerkstoff vermindert, da hier nicht die Gefahr eines Flammrückschlages in das Gebläse möglich ist. Bevorzugt ist in dem Mischrohr an seinem in Flammrichtung gerichteten Ende eine Rückschlagsperre angeordnet. Hierdurch ist ein Flammrückschlag in das Mischrohr verhindert.In a further embodiment of the invention, the burner comprises a gas nozzle and a mixing tube, which is fed with hydrogen from the gas nozzle, the mixing tube being flushed with combustion air by the blower, the gas nozzle forming an ejector with the mixing tube, the driving medium of the ejector hydrogen introduced through the gas nozzle and the medium sucked into the mixing tube is combustion air located in the jet tube and an ignition device for igniting the hydrogen-combustion air mixture is connected downstream in the flame direction at a distance from the mixing tube. As a result, it is possible to supply a mixture of hydrogen and combustion air in a defined ratio. Because the hydrogen is first mixed with the combustion air outside of the fan in the mixing tube, the requirements for the material of the fan are reduced, since there is no risk of a flashback into the fan. A non-return lock is preferably arranged in the mixing tube at its end directed in the direction of the flame. This prevents flashback into the mixing tube.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Brenner eine Gasdüse, wobei das Gebläse zur Umspülung der Gasdüse mit Verbrennungsluft eingerichtet ist und wobei keine Brenngas-Mischkammer zur Vormischung von Brenngas und Verbrennungsluft angeordnet ist und die Gasdüse ausschließlich mit Brenngas gespeist ist. Hierdurch ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Brenners erzielt. Überraschend hat sich gezeigt, dass aufgrund der hohen Reaktionsfreudigkeit von Wasserstoff eine vollständige Verbrennung des Wasserstoffs ohne Vormischung mit Verbrennungsluft erzielt wird. Dabei ergibt sich bis zur erforderlichen Vermischung des Wasserstoffs mit der das Gebläse umspülenden Verbrennungsluft ein großer Flammenabstand zur Gasdüse, wodurch keine thermische Beeinträchtigung der Gasdüse erfolgt. Zudem hat sich gezeigt, dass auch die Gefahr eines Flammrückschlages nicht gegeben ist, weshalb der im Stand der Technik erforderliche Flammhalter in Form einer gelochten Platte oder eines Drahtgeflechts nicht erforderlich ist.In a further embodiment of the invention, the burner comprises a gas nozzle, the blower being set up for flushing the gas nozzle with combustion air and no combustion gas mixing chamber for premixing combustion gas and combustion air being arranged and the gas nozzle being fed exclusively with combustion gas. This achieves a simpler and less expensive construction of the burner. Surprisingly, it has been shown that due to the high reactivity of hydrogen, complete combustion of the hydrogen is achieved without pre-mixing with combustion air. Until the required mixing of the hydrogen with the combustion air flowing around the blower, there is a large distance between the flame and the gas nozzle, so that there is no thermal impairment of the gas nozzle. In addition, it has been shown that there is also no risk of flashback, which is why the flame holder in the form of a perforated plate or wire mesh required in the prior art is not required.

In Weiterbildung der Erfindung ist dem Brenner in Flammrichtung vorgeschaltet eine Verbrennungsluft-Mischkammer angeordnet, die mit einer Verbrennungsluftquelle und der Abgasabführleitung verbunden ist. Durch die Zuführung von Abgasen zur Verbrennungsluft ist eine Sauerstoffminderung erzielt, wodurch eine Senkung der Flammtemperatur ermöglicht ist. Darüber hinaus ist durch die Rezirkulation des Abgases eine Minderung der Stickoxidemission bewirkt.In a further development of the invention, a combustion air mixing chamber is arranged upstream of the burner in the flame direction and is connected to a combustion air source and the exhaust gas discharge line. By supplying exhaust gases to the combustion air, a reduction in oxygen is achieved, which makes it possible to lower the flame temperature. In addition, the recirculation of the exhaust gas results in a reduction in nitrogen oxide emissions.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Gebläse dem Brenner in Flammrichtung vorgeschaltet angeordnet und die Verbrennungsluft-Mischkammer ist innerhalb des Gebläses angeordnet. Hierdurch ist eine gute Vermischung von Verbrennungsluft und Abgas innerhalb des Gebläses erzielt.In a further development of the invention, the fan is arranged upstream of the burner in the flame direction and the combustion air mixing chamber is arranged inside the fan. This achieves good mixing of combustion air and exhaust gas within the fan.

In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Verbindung zwischen der Abgasabführleitung und der Verbrennungsluftmischkammer eine Abzweigeinrichtung, durch welche das Verhältnis des abgezweigten Abgasvolumenstroms zum Verbrennungsluftvolumenstrom bestimmt ist. Hierdurch ist eine Einstellung des Sauerstoffgehalts des Verbrennungsluft-Abgas-Gemischs ermöglicht. Bevorzugt umfasst die Abzweigeinrichtung eine Verstelleinrichtung, durch welche das Verhältnis des abgezweigten Abgasvolumenstroms zum Verbrennungsluftvolumenstrom einstellbar ist.In an embodiment of the invention, the connection between the exhaust gas discharge line and the combustion air mixing chamber includes a branching device, by which the ratio of the branched off exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow is determined. This allows the oxygen content of the combustion air/exhaust gas mixture to be adjusted. The branching device preferably includes an adjusting device, by means of which the ratio of the branched off exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow can be adjusted.

In Weiterbildung der Erfindung dient der Brenner als Primärbrenner, dem in Flammrichtung beabstandet in dem Strahlrohr ein Sekundärbrenner nachgeschaltet ist, dessen Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle als Brenngasquelle verbunden ist, wobei dem Sekundärbrenner der Abgasstrom des vorgeschalteten Primärbrenners als Verbrennungsluft zugeführt wird. Hierdurch ist eine Nachbehandlung des Abgases des Primärbrenners erzielt, wodurch eine Emission von Stickoxiden weitgehend minimiert ist. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der hohen Reaktionsfreudigkeit des Wasserstoffs der verbleibende Sauerstoffgehalt in dem Abgas des Primärbrenners ohne Weiteres für die Verbrennung des Wasserstoffs des Sekundärbrenners ausreichend ist. Zudem ist der Verbrennungsprozess in dem Sekundärbrenner durch die Temperatur des Abgasstroms des Primärbrenners begünstigt.In a further development of the invention, the burner serves as a primary burner, which is followed by a secondary burner at a distance in the flame direction in the radiant tube, the fuel gas supply of which has a hydrogen source as the fuel gas source is connected, the secondary burner of the exhaust gas stream of the upstream primary burner is supplied as combustion air. This achieves after-treatment of the exhaust gas from the primary burner, as a result of which emissions of nitrogen oxides are largely minimized. It has been shown that due to the high reactivity of the hydrogen, the remaining oxygen content in the exhaust gas from the primary burner is readily sufficient for the combustion of the hydrogen from the secondary burner. In addition, the combustion process in the secondary burner is favored by the temperature of the exhaust gas flow from the primary burner.

In Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Primärbrenner und dem Sekundärbrenner ein Ausgleichselement in Form eines Kompensators zum Ausgleich von thermisch bedingten Längenveränderungen innerhalb des Strahlrohres zwischengeschaltet. Dieser Kompensator, der vorzugsweise als Axial-Kompensator ausgebildet ist, nimmt die Bewegung des Strahlrohrs längs der Achse auf, wodurch Beschädigungen des Strahlrohres vermieden sind.In an embodiment of the invention, a compensating element in the form of a compensator is interposed between the primary burner and the secondary burner to compensate for thermally induced changes in length within the radiant tube. This compensator, which is preferably designed as an axial compensator, absorbs the movement of the jet pipe along the axis, thereby avoiding damage to the jet pipe.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend im Einzelnen beschreiben. Es zeigen:

Figur 1
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers;
Figur 2
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers in einer weiteren Ausführungsform;
Figur 3
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers in einer dritten Ausführungsform;
Figur 4
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers in einer vierten Ausführungsform mit Primär- und Sekundärbrenner und
Figur 5
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers in einer weiteren Ausführungsform mit Primär- und Sekundärbrenner.
Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining dependent claims. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in detail below. Show it:
figure 1
the schematic representation of a dark radiator;
figure 2
the schematic representation of a dark radiator in a further embodiment;
figure 3
the schematic representation of a dark radiator in a third embodiment;
figure 4
the schematic representation of a dark radiator in a fourth embodiment with primary and secondary burner and
figure 5
the schematic representation of a dark radiator in a further embodiment with primary and secondary burner.

Der als Ausführungsbeispiel gewählte Dunkelstrahler gemäß Figur 1 umfasst einen Brenner 1, der mit einem Gebläse 2 verbunden ist und an den sich ein Strahlrohr 3 anschließt. Das Strahlrohr 3 ist in Figur 1 lediglich angedeutet; das Strahlrohr 3 kann sich durchaus über einige Meter Länge erstrecken und aus mehreren Strahlrohrelementen gebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist das Strahlrohr 3 als hochhitzebeständiges Edelstahlrohr ausgebildet. Alternativ können auch Sonderstähle mit einer thermisch aufgebrachten Aluminiumoxidschicht zum Einsatz kommen. Das Strahlrohr 3 ist im Ausführungsbeispiel von einem - nicht dargestellten - Reflektor eingefasst, der im Ausführungsbeispiel aus oberflächenstrukturiertem Aluminiumblech ausgebildet ist und der auf beiden Seiten Schottbleche zur Reduktion konvektiver Verluste aufweist.The dark radiator selected as an exemplary embodiment according to figure 1 comprises a burner 1, which is connected to a blower 2 and to which a jet pipe 3 is connected. The jet pipe 3 is in figure 1 merely implied; the jet pipe 3 can certainly extend over a few meters in length and be formed from several jet pipe elements. In the exemplary embodiment, the jet tube 3 is designed as a highly heat-resistant stainless steel tube. Alternatively, special steels with a thermally applied aluminum oxide layer can also be used. In the exemplary embodiment, the radiant tube 3 is surrounded by a reflector (not shown), which in the exemplary embodiment is made of surface-structured aluminum sheet and has partition plates on both sides to reduce convective losses.

Der Brenner 1 umfasst eine als Gasluftgemischdüse dienende Gasdüse 11, die im Ausführungsbeispiel mit einer Rückschlagsperre versehen ist und die mit dem Gebläse 2 verbunden ist. Beabstandet zu der Gasdüse 11 ist in dem Brenner 1 eine Zündelektrode 12 angeordnet. Das Gebläse 2 ist an seiner Saugseite mit einem Ejektor 21 verbunden, dessen Treibanschluss mit einer Verbrennungsluftzuführung 22 und dessen Sauganschluss mit einer Wasserstoffzuführung 23 verbunden ist. Die durch das Gebläse 2 angesaugte Verbrennungsluft dient hier als Treibmedium, durch das eine Ansaugung des Wasserstoffs bewirkt ist. Druckseitig wird der Gasdüse 11 durch das Gebläse 2 hierdurch ein Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt, das nach Austritt durch die Gasdüse 11 durch die Zündelektrode 12 entzündet wird, wodurch eine sich durch das Strahlrohr 3 erstreckende Flamme erzeugt wird.The burner 1 comprises a gas nozzle 11 serving as a gas-air mixture nozzle, which is provided with a non-return lock in the exemplary embodiment and which is connected to the blower 2 . An ignition electrode 12 is arranged in the burner 1 at a distance from the gas nozzle 11 . The fan 2 is connected on its suction side to an ejector 21 , the driving connection of which is connected to a combustion air supply 22 and the suction connection of which is connected to a hydrogen supply 23 . The combustion air sucked in by the blower 2 is used here as a driving medium, through which the hydrogen is sucked in. On the pressure side, the blower 2 supplies the gas nozzle 11 with a hydrogen/combustion air mixture, which is ignited by the ignition electrode 12 after exiting through the gas nozzle 11, whereby a flame extending through the jet pipe 3 is generated.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist ein Brenner 4 angeordnet, der wiederum mit einem Gebläse 2 verbunden ist und an den sich ein Strahlrohr 3 anschließt. Der Brenner 4 umfasst eine Wasserstoffdüse 41, die mit einer Wasserstoffzuführung 42 verbunden ist und die wiederum mit der Längsmittelachse des Strahlrohrs 3 ausgerichtet ist. Als Wasserstoffdüse ist hier eine Gasdüse bezeichnet, die ausschließlich mit Wasserstoff beaufschlagt ist. Die Wasserstoffdüse ragt in ein Mischrohr 43, das koaxial zum Strahlrohr 3 verläuft, wobei zwischen Mischrohr 43 und Wasserstoffdüse 41 ein radialer Saugspalt eines durch die Wasserstoffdüse 41 und das Mischrohr 43 gebildeten Ejektors gebildet ist. Das Mischrohr 43 ist über eine dieses einspannende, mit Spülöffnungen versehene Trennblende 45 in dem Brenner 4 gehalten. An seinem der Wasserstoffdüse 41 gegenüberliegenden Ende ist in dem Mischrohr 43 eine Rückschlagsperre 431 angeordnet. Weiterhin ist dem Mischrohr 43 Ein Thermosensor 432 zur Detektierung eines möglichen Flammrückschlages angeordnet.In the embodiment according to figure 2 a burner 4 is arranged, which in turn is connected to a blower 2 and to which a jet pipe 3 is connected. The burner 4 includes a hydrogen nozzle 41 which is connected to a hydrogen supply 42 and which in turn is aligned with the longitudinal central axis of the jet tube 3 . A gas nozzle that is exclusively charged with hydrogen is referred to here as a hydrogen nozzle. The hydrogen nozzle protrudes into a mixing tube 43 which runs coaxially with the jet tube 3, with a radial suction gap between the mixing tube 43 and the hydrogen nozzle 41 is formed by the hydrogen nozzle 41 and the mixing tube 43 formed ejector. The mixing tube 43 is held in the burner 4 by a separating screen 45 that clamps it and is provided with scavenging openings. A non-return lock 431 is arranged in the mixing tube 43 at its end opposite the hydrogen nozzle 41 . Furthermore, a thermal sensor 432 for detecting a possible flashback is arranged in the mixing tube 43 .

Das Gebläse 2 ist derart ausgerichtet, dass es die Wasserstoffdüse 41 und das Mischrohr 43 mit Verbrennungsluft 35 umspült. Durch den über die Wasserstoffdüse 41 in das Mischrohr 43 eingebrachten Wasserstoffstrom wird über den Saugspalt 44 Verbrennungsluft 25 eingesaugt, das sich mit dem Wasserstroff vermischt. Das aus dem Mischrohr 43 austretende Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch wird durch die beabstandet zu dem Mischrohr 43 angeordnete Zündelektrode 46 entzündet, wodurch eine Flamme gebildet ist, die sich über die Länge des Strahlrohrs 3 in dieses erstreckt. Ein Teil der von dem Gebläse 2 in den Brenner 1 eingeblasenen Verbrennungsluft 35 strömt durch die Spülöffnungen der Trennwände 45 und umspült die sich in das Strahlrohr 3 erstreckende Flamme, welche hierdurch gekühlt wird. Der durch die Wasserstoffdüse 41 und das Mischrohr 43 gebildete Ejektor ist derart ausgebildet, dass in dem Mischrohr dem Wasserstoff Verbrennungsluft mit einer Luftzahl 2,5 zugeführt wird, wodurch eine Flammtemperatur von etwa 900 °C erzielt wird.The blower 2 is aligned in such a way that combustion air 35 flows around the hydrogen nozzle 41 and the mixing tube 43 . Combustion air 25, which mixes with the hydrogen, is sucked in via the suction gap 44 by the hydrogen flow introduced into the mixing tube 43 via the hydrogen nozzle 41. The hydrogen/combustion air mixture emerging from the mixing tube 43 is ignited by the ignition electrode 46 arranged at a distance from the mixing tube 43, as a result of which a flame is formed which extends into the jet tube 3 over the length thereof. A portion of the combustion air 35 blown into the burner 1 by the blower 2 flows through the scavenging openings of the partitions 45 and washes around the flame extending into the radiant tube 3, which is thereby cooled. The ejector formed by the hydrogen nozzle 41 and the mixing tube 43 is designed in such a way that combustion air with an air ratio of 2.5 is supplied to the hydrogen in the mixing tube, whereby a flame temperature of approximately 900° C. is achieved.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 umfasst der Dunkelstrahler einen Brenner 5, der mit einem Gebläse 2 verbunden ist und an den sich ein Strahlrohr 3 anschließt. Das Strahlrohr 3 weist einen U-förmigen Verlauf auf, an den sich ein Abzweigrohr 6 anschließt, das über ein Saugrohr 24 mit dem Gebläse 2 verbunden ist. Der Brenner 5 umfasst wiederum eine Wasserstoffdüse 51, die mit einer Wasserstoffzuführung 52 verbunden ist. Die Wasserstoffdüse 51 ist in Richtung der Längsmittelachse des Strahlrohrs 3 ausgerichtet. Beabstandet zur Wasserstoffdüse 51 ist eine Zündelektrode 53 zur Entzündung des Wasserstoffs positioniert.In the embodiment according to figure 3 includes the dark radiator a burner 5, which is connected to a fan 2 and to which a radiant tube 3 is connected. The jet pipe 3 has a U-shaped course, which is followed by a branch pipe 6 which is connected to the blower 2 via a suction pipe 24 . The burner 5 in turn includes a hydrogen nozzle 51 which is connected to a hydrogen supply 52 . The hydrogen nozzle 51 is aligned in the direction of the longitudinal central axis of the jet pipe 3 . An ignition electrode 53 for igniting the hydrogen is positioned at a distance from the hydrogen nozzle 51 .

Das Ejektorrohr 6 umfasst ein Hauptrohrstück 61, über welches das Strahlrohr 3 mit dem Saugrohr 24 verbunden ist. Von dem Hauptrohrstück 61 zweigt ein Abgasabführungsrohr 62 ab sowie beabstandet zu diesem ein Verbrennungsluft-Zuführungsrohr 63. Zwischen dem Abgaszuführungsrohr 62 und dem Verbrennungsluft-Zuführungsrohr 63 ist in dem Hauptrohrstück 61 eine Rezirkulationsblende 64 angeordnet. Der durch das Gebläse 2 über das Saugrohr 24 angesaugte Verbrennungsluftstrom 631 dient als Treibmedium des Ejektorrohrs 6, über das durch die Rezirkulationsblende 64 ein Teil des Abgasstroms 621 angesaugt wird. Das so erzeugte Abgas-Verbrennungsluft-Gemisch wird durch das Gebläse 2 in den Brenner 5 eingebracht, wo es die Wasserstoffdüse 51 umspült. Durch die Rezirkulationsblende 64 ist der Anteil des Abgasstroms in dem Verbrennungsluftstrom einstellbar, wodurch wiederum der Sauerstoffgehalt des die Wasserstoffdüse 51 umspülenden Abgas-Verbrennungsluftstrom-Gemischs bestimmt ist. Der Hauptabgasstrom wird über das AbgasAbführungsrohr 62 abgeführt.The ejector tube 6 comprises a main tube section 61, via which the jet tube 3 is connected to the suction tube 24. An exhaust gas discharge pipe 62 branches off from the main pipe section 61 and a combustion air supply pipe 63 is spaced therefrom. The combustion air stream 631 sucked in by the blower 2 via the intake pipe 24 serves as a driving medium for the ejector tube 6 , via which part of the exhaust gas stream 621 is sucked in through the recirculation orifice 64 . The mixture of exhaust gas and combustion air produced in this way is introduced into the burner 5 by the blower 2 , where it flows around the hydrogen nozzle 51 . The proportion of the exhaust gas stream in the combustion air stream can be adjusted by the recirculation orifice 64 , which in turn determines the oxygen content of the mixture of exhaust gas and combustion air stream flowing around the hydrogen nozzle 51 . The main exhaust gas flow is discharged via the exhaust gas discharge pipe 62 .

Der Brenner 5, das Strahlrohr 3, das Ejektorrohr 6 und das mit dem Saugrohr 24 verbundene Gebläse 2 sind jeweils über Flanschverbindungen miteinander verbunden.The burner 5, the radiant tube 3, the ejector tube 6 and the blower 2 connected to the suction tube 24 are each connected to one another via flange connections.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 sind in dem Strahlrohr 3 zwei Brenner angeordnet, ein Primärbrenner 7 und ein diesem in Flammrichtung nachgeschalteter Sekundärbrenner 8. Der Primärbrenner 7 und der Sekundärbrenner 8 entsprechen dem in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erläuterten Brenner 5. Diese umfassen wiederum eine Wasserstoffdüse 71, 81, die mit einer Wasserstoffzuführung 72, 82 verbunden ist, wobei beabstandet zu der Wasserstoffdüse 71, 81 eine Zündelektrode 73, 83 positioniert ist. Der Primärbrenner 7 ist mit einem Gebläse 2 verbunden, dessen Sauganschluss mit einer Verbrennungsluftzuführung 22 verbunden ist. An den Primärbrenner 7 schließt sich ein U-förmig ausgebildetes Strahlrohr 3 an, das über ein Ausgleichselement 31 mit dem Sekundärbrenner 8 verbunden ist. An den Sekundärbrenner 8 schließt sich wiederum ein weiteres Strahlrohr 3' an, das im Ausführungsbeispiel wiederum U-förmig ausgebildet ist.In the embodiment according to figure 4 two burners are arranged in the radiant tube 3, a primary burner 7 and a secondary burner 8 downstream of this in the direction of the flame. The primary burner 7 and the secondary burner 8 correspond to the burner 5 explained in the exemplary embodiment described above a hydrogen supply 72, 82, with an ignition electrode 73, 83 being positioned at a distance from the hydrogen nozzle 71, 81. The primary burner 7 is connected to a fan 2 whose suction port is connected to a combustion air supply 22 . The primary burner 7 is followed by a U-shaped jet tube 3 which is connected to the secondary burner 8 via a compensating element 31 . The secondary burner 8 is in turn followed by a further jet tube 3 ′, which in the exemplary embodiment is again U-shaped.

Die Wasserstoffdüse 71 des Primärbrenners 7 wird von dem Gebläse 2 mit Verbrennungsluft umströmt. Das sich vor der Wasserstoffdüse 71 ausbildende Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch wird durch die Zündelektrode 73 entzündet, wodurch sich beabstandet vor der Wasserstoffdüse 71 eine erste Flamme ausbildet. Der Abgasstrom dieser ersten Flamme strömt durch das Ausgleichselement 32 und umspült die Wasserstoffdüse 81 des Sekundärbrenners 8. Das sich vor der Wasserstoffdüse 81 ausbildende Abgasstrom-Wasserstoffgemisch weist einen ausreichend hohen Sauerstoffgehalt aus, sodass es durch die Zündelektrode 83 entzündet werden kann, wodurch eine zweite Flamme gebildet ist, die sich entlang des zweiten Strahlrohrs 3' erstreckt. Der Abgasstrom dieser zweiten Flamme wird aus dem zweiten Strahlrohr 3' abgeleitet. Das in dem durch den Sekundärbrenner 8 einen hohen Temperaturgefälle ausgesetzten Abschnitt des Strahlrohr 3 positionierte Ausgleichselement 31 dient dem Ausgleich von thermisch bedingten Längenveränderungen innerhalb des Strahlrohres. Dieses ist im Ausführungsbeispiel als Axial-Kompensator ausgebildet, der die Bewegungen der Rohrleitung längs der Achse aufnimmt.Combustion air flows around the hydrogen nozzle 71 of the primary burner 7 from the blower 2 . The mixture of hydrogen and combustion air that forms in front of the hydrogen nozzle 71 is ignited by the ignition electrode 73 , as a result of which a first flame forms at a distance in front of the hydrogen nozzle 71 . The exhaust gas flow of this first flame flows through the compensating element 32 and flows around the hydrogen nozzle 81 of the secondary burner 8. The exhaust gas flow-hydrogen mixture that forms in front of the hydrogen nozzle 81 has a sufficiently high oxygen content so that it can be ignited by the ignition electrode 83, creating a second flame is formed, which extends along the second jet tube 3 '. The exhaust gas stream of this second flame is derived from the second radiant tube 3'. The compensating element 31 positioned in the section of the radiant tube 3 exposed to a high temperature gradient by the secondary burner 8 serves to compensate for thermally induced changes in length within the radiant tube. In the exemplary embodiment, this is designed as an axial compensator, which absorbs the movements of the pipeline along the axis.

In diesem Ausführungsbeispiel wird dem Primärbrenner 7 über das Gebläse 2 Verbrennungsluft zugeführt, welche die Wasserstoffdüse 71 des Primärbrenners 7 umspült. In einer abgewandelten Ausführungsform kann das dem Primärbrenner 7 vorgeschaltete Gebläse 2 auch entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Ejektor verbunden sein, wobei die angesaugte Verbrennungsluft als Treibmedium dient, über das Verbrennungsluft aus dem zweiten Strahlrohr 3' angesaugt wird. In einer weiteren abgewandelten Ausführungsform kann das zweite Strahlrohr 3' auch über ein Ejektorrohr mit der Saugleitung des Gebläses 2 verbunden sein, wie es im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Auf diese Weise ist auch die Flammtemperatur der ersten Flamme des Primärbrenners 7 einstellbar. Zudem ist auf diesem Wege eine weitere Verminderung des Stickoxidgehaltes des abgeführten Abgases ermöglicht.In this exemplary embodiment, combustion air is supplied to the primary burner 7 via the blower 2 and flows around the hydrogen nozzle 71 of the primary burner 7 . In a modified embodiment, the blower 2 upstream of the primary burner 7 can also be connected to an ejector according to the first exemplary embodiment, with the intake combustion air serving as the driving medium via which the combustion air is sucked out of the second radiant tube 3′. In a further modified embodiment, the second jet pipe 3' can also be connected to the suction line of the blower 2 via an ejector pipe, as is described in the third exemplary embodiment. The flame temperature of the first flame of the primary burner 7 can also be adjusted in this way. In addition, a further reduction in the nitrogen oxide content of the discharged exhaust gas is made possible in this way.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist der Primärbrenner 7' entsprechend dem Brenner des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 ausgebildet, wobei die Wasserstoffdüse 71 wiederum in ein Mischrohr 74 ragt, sodass zwischen Wasserstoffdüse 71 und Mischrohr 74 ein Saugspalt 75 gebildet ist. An seinem der Wasserstoffdüse 71 gegenüberliegenden Ende ist in dem Mischrohr 74 wiederum eine Rückschlagsperre 741 angeordnet. Im Übrigen entspricht der Aufbau des Dunkelstrahlers dieses Ausführungsbeispiels dem Dunkelstrahler des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4, wobei auch bei diesem Ausführungsbeispiel die dort angeführten Ausführungsformen zur Beimengung eines Teils des Abgasstroms des zweiten Strahlrohr 3' zu der von dem Gebläse 2 angesaugten Verbrennungsluft möglich sind.In the embodiment according to figure 5 is the primary burner 7' corresponding to the burner of the embodiment according to FIG figure 2 formed, wherein the hydrogen nozzle 71 in turn protrudes into a mixing tube 74, so that between hydrogen nozzle 71 and mixing tube 74 a suction gap 75 is formed. A non-return lock 741 is in turn arranged in the mixing tube 74 at its end opposite the hydrogen nozzle 71 . Otherwise, the structure of the dark radiator of this exemplary embodiment corresponds to the dark radiator of the exemplary embodiment according to FIG figure 4 , In this embodiment, too, the embodiments given there for the admixture of part of the exhaust gas flow of the second radiant tube 3 'to the combustion air sucked in by the fan 2 are possible.

Claims (10)

Dunkelstrahler, mit einem Brenner (1, 5, 6, 7), einem Gebläse (2) und einem Strahlrohr (3), das mit einer Abgasabführleitung verbunden ist, wobei der Brenner (1) mit einer Brenngaszuführung verbunden ist, wobei das Gebläse (2) dazu eingerichtet ist, dem Brenner (1) Verbrennungsluft zuzuführen, wobei der Brenner (1) eingerichtet ist, eine Flamme in das Strahlrohr (3, 3') abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle verbunden ist.Dark radiator with a burner (1, 5, 6, 7), a fan (2) and a radiant tube (3), which is connected to an exhaust gas discharge line, the burner (1) being connected to a fuel gas supply, the fan ( 2) is set up to supply combustion air to the burner (1), the burner (1) being set up to emit a flame into the radiant tube (3, 3'), characterized in that the fuel gas supply is connected to a hydrogen source. Dunkelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (2) mit einem Ejektor (21) verbunden ist, dessen Sauganschluss mit der Wasserstoffzuführung (23) verbunden ist, wobei die durch das Gebläse (2) angesaugte Verbrennungsluft als Treibmedium dient, sodass dem Brenner (1) durch das Gebläse (2) ein Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt wird.Dark radiator according to Claim 1, characterized in that the fan (2) is connected to an ejector (21), the suction connection of which is connected to the hydrogen supply (23), the combustion air sucked in by the fan (2) serving as the driving medium, so that the A hydrogen/combustion air mixture is supplied to the burner (1) by the blower (2). Dunkelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (4) eine Gasdüse (41) und ein Mischrohr (43) umfasst, das von der Gasdüse (41) mit Wasserstoff gespeist wird, wobei das Mischrohr (43) durch das Gebläse (2) mit Verbrennungsluft umspült wird, wobei die Gasdüse (41) mit dem Mischrohr (43) einen Ejektor ausbildet, wobei das Treibmedium des Ejektors durch die Gasdüse eingebrachter Wasserstoff und das in das Mischrohr (43) angesaugte Medium in dem Strahlrohr (3, 3') befindliche Verbrennungsluft ist und wobei in Flammrichtung beabstandet zu dem Mischrohr (43) eine Zündvorrichtung zur Zündung des Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs nachgeschaltet ist.Dark radiator according to Claim 1, characterized in that the burner (4) comprises a gas nozzle (41) and a mixing tube (43) which is fed with hydrogen from the gas nozzle (41), the mixing tube (43) being driven by the blower (2nd ) is flushed with combustion air, the gas nozzle (41) forming an ejector with the mixing tube (43), the driving medium of the ejector being hydrogen introduced through the gas nozzle and the medium sucked into the mixing tube (43) in the jet tube (3, 3' ) located combustion air and wherein in the flame direction at a distance from the mixing tube (43) an ignition device for igniting the hydrogen-combustion air mixture is connected downstream. Dunkelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (7) eine Gasdüse umfasst, wobei das Gebläse (2) zur Umspülung der Gasdüse (71) mit Verbrennungsluft eingerichtet ist und wobei keine Brenngas-Mischkammer zur Vormischung von Brenngas und Verbrennungsluft angeordnet ist und die Gasdüse ausschließlich mit Brenngas gespeist ist.Dark radiator according to Claim 1, characterized in that the burner (7) comprises a gas nozzle, the blower (2) being set up for flushing the gas nozzle (71) with combustion air and no combustible gas mixing chamber for premixing combustible gas and Combustion air is arranged and the gas nozzle is fed exclusively with fuel gas. Dunkelstrahler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brenner (1, 5, 6) im Flammrichtung vorgeschaltet eine Verbrennungsluft-Mischkammer angeordnet ist, die mit einer Verbrennungsluftquelle und der Abgasabführleitung verbunden ist.Dark radiator according to Claim 3 or 4, characterized in that a combustion air mixing chamber is arranged upstream of the burner (1, 5, 6) in the flame direction and is connected to a combustion air source and the exhaust gas discharge line. Dunkelstrahler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (2) dem Brenner (1) in Flammrichtung vorgeschaltet angeordnet ist und die Verbrennungsluft-Mischkammer innerhalb des Gebläses (2) angeordnet ist.Dark radiator according to Claim 5, characterized in that the fan (2) is arranged upstream of the burner (1) in the direction of the flame and the combustion air mixing chamber is arranged inside the fan (2). Dunkelstrahler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Abgasabführleitung (62) und der Verbrennungsluft-Mischkammer eine Abzweigeinrichtung (64) umfasst, durch welche das Verhältnis des abgezweigten Abgasvolumenstroms zum Verbrennungsluft-Volumenstrom bestimmt ist.Dark radiator according to Claim 5 or 6, characterized in that the connection between the exhaust gas discharge line (62) and the combustion air mixing chamber comprises a branch device (64) which determines the ratio of the branched off exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow. Dunkelstrahler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigeinrichtung (64) eine Verstelleinrichtung umfasst, durch welche das Verhältnis des Abgasvolumenstroms zum Verbrennungsluft-Volumenstrom einstellbar ist.Dark radiator according to Claim 7, characterized in that the branching device (64) comprises an adjustment device, by means of which the ratio of the exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow can be adjusted. Dunkelstrahler nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner als Primärbrenner (7) dient, dem in Flammrichtung beabstandet in dem Strahlrohr (3) ein Sekundärbrenner (8) nachgeschaltet ist, dessen Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle als Brenngasquelle verbunden ist, wobei dem Sekundärbrenner (8) der Abgasstrom des vorgeschalteten Primärbrenners (7) als Verbrennungsluft zugeführt wird.Dark radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the burner serves as a primary burner (7), which is followed by a secondary burner (8) at a distance in the flame direction in the radiant tube (3), the fuel gas supply of which is connected to a hydrogen source as the fuel gas source, the Secondary burner (8) the exhaust gas stream of the upstream primary burner (7) is supplied as combustion air. Dunkelstrahler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Primärbrenner (7) und dem Sekundärbrenner (7) ein Ausgleichselement (31) zum Ausgleich von thermisch bedingten Längenveränderungen innerhalb des Strahlrohres (3) zwischengeschaltet ist.Dark radiator according to claim 9, characterized in that between the primary burner (7) and the secondary burner (7) there is a compensating element (31) for compensating for thermally induced changes in length within the radiant tube (3).
EP21213778.0A 2021-12-10 2021-12-10 Dark radiator Pending EP4194751A1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21213778.0A EP4194751A1 (en) 2021-12-10 2021-12-10 Dark radiator
DE112022003598.6T DE112022003598A5 (en) 2021-12-10 2022-12-06 Dark radiators
PCT/EP2022/084654 WO2023104823A1 (en) 2021-12-10 2022-12-06 Dark radiator
CN202280019594.3A CN117015681A (en) 2021-12-10 2022-12-06 dark radiator
US18/279,950 US20240142101A1 (en) 2021-12-10 2022-12-06 Dark radiator
CA3216912A CA3216912A1 (en) 2021-12-10 2022-12-06 Dark radiator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21213778.0A EP4194751A1 (en) 2021-12-10 2021-12-10 Dark radiator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4194751A1 true EP4194751A1 (en) 2023-06-14

Family

ID=78829661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21213778.0A Pending EP4194751A1 (en) 2021-12-10 2021-12-10 Dark radiator

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240142101A1 (en)
EP (1) EP4194751A1 (en)
CN (1) CN117015681A (en)
CA (1) CA3216912A1 (en)
DE (1) DE112022003598A5 (en)
WO (1) WO2023104823A1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1064671B (en) * 1957-02-25 1959-09-03 Hauck Mfg Company Gas burner for insertion in a heating pipe
DE9207435U1 (en) * 1991-06-06 1992-08-13 Schulte-Heiztechnik GmbH, 4353 Oer-Erkenschwick Gas-fired radiant heating
US5271729A (en) * 1991-11-21 1993-12-21 Selas Corporation Of America Inspirated staged combustion burner
US20040115575A1 (en) * 2002-12-16 2004-06-17 Toshihiro Kayahara Combustion method and apparatus for NOx reduction
US20050247300A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-10 Eclipse, Inc. Apparatus for radiant tube exhaust gas entrainment
US20120183914A1 (en) * 2006-06-14 2012-07-19 John Zink Company, Llc Coanda gas burner apparatus and methods
EP2708814A1 (en) 2012-09-18 2014-03-19 GoGaS Goch GmbH & Co. KG Radiant burner
DE102014019765A1 (en) 2014-05-05 2016-01-14 Schwank Gmbh dark radiators
US20180038588A1 (en) * 2015-02-18 2018-02-08 Clearsign Combustion Corporation Burner and support structure with a perforated flame holder
DE102014019766A1 (en) 2014-05-05 2018-08-09 Schwank Gmbh infrared Heaters

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1064671B (en) * 1957-02-25 1959-09-03 Hauck Mfg Company Gas burner for insertion in a heating pipe
DE9207435U1 (en) * 1991-06-06 1992-08-13 Schulte-Heiztechnik GmbH, 4353 Oer-Erkenschwick Gas-fired radiant heating
US5271729A (en) * 1991-11-21 1993-12-21 Selas Corporation Of America Inspirated staged combustion burner
US20040115575A1 (en) * 2002-12-16 2004-06-17 Toshihiro Kayahara Combustion method and apparatus for NOx reduction
US20050247300A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-10 Eclipse, Inc. Apparatus for radiant tube exhaust gas entrainment
US20120183914A1 (en) * 2006-06-14 2012-07-19 John Zink Company, Llc Coanda gas burner apparatus and methods
EP2708814A1 (en) 2012-09-18 2014-03-19 GoGaS Goch GmbH & Co. KG Radiant burner
DE102014019765A1 (en) 2014-05-05 2016-01-14 Schwank Gmbh dark radiators
DE102014019766A1 (en) 2014-05-05 2018-08-09 Schwank Gmbh infrared Heaters
US20180038588A1 (en) * 2015-02-18 2018-02-08 Clearsign Combustion Corporation Burner and support structure with a perforated flame holder

Also Published As

Publication number Publication date
US20240142101A1 (en) 2024-05-02
DE112022003598A5 (en) 2024-05-16
WO2023104823A1 (en) 2023-06-15
CA3216912A1 (en) 2023-06-15
CN117015681A (en) 2023-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2461078C2 (en) Process for reducing the content of nitrogen oxides, carbon monoxide and carbon in an exhaust gas, as well as a furnace for carrying out the process
DE2336469A1 (en) COMBUSTION MACHINE WITH CONTINUOUS COMBUSTION PROCESS
DE102010060990A1 (en) Multi-tube premix injector
EP2708814A1 (en) Radiant burner
EP0995066B1 (en) Arrangement of burners for heating installation, in particular a gas turbine combustion chamber
DE102013108254A1 (en) burner arrangement
DE19727730A1 (en) Gas turbine construction
DE2165172A1 (en) Radiant heating tube for industrial furnaces
WO2009019140A2 (en) Burner
EP4194748B1 (en) Dark radiator
EP4194751A1 (en) Dark radiator
DE3923238A1 (en) Burner for liq. or gaseous fuel - incorporates system to recirculate products of combustion
DE102021132697A1 (en) tube heater
DE102021132704A1 (en) tube heater
DE4238529C2 (en) Burners for hot gas generation
EP3875854B1 (en) Burner for the combustion of a fuel / air mixture and heater with such a burner
EP4194750B1 (en) Dark radiator
EP4194755B1 (en) Infrared radiator
DE3503553C2 (en)
DE19542644B4 (en) premixed
EP3032171A1 (en) Jet pipe heated regeneratively
DE102019114954A1 (en) Burners with reduced flame temperature and nitrogen oxide emissions
DE102021132659A1 (en) tube heater
EP2679897A1 (en) Oil pre-mix burner with swirler
DE4201061C2 (en) Burner for gasified liquid fuel

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

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

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221102

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

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

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230829