EP4194751A1 - Dark radiator - Google Patents
Dark radiator Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 61
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 206010016754 Flashback Diseases 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
- F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
-
- 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
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion 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
-
- 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
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/002—Radiant burner mixing tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/007—Mixing 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
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
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.
- 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
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
Im Ausführungsbeispiel gemäß
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
Im Ausführungsbeispiel gemäß
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
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
Im Ausführungsbeispiel gemäß
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
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
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Claims (10)
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP21213778.0A EP4194751A1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Dark radiator |
US18/279,950 US20240142101A1 (en) | 2021-12-10 | 2022-12-06 | Dark radiator |
KR1020237029587A KR20240118003A (en) | 2021-12-10 | 2022-12-06 | 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 |
CA3216912A CA3216912A1 (en) | 2021-12-10 | 2022-12-06 | Dark radiator |
CN202280019594.3A CN117015681A (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 (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240142101A1 (en) |
EP (1) | EP4194751A1 (en) |
KR (1) | KR20240118003A (en) |
CN (1) | CN117015681A (en) |
CA (1) | CA3216912A1 (en) |
DE (1) | DE112022003598A5 (en) |
WO (1) | WO2023104823A1 (en) |
Citations (10)
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 |
-
2021
- 2021-12-10 EP EP21213778.0A patent/EP4194751A1/en active Pending
-
2022
- 2022-12-06 CN CN202280019594.3A patent/CN117015681A/en active Pending
- 2022-12-06 US US18/279,950 patent/US20240142101A1/en active Pending
- 2022-12-06 CA CA3216912A patent/CA3216912A1/en active Pending
- 2022-12-06 WO PCT/EP2022/084654 patent/WO2023104823A1/en active Application Filing
- 2022-12-06 KR KR1020237029587A patent/KR20240118003A/en unknown
- 2022-12-06 DE DE112022003598.6T patent/DE112022003598A5/en active Pending
Patent Citations (10)
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 |
---|---|
CA3216912A1 (en) | 2023-06-15 |
KR20240118003A (en) | 2024-08-02 |
WO2023104823A1 (en) | 2023-06-15 |
DE112022003598A5 (en) | 2024-05-16 |
US20240142101A1 (en) | 2024-05-02 |
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 | |
DE4238529C2 (en) | Burners for hot gas generation | |
DE102021132704A1 (en) | tube heater | |
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 |