EP4194752B1 - Hellstrahler - Google Patents

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EP4194752B1
EP4194752B1 EP21213687.3A EP21213687A EP4194752B1 EP 4194752 B1 EP4194752 B1 EP 4194752B1 EP 21213687 A EP21213687 A EP 21213687A EP 4194752 B1 EP4194752 B1 EP 4194752B1
Authority
EP
European Patent Office
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combustion air
light radiator
supply
radiator according
exhaust gas
Prior art date
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Active
Application number
EP21213687.3A
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English (en)
French (fr)
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EP4194752A1 (de
EP4194752C0 (de
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
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Publication date
Priority to PL21213687.3T priority Critical patent/PL4194752T4/pl
Application filed by Schwank GmbH filed Critical Schwank GmbH
Priority to EP21213687.3A priority patent/EP4194752B1/de
Priority to HRP20240439TT priority patent/HRP20240439T1/hr
Priority to ES21213687T priority patent/ES2974977T3/es
Priority to RS20240438A priority patent/RS65407B1/sr
Priority to HUE21213687A priority patent/HUE066089T2/hu
Priority to KR1020247000008A priority patent/KR20240118056A/ko
Priority to PCT/EP2022/084658 priority patent/WO2023104827A1/de
Priority to CA3219585A priority patent/CA3219585A1/en
Priority to US18/566,174 priority patent/US20240280259A1/en
Priority to CN202280030726.2A priority patent/CN117242299A/zh
Priority to DE112022003634.6T priority patent/DE112022003634A5/de
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    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/151—Radiant burners with radiation intensifying means other than screens or perforated plates
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    • F23D—BURNERS
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    • 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
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    • 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
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/005—Radiant burner heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/20—Camera viewing

Definitions

  • the invention relates to a bright radiator, with a burner, a fan and a radiant plate serving as a radiation surface and provided with flame passage channels, 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 cause a flat glow of the radiant plate.
  • infrared heaters are often used to heat production and storage facilities. These generate infrared radiation, which is used to generate heat.
  • infrared heaters over conventional heating systems is that they emit their heat with almost no loss. On the other hand, drafts that occur in conventional combustion systems are avoided.
  • Infrared heaters are divided into light and dark heaters. While in dark radiators the heat is generated by combustion of a fuel gas-air mixture in a closed tube, in which the surface of the pipe heated by the hot gases generated gives off the heat predominantly as radiation, in bright radiators a fuel gas-air mixture is used on the surface of one or more of these arranged ceramic radiant panels burned. Either natural gas or liquid gas (propane gas or biogas) is used as fuel.
  • the name bright radiator is based on the visible combustion of the fuel gas and air mixture on the ceramic radiant plate, which causes it to glow.
  • the ceramic radiant plate has flame passage channels arranged parallel to one another with, often conical, recesses on the radiation side.
  • the modern bright spotlights have proven themselves in practice and have relatively low pollutant emissions while at the same time being highly efficient.
  • the present invention is based on the object of providing a bright radiator whose pollutant emissions are further reduced while maintaining at least the same level of efficiency. According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • the invention provides a bright radiator which has at least the same level of efficiency compared to the prior art and in which pollutant emissions are reduced. Because 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 hydrogen supply and the blower are designed and aligned in such a way that the hydrogen flow and combustion air flow are set at an angle to one another, the angle preferably being less than or equal to 90 degrees and greater than or equal to 45 degrees. This ensures good mixing of hydrogen and combustion air.
  • a reflector is arranged which surrounds the radiation surface of the radiant plate and which delimits an exhaust gas space, with a combustion air mixing space being arranged upstream of the burner, which is connected to a combustion air source and the exhaust gas space.
  • the exhaust gas space is connected to the combustion air mixing space via an ejector, the driving medium of the ejector being combustion air introduced by the fan and the medium sucked into the combustion air mixing space being exhaust gas located in the exhaust gas space.
  • An adjusting device is preferably arranged, via which the ratio of the combustion air volume flow to the sucked-in exhaust gas volume flow of the ejector can be adjusted.
  • the combustion air mixing chamber is arranged within the blower. This ensures good mixing of combustion air and exhaust gas.
  • the hydrogen supply is guided over a surface area via a distributor plate which is arranged parallel to the jet plate and which delimits a fuel mixing chamber.
  • a distributor plate which is arranged parallel to the jet plate and which delimits a fuel mixing chamber.
  • the fuel gas supply can also be connected to a hydrogen-combustion air mixture source, with the hydrogen concentration in the mixture being supplied above the upper explosion limit, which is why the hydrogen-combustion air mixture is not ignitable. In this way, only a very low oxygen content is required in the combustion air introduced into the mixing chamber.
  • a supply air duct which encompasses the distribution plate at least in some areas and is connected to the blower is arranged.
  • the supply air duct is preferably designed in such a way that a flat flow of combustion air over the distributor plate is achieved. This results in uniform mixing with the hydrogen flowing through the distributor plate.
  • an optical sensor is arranged which is set up to detect at least one parameter of the flame generated by the burner.
  • the sensor is advantageously a UV sensor. This achieves flame detection of the invisible hydrogen flame.
  • the optical sensor is aligned with the radiant plate, preferably at an obtuse angle. This achieves reliable flame detection.
  • a reflector is arranged which surrounds the radiant plate at least in some areas and is provided with a window, the optical sensor being aligned from outside the reflector through the window onto the radiant plate. This achieves flame detection in a position of the sensor that is protected from heat.
  • the optical sensor is connected to an adjusting device connected to the blower for interrupting and/or adjusting the combustion air supply.
  • the optical sensor is preferably connected to an adjusting device connected to the fuel gas supply for interrupting and/or adjusting the hydrogen supply. This influences the combustion air-hydrogen mixture or even a The hydrogen supply can be switched off depending on the flame status.
  • the adjusting device is connected to a control and regulation module which is programmed to regulate the flame properties based on stored target parameters by changing the quantities of hydrogen and/or combustion air.
  • the bright spotlight chosen as an exemplary embodiment according to Figure 1 comprises a burner 1, which is connected to a hydrogen supply 2 and a fan 3.
  • a reflector 4 is arranged to encompass the burner 1.
  • the burner 1 includes a fuel mixing chamber 11, which is delimited by a ceramic radiant plate 12.
  • the ceramic radiant plate 12 is provided in a known manner with a hole pattern extending over the entire surface, which is formed from cylindrical flame passage channels which are designed to widen conically on the outward-facing side of the radiant plate 12.
  • a hydrogen supply 2 is arranged orthogonally thereto, which opens into the fuel mixing chamber 11. Opens at right angles to the hydrogen supply 2 a pressure line 31 in the fuel mixing chamber 11, which is connected to the blower 3.
  • the blower 3 is connected on its suction side to an ejector 32, the drive connection of which is connected to a combustion air supply 33 and the suction connection of which is connected to an exhaust gas supply line 34, which is passed through the reflector.
  • a recirculation aperture 35 is arranged in the exhaust gas supply line 34.
  • the combustion air flow sucked in by the fan 3 through the combustion air supply 33 serves here as a driving medium, through which part of the exhaust gas cushion 381 located within the reflector 4 is sucked in through the recirculation aperture 35.
  • the proportion of the exhaust gas flow in the combustion air flow can be adjusted through the recirculation aperture 35, which in turn determines the oxygen content of the exhaust gas-combustion air flow mixture.
  • the remaining exhaust gas stream flows out of the reflector 4 into the ambient air.
  • a combustion air mixing chamber 39 is integrated into the blower 3.
  • the fuel mixing chamber 11 is supplied with an exhaust gas-combustion air mixture by the fan 3, which is ignited with the hydrogen stream introduced through the hydrogen supply 2 after exiting through the radiant plate 12 by an ignition electrode 13 arranged on the burner 1 outside in front of the radiant plate 12, whereby a flame carpet is created on the outside of the radiant plate 12.
  • the combustion essentially takes place in the conically widened sections of the flame passage channels of the radiant plate 12, whereby the latter is heated to a bright red glow on its outer surface.
  • the flame temperature can be regulated by the oxygen content of the exhaust gas-combustion air flow mixture, which can be set via the recirculation aperture 35.
  • the burner 1 is designed in accordance with the previous exemplary embodiment and is in turn surrounded by a reflector 4.
  • a hydrogen supply 2 is arranged orthogonally thereto, which opens into the fuel mixing chamber 11.
  • a pressure line 31 opens into the mixing chamber, which is connected to the blower 3.
  • the blower 3 is connected on the suction side to a combustion air supply, an ejector 36 being inserted in the pressure line 31 within the reflector 4, through which a suction gap 37 radially spanning the pressure line 31 is formed.
  • the section of the pressure line 31 adjoining the ejector 36 forms the combustion air mixing chamber 37.
  • a sensor receptacle 41 which has a window 42, is inserted into the reflector 4.
  • a UV sensor 43 is inserted into the sensor receptacle and is connected via an electrical line 44 to an adjusting device (not shown) for interrupting the hydrogen supply.
  • the UV sensor 43 is aligned at an angle of 45° to the radiation plate 12. If no flame is detected by the UV sensor 43, the hydrogen supply is interrupted by the adjusting device.
  • the actuating device or a control and regulation module connected to it can also be additionally connected to the ignition electrode 13 and set up in such a way that in the event that no flame is detected, the ignition electrode 13 is first activated and only after a further absence of a flame is an interruption the hydrogen supply takes place.
  • a burner 5 is arranged, which in turn is connected to a fan 3.
  • the burner 5 includes a fuel mixing chamber 51, which is delimited by a ceramic radiant plate 52.
  • a hydrogen supply 2 is arranged orthogonally thereto, which opens into the fuel mixing chamber 51.
  • a distributor plate 53 is arranged parallel to the jet plate 52.
  • the distribution plate 53 is provided over its surface with a hole pattern formed from cylindrical bushings.
  • the hydrogen supply 2 is connected to the distributor plate 53 via a hood-shaped section 21, so that hydrogen flows through the distributor plate 53 over a flat area.
  • the fuel mixing chamber 51 is arranged surrounding a supply air duct 54, the nozzles 55 of which are aligned in an imaginary plane parallel to the distributor plate 53.
  • the supply air duct 54 is connected to the fan 3, through which it is fed.
  • the blower 3 is connected on its suction side in accordance with the first exemplary embodiment to an ejector 32, the drive connection of which is connected to a combustion air supply 33 and the suction connection of which is connected to an exhaust gas supply line 34, which is passed through the reflector 4.
  • a recirculation aperture 35 is arranged in the exhaust gas supply line 34.
  • the combustion air sucked in by the fan 3 through the combustion air supply 33 serves here again as a propellant medium, through which part of the exhaust gas cushion 381 located within the reflector 4 is sucked in through the recirculation aperture 35.
  • the proportion of the exhaust gas flow in the combustion air flow can also be adjusted here through the recirculation aperture 35, which in turn determines the oxygen content of the exhaust gas-combustion air flow mixture.
  • the remaining exhaust gas stream flows out of the reflector 4 into the ambient air.
  • the combustion air mixing chamber 39 is integrated into the blower 3.
  • an exhaust gas-combustion air mixture is supplied to the fuel mixing chamber 51 by the fan 3 via the supply air duct 54, which reaches the distributor plate 53 flows over the surface and mixes with the hydrogen flowing through the distributor plate 53 before it is ignited by an ignition electrode 13 arranged in the fuel mixing chamber 51.
  • the hot combustion exhaust gas flows through the channels of the radiant plate 52 and is thus brought to the required temperature.
  • the distributor plate 53 Due to the flat exhaust gas-combustion air mixture flow generated by the supply air duct 54 above the distributor plate 53, the distributor plate 53 is cooled, whereby a flashback through the distributor plate 53 is prevented.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hellstrahler, mit einem Brenner, einem Gebläse und einer als Abstrahlungsfläche dienenden, mit Flammendurchtrittskanälen versehenen Strahlplatte, wobei der Brenner mit einer Brenngaszuführung verbunden ist, wobei das Gebläse dazu eingerichtet ist, dem Brenner Verbrennungsluft zuzuführen, wobei der Brenner eingerichtet ist, ein flächiges Glühen der Strahlplatte zu bewirken.
  • Im gewerblichen und industriellen Bereich werden zur Beheizung von Produktions- und Lagerstätten häufig Infrarotstrahler eingesetzt. Diese erzeugen eine Infrarotstrahlung, welche zur Wärmeerzeugung genutzt wird. Der Vorteil von Infrarotstrahlern gegenüber konventionellen Heizungssystemen ist zum einen, dass diese ihre Wärme nahezu verlustfrei abgeben. Zum anderen werden Zuglufterscheinungen, wie sie bei konventionellen Verbrennungssystemen auftreten, vermieden.
  • Infrarotstrahler werden in Hell- und Dunkelstrahler unterschieden. Während bei Dunkelstrahlern die Wärme durch Verbrennung eines Brenngas-Luftgemisches in einem geschlossenen Rohr erzeugt wird, bei der die Oberfläche des durch die erzeugten Heißgase erwärmten Rohres die Wärme überwiegend als Strahlung abgibt, wird bei Hellstrahlern ein Brenngas-Luftgemisch an der Oberfläche einer oder mehrerer hierzu angeordneter keramischer Strahlplatten verbrannt. Als Brenngas wird entweder Erdgas oder Flüssiggas (Propangas oder Biogas) verwendet. Der Name Hellstrahler basiert auf der sichtbaren Verbrennung des Brenngas-Luftgemischs auf der keramischen Strahlplatte, welche hierdurch aufglüht. Hierzu weist die keramische Strahlplatte parallel zueinander angeordnete Flammendurchtrittskanäle mit zur Abstrahlungsseite angebrachten, häufig konischen Vertiefungen auf. Bei der Verbrennung erfolgt die Flammbildung im Wesentlichen in den Vertiefungen, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung der Seitenwände der Vertiefungen und den zwischen den Vertiefungen gebildeten Stegen erfolgt. Die keramische Strahlplatte kann hierbei Temperaturen von 950°C und mehr erreichen. Die Verbrennungsabgase werden an die Raumluft abgegeben. Derartige Hellstrahler sind beispielsweise in der EP 2 014 980 A1 beschrieben.
  • 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. Bei modernen Hellstrahlern werden bereits sehr gute Abgaswerte erzielt, was unter anderem durch eine Anpassung von Brenngas und/oder Luft in den Brenner erzielt wird. In der DE 10 2014 019 766 A1 ist weiterhin ein Hellstrahler beschrieben, bei dem mittels Sensoren der Brennwert des Brenngases ermittelt wird und in Abhängigkeit des hierfür optimalen Mischungsverhältnisses die Zufuhr der Verbrennungsluft geregelt wird. Die US2017/307212 A1 offenbart einen Hellstrahler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Die modernen Hellstrahler haben sich in der Praxis bewährt und weisen einen verhältnismäßig geringen Schadstoffausstoß bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad auf. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hellstrahler 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. Mit der Erfindung ist ein Hellstrahler 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.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Wasserstoffzuführung und das Gebläse derart ausgebildet und ausgerichtet, dass Wasserstoffströmung und Verbrennungsluftströmung in einem Winkel zueinander angestellt sind, wobei der Winkel vorzugsweise kleiner gleich 90 Grad und größer gleich 45 Grad beträgt. Hierdurch ist eine gute Vermischung von Wasserstoff und Verbrennungsluft erzielt.
  • Es ist ein Reflektor angeordnet, der die Abstrahlungsfläche der Strahlplatte einfasst und der einen Abgasraum begrenzt, wobei dem Brenner vorgeschaltet ein Verbrennungsluft-Mischraum angeordnet ist, der mit einer Verbrennungsluftquelle und dem Abgasraum 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 weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abgasraum mit dem Verbrennungsluft-Mischraum über einen Ejektor verbunden, wobei das Treibmedium des Ejektors durch das Gebläse eingebrachte Verbrennungsluft und das in den Verbrennungsluft-Mischraum angesaugte Medium in dem Abgasraum befindliches Abgas ist. Hierdurch ist ein definiertes Verhältnis von Verbrennungsluft und Abgas erzielt. Bevorzugt ist eine Stellvorrichtung angeordnet, über die das Verhältnis des Verbrennungsluftvolumenstroms zum angesaugten Abgasvolumenstrom des Ejektors einstellbar ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Verbrennungsluft-Mischraum innerhalb des Gebläses angeordnet. Hierdurch ist eine gute Vermischung von Verbrennungsluft und Abgas bewirkt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist die Wasserstoffzufuhr flächig über eine Verteilerplatte geführt, die parallel beabstandet zur Strahlplatte angeordnet ist und die eine Brennstoffmischkammer begrenzt. Hierdurch ist eine gleichmäßige, flächige Wasserstoff-Verbrennungsluft-Vermischung bei gleichzeitiger Vermeidung eines Flammrückschlages bewirkt. Vorteilhaft kann die Brenngaszuführung auch mit einer Wasserstoff-Verbrennungsluftgemisch-Quelle verbunden sein, wobei die Wasserstoffkonzentration in dem Gemisch oberhalb der oberen Explosionsgrenze zugeführt wird, weshalb das Wasserstoff-Verbrennungsluft-gemisch nicht zündfähig ist. Auf diese Weise ist nur ein sehr geringer Sauerstoffgehalt in der in die Mischkammer eingebrachten Verbrennungsluft erforderlich.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein die Verteilerplatte zumindest bereichsweise umfassender Zuluftkanal angeordnet, der mit dem Gebläse verbunden ist. Bevorzugt ist der Zuluftkanal derart ausgebildet, dass eine flächige Überströmung der Verteilerplatte mit Verbrennungsluft bewirkt ist. Hierdurch ist eine gleichmäßige Vermischung mit dem die Verteilerplatte durchströmenden Wasserstoff erzielt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist optischer Sensor angeordnet, der eingerichtet ist, wenigstens einen Parameter der durch den Brenner erzeugten Flamme zu detektieren. Vorteilhaft ist der Sensor ein UV-Sensor. Hierdurch ist eine Flammerkennung der unsichtbaren Wasserstoffflamme erzielt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist der optische Sensor einen vorzugsweise stumpfen Winkel mit der Strahlplatte einschließend auf diese ausgerichtet. Hierdurch ist eine zuverlässige Flammenerkennung erzielt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein die Strahlplatte zumindest bereichsweise einfassender Reflektor angeordnet, der mit einem Fenster versehen ist, wobei der optische Sensor von außerhalb des Reflektors durch das Fenster auf die Strahlplatte ausgerichtet ist. Hierdurch ist eine Flammenerkennung in vor Hitze geschützter Position des Sensors erzielt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der optische Sensor mit einer mit dem Gebläse verbundenen Stelleinrichtung zur Unterbrechung und/oder zur Einstellung der Verbrennungsluftzufuhr verbunden. Bevorzugt ist der optische Sensor mit einer mit der Brenngaszuführung verbundenen Stelleinrichtung zur Unterbrechung und/oder zur Einstellung der Wasserstoffzufuhr verbunden. Hierdurch ist eine Beeinflussung des Verbrennungsluft-Wasserstoffgemischs oder auch eine Abschaltung der Wasserstoffzufuhr in Abhängigkeit vom Flammenzustand ermöglicht.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist die Stelleinrichtung mit einem Steuer- und Regelmodul verbunden, das programmiert ist, die Flammeigenschaften anhand hinterlegter Sollparameter durch Veränderung der Wasserstoff- und/oder Verbrennungsluftmengen einzuregeln.
  • 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 Hellstrahlers;
    Figur 2
    die schematische Darstellung eines Hellstrahlers in einer weiteren Ausführungsform;
    Figur 3
    die schematische Darstellung eines Hellstrahlers in einer dritten Ausführungsform und
    Figur 4
    die schematische Darstellung eines Hellstrahlers in einer vierten Ausführungsform mit Verteilerplatte und Strahlplatte.
  • Der als Ausführungsbeispiel gewählte Hellstrahler gemäß Figur 1 umfasst einen Brenner 1, der mit einer Wasserstoffzuführung 2 und einem Gebläse 3 verbunden ist. Den Brenner 1 umfassend ist ein Reflektor 4 angeordnet.
  • Der Brenner 1 umfasst eine Brennstoffmischkammer 11, die von einer keramischen Strahlplatte 12 begrenzt ist. Die keramische Strahlplatte 12 ist in bekannter Art und Weise mit einem sich über die gesamte Fläche erstreckenden Lochmuster versehen, das aus zylindrischen Flammdurchtrittskanälen gebildet ist, die an der nach außen gerichteten Seite der Strahlplatte 12 sich konisch erweiternd ausgebildet sind. Der Strahlplatte 12 gegenüberliegend ist orthogonal zu dieser eine Wasserstoffzuführung 2 angeordnet, die in der Brennstoffmischkammer 11 mündet. Rechtwinklig zur Wasserstoffzuführung 2 mündet eine Druckleitung 31 in der Brennstoffmischkammer 11, die mit dem Gebläse 3 verbunden ist.
  • Das Gebläse 3 ist an seiner Saugseite mit einem Ejektor 32 verbunden, dessen Treibanschluss mit einer Verbrennungsluftzuführung 33 und dessen Sauganschluss mit einer Abgaszuführungsleitung 34 verbunden ist, die durch den Reflektor hindurchgeführt ist. In der Abgaszuführungsleitung 34 ist eine Rezirkulationsblende 35 angeordnet. Der durch das Gebläse 3 durch die Verbrennungsluftzuführung 33 angesaugte Verbrennungsluftstrom dient hier als Treibmedium, durch das eine Ansaugung eines Teils des innerhalb des Reflektors 4 befindlichen Abgaspolsters 381 durch die Rezirkulationsblende 35 bewirkt ist. Durch die Rezirkulationsblende 35 ist der Anteil des Abgasstroms in dem Verbrennungsluftstrom einstellbar, wodurch wiederum der Sauerstoffgehalt des Abgas-Verbrennungsluftstrom-Gemischs bestimmt ist. Der übrige Abgasstrom strömt aus dem Reflektor 4 in die Umgebungsluft. In das Gebläses 3 ist ein Verbrennungsluft-Mischraum 39 integriert.
  • Druckseitig wird der Brennstoffmischkammer 11 durch das Gebläse 3 ein Abgas -Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt, das mit dem durch die Wasserstoffzuführung 2 eingebrachten Wasserstoffstrom nach Austritt durch die Strahlplatte 12 durch eine an dem Brenner 1 außen vor der Strahlplatte 12 angeordnete die Zündelektrode 13 entzündet wird, wodurch außen auf der Strahlplatte 12 ein Flammteppich erzeugt wird. Die Verbrennung findet im Wesentlichen in den konisch erweiterten Abschnitten der Flammdurchtrittskanäle der Strahlplatte 12 statt, wodurch diese an ihrer Außenfläche hellrotglühend erhitzt wird. Durch den über die Rezirkulationsblende 35 einstellbaren Sauerstoffgehalt des Abgas-Verbrennungsluftstrom-Gemischs ist die Flammtemperatur regulierbar.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist der Brenner 1 entsprechend dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet und wiederum von einem Reflektor 4 umfasst. Der Strahlplatte 12 des Brenners 1 gegenüberliegend ist wiederum orthogonal zu dieser eine Wasserstoffzuführung 2 angeordnet, die in der Brennstoffmischkammer 11 mündet. Rechtwinklig zur Wasserstoffzuführung 2 mündet eine Druckleitung 31 in der Mischkammer, die mit dem Gebläse 3 verbunden ist. Abweichend von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Gebläse 3 saugseitig mit einer Verbrennungsluftzuführung verbunden, wobei in der Druckleitung 31 innerhalb des Reflektors 4 ein Ejektor 36 eingesetzt ist, durch den ein die Druckleitung 31 radial umspannender Saugspalt 37 gebildet ist. Der sich an den Ejektor 36 anschließende Abschnitt der Druckleitung 31 bildet den Verbrennungsluft-Mischraum 37.
  • Durch den über das Gebläse 3 in die Druckleitung 31 eingebrachten Verbrennungsluftstrom wird über den Saugspalt 37 aus dem innerhalb des Reflektors 4 gebildeten Abgaspolster 381 ein Abgasstrom 38 eingesaugt, der sich mit dem Verbrennungsluftstrom vermischt. Das aus der dem Verbrennungsluft-Mischraum 37 der Druckleitung 31 austretende Abgas-Verbrennungsluft-Gemisch wird in der Brennstoffmischkammer 11 mit dem durch die Wasserstoffzuführung 2 eingebrachten Wasserstoffstrom vermischt und wiederum nach Austritt durch die Strahlplatte 12 durch eine an dem Brenner 1 außen vor der Strahlplatte 12 angeordnete die Zündelektrode 13 entzündet.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist in dem Reflektor 4 eine Sensoraufnahme 41 eingebracht, die ein Fenster 42 aufweist. In die Sensoraufnahme ist ein UV-Sensor 43 eingebracht, der über eine elektrische Leitung 44 mit einer - nicht dargestellten Stelleinrichtung zur Unterbrechung der Wasserstoffzufuhr verbunden ist. Der UV-Sensor 43 ist im Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 45° zur Strahlplatte 12 ausgerichtet. Wird durch den UV-Sensor 43 keine Flamme detektiert, so wird die Wasserstoffzufuhr durch die Stelleinrichtung unterbrochen. Die Stelleinrichtung oder ein mit dieser verbundenes Steuer- und Regelmodul kann auch zusätzlich mit der Zündelektrode 13 verbunden und derart eingerichtet sein, dass in dem Fall, dass keine Flamme detektiert wird, zunächst die Zündelektrode 13 aktiviert wird und erst nach weiterem Ausbleiben einer Flamme eine Unterbrechung der Wasserstoffzufuhr erfolgt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist ein Brenner 5 angeordnet, der wiederum mit einem Gebläse 3 verbunden ist. Der Brenner 5 umfasst eine Brennstoffmischkammer 51, die von einer keramischen Strahlplatte 52 begrenzt ist. Der Strahlplatte 52 gegenüberliegend ist orthogonal zu dieser eine Wasserstoffzuführung 2 angeordnet, die in der Brennstoffmischkammer 51 mündet. Zwischen der Wasserstoffzuführung 2 und der Strahlplatte 52 ist parallel zur Strahlplatte 52 eine Verteilerplatte 53 angeordnet. Die Verteilerplatte 53 ist flächig mit einem aus zylindrischen Durchführungen gebildeten Lochmuster versehen. Die Wasserstoffzuführung 2 ist über einen haubenförmigen Abschnitt 21 mit der Verteilerplatte 53 verbunden, sodass eine flächige Durchströmung der Verteilerplatte 53 mit Wasserstoff erfolgt.
  • Zwischen der Verteilerplatte 53 und der Strahlplatte 52 ist die Brennstoffmischkammer 51 einfassend ein Zuluftkanal 54 angeordnet, dessen Düsen 55 in einer parallel zur Verteilerplatte 53 angestellten, gedachten Ebene ausgerichtet sind. Der Zuluftkanal 54 ist mit dem Gebläse 3 verbunden, durch den er gespeist ist.
  • Das Gebläse 3 ist an seiner Saugseite entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Ejektor 32 verbunden, dessen Treibanschluss mit einer Verbrennungsluftzuführung 33 und dessen Sauganschluss mit einer Abgaszuführungsleitung 34 verbunden ist, die durch den Reflektor 4 hindurchgeführt ist. In der Abgaszuführungsleitung 34 ist eine Rezirkulationsblende 35 angeordnet. Die durch das Gebläse 3 durch die Verbrennungsluftzuführung 33 angesaugte Verbrennungsluft dient hier wiederum als Treibmedium, durch das eine Ansaugung eines Teils des innerhalb des Reflektors 4 befindlichen Abgaspolsters 381 durch die Rezirkulationsblende 35 bewirkt ist. Durch die Rezirkulationsblende 35 ist auch hier der Anteil des Abgasstroms in dem Verbrennungsluftstrom einstellbar, wodurch wiederum der Sauerstoffgehalt des Abgas-Verbrennungsluftstrom-Gemischs bestimmt ist. Der übrige Abgasstrom strömt aus dem Reflektor 4 in die Umgebungsluft. Auch hier ist der Verbrennungsluft-Mischraum 39 in das Gebläses 3 integriert.
  • Druckseitig wird der Brennstoffmischkammer 51 durch das Gebläse 3 über den Zuluftkanal 54 ein Abgas -Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt, das die Verteilerplatte 53 flächig überströmt und das sich mit dem durch die Verteilerplatte 53 durchströmenden Wasserstoff vermischt, bevor es durch eine in der Brennstoffmischkammer 51 angeordnete Zündelektrode 13 entzündet wird. Die Kanäle der Strahlplatte 52 werden von dem heißen Verbrennungsabgas durchströmt und so auf die erforderliche Temperatur gebracht.
  • Durch die durch den Zuluftkanal 54 über der Verteilerplatte 53 erzeugte flächige Abgas -Verbrennungsluft-Gemisch-Strömung wird die Verteilerplatte 53 gekühlt, wodurch ein Flammenrückschlag durch die Verteilerplatte 53 verhindert ist.

Claims (14)

  1. Hellstrahler, mit einem Brenner (1, 5), einem Gebläse (3) und einer als Abstrahlungsfläche dienenden, mit Flammendurchtrittskanälen versehenen Strahlplatte (12), wobei der Brenner (1, 5) mit einer Brenngaszuführung verbunden ist, wobei das Gebläse (3) dazu eingerichtet ist, dem Brenner (1, 5) Verbrennungsluft zuzuführen, wobei der Brenner (1, 5) eingerichtet ist, ein flächiges Glühen der Strahlplatte (12, 52) zu bewirken, wobei die Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle als Brenngasquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektor (4) angeordnet ist, der die Abstrahlungsfläche der Strahlplatte (12, 52) einfasst und der einen Abgasraum begrenzt, wobei dem Brenner (1, 5) vorgeschaltet ein Verbrennungsluft-Mischraum (39) angeordnet ist, der mit einer Verbrennungsluftquelle und dem Abgasraum zur Zuführung von Abgasen zur Verbrennungsluft verbunden ist.
  2. Hellstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenngaszuführung als Wasserstoffzuführung (2) ausgebildet ist und die Wasserstoffzuführung (2) und das Gebläse (3) derart ausgebildet und ausgerichtet sind, dass Wasserstoffströmung und Verbrennungsluftströmung in einem Winkel zueinander angestellt sind, wobei der Winkel vorzugsweise kleiner gleich 90 Grad und größer gleich 45 Grad beträgt.
  3. Hellstrahler nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasraum mit dem Verbrennungsluft-Mischraum (39) über einen Ejektor (32, 36) verbunden ist, wobei das Treibmedium des Ejektors (32, 36) durch das Gebläse (3) eingebrachte Verbrennungsluft und das in den Verbrennungsluft-Mischraum (39) angesaugte Medium in dem Abgasraum befindliches Abgas ist.
  4. Hellstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellvorrichtung (35) angeordnet ist, über die das Verhältnis des Verbrennungsluftvolumenstroms zum angesaugten Abgasvolumenstrom des Ejektors (32, 36) einstellbar ist.
  5. Hellstrahler nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsluft-Mischraum (39) innerhalb des Gebläses (3) angeordnet ist.
  6. Hellstrahler nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffzufuhr flächig über eine Verteilerplatte (53) geführt ist, die parallel beabstandet zur Strahlplatte (52) angeordnet ist und die eine Brennstoffmischkammer (51) begrenzt.
  7. Hellstrahler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Verteilerplatte (53) zumindest bereichsweise umfassender Zuluftkanal (54) angeordnet ist, der mit dem Gebläse (3) verbunden ist.
  8. Hellstrahler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuluftkanal (54) derart ausgebildet ist, dass eine flächige Überströmung der Verteilerplatte (53) mit Verbrennungsluft bewirkt ist.
  9. Hellstrahler nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Sensor angeordnet ist, der eingerichtet ist, wenigstens einen Parameter der durch den Brenner (1) erzeugten Flamme zu detektieren.
  10. Hellstrahler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor ein UV-Sensor (43) ist.
  11. Hellstrahler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor einen vorzugsweise stumpfen Winkel mit der Strahlplatte (12) einschließend auf diese ausgerichtet ist.
  12. Hellstrahler nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der die Strahlplatte (12) zumindest bereichsweise einfassende Reflektor (4) mit einem Fenster (42) versehen ist, wobei der optische Sensor von außerhalb des Reflektors (4) durch das Fenster (42) auf die Strahlplatte (12) ausgerichtet ist.
  13. Hellstrahler nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor mit einer mit dem Gebläse (3) verbundenen Stelleinrichtung zur Unterbrechung und/oder zur Einstellung der Verbrennungsluftzufuhr verbunden ist und/oder dass der optische Sensor mit einer mit der Brenngaszuführung verbundenen Stelleinrichtung zur Unterbrechung und/oder zur Einstellung der Wasserstoffzufuhr verbunden ist.
  14. Hellstrahler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung mit einem Steuer- und Regelmodul verbunden ist, das programmiert ist, die Flammeigenschaften anhand hinterlegter Sollparameter durch Veränderung der Wasserstoff- und/oder Verbrennungsluftmengen einzuregeln
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