(19)
(11) EP 0 789 188 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
13.08.1997  Patentblatt  1997/33

(21) Anmeldenummer: 97101303.2

(22) Anmeldetag:  29.01.1997
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)6F23C 11/00, F23D 14/18
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR IT NL

(30) Priorität: 06.02.1996 DE 19604263

(71) Anmelder: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.
80636 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Schuler, Alex, Dr.
    79115 Freiburg (DE)

   


(54) Katalytischer Brenner


(57) Die Erfindung betrifft einen (1) katalytischen Brenner mit Brennmittel- und Luftzuführeinrichtungen mit mindestens einem Katalysator (3) und kühlmitteldurchflossenen Wandteilen (4,5), wobei die Wärmeübertragung des ersten Katalysators auf die Wandteile im wesentlichen durch Strahlung erfolgt.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft einen katalytischen Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er aus DE 4204320 C1 bekannt ist. Die vorgeschlagene technische Ausgestaltung eines katalytischen Brenners ist geeignet für Heizsysteme, deren Wärmegut Temperaturen bis circa 700°C erreichen muß. Das größte Anwendungspotential stellen dabei Heizgeräte zur Warmwassererzeugung dar. Die einzusetzenden Brennstoffe können gasförmig, aber auch flüssig und nach einer Aufbereitung auch Festbrennstoffe sein.

Stand der Technik



[0002] Die Erzeugung von Heizwärme geschieht heute in kommerziell erhältlichen Geräten nahezu ausschließlich durch den Einsatz von Flammenbrennern. Durch die verschärften Anforderungen an die Emissionseigenschaften dieser Gerate sind in den letzten Jahren einige Anstrengungen unternommen worden, katalytische Verbrennungssysteme einzusetzen. Diese katalytischen Verbrennungssysteme zeichnen sich insbesondere durch extrem niedrige Stickoxid-Emissionen aus. Die Anforderungen des Gütezeichens "Blauer Engel" für Gasheizungen werden bezogen auf die NOx-Emissionen um den Faktor 100, für die CO-Emissionen um den Faktor 25-50 unterboten. Gleichzeitig bieten katalytische Verbrennungssysteme deutliche Vorteile bei nahezu stöchiometrischen Brennstoff/Luftgemischen. Solche Brennstoffmischungen sind in Flammenbrennern nur mit erhöhten CO-Emissionen umzusetzen. Für die katalytischen Brenner werden mehrere Systemausgestaltungen diskutiert. Zum einen sind dies katalytisch beschichtete Metall oder Keramikstrukturen, die häufig zylindrisch oder halbkugelförmig ausgestaltet sind. Als Beispiel seien die katalytisch beschichteten Matrix-Brenner oder auch die Alzeta-Brenner genannt. Neben einigen materialtechnischen Schwierigkeiten zeigen die Stickoxid-Emissionen dieser Brennersysteme, daß neben der heterogenen Reaktion der Edukte an der Katalysatoroberfläche auch homogene Gasphasenreaktionen stattfinden. Ein deutliches Indiz ist der Einsatz von Ionisationsdetektoren zur Überwachung des Brenners, die nur bei einer vorhandenen homogenen Reaktion (Flamme) ansprechen. Solche Brennersysteme erreichen im allgemeinen NOx-Werte von etwa 5 mg/kWh. Sowohl der katalytisch beschichtete Matrix-Brenner als auch das Alzeta-System sind Brenner, die man als katalytisch-unterstützt bezeichnet. Sie sind, vor allen Dingen auch in Emissionseigenschaften, nicht mit den katalytischen Brennern zu vergleichen.

[0003] Als weitere Ausgestaltung werden Hintereinanderschaltungen von Wabenkatalysatoren diskutiert. Das Anwendungsgebiet dieser technischen Möglichkeit liegt im Gasturbinenbau. Ziel der Brennersysteme dort ist die Darstellung heißer Gasmischungen bei möglichst hohem Druck und großem Massenstrom. Damit die einzelnen Wabenelemente nicht aufgrund der hohen Brennstoffkonzentration durch zu hohe Materialtemperaturen leiden, sind Brennstoff- oder Luftstufungen vorgesehen. Dies bedeutet, daß ein Gasstrom auf die Brennerstufen aufgeteilt wird, so daß eine Überhitzung der Waben vermieden werden kann. Die Reaktionswärmeabgabe erfolgt hauptsächlich an das Reaktionsgas. Eine Übertragung dieses Verfahrens in den Heizkesselbau ist nur möglich durch das Einbringen von Wärmetauschern zwischen den einzelnen Katalysatorstufen. Fehlt eine gezielte Wärmeabfuhr, wird auch bei einer gestuften Einbringung die adiabatische Verbrennungstemperatur von 1800 °C erreicht.

[0004] Als dritte Ausgestaltung sei auf das Patent DE 42 04 320 C1 hingewiesen. In Patent DE 42 04 320 C1 wird ein zweistufiger katalytischer Brenner beschrieben, der in seiner ersten Stufe aus einer angeströmten Platte in Form eines auf der Außenseite katalytisch beschichteten Rohres besteht und als zweite Stufe einen Wabenkatalysator besitzt. Der Hauptumsatz des Brennstoffes geschieht in der ersten Stufe, die über Strahlung einen Teil der Wärme an einen Wasserkreislauf abgibt. Die restliche Reaktionswärme wird an das Reaktionsgas abgegeben. Der Umsatz in der ersten Stufe beträgt je nach Belastung 60 - 80 %. Dabei erweist es sich als ungünstig, daß der Umsatz in der ersten Stufe mit steigender Belastung abnimmt, so daß der Wabenkatalysator mit steigender Brenngasbelastung überproportional viel Umsatz erzielen muß, um den vollständigen Ausbrand sicherzustellen. Dies kann in der zweiten Stufe zu Materialbelastungen fuhren. Die Temperaturen in der ersten Stufe sind neben den bereits oben angesprochenen Faktoren auch vom Reaktionsweg abhängig. Das Brenngas wird hauptsächlich im ersten Drittel des Rohres umgesetzt. Eine gleichmäßige Verteilung der Temperaturen über den Reaktionsweg kann man bei einer Auslegung für verschiedene Brennerleistungen nicht erreichen. Diese Faktoren bedingen eine sehr sorgfältige verfahrenstechnische Auslegung des Gesamtbrenners.

[0005] Wesentliche Aufgabe bei katalytischen Brennern ist die Einstellung einer geeigneten Reaktionsdichte an der katalytisch aktiven Zone. Folgende Forderungen sind dabei zu berücksichtigen :

1. Die Reaktionsdichte muß ausreichend hoch sein, um einen kompakten leistungsfähigen Brenner zu realisieren.

2. Dabei muß jedoch durch geeignete Stofftransport- bzw. Wärmetransportbedingungen die Reaktionstemperatur auf ein dem Material zuträglichen Maß gehalten werden.



[0006] In Patent DE 4204320 wird Bedingung 2 durch eine Kombination aus einer Begrenzung des Stofftransports (1. Brennerstufe) und Wärmeabgabe über Strahlung und Konvektion erreicht. Diese Verknüpfung erschwert eine verfahrenstechnische Auslegung, die auf eine möglichst hohe Modulationsfähigkeit abzielt.

Mit der Erfindung gelöste Aufgabe



[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner zu schaffen, der den Brenngasumsatz an katalytisch aktiven Oberflächen ermöglicht, der einen einfachen verfahrenstechnischen Aufbau gewährleistet und eine hohe Modulationsgrad ermöglicht. Dabei sollen die Emissionseigenschaften wesentlich besser als bei den bekannten Flammenbrennern bzw. katalytisch unterstützten Brennern (Matrix-Brenner, Alzeta-Brenner) sein. Der Brenner soll weiterhin ohne deutlichen verfahrenstechnischen Aufwand auch mit anderen zu beheizenden Komponenten, wie thermoelektrische Wandlern, ausrüstbar sein.

Lösungsweg



[0008] Erfindungsgemäß wird dieses Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0009] Im Unterschied zum Patent DE 4204320 wird auf eine Reduktion des Stofftransportes zur Kontrolle der Reaktionsrate weitestgehend verzichtet. Die Wärmeauskopplung geschieht im wesentlichen durch Strahlung über die Stirnseiten eines katalytisch aktiven, gasdurchlässigen Körpers. Dabei wird der größere Anteil über die Eintrittsstirnseite entgegen der Strömungsrichtung des Gases abgegeben.

Darstellung der Erfindung



[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Abbildungen 1 - 3 erläutert.

[0011] Abbildung 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des katalytischen Brenners.Das Brennstoff/Luft-Gemisch wird durch eine Zuführung (1) mit Düse (1a) in einen Verteilerraum (2) geführt, der auf der einen Seite durch einen Katalysator (3) und auf der anderen Seite durch eine gekühlte Wand (4) berandet ist. Die Düse (1a) dient bei flüssigen Werkstoffen zur Zerstäubung des Brennstoffes und zur Erzeugung einer gleichmäßigen Strömung durch den Verteilerraum (2) hin zum Katalysator (3). Das Gas wird durch diesen Katalysator geführt und bei einer ausreichenden katalytischen Aktivität der Struktur dort teilweise umgesetzt. Der Gasweg durch die Struktur des Katalysators ist kurz, die Struktur relativ dünn. Die angebotene katalytische Oberflache im Vergleich zur ersten Stufe des Brenners nach DE 4204320 jedoch relativ groß. Es wird deshalb ein großer Umsatz erzielt.

[0012] Die Reaktionswärme entsteht vor allen Dingen im Einströmbereich der katalytisch aktiven Struktur. Die Struktur erwärmt sich und gibt über zwei Wege ihre Reaktionswärme ab: ein Teil wird über Strahlung der Eintritts- und Austrittsflächen (3a und 3b) abgegeben, ein weiterer Teil wird an das teilverbrannte Reaktionsgas abgegeben.

[0013] Das Verhältnis dieser beiden Wärmeströme verschiebt sich mit steigender Temperatur sehr deutlich zugunsten der Wärmeabgabe über Strahlung, womit eine Überhitzung des Katalysators vermieden werden kann.

[0014] Damit die Strahlungsabgabe möglichst vollständig erfolgen kann, muß dem strahlenden Katalysator zumindest gegenüber der Eintrittsfläche (3a) eine Kühlplatte (4) gegenüberstehen. Unter bestimmten Randbedingungen kann in dem Verteilerraum (2a) auch eine Kühlplatte (5) der Austrittsfläche (3b) des Katalysators gegenübergestellt werden.

[0015] Diese Kühlplatten sind mit einer IR-strahlungsabsorbierenden Schicht (4a,5a), deren Emissionszahl in weiten Bereichen einstellbar ist, versehen. Für die Anwendung in einem Heizkessel ist die Kühlplatte schwarz beschichtet und mit Heizwasser durchflossen. Dadurch wird die Temperatur der Kühlplatte auf Werte unter 100 °C begrenzt, wenn die Heizwassertemperatur etwa 50 - 90 °C beträgt. Der Katalysator kann aufgrund der großen Temperaturdifferenz sehr viel Wärme an diese Kühlplatte abgeben. Der Anteil, der über diese Strahlung abgegeben wird, steigt gemäß dem T4-Gesetz überproportional mit der Temperatur, so daß eine Temperaturüberhitzung des Katalysators bei geeigneten Leistungsdichten vermieden werden kann. Gleichzeitig wird über diese Gesetzmäßigkeit sichergestellt, daß bei niedrigerer Brennstoffbelastung die Katalysatortemperatur nicht soweit absinkt, daß die Katalysatorstufe keinen Umsatz mehr erzielen kann.

[0016] Das Gas wird durch den Katalysator geführt und erwärmt sich. Der Umsatz ist aufgrund des kurzen Reaktionsweges in der Regel unvollständig. Die fühlbare Wärme des Gases dient nun dazu in einer zweiten Katalysatorstufe, dem Abgaskatalysator (6), den vollständigen Ausbrand zu gewährleisten. Damit die fühlbare Wärme dem Gas nicht an der zweiten Kühlplatte entzogen wird, kann ein IR-transparentes Fenster vor der zweiten Kühlplatte (5) vorgesehen werden, so daß ein direkter Kontakt mit der Kühlplatte unterbunden wird.

[0017] Das Gas wird bei Raumtemperatur in den Verteilerraum (2) eingeführt. Ein Aufwärmen des Brenngases vor der Katalysatorstruktur wird durch die kurze Verweilzeit im Verteilerraum weitestgehend ausgeschlossen. Wird jedoch flüssiger Brennstoff mit dem notwendigen Luftanteil in den Raum vor dem Katalysator eingedüst, so bilden sich Flüssigkeitströpfchen, die aufgrund des großen Emissionsfaktors Strahlungswärme aufnehmen. Diese Wärmeaufnahme führt zur Verdampfung, so daß das Brennstoff/Luftgemisch weitestgehend gasförmig in den Katalysator geführt wird.

[0018] Wird Wärme bei einer erhöhten Temperatur der Kühlplatten abgeführt (z. Bsp. 600 °C bei thermoelektrischen Wandlern oder chemischen Reaktionen), kann es eventuell notwendig sein, das Brenngas seitlich in den Verteilerraum (2) zu zuführen und durch den Einsatz eines zusätzlichen IR-durchlässigen Filters vor der Kühlplatte (4) ein Aufheizen des Frischgases zu verhindern. Die Anordnung entspricht dann dem analogen Aufbau vor der zweiten Kühlplatte.

[0019] Für einige Brennstoffe (z. B. Erdgas, Propan) ist ein vorgeheizter Katalysator für einen Reaktionsstart notwendig. Dies ist zum einen durch eine elektrische Beheizung möglich, besonders vorteilhaft ist es jedoch, den Brennstoff durch eine Startflamme zu verbrennen und dadurch die Katalysatoren zu erwärmen. Dabei wird in der vorgestellten Ausgestaltung die Flamme oberhalb des Katalysators auf dessen Stirnseite durch eine Zündelektrode (8) gestartet. Die Flamme bewirkt eine Erwärmung des ersten Katalysators (3) durch Wärmeleitung und des Abgaskatalysators (6) durch Konvektion. Besitzt der Katalysator (3) eine ausreichende Temperatur für eine katalytische Umsetzung, findet die Reaktion zunehmend im Katalysator (ohne Flammenbildung) statt. Die Flamme auf der Katalysatorstirnseite erlischt aufgrund des dann auftretenden Brennstoffmangels automatisch.

[0020] Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit zeigt Abbildung 2.
Durch die Zuführung (1) wird Brennstoff/Luft-Gemisch einem Verteilerraum (22) zugeführt. Verteilerraum und Kühl/Verteilerplatte (4) sind so ausgestaltet, daß eine gleichmäßige Durchströmung in den Raum (2) zwischen Kühl/Verteilerplatte (4) und Katalysator (3) erreicht wird. In dem Katalysator (3) wird das Brennstoff/Luft-Gemisch aufgrund der größeren Katalysatorlänge vollständig umgesetzt. Die entstehende Reaktionswärme wird zum einen an das Reaktionsgas aber zu einem großen Teil durch Strahlung abgegeben. Aus dem Inneren des Katalysators wird die Strahlung in Kanalrichtung abgeführt. Für diese spezielle Ausgestaltung des Brenners ist somit ein Wabenkatalysator von Vorteil, da eine unregelmäßige Struktur einen Wärmeaustrag durch Strahlung vom Inneren des Katalysators nach außen beieinträch tigt. Die Emissionszahl solcher Kanalstrukturen ist größer als die des Wandmaterials, so daß auch aus längeren Wabenkatalysatoren effektiv Wärme durch Strahlung ausgekoppelt werden kann. Der Hauptteil der Strahlung wird entgegen der Strömungsrichtung an die Kühl-/Verteilerplatte (4) abgegeben. Für die Anwendung des Brenners in einem Heizkessel wird die Platte (4) mit Wasser aus dem Heizkreislauf durchflossen. Dadurch ist ein guter Wärmeübergang aufgrund der hohen Temperaturdifferenz zwischen Reaktionsort und Kühl-/Verteilerplatte gewährleistet. Der Brenner ermöglicht auch eine Strahlungswärmeabgabe in Strömungsrichtung. Dieser Anteil ist aber deutlich geringer.

[0021] In der oben gezeigten Ausgestaltung wird der Startvorgang durch eine Flamme im Raum (2a) zur Erwärmung des Katalysators (3) eingeleitet, dann kann auf bzw. vor den Katalysator eine Brennerplatte (9) mit Löchern zum Passieren des teilverbrannten Brenngases vorgesehen sein. Die Flamme wird durch die Zündelektrode (8) gezündet und durch einen geeigneten Flammendetektor (11) überwacht. Bei Erreichung einer ausreichenden Katalysatortemperatur wird für eine kurze Zeit die Brennstoff/Luftzufuhr unterbrochen. Daraufhin erlischt sofort die Flammenreaktion. Dies ist durch den Flammendetektor nachzuweisen. Nach dem Flammenerlöschen kann die Brennstoff/Luftzufuhr wieder geöffnet werden. Die katalytische Reaktion beginnt ohne Ausbildung einer Flamme sofort, und die Startgasemissionen sind durch diese Art des Startens sehr gering. Diese Startphase kann auch bei den anderen Vorrichtungen nach Abb. 1 bzw. 3 verwendet werden, wenn dies die Ausgestaltung des Katalysators zuläßt. Die Erwärmung mittels Flamme kann auch im Raum (2) stattfinden, dann muß die Zündelektrode (8) und der Flammendetektor (11) ebenfalls in diesem Raum angeordnet sein. Die Brennerplatte kann dann, sofern sie für nötig erachtet wird, auf der Kühlerplatte (4a) angeordnet sein bzw. gemäß Abb. 2 auf oder vor der Verteilerplatte (4a). Statt der Vorwärmung mittels einer Flamme kann auch eine elektrische Heizung zur Vorwärmung des Brenngases vorgesehen sein, die dann abgeschaltet wird, sobald der Katalysator seine Idealtemperatur erreicht hat. In diesem Fall würde dann der Katalysator (3) mit einer Temperaturregelung versehen sein, die die elektrische Heizung, die in den Abbildungen nicht dargestellt ist, entsprechend regelt. Die Heizung konnte in dem Zuführungsrohr (1) oder im Verteilerraum (2) angeordnet sein.

[0022] Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 3.

[0023] Dieses Ausführungsbeispiel dient dazu den modularen Aufbau für die Anwendung in einem Heizkessel zu verdeutlichen. Dabei sind zwei Module aneinander gekoppelt. Für die experimentell ermittelten Leistungsdichten ergibt sich für einen Katalysatordurchmesser von 30 cm bei zwei Modulen eine Gesamtleistung von etwa 20 kW.

[0024] Dem Abgaskatalysator nachgeschaltet ist ein in den Abbildungen nicht dargestellter Abgaswärmetauscher zur Erzielung eines möglichst weitgehenden Brennwerteffektes.

Weitere Aspekte



[0025] Der Erfindung - und damit den entsprechenden Vorrichtungen - liegen folgende Prinzipien zugrunde:

1. Vollständiger oder weitestgehender Brennstoffumsatz an einer gasdurchlässigen Katalysatorstruktur

2. Wärmeabfuhr über eine oder beide Stirnseiten der Katalysatorstruktur durch Strahlung.

Hieraus folgt, daß derTemperaturgradient über die Struktur gering und das Temperaturniveau in der Struktur über die Eigenschaften der Wärmesenke und der Brennstoffbelastung einstellbar ist.

[0026] Ermöglicht wird hierdurch eine gute Leistungsmodulation, da die Wärmeabgabe über Strahlung dem T4-Gesetz gehorcht. Eine Überhitzung wird vermieden, da bei höheren Temperaturen die Wärmeabgabe überproportional ansteigt. Ein zu starkes Abkühlen bei niedriger Leistung wird ebenso vermieden. Die Struktur bleibt daher ausreichend warm.
Je nach Dicke des Katalysators und der Kanalgeometrie sowie der Brennstoffbelastung kann vollständiger oder teilweiser Umsatz eingestellt werden. Bei unvollständigem Ausbrand im Katalysator ist ein nachgeschalteter Abgaskatalysator notwendig.

[0027] Um die Betriebstemperatur im Abgaskatalysator sicherzustellen, darf das Gas nicht zu kalt in den Abgaskatalysator einströmen. Dies kann bedeuten, daß ein Abkühlen des Gasstromes durch Konvektion an der oberen Kühlplatte eingeschränkt werden muß. Eine mögliche Ausgestaltung kann durch ein IR-strahlungsdurchlässiges Glasfenster erreicht werden, das vor der Kühlplatte angeordnet ist.

Ausgestaltung des Katalysators



[0028] Die Katalysatorstruktur kann zum Beispiel eine Wabe oder ein Schaum sein, wobei der Katalysatorträger aus Keramik oder Metall sein kann. Das katalytisch aktive Material ist abhängig vom Prozeß und ist vorteilhafterweise zum Beispiel Platin.

Brennerausgestaltung



[0029] Zum Starten der katalytischen Reaktion mit fossilen Brennstoffen muß vorgeheizt werden.Um die Katalysatorstruktur vorzuheizen, bietet es sich an, entweder die Kühl-/Verteilerplatte (4) oder die obere Stirnseite (3b) des Katalysators (3) als Brennerblech für eine Flammenreaktion aufzufassen. Die Zündung erfolgt durch eine geeignet installierte Zündelektrode (8). Durch die Flammenreaktion heizt sich die Katalysatorstruktur soweit auf, daß die katalytische Reaktion erfolgen kann.

[0030] Alternativ kann der Katalysator auch durch eine elektrische Beheizung auf die Reaktionstemperatur gebracht werden. Als weitere Möglichkeit bietet sich die Vorwärmung der Luft bzw. des Brennstoff/Luftgemisches an.

[0031] Die Einströmung des Brennstoff/Luftgemisches kann - wie in den Abbildungen ausgeführt - sowohl von unten als auch von der Seite erfolgen. Ein gleichmäßiges Anströmen der Katalysatorstruktur ist zu gewährleisten.

[0032] Durch die Ausgestaltung der Seitenwände (gekühlt, verspiegelt etc.) kann die Wärmeabfuhr weiter beeinflußt werden.

Kühlplattenausgestaltung



[0033] Die Kühlplatten sind mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht versehen.
Der Strahlungsübergang ist dabei sowohl von der Temperatur als auch von der Beschichtung der Kühlplatten abhängig und bei den entsprechenden Brennstoffen durch Wahl der Beschichtung optimierbar.

[0034] Neben der Anwendung zur Warmwasserbereitung ist als Kühlplatte auch eine endotherme chemische Reaktion (z.B. Crackreaktionen, Vergasung, Reformierung) oder zum Beispiel ein thermoelektrischer Wandler einsetzbar.

[0035] Die Kühlplattentemperatur ist so zu begrenzen, daß eine Überhitzung der Katalysatorstruktur bei gegebener Leistungsdichte und Materialauswahl vermieden wird.

[0036] Auch sind infolge der erhöhten Kühlplattentemperatur von etwa 100° Möglichkeiten zur Luftvorwarmung oder Verdampfung eines flüssigen Brennstoffes gegeben.

Brennstoffauswahl



[0037] Das Konzept ist einsetzbar für alle brennbaren Gase aber auch zur Umsetzung flüssiger Brennstoffe, wobei die Verwendung der Kühlplatten zur Verdampfung flüssiger Brennstoffe (Öl, Diesel, Methanol) besonders vorteilhaft ist.

[0038] Aber auch der Raum unterhalb des Katalysators kann als Verdampfungsraum genutzt werden, da die Strahlungsabsorption durch Flüssigkeitströpfchen relativ gut ist (im Vergleich zur reinen Gasphase).

Sicherheit / Überwachung der katalytischen Reaktion



[0039] Die katalytische Reaktion kann durch eine Temperaturkontrolle überwacht werden.

[0040] Bei fehlerhaftem Katalysebetrieb entstehen größere Brenngaskonzentrationen, die durch die Zündung einer Flamme umgesetzt werden können, so daß ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.

Möglicher Aufbau für einen Heizkessel



[0041] Da gemäß Abb. 3 ein modularer Aufbau eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, sind Heizkessel verschiedener Leistungsstufen einfach und preiswert herzustellen.


Ansprüche

1. Katalytischer Brenner mit Brennmittel- und Luftzuführeinrichtungen (1) mit mindestens einem Katalysator (3) und kühlmitteldurchflossenen Wandteilen (4, 5),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeübertragung des ersten Katalysators (3) auf die Wandteile (4, 5) im wesentlichen durch Strahlung erfolgt.
 
2. Katalytischer Brenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit Kühlmittel durchflossenen Wandteile (4 ) von dem ersten Katalysator (3) durch einen mit einem Brennmittel/Luftgemisch durchströmten Raum (2) getrennt sind, und die Stromung des Brennmittel/Luftgemisches in Richtung des Katalysators erfolgt.
 
3. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandteile (5) von dem ersten Katalysator (3) durch einen mit einem teilverbrannten Brennmittel/Luftgemisch durchströmten Raum (2a) getrennt sind und die Strömung des Brennmittel/Luftgemisches im wesentlichen nicht auf das Wandteil (5) gerichtet ist.
 
4. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens teilweise vor den Wandteilen (4, 5) eine strahlungsdurchlässige Glasschicht (7) vorgesehen ist.
 
5. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Brennerplatte (9) mit Zündelektrode (8) und Flammendetektor (11) oder eine elektrische Heizung zur Vorwärmung des Katalysators vorgesehen sind.
 
6. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich ein zweiter Katalysator (6) in Strömungsrichtung hinter dem ersten Katalysator (3) vorgesehen ist.
 
7. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brenngas seitlich oder durch Öffnungen in den Wandteilen (4) in den Raum (2) zugeführt wird.
 
8. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Flammendetektor (11) in der Nähe der Brennerplatte (9) vorgesehen ist.
 
9. Katalytischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator (3) eine Waben- oder Schaumstruktur hat.
 




Zeichnung