WO1995001532A1 - Brenner - Google Patents

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WO1995001532A1
WO1995001532A1 PCT/EP1994/002156 EP9402156W WO9501532A1 WO 1995001532 A1 WO1995001532 A1 WO 1995001532A1 EP 9402156 W EP9402156 W EP 9402156W WO 9501532 A1 WO9501532 A1 WO 9501532A1
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WO
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burner according
flame
porous material
gas
burner
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PCT/EP1994/002156
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English (en)
French (fr)
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Franz Durst
Dimosthenis Trimis
Gerold Dimaczek
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Applikations- und Technik Zentrum fur Energieverfahrens- Umwelt und Stromungstechnik
Original Assignee
Applikations- und Technik Zentrum fur Energieverfahrens- Umwelt und Stromungstechnik
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Publication date
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/006—Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2209/00—Safety arrangements
    • F23D2209/10—Flame flashback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0027—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel
    • F24H1/0045—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel with catalytic combustion

Definitions

  • the invention relates to a burner with a housing which has a combustion chamber with an inlet for a gas / air mixture as fuel and an outlet for the exhaust gas.
  • Burners of this type usually work with a flame which burns freely in the combustion chamber and which burns the gas / air mixture, the hot exhaust gas being used as the heat source.
  • the hot exhaust gas for heat exchange is guided past water-carrying pipes in order to generate hot water or steam therein.
  • Pollutants such as NO x or CO are formed in such burners. These toxic and harmful gases are produced either at a high flame temperature or incomplete combustion in unstable flames or at a low flame temperature, which could be reduced, but then creates an unstable flame. Furthermore, an incomplete combustion of the gas / air mixture is expected, which reduces the efficiency.
  • Thermomax 'burner has a low NO x emission.
  • the flame stability is increased reaches this burner through a heat-dissipating burner plate which essentially consists of a perforated plate with circular bores through which the gas to be burned flows. Due to the heat dissipation via the perforated plate, the flame is practically held on the burner plate, which creates a stable flame.
  • the burner plate is also not sufficient to ensure flame stability in all operating parameters. For example, it is indicated that at high air ratios, a mixture preheating of around 300 ° C. should be provided, since this increases the combustion speed and thus reduces the tendency for the flames to lift off.
  • the object of the invention is therefore to provide a burner in which the flame burns stably at low temperature and pollutant emissions
  • the object is achieved in that the housing contains a porous material with coherent cavities, the porosity of which changes along the combustion chamber in such a way that the pore size increases in the direction of flow of the gas / air mixture from the inlet to the outlet, in one Zone or at an interface of the porous material in the combustion chamber for the pore size gives a critical Peclet number for the flame development above which a flame can arise and below which the flame development is suppressed.
  • the housing is filled with a porous material which has the property of opposing the flow of the gas / air mixture, so that the amount of gas to be combusted is throttled.
  • the porous material which has the property of opposing the flow of the gas / air mixture, so that the amount of gas to be combusted is throttled.
  • the heat capacity of the porous material in the combustion chamber absorbs the heat of combustion better and can therefore be transferred for further use more cheaply than in the prior art.
  • the porous material creates additional cooling that reduces the flame temperature With a certain pore size, the chemical reaction of the flame and the thermal relaxation are of the same size, so that no flame can arise below this pore size, but a free flame takes place above it.
  • This condition is suitably described with the help of the P ⁇ clet number, which indicates the ratio of heat flow due to transport to heat flow due to conduction.
  • the poetry at which ignition can occur there is a supercritical P ⁇ clet number for flame development. Since the flame can only arise in the area with the critical P ⁇ clet number, a self-stabilizing flame front is generated in the porous material.
  • the use of a porous material in the combustion chamber also requires a high heat capacity, as a result of which a high thermal energy and high efficiency values stored locally in the porous material can advantageously be achieved.
  • This high heat capacity also has the advantage that a heat exchanger, for example for heating water, for producing hot water or steam, can be integrated in the combustion chamber, as a result of which a significantly better heat transfer for the heat exchange is achieved than in the prior art.
  • the high power density is due to a higher combustion rate in the porous medium and a much larger flame front surface which arises due to the porosity.
  • the porous material also has the advantage that a high level of turbulence arises in the flow of the gas / air mixture, as a result of which combustion speeds up to 50 times higher than normal can be achieved. In particular, better degrees of combustion are associated with this and higher power densities are achieved. Measurements were carried out on an exemplary embodiment described below, which show that efficiencies greater than 95% can be achieved for heat utilization.
  • the burner according to the invention Since the porous material itself opposes the gas flow, the burner according to the invention operates essentially under a wide pressure range. This enables operation under various pressures and even under high pressure. There is therefore a wide range of applications for the burner according to the invention.
  • the critical Peclet number is 65 +/- 25 and in particular 65 for natural gas / air mixtures.
  • Burner by designing the porosity of the porous material to a critical P ⁇ clet number of 65 in terms of the operating mode.
  • a burner according to the teaching of the invention can have a continuous transition from a low porosity to a high porosity in the combustion chamber, in which case the flame development begins with a porosity with the critical P ⁇ clet number Gas / air mixtures also vary. If the porosity of the porous material in the jacket were to run continuously, this would have the disadvantage that the flame could shift under different conditions.
  • two zones of different pore sizes lying one behind the other in the flow direction of the gas / air mixture are provided in the jacket, the first zone downstream of the inlet having a Peclet number for flame development, which is smaller than the critical P ⁇ clet number, and the second zone further away from the inlet has a P ⁇ clet number which is larger than the critical one
  • the flame generation is fixed to the area or the area between the two zones, and essentially independent of operating parameters which could lead to a variation in the critical Peclet number.
  • the measure mentioned for determining the location of the flame origin therefore further increases the stability and makes it possible to build a burner which can be used over a wide range of uses.
  • the first zone has a pore size which gives a P ⁇ clet number ⁇ 40 and the second zone has a pore size which gives a P ⁇ clet number ⁇ 90.
  • the entire known range of variation from critical Peclet numbers which, as already mentioned above, can be 65 +/- 25, is covered.
  • the specified values for the design of the zones for P ⁇ clet numbers ⁇ 40 or> 90 are, as will become clear later in the exemplary embodiment, easy to achieve and allow a burner to be used for a wide range of different purposes
  • the porous material is a heat-resistant foam plastic, a ceramic or metal or a metal alloy. How such porous materials can be produced is known from the prior art.
  • the heat resistance does not have to be particularly high for normal domestic burners, since the flame is cooled by the porous material itself.
  • the temperatures remain below 1400 °.
  • a preferred development of the invention therefore provides that the porous material is heat-resistant up to 1500 ° C.
  • a large number of possible materials are available for a burner according to the invention, so that the material selection can not only be made on the basis of technical considerations, but also that a burner can also be optimized with regard to an inexpensive construction and a low manufacturing outlay.
  • the porous material consists of packing, e.g. in the form of bulk material which, if necessary, can be solidified, for example by sintering.
  • porous material can consist of loosely layered grains, but it can also be solidified into a coherent porous mass.
  • Bulk material has the particular advantage that it can be easily filled into the housing and can be handled very easily in terms of production technology. However, it is also easily possible to remove bulk material from the housing again when the burner is expected, for example for cleaning.
  • the bulk material contains metal, a metal alloy or ceramic, in particular steatite, Stemalox or Al ⁇ D g
  • metal a metal alloy or ceramic, in particular steatite, Stemalox or Al ⁇ D g
  • the bulk material mentioned is readily available and is also reasonably priced.
  • a burner according to the invention which is inexpensive and simple to manufacture is achieved. possible.
  • the bulk material in the vicinity of the outlet consists of grains of spherical shape with average diameters of 5 mm and in the subsequent area with average diameters> 11 mm if the diameter is between 5 and 11 mm in order to achieve the critical P ⁇ clet number lies and is in particular 9mm.
  • the uniformity of the bulk material can easily be checked during manufacture. In particular, this also applies to the attainable porosity, which is then only determined by the diameter of the spherical grains and their arrangement in the bed. It has been shown with steel, steatite, stealox or Al 2 0 3 and when using natural gas / air mixtures that the Peclet number of 65 for balls with a diameter of 9mm and Peclet numbers of 40 and 90 for diameters of about 11 or 5mm can be achieved.
  • the necessary porosity is thus achieved with simple means in the further development, especially since bulk material of the type mentioned and the corresponding size is readily available.
  • the required porosities for a burner according to the invention can thus be achieved without great effort.
  • the NO x and CO emissions in particular can be reduced by using catalyst materials.
  • the inner surfaces of the cavities of the porous material or the surfaces of the grains of the bulk material are coated with a catalyst material.
  • the housing has at least partially a cooling device.
  • the heat that flows into the housing could also be shielded from the outside world with insulating material, but cooling has the advantage that the. Heat can be absorbed by the coolant and then reused. Because of this, the efficiency of a burner according to the invention can be increased further.
  • the cooling device is designed as a cooling coil surrounding or forming the housing, through which a coolant, in particular water, flows. Furthermore, a monitoring device can be provided which prevents the supply of fuel into the combustion chamber in the event of a coolant failure different.
  • the heat absorbed in the cooling can be used further, since the flowing coolant transports heat that can be removed at another location.
  • the flow of the coolant is interrupted by a line break or blockage of the cooling coil, which could heat up the outer wall of the burner, which can lead to fire or burns. It is therefore expedient to provide a monitoring device which prevents the supply of fuel to the combustion chamber if the coolant fails
  • a cooling device for heat exchange is provided in an area of larger pore openings of the material.
  • this cooling device which can be designed as a cooling coil
  • the heat in the burner is dissipated, for example as hot water or steam, and can be used in further processes for heating or operating turbines.
  • the heat transfer takes place here not only through direct interaction of the hot gas with the cooling device, but for the most part via the porous material, which ensures better heat transfer than in the prior art. This feature also serves to increase efficiency.
  • cooling of the housing is provided, which is connected in series with the cooling device for heat exchange.
  • the energy which is absorbed by the cooling of the housing in the coolant is conducted in the same circuit in which the heat in the coolant is used for heat exchange.
  • the coolant is preferably only used to cool the housing and then passed into the interior of the burner, where it interacts with the porous material at high temperature is increased.
  • the cooling device in the burner forms a further flow resistance, which can be taken into account when designing the porous material in the area of the cooling device.
  • the cooling device then acts similarly to the porous material.
  • the amount of porous material can then be reduced, a more effective heat transfer also being achieved if, according to a further development, the cooling device itself is designed such that it acts at least partially as a porous material and / or replaces porous material.
  • the distance between the cooling device and the flame should also be selected as cheaply as possible.
  • materials suitable for forming the cooling device can also be selected for lower temperatures if the cooling device is located outside the flame area.
  • the flame is not additionally cooled by the cooling device if it is outside the flame area, which further increases the stability of the flame.
  • a preferred development of the invention provides that the distance of the cooling device from the area with the critical Peclet number is at least so large that the cooling device is not in contact with the flame. Because of the good heat conduction in the porous material, this has little influence on the heat transfer from the flame to the cooling device.
  • a preferred development of the invention provides that a gap with a dimension greater than 1 mm between the inner wall of the housing and the insert is provided by an additional device, for example an insert in the burner chamber in which the porous Material is created. This further suppresses the CO emissions caused by incomplete or unstable combustion.
  • Tests on exemplary embodiments have shown that the highest effectiveness is achieved when the porosity is generated with bulk material and the cooling device at a distance of 2 to 4 grain sizes of the bulk material from the boundary region with the critical P ⁇ clet number 65 is arranged.
  • the favorable conditions result when the cooling device is so far away from the zone with the porosity required for the critical P ⁇ clet number that it does not immerse into the flame area.
  • an ignition device is arranged on the burner so that the gas / air mixture is ignited in a region with a porosity that has the critical P kritclet number.
  • the gas / air mixture could be ignited at all points on the burner where a combustible gas / air mixture is present, for example from the outlet.
  • the ignition takes place in an area in which the porosity has the critical Petclet number. As a result, the flame is ignited precisely in the area by burning even in the stable state. Because of this, a high level of stability is achieved at the time of ignition, since there is only one in other places
  • Flashback would have to take place, but this is not possible at high fuel flow rates. In this case, ignition could only take place if the fuel flow is reduced in the meantime.
  • the feature of the further development therefore greatly reduces the outlay on equipment for a burner according to the invention, since regulation of the ignition process can be omitted.
  • a flame trap is arranged between the inlet and the porous material. Because of the porous material, the flame is not expected to kick back, since the Peclet number in the inlet area does not permit the formation of a flame. Nevertheless, a flame trap is provided primarily for safety reasons, which can be important, for example, if the bulk material having the high porosity has been accidentally filled into the inlet area after cleaning work The flame trap should be as simple as possible since it is normally not required. According to a preferred further development, the flame trap is a plate which has a large number of holes with a diameter smaller than the "quenching" diameter critical for the respective fuels. It has been shown that this flame trap is effective with natural gas / air mixtures.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the burner with three zones.
  • FIG. 3 shows a diagram for Peclet numbers as a function of the ball diameter in the case of a ball bed
  • FIG. 4 shows a diagram for the temperature profile within the porous material in the embodiment according to FIG. 2
  • 5 shows a section through a burner designed as a water heater or steam generator corresponding to the embodiment shown in FIG. 2, but with the outlet arranged downwards, and
  • Fig. 6 shows a section through a burner provided with an insert.
  • Turbulence is generated in the fuel flow in the porous material.
  • a positive feedback between flame acceleration and the generation of turbulence is dampened by local suppression by the chemical reactions due to intensive heat exchange in the turbulent flame zone. If the characteristic time of thermal compensation becomes shorter than the chemical conversion, the flame formation is prevented. Since, in addition, a wide variety of speeds occur in turbulent flow, the proportions of the flame are suppressed at maximum speeds, as a result of which stable flame propagation is generated.
  • the P ⁇ clet number can be calculated using the following equation:
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a burner with a housing 1 which has an inlet 2 for the gas / air mixture and an outlet 3 for the exhaust gases. At a distance from the inlet 2 a flame trap 4 is provided, which divides the interior of the housing 1 of the gels between this flame trap 4 and the outlet 3 ⁇ gene part of the inner space of the housing 1 is filled with a porous material. 5 An ignition device 6 is also provided for igniting the gas mixture.
  • the gas / air mixture enters through the inlet 2 and the exhaust gases leave the burner through the outlet 6.
  • the porous material 5 has locally different porosities, specifically according to the differently hatched zones A, B and C.
  • zone A there are Pores so small that the resulting Peclet number is smaller than the critical P ⁇ clet number (65 for natural gas / air mixtures).
  • the critical Peclet number is the limit above which a flame can develop or below which a flame is suppressed.
  • zone C the peclet number is significantly larger than the critical p ⁇ clet number, so that a flame can develop there.
  • Zone B represents a transition area within which the porosity reaches the critical P ⁇ clet number.
  • the flame can only arise in zone B, and only at the points where the porosity reaches the critical P ⁇ clet number.
  • the porous material cools the flame so that only little NO x is generated.
  • the inner surfaces of the cavities of the porous Mate ⁇ material, namely of the zone B may also be coated with a catalyst who ⁇ , whereby a further reduction of the NO x and CO stake is achieved in the exhaust gas.
  • zone B Due to the physical laws for flame development in porous material described above, the flame will stabilize in zone B, in places where the gas / air mixture just reaches the critical P ⁇ clet number. This but also means that the flame attachments can shift within the region B when there are strong changes in the physical parameters, so that local flame stability is in principle not given.
  • the transition layer given by zone B has the advantage that the flame front changes at the smallest possible Chen cavities stabilized, whereby the best possible heat transfer from the
  • Zone B has been omitted from that described in FIG. 1, so that only the two zones A and C are present.
  • the flame stabilizes at the boundary layer between Zone A and Zone C based on the laws described above.
  • the flame is therefore defined by the interface and is therefore stable in place. Due to the variance of +/- 25 of the specified P ⁇ clet number of 65, it is advantageous to provide a porosity in zone A whose P ⁇ clet number is less than 40 and in Zone C a porosity that of a P ⁇ clet
  • the boundary layer determines the location of the flame development for a large range of gas / air mixtures, which ensures the stability for a large range of gas parameters.
  • porous material Different materials, for example ceramic materials, can be used for the porous material.
  • heat-resistant foam plastics are also possible.
  • bulk material is used as the porous material.
  • the parameter d m for the porosity which is included in the equation for the P ⁇ clet number, can be calculated as d m on the basis of geometric considerations where ⁇ f is the diameter of the spherical grains of the bulk material.
  • the temperature profile in the direction of flow of the gas / air mixture in such a test burner is shown in FIG. 4 for various outputs, the jacket being cooled from the outside. It was shown that even at high power of 9kW the highest temperature was below 1500 ° C. Therefore, all materials can be used that are temperature stable up to 1500 ° C.
  • a first vertical line is drawn, which is the interface between the
  • Zone A and Zone C It can be clearly seen that the highest temperature occurs at the interface or in relation to just behind the interface in zone C.
  • the low gas temperature at the outlet also shows that the heat of the burned gas / air mixture is almost completely absorbed by the porous material, which enables the construction of a heat exchanger with great efficiency.
  • a burner according to the embodiment of FIG. 2 it is possible to provide a water heater with a Lei ⁇ stung from 5kW to build an exhaust gas temperature of 60 C ⁇ and an efficiency of 95%.
  • the structural dimensions of the burner could be kept very small, so the length of the burner was only 15 cm and the diameter 8 cm. The small dimensions are mainly due to the high power density, which is with
  • Zone A and Zone C are created. It follows that for the generation of hot steam, the heat transfer from the flame to the water to be heated in the vicinity of this
  • Interface should take place.
  • One carries the water intended for steam generation
  • the cooling device should therefore run in the area of the porous material which is approximately 3 cm from the interface.
  • FIG. 5 shows the schematic structure of a burner suitable for heating water or for generating steam.
  • This essentially comprises again the housing 1, the inlet 2, the outlet 3, the flame trap 4, the ignition device 6 and the porous material 5.
  • the burner is arranged with its outlet 3 downward, so that condensate can flow off easily .
  • the porous material 5 is only indicated schematically by balls of the same size. This does not correspond to the real situation, since the porosity of the porous material changes along the direction of flow of the gas / air mixture, the balls having a smaller diameter in the inlet area than in the outlet area.
  • an external cooling device 8 which surrounds or even forms the housing 1, which can be designed as a cooling coil arranged around the housing 1 and prevents heat dissipation to the outside.
  • the cooling coil is flowed through by water and is provided with a water monitor which interrupts the inflow of the gas / air mixture into inlet 2 in the event of coolant failure, so that the
  • Housing 1 is always cooled when the burner is in operation. This ensures that the outer wall cannot heat up too much, which in turn prevents the housing from being burned or starting a fire.
  • the heat dissipated from the housing wall by the cooling coil can be reused, which increases the efficiency in the production of hot water or steam.
  • 5 shows the arrangement of an inner cooling seal 9 which extends from the outlet 3 to just before the interface 7 into the porous material of zone C.
  • the internal cooling device 9 is only indicated schematically, in practice it can e.g. have the shape of a spiral so that the best possible heat transfer from the porous material 5 is ensured.
  • the cooling device 9 can itself form the porous material or contribute to the porosity, as a result of which an even better heat transfer is possible.
  • the outer cooling device 8 is m 'rt inner DER. Cooling device 9 connected in series, whereby the water which has already been preheated through the housing 1 is guided into the inner cooling device 9 and is used for heating the water or for generating steam.
  • an insert 10 which consists of a suitable material, is provided in the flame area of the combustion chamber, as can be seen from FIG. 6. which receives the porous material 5 and shields the inner wall of the housing 1 against direct heat radiation.
  • the insert 10 can also be designed such that it is arranged at a distance from the inner wall of the housing 1 so that there is between the inner wall and the insert 10 forms a gap 11 which is free of the combustible gas / air mixture. This design of the combustion chamber in the flame area further suppresses the CO emissions caused by incomplete or unstable combustion.
  • the flame trap 4 is intended to prevent the flame from kicking back. Basically, it is not necessary in the burner according to the invention, since the flame cannot penetrate to inlet 2 in zone A due to the low P ⁇ clet number, it is therefore only intended to increase safety.
  • the flame trap in the exemplary embodiment according to FIG. 5 consists of a 4 mm thick steel sheet into which a large number of holes with a diameter of 1 mm have been drilled, the density of the holes being less than 20 / cm 2 .
  • the ignition device 6 is located in the vicinity of the interface 7 in order to enable a particularly effective ignition. In the exemplary embodiment, the flame burns self-stabilizing at the interface 7.
  • the exemplary embodiments described above show the simple construction of the burner according to the invention at low temperature, good heat transfer and a stable flame. In the case of incomplete combustion, it is also possible for the burners according to the invention to operate them in a stoichiometric manner or to carry out better combustion by providing catalyst material in the porous material, the pollutant content in the exhaust gas being reduced still further.

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Abstract

Es wird ein Brenner mit einem einen Brennraum einschlißenden Gehäuse (1) beschrieben, der einen Einlaß (2) für ein Gas-/Luftgemisch als Brennstoff und einen Auslaß (3) für das Abgas aufweist, wobei der Brennraum mit einem porösen Material (5) gefüllt ist, dessen Porosität sich längs des Brennraums so ändert, daß die Porengröße in Flußrichtung des Gas-/Luftgemisches zunimmt, so daß sich an einer Grenzfläche oder in einer bestimmten Zone (B) des porösen Materials (5) für die Porengröße und damit für die Flammentwicklung eine kritische Péclet-Zahl ergibt, bei der eine Flamme entstehen kann und unterhalb der eine Flamme unterdrückt wird.

Description

Brenner
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner mit einem Gehäuse, das einen Brennraum mit einem Einlaß für ein Gas-/Luftgemisch als Brennstoff und einen Auslaß für das Abgas aufweist.
Brenner dieser Art arbeiten üblicherweise mit einer in dem Brennraum frei brennenden Flamme, die das Gas-/Luftgemisch verbrennt, wobei das heiße Abgas als Wärmequelle verwendet wird. Insbesondere wird das heiße Abgas zum Wärmetauschen an wasserfüh¬ renden Rohren vorbeigeführt, um in diesen heißes Wasser oder Dampf zu erzeugen.
In solchen Brennern werden Schadstoffe wie NOx oder CO gebildet. Diese giftigen und gesundheitsschädlichen Gase entstehen entweder bei hoher Flammtemperatur bzw. bei unvollständiger Verbrennung in unstabilen Flammen bzw. bei niedriger Flammentempe¬ ratur, die zwar reduziert werden könnte, dann aber entsteht eine unstabile Flamme . Ferner ist auch eine unvollständige Verbrennung des GasTLuftgemisches zu erwarten, die den Wirkungsgrad herabsetzt.
Um diese Nachteile zu vermeiden wurden verschiedene Brennertypen entwickelt Ein Überblick ist in "Lean-Burn Premixed Combustion in Gas Turbine Combusters", A. Saul und D. Altemark, Vulkan-Verlag, Essen, Band 40 (1991) Heft 7-8, S. 336-342 dargestellt Wesentliches Merkmal bei den dort beschriebenen Entwicklungen zur Reduzierung von Schadstoffen ist vor allem eine niedrige Flammtemperatur, wobei verschiedene Maßnah¬ men getroffen sind, die Brennstoffe möglichst vollständig zu verbrennen. Die wichtigsten Maßnahmen zur Erzielung einer effizienteren Verbrennung sind die Überstöchiometrie und die Katalyse. Beispielsweise ist in der genannten Druckschrift eine im Forschungs¬ stadium befindliche Fett-Quensch-Mager-Verbrennungskammer von General Electric "LM 2500" angegeben, bei der in einer ersten Stufe ein brennstoffreiches Gemisch verbrannt wird. In einem Zwischenbereich wird dem in der ersten Stufe teilweise verbrannten Gas Luft zugeführt und in einer zweiten Stufe das dadurch entstehende Magergemisch ver¬ brannt Für diesen Brenner wird von den Autoren ein NOx Gehalt von < 190mg/m3 Gas angegeben.
Die obengenannte Druckschrift beschreibt auch die Verbrennung mit Hilfe von Katalysa- toren, mit denen eine vollständige Verbrennung bei geringer Temperatur e eicht werden kann. Die Druckschrift gibt für die katalytische Verbrennung einen NOx Gehalt von < 20mg m3 an. Die katalytische Verbrennung ist bei mehreren Forschungsstätten in Ent¬ wicklung die aber bisher noch nicht über das Forschungsstadium hinaus fortgeschritten ist. Nach Meinung der Autoren kann nicht erwartet werden, daß diese Art von Brennern innerhalb der nächsten 5 Jahre kommerziell einsetzbar ist.
In der genannten Druckschrift werden Stabilitätsprobleme nicht detailliert diskutiert Sie werden aber um so wichtiger, je geringer die Flammtemperatur gewählt wird.
Eine Möglichkeit für die stabile Verbrennung bei niedrigen Temperaturen ist in "Neue
Gasbrenner- und -gerätetechnik", ein Beitrag der Gaswirtschaft zum Umweltschutz, Otto Menzel, gwf Gas Erdgas 130, 1989, Heft 7, S. 355-364 und in "Entwicklung eines schadstoffarmen Vormischbrenners für den Einsatz in Haushalts- Gasheizkesseln mit zy¬ lindrischer Brennkammer", H. Berg und Th. Jannemann, Gas Wärme International, Band 38 (1989), Heft 1, S. 28-34, Vulkan-Verlag, Essen angegeben. Der dort beschriebene
"Thermomax'-Brenner hat nur einen geringen NOx Ausstoß. Die Flammstabilität wird bei diesem Brenner durch eine wärmeabführende Brennerplatte erreicht die im wesentlichen aus einem Lochblech mit kreisrunden Bohrungen besteht, durch welche das zu ver¬ brennende Gas strömt. Die Flamme wird aufgrund der Wärmeabführung über das Loch¬ blech praktisch an der Brennerplatte festgehalten, wodurch eine stabile Flamme entsteht.
Die Brennerplatte ist aber auch nicht ausreichend, um die Flammenstabilität bei allen Be¬ triebsparametern zu gewährleisten. So wird angegeben, daß bei hohen Luftzahlen eine Gemischvorwärmung von rund 300°C vorgesehen sein sollte, da sich hierdurch die Ver¬ brennungsgeschwindigkeit erhöht und damit die Abhebeneigung für die Flammen verrin- gert ird.
Aus dem zitierten Stand der Technik wird deutlich, daß es möglich ist, eine Reduzierung von Schadstoffen durch niedrige Flammtemperatur zu erreichen, wobei aber die Stabilität der Flamme weiterhin ein wesentliches, ungelöstes Problem darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Brenner zu schaffen, bei dem die Flamme bei niedriger Temperatur und Schadstoffemission stabil brennt
Ausgehend vom Stand der Technik wird die Aufgabe dadurch gelöst daß das Gehäuse ein poröses Material mit zusammenhängenden Hohlräumen enthält, dessen Porosität sich längs des Brennraumes so ändert, daß die Porengröße in Flußrichtung des Gas- /Luftgemisch vom Einlaß zum Auslaß zunimmt, wobei sich in einer Zone oder an einer Grenzfläche des porösen Materials im Brennraum für die Porengröße eine kritische Peclet-Zahl für die Flammentwicklung ergibt oberhalb der eine Flamme entstehen kann und unterhalb der die Flammentwicklung unterdrückt ist.
Nach diesem erfindungsgemäßen Vorschlag ist im Gegensatz zum Stand der Technik das Gehäuse mit einem porösen Material gefüllt, das die Eigenschaft besitzt, der Strö¬ mung des Gas-/Luftgemisches einen Widerstand entgegenzusetzen, so daß die zur Ver- brennung anstehende Gasmenge gedrosselt wird. Außerdem wird auch durch die
Wärmekapazität des porösen Materials im Brennraum die Verbrennungswärme besser aufgenommen und kann deshalb günstiger als beim Stand der Technik zur Weiterver¬ wendung übertragen werden. Es entsteht durch das poröse Material zusätzlich eine Kühlung, die die Flammtemperatur verringert Bei einer bestimmten Porengröße sind die chemische Reaktion der Flamme und die ter- mische Relaxation gleich groß, so daß unterhalb dieser Porengröße keine Flamme ent¬ stehen kann, darüber jedoch eine freie Entflammung stattfindet. Diese Bedingung wird geeigneterweise mit Hilfe der Pέclet-Zahl beschrieben, die das Verhältnis von Wärme¬ strom infolge Transport zu Wärmestrom infolge Leitung angibt Entsprechend der Po¬ rosität, bei der eine Entflammung einsetzen kann, gibt es eine überkritische Pέclet-Zahl für die Flammentwicklung. Da die Flamme nur in dem Bereich mit der kritischen Pέclet- Zahl entstehen kann, wird eine selbststabilisierende Flammenfront im porösen Material erzeugt.
Die Verwendung eines porösen Materials im Brennraum bedingt auch eine hohe Wärme¬ kapazität, wodurch eine im porösen Material lokal gespeicherte hohe Wärmeenergie und hohe Effizienzwerte in vorteilhafter Weise erreicht werden können. Weiter hat diese hohe Wärmekapazität auch den Vorteil, daß ein Wärmetauscher beispielsweise zur Erwärmung von Wasser, zur Erzeugung von Heißwasser oder Dampf im Brennraum integriert werden kann, wodurch eine wesentlich bessere Wärmeübertragung für den Wärmetausch erreicht wird als beim Stand der Technik. Die hohe Leistungsdichte ist auf eine höhere Verbren¬ nungsgeschwindigkeit im porösen Medium und eine viel größere Flammenfrontoberflä- che, die aufgrund der Porosität entsteht, zurückzuführen.
Das poröse Material hat auch den Vorteil, daß in der Strömung des GasTLuftegemisches eine hohe Turbulenz entsteht, wodurch bis zu 50 mal höhere als normale Verbrennungs¬ geschwindigkeiten erreicht werden können. Damit sind vor allem bessere Verbrennungs¬ grade verbunden und es werden höhere Leistungsdichten erreicht An einem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden Messungen durchgeführt, die zeigen, daß für die Wärmeausnutzung Effizienzen größer als 95% erreicht werden können.
Da das poröse Material selbst die Flamme kühlt, werden entsprechend niedrige Flamm¬ temperaturen in Verbindung mit niedrigen Emissionswerten erreicht Es ist daher keine Abkühlung nötig, wie sie im Stand der Technik entweder durch Überstöchiometrie oder
Abgasrückführung vorgesehen ist.
Da das poröse Material dem Gasfluß selbst einen Widerstand entgegensetzt, arbeitet der erfindungsgemäße Brenner im wesentlichen unter einem weiten Druckbereich. Dadurch ist der Betrieb unter verschiedensten Drücken und sogar unter Hochdruck möglich. Für den erfiπdungsgemäßen Brenner ist also ein großer Anwendungsbereich gegeben. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die kritische Peclet-Zahl 65 +/- 25 und ins¬ besondere für Erdgas/Luftgemische 65.
Diese Zahl wurde aufgrund von Versuchen für verschiedene Gas/Luftgemische ermittelt Es ergibt sich jedoch eine große Streuung je nach Art des Gases, wobei aber festgestellt wurde, daß bei ErdgasVLuft-Gemischen unabhängig vom Mischungsverhältnis und von der Zusammensetzung des Erdgases die kritische Pέclet-Zahl 65 beträgt. Diese Erkennt¬ nis zeigt daß die Pέclet-Zahl der geeignete Parameter ist, um die Porosität des auszu¬ wählenden Materials bei einem erfindungsgemäßen Brenner zu bestimmen. Die gege- bene Lehre erlaubt dem Fachmann, ohne große Vorversuche, einen erfindungsgemäßen
Brenner durch die Auslegung der Porosität des porösen Materials auf eine kritische Pέclet-Zahl von 65 hinsichtlich der Betriebsart festzulegen.
Ein Brenner gemäß der erfindungsgemäßen Lehre kann einen kontinuierlichen Übergang von einer geringen Porosität zu einer hohen Porosität im Brennraum aufweisen, wobei dann die Flammentwicklung bei einer Porosität mit der kritischen Pέclet-Zahl beginnt Wie vorstehend schon diskutiert, kann die kritische Pέclet-Zahl aber bei verschiedenen Gas/Luftgemischen auch variieren. Das hätte bei kontinuierlichem Verlauf der Porosität des porösen Materials im Mantel den Nachteil, daß sich die Flamme bei unterschiedlichen Bedingungen verschieben könnte. Um eine definierte Position für die Flammentwicklung zu schaffen, sind bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Mantel zwei in Flußrichtung des Gas-/Luftgemisches hintereinander liegende Zonen unterschiedlicher Porengröße vorgesehen, wobei die dem Einlaß nachgeordnete erste Zone eine Peclet- Zahl für die Flammenrwicklung hat, die kleiner als die kritische Pέclet-Zahl ist, und die vom Einlaß weiter entfernte zweite Zone eine Pέclet-Zahl hat, die größer als die kritische
Pέclet-Zahl ist
Aufgrund dieser Maßnahmen ist die Flammentstehung auf die Fläche bzw. den Bereich zwischen den beiden Zonen festgelegt, und zwar im wesentlichen unabhängig von Be¬ triebsparametern, die zu einer Variation der kritischen Peclet-Zahl führen könnten. Die genannte Maßnahme zur Festlegungen des Ortes der Flammentstehung erhöht also weiter die Stabilität und erlaubt es, einen Brenner zu bauen, der über einen weiten Ein¬ satzbereich verwendbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die erste Zone eine Poren- große aufweist, die eine Pέclet-Zahl < 40 ergibt, und die zweite Zone eine Porengröße aufweist, die eine Pέclet-Zahl ≥ 90 ergibt. Aufgrund dieses Merkmals ist also der gesamte bekannte Variationsbereich von kriti¬ schen Peclet-Zahlen, die wie vorstehend schon erwähnt 65 +/- 25 betragen können, ab¬ gedeckt. Die angegebenen Werte für die Auslegung der Zonen für Pέclet-Zahlen < 40 bzw. > 90 sind, wie später an dem Ausführungsbeispiel deutlich wird, einfach zu verwirkli- chen, und erlauben es, einen Brenner für einen großen Einsatzbereich verschiedenster
Gas/Luftgemische auszulegen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das poröse Material ein hitzebeständiger Schaumkunststoff, eine Keramik oder Metall bzw. eine Metalllegierung. Wie derartige po- rose Materialien gefertigt werden können, ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Hitzebeständigkeit muß aber für normale Haushaltsbrenner nicht besonders hoch sein, da die Flamme durch das poröse Material selbst gekühlt wird. Versuche haben ge¬ zeigt, daß bei erfindungsgemäßen Brennern mit einer Leistungsfähigkeit von 9KW die Temperaturen unterhalb von 1400° bleiben. Deshalb sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß das poröse Material bis 1500°C hitzebeständig ist. Aufgrund dieses Merkmals stehen für einen erfindungsgemäßen Brenner eine Vielzahl von möglichen Materialien zur Verfügung, so daß die Materialauswahl nicht nur nach technischen Gesichtspunkten getroffen werden kann, sondern ein Brenner auch bezüg- lieh eines kostengünstigen Aufbaus und eines geringen fertigungstechnischen Aufwands optimiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht das poröse Material aus Füllkörpem, z.B. in Form von Schüttgut, welches ggfs., beispielsweise durch Sinterung, verfestigt sein kann.
Mit der angegebenen Art von Materialien läßt sich eine Porosität in einfacher Weise er¬ zeugen. Das poröse Material kann aus locker geschichteten Körnern bestehen, es kann aber auch zu einer zusammenhängenden porösen Masse verfestigt sein.
Schüttgut hat vor allem den Vorteil, daß es leicht in das Gehäuse einfüllbar ist und ferti¬ gungstechnisch sehr einfach gehandhabt werden kann. Es ist aber auch bei der Bren¬ nerwartung, beispielsweise für eine Reinigung, einfach möglich, Schüttgut wieder aus dem Gehäuse zu entfernen.
Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung enthält das Schüttgut Metall, eine Metalllegierung oder Keramik, insbesondere Steatit, Stemalox oder AI^D g Diese Materialien entsprechen in jeder Hinsicht den technischen Anforderungen für einen erfindungsgemäßen Brenner. Das genannte Schüttgut ist leicht erhältlich und liegt auch preislich in einem vertretbaren Bereich. Durch die Weiterbildung wird so ein kostengün¬ stiger und fertigungstechnisch einfacher Aufbau eines erfindungsgemäßen Brenners er- . möglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht das Schüttgut in der Nähe des Auslasses aus Körnern kugelähnlicher Form mit mittleren Durchmessern von 5mm und im nachfolgenden Bereich mit mittleren Durchmessern > 11mm, wenn der Durchmes- ser zur Erreichung der kritischen Pέclet-Zahl zwischen 5 und 1 1mm liegt und insbeson¬ dere 9mm beträgt.
Wenn die Körner des Schüttgutes kugelförmig sind, läßt sich bei der Fertigung die Gleichmäßigkeit des Schüttgutes leicht kontrollieren. Insbesondere gilt das auch für die erreichbare Porosität, die dann nur durch den Durchmesser der kugelförmigen Körner und deren Anordnung in der Schüttung bestimmt ist. Es hat sich bei Stahl, Steatit, Ste- malox oder Al203 und bei Verwendung von Erdgas/Luftgemischen gezeigt daß die Peclet-Zahl von 65 bei Kugeln mit einem Durchmesser von 9mm und Peclet-Zahlen von 40 bzw. 90 bei Durchmessern von ungefähr 11 bzw. 5mm erreicht werden. Bei der Wei¬ terbildung wird also die erforderliche Porosität mit einfachen Mitteln erzielt, vor allem da Schüttgut der genannten Art und der entsprechenden Größe leicht verfügbar ist. Ohne großen Aufwand zu treiben, lassen sich so die erforderlichen Porositäten für einen erfin¬ dungsgemäßen Brenner verwirklichen.
Wie beim Stand der Technik schon erwähnt wurde, läßt sich vor allem die NOx und CO- Emission durch Einsatz von Katalysatormaterialien verringern. Deswegen ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, daß die Innenflächen der Hohlräume des po¬ rösen Materials bzw. die Oberflächen der Körner des Schüttguts mit einem Katalysator¬ material beschichtet sind.
Bei einem erfindungsgemäßen Brenner ist aufgrund der Porosität eine große Oberfläche zur Wechselwirkung mit dem Gas vorhanden. Dadurch ist zu erwarten, daß ein Kataly¬ sator wesentlich effektiver wirkt, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konfigurationen. Außerdem läßt sich ein erfindungsgemäßer Brenner gemäß der Weiter¬ bildung mit Katalysatoren wesentlich einfacher ausstatten, wodurch sehr schnell ein ferti- gungsreifer, serienmäßig verfügbarer Katalysatorbrenner möglich gemacht wird. Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse zumindest teilweise eine Kύhlungvorrichtung auf.
Im Prinzip könnte man die Wärme, die in das Gehäuse abfließt, auch mit Isoliermaterial gegenüber der Außenwelt abschirmen, jedoch hat eine Kühlung den Vorteil, daß die . Wärme von dem Kühlmittel aufgenommen und dann weiterverwendet werden kann. Auf¬ grund dessen kann die Effizienz eines erfindungsgemäßen Brenners weiter erhöht wer¬ den.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Kühlvo ichtung als eine das Gehäuse umgebende bzw. dieses bildende Kühlschlange ausgebildet, durch die ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, fließt Weiter kann eine Überwachungseinrichtung vorgesehen sein, die bei Ausfall des Kühlmittels die Zufuhr von Brennstoff in den Brennraum verhin¬ dert.
Aufgrund dieser Merkmale ist die in der Kühlung aufgenommene Wärme weiterverwend- bar, da das fließende Kühlmittel Wärme transportiert, die an einem anderen Ort ent¬ nommen werden kann. Bei Kühlmittelströmen kann aber nicht ausgeschlossen werden, daß der Strom des Kühlmittels durch Leitungsbruch oder Verstopfung der Kühlschlange unterbrochen wird, wodurch sich die Außenwand des Brenners aufheizen könnte, was zu Brand oder Verbrennungen führen kann. Deswegen ist es zweckmäßig, eine Überwa- chungseinrichtuπg vorzusehen, die bei Ausfall des Kühlmittels die Zufuhr von Brennstoff in den Brennraum verhindert
Aufgrund der Maßnahmen läßt sich also eine hohe Effizienz des Brenners bei gleichzeiti¬ ger Kühlung der Außenwand erzeugen, wobei eine große Sicherheit gewährleistet ist.
Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung ist in einem Bereich größerer Porenöffnungen des Materials eine Kühlvorrichtung zum Wärmetauschen vorgesehen. Mit Hilfe dieser Kühlvorrichtung, die als Kühlschlange ausgebildet sein kann, wird die Wärme im Brenner z.B. als Heißwasser oder Dampf abgeführt und kann in weiteren Pro- zessen zur Heizung oder zum Betrieb von Turbinen weiterverwendet werden. Im Gegen¬ satz zum Stand der Technik erfolgt die Wärmeübertragung hier nicht nur durch direkte Wechselwirkung des heißen Gases mit der Kühlvorrichtung, sondern zum größten Teil über das poröse Material, wodurch eine bessere Wärmeübertragung als beim Stand der Technik gewährleistet ist. Auch dieses Merkmal dient zur Erhöhung der Effizienz. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Kühlung des Gehäuses vorgesehen, die mit der Kühlvorrichtung zum Wärmetauschen in Reihe geschaltet ist. Aufgrund dieser Maßnahme wird die Energie, die durch die Kühlung des Gehäuses im Kühlmittel aufgenommen wird, in denselben Kreis geführt, in dem die Wärme in dem Kühlmittel zum Wärmetauschen verwendet wird. Vorzugsweise wird das Kühlmittel dabei erst zur Kühlung des Gehäuses verwendet und anschließend in den Innenraum des Brenners geleitet, wo es mit dem porösen Material hoher Temperatur wechselwirkt Bei der Weiterbildung wird so die gesamte vom Brenner erzeugte Wärme im Kühlmittel auf¬ genommen, wodurch die Effizienz weiter erhöht wird.
Je effektiver der Übergang der im Brenner erzeugten Wärme auf die Kühlvorrichtung innerhalb des Brenners ist, desto wirkungsvoller erfolgt die Wärmeübertragung. Außer¬ dem bildet die Kühlvorrichtung im Brenner einen weiteren Strömungswiderstand, der bei der Auslegung des porösen Materials im Bereich der Kühlvorrichtung berücksichtigt wer- den kann. Die Kühlvorrichtung wirkt dann also ähnlich wie das poröse Material. Die
Menge porösen Materials kann dann verringert werden, wobei auch eine wirkungsvollere Wärmeübertragung erreicht wird, wenn die Kühlvorrichtung gemäß einer Weiterbildung selbst so ausgebildet ist, daß diese zumindest teilweise als poröses Material wirkt und/oder poröses Material ersetzt.
Bei der Optimierung eines Brenners sollte auch der Abstand der Kühlvorrichtung von der Flamme möglichst günstig gewählt werden. Die höchste Temperatur erreicht man zwar in der Nähe der Flamme, es können jedoch auch für geringere Temperaturen geeignete Materialien zur Ausbildung der Kühlvorrichtung ausgewählt werden, wenn diese sich au- ßerhalb des Flammbereichs befindet. Außerdem wird die Flamme durch die Kühlvorrich¬ tung nicht zusätzlich gekühlt, wenn diese außerhalb des Flammbereichs liegt, was die Stabilität der Flamme zusätzlich erhöht. Deswegen sieht eine vorzugsweise Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Abstand der Kühlvorrichtung von dem Bereich mit der kriti¬ schen Peclet-Zahl mindestens so groß ist, daß die Kühlvorrichtung mit der Flamme nicht in Berührung steht. Auf die Wärmeübertragung von Flamme zur Kühlvorrichtung hat das aufgrund der guten Wärmeleitung im porösen Material nur wenig Einfluß.
Um die Flamme durch die Kühlung des äußeren Gehäuses nicht zu beeinflussen, sieht eine vorzugsweise Weiterbildung der Erfindung vor, daß durch eine zusätzliche Vorrich- tung, z.B. einen Einsatz im Brennerraum ein Spalt mit einer Abmessung größer als 1mm zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem Einsatz, in dem sich das poröse Material befindet, entsteht. Dadurch werden die CO-Emissionen, die durch unvollständige oder instabile Verbrennungen entstehen, weiter unterdrückt.
Versuche an Ausführungsbeispielen haben gezeigt, daß die höchste Effektivität dann er- reicht wird, wenn die Porosität mit Schüttgut erzeugt wird und die Kühlvorrichtung in ei¬ nem Abstand von 2 bis 4 Korngrößen der Schüttung von dem Grenzbereich mit der kriti¬ schen Pέclet-Zahl 65 angeordnet ist. Allgemein ist gemäß einer Weiterbildung zu erwar¬ ten, daß sich die günstigten Bedingungen dann ergeben, wenn die Kühlvorrichtung von der Zone mit der für die kritische Pέclet-Zahl erforderlichen Porosität soweit entfernt ist, daß sie nicht in den Flammenbereich eintaucht.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist am Brenner eine Zündvorrichtung so angeordnet, daß die Entflammung des Gas-/Luftgemisches in einem Bereich mit einer Porosität erfolgt, die die kritische Pέclet-Zahl aufweist. Im Prinzip könnte das Gas-/Luttgemisch an allen Stellen des Brenners entzündet werden, an denen ein brennfähiges Gas-/Luftgemisch vorhanden ist, beispielsweise vom Auslaß her. Gemäß der Weiterbildung erfolgt die Zündung aber in einem Bereich, in dem die Po¬ rosität die kritische Pέclet-Zahl aufweist Dadurch wird die Flamme genau in dem Bereich gezündet, indem sie auch im stabilen Zustand brennt. Aufgrund dessen wird eine hohe Stabilität schon im Zeitpunkt der Entflammung bewirkt, da an anderen Stellen erst ein
Rückschlagen der Flamme erfolgen müßte, das jedoch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Brennstoffes gar nicht möglich ist. In diesem Fall könnte eine Zündung nur bei zwischenzeitlicher Reduzierung des Brennstofflusses erfol¬ gen. Das Merkmal der Weiterbildung reduziert also den apparativen Aufwand für einen erfindungsgemäßen Brenner in hohem Maß, da eine Regelung des Zündvorganges un¬ terbleiben kann.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen Einlaß und porösem Material eine Flammenfalle angeordnet. Aufgrund des porösen Materials ist zwar kein Rückschlagen der Flamme zu erwarten, da die Peclet-Zahl im Einlaßbereich keine Ausbildung einer Flamme erlaubt. Dennoch ist vor allem aus Sicherheitsgründen eine Flammenfalle vorgesehen, die beispielsweise dann wichtig sein kann, wenn nach Reinigungsarbeiten das die hohe Porosität aufweisende Schüttgut versehentlich in den Einlaßbereich eingefüllt worden ist Die Flammenfalle sollte, da sie im Normalfall nicht benötigt wird, möglichst einfach aus¬ gebildet sein. Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung ist die Flammenfalle eine Platte, die eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser kleiner als der für die jeweiligen Brennstoffe kritische "quenching" Durchmesser aufweist. Es hat sich gezeigt, daß diese Flammenfalle bei Erdgas/Luftgemischen wirksam ist. Ihr großer Vorteil liegt vor allem in der Einfachheit der Herstellung und in der sehr kostengünstigen Ausführung. Der Auf¬ wand für die Flammenfalle wird daher gering gehalten und bleibt vertretbar, so daß eine zusätzliche Flammenfalle wirtschaftlich vertretbar eingesetzt werden kann, obwohl sie im Normaffall für den erfindungsgemäßen Brenner nicht notwendig ist
Aufgrund der hohen Leistungsdichte und der großen Menge Materials zur Aufnahme von Wärme ist es auch einfach, den erfindungsgemäßen Brenner nach Art eines Brennwertkessels zu betreiben, da die Abgastemperatur bei diesen stark reduziert ist. Das dabei jedoch entstehende Kondensat muß abgeführt werden. Dies ist bei dem erfin- dungsgemäßen Brenner einfach zu bewerkstelligen, denn es wurden bei Versuchsmo¬ dellen festgestellt, daß diese in jeder Lage, sogar mit Flamm entwicklung entgegen der Schwerkraft, betrieben werden können. Bei einem mit dem Auslaß nach unten angeord¬ neten Brenner würde das Kondensat in einfacher Weise durch diesen abfließen können, so daß keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen. Deshalb sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß Einlaß, Auslaß und poröses Material so angeordnet sind, daß entstehendes Kondensat durch den Auslaß abfließen kann.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus den nachfolgend anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Brenners mit drei Zonen;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Brenners mit zwei Zonen;
Fig. 3 ein Diagramm für Peclet-Zahlen in Abhängigkeit des Ku¬ geldurchmessers bei einer Kugelschüttung,
Fig. 4 ein Diagramm für den Temperaturverlauf innerhalb des porösen Materials bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt durch einen als Wassererhitzer oder Dampferzeuger aus¬ gelegten Brenner entsprechend der in Fig. 2 gezeigten, jedoch mit dem Auslaß nach unten angeordneten Ausführungsform und
Fig. 6 einen Schnitt durch einen mit einem Einsatz versehenen Brenner.
Die Flammentwicklung in porösem Material ist bereits durch mehrere Wissenschaftler untersucht und beschrieben worden, insbesondere durch V.S. Babkin, A.A. Korzhavin und V.A. Bunev in "Propagation of Premixed Gaseous Explosion Fla es in Porous Me¬ dia, Combustion and Flame", Volume 87, 1991 , S. 182 bis 190. Von diesen Autoren wurde der folgende Ausbreitungsmechanismus für Flammen beschrieben.
Im porösen Material werden Turbulenzen im Brennstoffluß erzeugt. Eine positive Rück- kopplung zwischen Flammenbeschleunigung und der Erzeugung von Turbulenzen wird durch lokale Unterdrückung von den chemischen Reaktionen aufgrund intensiven Wär- meaustauschens in der turbulenten Flammenzone gedämpft. Wenn die charakteristische Zeit des thermischen Ausgleichs kleiner wird als die chemische Konversion, wird die Flammbildung verhindert. Da außerdem bei turbulenter Strömung die verschiedensten Geschwindigkeiten auftreten, werden die Anteile der Flamme mit maximalen Geschwin¬ digkeiten unterdrückt, wodurch eine stabile Flammenausbreitung erzeugt wird.
Die Experimente der Autoren führten zu einer kritischen Pέclet-Zahl von 65 +/- 25 für die Flammenfortpflanzung in porösem Material, wobei die Varianz im wesentlichen durch ex- trem unterschiedliche Gaszusammensetzungen gegeben ist Bei Erdgas/Luftgemischen ist aber im wesentlichen eine Pέclet-Zahl von 65 zu erwarten.
Die Pέclet-Zahl läßt sich durch die folgende Gleichung errechnen:
Pe = (SL mcp$> -
wobei S|_ die laminare Flammengeschwindigkeit, dm der äquivalente Durchmesser für den mittleren Hohlraum des porösen Materials, Cp die spezifische Wärme des Gasgemi¬ sches", ^Tdie Dichte des Gasgemisches und λ die Wärmeleitzahl des Gasgemisches ist. Die Gleichung zeigt daß die Bedingungen für die Flammentwicklung im wesentlichen von
Gasparametern abhängen, und die Eigenschaften des porösen Materials nur über dm in die Gleichung eingehen. Die Pέclet-Zahl ist also im wesentlichen unabhängig von den Materialeigenschaften und nur abhängig von der Porosität. Es können also bei erfin¬ dungsgemäßen Brennern die verschiedensten Materialien bzw. geometrische Formen als poröses Material verwendet werden.
Im übrigen sind alle in die Gleichung eingehenden Werte meßbar, so daß mit Hilfe der angegebenen Gleichung eine technische Lehre gegeben ist, die sich auf die verschie¬ densten Gasgemische anwenden läßt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Brenner mit einem Gehäuse 1, welches einen Einlaß 2 für das Gas-/Luftgemisch und einen Auslaß 3 für die Abgase aufweist. In einem Abstand vom Einlaß 2 ist eine Flammenfalle 4 vorgesehen, welche den Innenraum des Gehäuses 1 unterteilt Der zwischen dieser Flammenfalle 4 und dem Auslaß 3 gele¬ gene Teil des Innenraumes des Gehäuses 1 ist mit einem porösen Material 5 ausgefüllt. Weiter ist eine Zündvorrichtung 6 zur Zündung des Gasgemisches vorgesehen.
Das Gas-/Luftgemisch tritt durch den Einlaß 2 ein und die Abgase verlassen den Brenner durch den Auslaß 6. Das poröse Material 5 weist örtlich unterschiedliche Porositäten auf, und zwar entsprechend den unterschiedlich schraffierten Zonen A, B und C. In Zone A sind die Poren so klein, daß die sich daraus ergebende Peclet-Zahl kleiner als die kriti¬ sche Pέclet-Zahl (65 für Erdgas/Luftgemische) ist. Die kritische Peclet-Zahl ist der Grenzwert, oberhalb dem eine Flamme entstehen kann bzw. unterhalb dem eine Flamme unterdrückt wird. In Zone C ist die Peclet-Zahl wesentlich größer als die kritische Pέclet- Zahl, so daß sich dort eine Flamme entwickeln kann. Zone B stellt einen Übergangsbe- reich dar, innerhalb dem die Porosität die kritische Pέclet-Zahl erreicht.
Nach den dargestellten Erkenntnissen über die Flammentwickiung im porösen Material, kann die Flamme nur in Zone B entstehen, und zwar nur an den Stellen, an denen die Porosität die kritische Pέclet-Zahl erreicht. Das poröse Material kühlt dabei die Flamme, so daß nur wenig NOx erzeugt wird. Die Innenflächen der Hohlräume des porösen Mate¬ rials, insbesondere des der Zone B, können auch mit einem Katalysator beschichtet wer¬ den, wodurch eine weitere Verringerung des NOx und CO -Anteils im Abgas erreicht wird.
Aufgrund der oben dargestellten physikalischen Gesetzmäßigkeiten für die Flamment- wicklung in porösem Material wird sich die Flamme in der Zone B stabilisieren, und zwar an Orten, an denen das Gas-/Luftgemisch gerade die kritische Pέclet-Zahl erreicht. Dies bedeutet aber auch, daß sich die Flammenansätze bei starken Änderungen der physikali¬ schen Parameter innerhalb der Region B verschieben können, so daß eine örtliche Flammenstabilität prinzipiell nicht gegeben ist Andererseits hat die durch die Zone B ge¬ gebene Übergangsschicht den Vorteil, daß sich die Flammenfront bei den kleinstmögfh . chen Hohlräumen stabilisiert, wodurch der bestmögliche Wärmeübergang von der
Flamme zum porösen Material gewährleistet ist
Wird jedoch auf eine örtlich stabile Flamme Wert gelegt, kann ein Brenner nach dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Bei diesem ist gegenüber dem in Fig. 1 beschriebenen die Zone B weggelassen worden, so daß nur die zwei Zonen A und C vorhanden sind. Hier stabilisiert sich die Flamme aufgrund der oben dargestellten Gesetzmäßigkeiten an der Grenzschicht zwischen Zone A und Zone C. Die Flamme ist also durch die Grenzfläche festgelegt und daher ortsstabil. Aufgrund der Varianz von +/- 25 der angegebenen Pέclet-Zahl von 65 ist es vorteilhaft, in Zone A eine Porosität vorzu- sehen, deren Pέclet-Zahl kleiner als 40 ist und in Zone C eine Porosität die einer Pέclet-
Zahl von größer 90 entspricht. Dann bestimmt die Grenzschicht für einen großen Bereich von GasTLuftgemischen den Ort der Flammentwicklung, wodurch die Stabilität für einen großen Bereich von Gasparametern gewährleistet wird.
Für das poröse Material können unterschiedliche Materialien, z.B. Keramikwerkstoffe, verwendet werden. Es sind aber auch hitzebeständige Schaumkunststoffe möglich. Bei den folgenden Betrachtungen wird als poröses Material Schüttgut verwendet Bei Schütt¬ gut mit runden Körnern läßt sich der in die Gleichung für die Pέclet-Zahl eingehende Pa¬ rameter dm für die Porosität aufgrund von geometrischen Überlegungen berechnen als dm
Figure imgf000016_0001
wobei <f der Durchmesser der kugelförmigen Körner des Schüttguts ist.
Entsprechend der oben angegebenen Gleichung wurden für Erdgas/Luftgemisch Pέclet- Zahlen in Abhängigkeit vom Durchmesserβ berechnet, die in Fig. 3 dargestellt sind. Für die Berechnung wurde eine stöchiometrische laminare Flammengeschwindigkeit S|_ von 0,4mm pro see angenommen. Die Pέclet-Zahl von 65 wird bei einem Kugelradius von
9mm erreicht, während die genannten Pέclet-Zahlen von 40 bzw. 90 bei 6mm bzw. bei 12,5mm gegeben sind.
In einem Versuchsaufbau gemäß Fig. 2 wurden Körner mit Durchmessern von 5mm in Zone A und 11mm in Zone C verwendet Dabei wurden unterschiedlichste Testmateria¬ lien verwendet, z.B. Kugeln aus poliertem Stahl sowie Keramikkörner unterschiedlichster Zusammensetzungen und Größen, wie Steatit, Stemalox oder Al203. Es zeigte sich, daß die erfindungsgemäßen Vorteile bei allen Materialien erreicht wurden.
Der Temperaturverlauf in Flußrichtung des GasTLuftgemisches in einem derartigen Ver- suchsbrenner ist in Fig. 4 für verschiedene Leistungen dargestellt, wobei der Mantel von außen gekühlt wurde. Es zeigte sich, daß selbst bei hohen Leistungen von 9kW die höchste Temperatur unter 1500°C lag. Deshalb können alle Materialien verwendet wer¬ den, die bis 1500°C temperaturstabil sind.
In Fig. 4 ist eine erste senkrechte Linie eingezeichnet, die die Grenzfläche zwischen der
Zone A und der Zone C darstellt. Es ist deutlich erkennbar, daß die höchste Temperatur an der Grenzfläche bzw. bezüglich kurz hinter der Grenzfläche in der Zone C entsteht
Weiter ist aus Fig. 4 erkennbar, daß die Temperaturen zum Auslaß 3 (zweite senkrechte Linie) hin stark abfallen. Es kann also mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Brenners eine
Abgastemperatur unterhalb des Taupunkts erreicht werden, wodurch sich die Vorteile ei¬ nes Brennwertkessels ergeben. Allerdings muß aber das dabei entstehende Kondensat abgeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß der Brenner unabhängig von seiner Lage zum Schwerefeld der Erde stabil arbeitet, so daß er auch waagerecht oder mit dem Auslaß 3 nach unten betrieben werden kann. Bei dieser letzten Anordnung kann das Kondensat aus dem Brenner herausfließen.
Die niedrige Gastemperatur am Auslaß zeigt auch, daß die Wärme des verbrannten Gas- /Luftgemisch fast vollständig von dem porösen Material aufgenommen wird, wodurch der Bau eines Wärmetauschers mit großer Effizienz ermöglicht wird. Mit einem Brenner nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist es möglich, einen Wassererhitzer mit einer Lei¬ stung von 5kW eine Abgastemperatur von 60βC und einem Wirkungsgrad von 95% zu bauen. Die baulichen Abmessungen des Brenners konnten dabei sehr klein gehalten werden, so betrug die Länge des Brenners nur 15cm und der Durchmesser 8cm. Die ge- ringen Abmessungen sind vor allem auf die hohe Leistungsdichte zurückzuführen, die mit
Hilfe von porösem Material erreicht werden kann.
Fig. 4 zeigt auch, daß die höchsten Temperaturen kurz hinter der Grenzfläche zwischen
Zone A und Zone C entstehen. Hieraus folgt, daß für die Erzeugung heißen Dampfes die Wärmeübertragung von der Flamme auf das zu erhitzende Wasser in der Nähe dieser
Grenzfläche stattfinden sollte. Eine das zur Dampferzeugung vorgesehene Wasser füh- rende Kühlvorrichtung sollte daher in dem Bereich des porösen Materials verlaufen, der ungefähr 3cm von der Grenzfläche entfernt ist.
Unabhängig hiervon ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Kühlvorrichtung nicht zu nah . an der Flamme anzuordnen, da die Flamme zur Erhaltung ihrer Stabilität nicht selbst ab¬ gekühlt werden soll. Deswegen ist es vorteilhaft, die Kühlvorrichtung in die Nähe der Grenzschicht zu verlegen, aber nicht in den Flammbereich. Sollten Materialprobleme auf¬ grund der hohen Temperaturen bei der Ausführung der Kühlvorrichtung entstehen, sind größere Abstände vorzuziehen.
Fig. 5 zeigt den schematischen Aufbau eines zum Erhitzen von Wasser bzw. zum Erzeu¬ gen von Dampf geeigneten Brenners. Dieser umfaßt im wesentlichen -wieder das Ge¬ häuse 1, den Einlaß 2, den Auslaß 3, die Flammenfalle 4, die Zündeinrichtung 6 und das poröse Material 5. Der Brenner ist mit seinem Auslaß 3 nach unten angeordnet, so daß Kondensat leicht abfließen kann. Das poröse Material 5 ist nur schematisch durch gleich¬ große Kugeln angedeutet. Dies entspricht nicht den realen Gegebenheiten, denn die Po¬ rosität des porösen Materials ändert sich ja entlang der Flußrichtung des Gas- /Luftgemisch, wobei die Kugeln im Einlaßbereich einen geringeren Durchmesser als im Auslaßbereich aufweisen.
Die Grenzfläche zwischen den oben beschriebenen Zonen A und C ist durch eine unter¬ brochene Linie 7 angedeutet. Wie vorstehend schon erläutert, entsteht die Flamme an dieser Grenzfläche 7 und überträgt ihre Wärme im wesentlichen in einem Bereich von wenigen cm in der Region C auf das poröse Material.
Zusätzlich ist eine das Gehäuse 1 umgehende bzw. dieses sogar bildende äußere Kühl¬ vorrichtung 8 vorgesehen, die als um das Gehäuse 1 angeordnete Kühlschlange ausge¬ bildet sein kann und die Wärmeabfuhr nach außen verhindert. Die Kühlschlange wird von Wasser durchflössen und ist mit einem Wasserwächter versehen, der bei Ausfall von Kühlmittel den Zustrom des GasVLuftgemisch in den Einlaß 2 unterbricht, so daß das
Gehäuse 1 stets gekühlt wird, wenn der Brenner in Betrieb ist. So wird sichergestellt, daß sich die Außenwand nicht zu stark erwärmen kann, wodurch wiederum verhindert wird, daß man sich am Gehäuse verbrennen kann oder von diesem ein Brand ausgelöst wird. Die von der Gehäusewand durch die Kühlschlange abgeführte Wärme kann weiterver- wendet werden, dadurch erhöht sich die Effizienz bei der Heißwasser- oder Dampfer¬ zeugung. Weiter zeigt Fig. 5 die Anordnung einer inneren Kühivo ichtung 9, die sich vom Auslaß 3 her bis kurz vor die Grenzfläche 7 in das poröse Material der Zone C erstreckt
Die innere Kühlvorrichtung 9 ist nur schematisch angedeutet, in der Praxis kann sie z.B. die Form einer Spirale aufweisen, damit ein möglichst guter Wärmeübergang vom po¬ rösen Material 5 gewährleistet ist. Es sind aber auch kompliziertere Ausführungsformen für die Kühlvorrichtung 9 denkbar. So kann diese beispielsweise selbst das poröse Mate¬ rial bilden bzw. zur Porosität beitragen, wodurch ein noch besserer Wärmeübergang möglich wird.
Die äußere Kühlvorrichtung 8 ist m'rt der- inneren. Kühlvorrichtung 9 in Reihe verbunden, wodurch das schon durch das Gehäuse 1 vorgewärmte Wasser in die innere Kühlvor¬ richtung 9 geführt wird und zur Erhitzung des Wassers bzw. für die Erzeugung von Dampf mitverwendet wird.
Um zu vermeiden, daß die Flamme im Brennraum nicht durch zu starke Abkühlung durch die äußere Kühlvorrichtung 8 beeinflußt wird, ist, wie aus Fig. 6 ersichtlich, im Flammbe¬ reich des Brennraumes ein Einsatz 10, der aus einem geeigneten Material besteht, vorgesehen, der das poröse Material 5 aufnimmt und die Innenwand des Gehäuses 1 ge¬ gen direkte Wärmebestrahlung abschirmt Der Einsatz 10 kann auch so ausgebildet sein, daß er in einem Abstand von der Innenwand des Gehäuses 1 angeordnet ist, so daß sich zwischen der Innenwand und dem Einsatz 10 ein Spalt 11 bildet, der frei von dem brennbaren Gas-/Luftgemisch ist. Durch diese Ausbildung des Brennraumes im Flammbereich werden die CO-Emissionen, die durch unvollständige oder instabile Verbrennung entstehen, weiter unterdrückt.
Die Flammenfalle 4 soll ein Rückschlagen der Flamme verhindern. Grundsätzlich ist sie bei dem erfindungsgemäßen Brenner nicht notwendig, da die Flamme wegen der gerin- gen Pέclet-Zahl in der Zone A nicht zum Einlaß 2 durchschlagen kann, sie ist also ledig¬ lich zur Erhöhung der Sicherheit vorgesehen. Die Flammeπfalle besteht im Ausführungs¬ beispiel gemäß Fig. 5 aus einem 4mm dicken Stahlblech, in das eine Vielzahl von Lö¬ chern mit einem Durchmesser von 1 mm gebohrt wurde, wobei die Dichte der Löcher klei¬ ner als 20/cm2 ist. Die Zündeinrichtung 6 befindet sich in der Nähe der Grenzfläche 7, um eine besonders wirkungsvolle Zündung zu ermöglichen. Im Ausführungsbeispiel brennt die Flamme selbststabilisierend an der Grenzfläche 7.
Es wurden auch Versuche mit einer Zündung vom Auslaß 3 her durchgeführt. Diese Art der Zündung war jedoch nachteilig, da die Geschwindigkeit der Flammenfront der freien Flamme vergleichsweise gering zu der Flammengeschwindigkeit im porösen Material ist. Ein Rückschlagen der Flamme vom Auslaß 3 zur Grenzfläche 7 war nur möglich, wenn die mittlere Geschwindigkeit des Gas-/Luftgemisches am Auslaß 3 gering gehalten wurde. Eine Zündung vom Auslaß 3 her würde also eine zusätzliche Regelung erfordern, bei der die Strömungsgeschwindigkeit des GasVLuftgemisches erst gedrosselt und dann nach Entflammung an der Grenzfläche 7 wieder erhöht wird. Hieraus ergibt sich der Vor¬ teil einer Zündung in Nähe der Grenzfläche 7, die komplizierte Regelungs-Lösungen für das Gas-/Luftgemisch nicht erfordert.
Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen den einfachen Aufbau des erfin¬ dungsgemäßen Brenners bei geringer Temperatur, guter Wärmeübertragung sowie einer stabilen Flamme. Bei unvollständiger Verbrennung ist es bei den erfindungsgemäßen Brennern auch möglich, diese überstöchiometrisch zu betreiben oder durch das Vorsehen von Katalysatormaterial in dem porösen Material eine bessere Verbrennung durchzufüh¬ ren, wobei der Schadstoffanteil im Abgas noch weiter reduziert wird.

Claims

Ansprüche
1. Brenner mit einem Gehäuse (1 ), das einen Brennraum mit einem Einlaß (2) für ein Gas-/Luftgemisch als Brennstoff und einen Auslaß (3), für das Abgas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein poröses Material (5) mit zusammenhängen¬ den Hohlräumen enthält, dessen Porosität sich längs des Brennraumes so ändert, daß die Porengröße in Flußrichtung des Gas-/Luftgemisches vom Einlaß (2) zum Auslaß (3) zunimmt, wobei sich in einer Zone (B) oder an einer Grenzfläche (7) des porösen Materi¬ als (5) im Brennraum für die Porengröße eine kritische Peclet-Zahl für die Flamment¬ wicklung ergibt oberhalb der eine Flamme entstehen kann und unterhalb der die Flammentwicklung unterdrückt ist
2. Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Peclet-Zahl 65 + 25 und insbesondere für Erdgas/Luftgemische 65 beträgt.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zwei in Flußrichtung des Gas-/Luftgemisches hintereinander liegende Zonen (A, C) unter¬ schiedlicher Porengröße vorgesehen sind, wobei die dem Einlaß (2) nachgeordnete erste Zone (A) eine Pέclet-Zahl aufweist, die kleiner als die kritische Peclet-Zahl ist, und die vom Einlaß (2) weiter entfernte zweite Zone (C) eine Pέclet-Zahl aufweist die größer als die kritische Pέclet-Zahl ist.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die erste Zone (A) eine Po¬ rengröße aufweist, die eine Pέclet-Zahl < 40 ergibt und die zweite Zone (C) eine Poren¬ größe aufweist, die eine Pέclet-Zahl > 90 ergibt.
5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse
Material hitzebeständiger Schwamm kunststoff, Keramik oder Metall bzw. eine Metallle¬ gierung ist
6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material bis zu ei- ner Temperatur von 1500°C hitzebeständig ist.
7. Brenner nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material Füllkörper sind, z.B. in Form von Schüttgut, welche gegebenenfalls, beispielsweise durch Sinterung, verfestigt sein kann.
8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut Metall oder Ke¬ ramik, insbesondere Steatit, Stemalox oder AI2O3 enthält.
9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut in der Nähe des Einlasses (2) aus Körnern kugelähnlicher Form mit mittleren Durchmessern von 5mm und im nachfolgenden Bereich mit mittleren Durchmessern > 11mm besteht, wenn bei atmosphärischem Druck der Durchmesser zur Erreichung der kritischen Peclet-Zahl zwischen 5 und 11mm liegt und insbesondere 9mm beträgt.
10. Brenner nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Hohlräume des porösen Materials bzw. die Oberflächen der Körner des Schüttguts mit ei¬ nem Katalysatormaterial beschichtet sind.
11. Brenner nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) zu¬ mindest teilweise eine Kühlvorrichtung (8) aufweist.
12. Brenner nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (8) als eine das Gehäuse (1) umgebende bzw. dieses bildende Kühlschlange ausgebildet ist, durch welche ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, fließt-
13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungsein¬ richtung vorgesehen ist, die bei Ausfall des Kühlmittels die Zufuhr von Brennstoff in den Brennraum blockiert.
14. Brenner nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich grö- ßerer Porenöffnungen des Materials, eine Kühlvorrichtung (9) zum Wärmetauschen an¬ geordnet ist.
15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (8) des Gehäuses (1) mit der Kühlvorrichtung (9) zum Wärmetauschen in Reihe geschaltet ist.
16. Brenner nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrich¬ tung (9) selbst so ausgebildet ist, daß diese zumindest teilweise als poröses Material wirkt und/oder poröses Material ersetzt.
17. Brenner nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab¬ stand der Kühlvorrichtung (9) von der Zone (B) oder der Grenzfläche (7) mit der kritischen Pέclet-Zahl mindestens so groß ist, daß die Kühlvorrichtung (9) mit der Flamme nicht in Berührung kommt.
18. Brenner nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des
Gehäuses (1) mindestens im Flammbereich durch eine zusätzliche Vorrichtung (10), bei¬ spielsweise durch einen Einsatz aus geeignetem Material, gegen direkte Wärmebestrah¬ lung abgeschirmt ist.
19. Brenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) in ei¬ nem einen Spalt (1 1) freilassenden Abstand von der Innenwand des Gehäuses (1) ange¬ ordnet ist, der frei von dem Gas-/Luftgemisch ist
20. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (9) von der Zone mit der für die kritische Pέclet-Zahl erforderli¬ chen Porosität soweit entfernt ist, daß sie nicht in den Flammbereich eintaucht.
21. Brenner nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündvorrichtung (6) so angeordnet ist, daß die Entflammung des Gas-/Luftgemisches in einem Bereich mit einer Porosität erfolgt, die die kritische Pέclet-Zahl aufweist
22. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Einlaß (2) und porösem Material (5) eine Flammenfalle (4) angeordnet ist.
23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenfalle (4) eine
Platte ist, die eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser kleiner als der für die je¬ weiligen Brennstoffgemische kritischen "quenching" Durchmesser aufweist
24. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß (2), Auslaß (3) und poröses Material (5) so angeordnet sind, daß Kondensat durch den
Auslaß (3) abfließen kann.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998050733A1 (de) 1997-05-03 1998-11-12 Robert Bosch Gmbh Gasbrenner
DE19804267A1 (de) * 1998-02-04 1999-08-05 Loos Gmbh Eisenwerk Theodor Großwasserraumkessel für Porenbrenner
WO2004016987A1 (de) 2002-07-23 2004-02-26 Rational Ag Porenbrenner sowie gargerät, enthaltend mindestens einen porenbrenner
WO2004029513A2 (de) 2002-09-24 2004-04-08 Enginion Ag Vorrichtung für altfett- und altöl-verwertung
EP1695759A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-30 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Feststoffen
DE102005044494B3 (de) * 2005-09-16 2007-03-08 Wenzel, Lothar Vorrichtung zur Beseitigung von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen
EP1840459A1 (de) * 2006-03-31 2007-10-03 Truma Gerätetechnik GmbH &amp; Co. KG Brennersystem mit Kalte-Flamme-Prozess
DE102008053959A1 (de) 2008-10-30 2010-05-06 Rational Ag Brenner und Nahrungsmittelbehandlungsgerät mit einem solchen Brenner
DE102011106446A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Brenngasen, insbesondere von Brenngasen mit stark schwankenden kalorischen Gehalten

Families Citing this family (98)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6085699A (en) * 1995-04-04 2000-07-11 Srp 687 Pty Ltd. Air inlets for water heaters
US6003477A (en) * 1995-04-04 1999-12-21 Srp 687 Pty. Ltd. Ignition inhibiting gas water heater
US6155211A (en) * 1995-04-04 2000-12-05 Srp 687 Pty Ltd. Air inlets for water heaters
US6196164B1 (en) 1995-04-04 2001-03-06 Srp 687 Pty. Ltd. Ignition inhibiting gas water heater
US6135061A (en) * 1995-04-04 2000-10-24 Srp 687 Pty Ltd. Air inlets for water heaters
US5797355A (en) * 1995-04-04 1998-08-25 Srp 687 Pty Ltd Ignition inhibiting gas water heater
US6295951B1 (en) 1995-04-04 2001-10-02 Srp 687 Pty. Ltd. Ignition inhibiting gas water heater
DE19527583C2 (de) * 1995-07-28 1998-01-29 Max Rhodius Gmbh Brenner, insbesondere für Heizungsanlagen
FR2745063B1 (fr) * 1996-02-16 1998-03-27 Air Liquide Bruleur radiant pour la combustion a l'oxygene
DE19646957B4 (de) * 1996-11-13 2005-03-17 Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Flüssigbrennstoff
NL1005800C2 (nl) * 1996-11-16 1999-05-10 Fasto Nefit Bv Branderlichaam voor een brander voor gasvormige brandstoffen.
NL1004647C2 (nl) * 1996-11-29 1998-06-03 Fasto Nefit Bv Brander voor het verbranden van een voorgemengd gas/luchtmengsel.
DE19718898C1 (de) * 1997-05-03 1998-10-22 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner mit einem porösen Brennkörper
DE19718886A1 (de) * 1997-05-03 1998-11-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern
DE19725646A1 (de) 1997-06-18 1998-12-24 Iav Gmbh Zylinderkolbeneinheit, insbesondere für Dampfkraftmaschinen
US5890886A (en) * 1997-07-21 1999-04-06 Sulzer Chemtech Ag Burner for heating systems
US5993192A (en) * 1997-09-16 1999-11-30 Regents Of The University Of Minnesota High heat flux catalytic radiant burner
DE19753407C2 (de) * 1997-12-02 2000-08-03 Invent Gmbh Entwicklung Neuer Technologien Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme in Arbeit
DE19813897A1 (de) * 1998-03-28 1999-09-30 Bosch Gmbh Robert Segmentierte Isolierungen für Brenner mit porösen Medien
DE19813898B4 (de) * 1998-03-28 2008-05-29 Robert Bosch Gmbh Gasbrenner
US6302062B2 (en) 1998-08-21 2001-10-16 Srp 687 Pty Ltd. Sealed access assembly for water heaters
US6142106A (en) * 1998-08-21 2000-11-07 Srp 687 Pty Ltd. Air inlets for combustion chamber of water heater
US6293230B1 (en) 1998-10-20 2001-09-25 Srp 687 Pty Ltd. Water heaters with flame traps
US6223697B1 (en) 1998-08-21 2001-05-01 Srp 687 Pty Ltd. Water heater with heat sensitive air inlet
US6269779B2 (en) 1998-08-21 2001-08-07 Srp 687 Pty Ltd. Sealed access assembly for water heaters
US5950573A (en) * 1998-10-16 1999-09-14 Srp 687 Pty. Ltd. Power vented water heater with air inlet
DE19900231A1 (de) * 1999-01-07 2000-07-20 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verbrennungsmotor
DE19904921C2 (de) * 1999-02-06 2000-12-07 Bosch Gmbh Robert Erhitzer für Flüssigkeiten
US6183241B1 (en) 1999-02-10 2001-02-06 Midwest Research Institute Uniform-burning matrix burner
JP4178649B2 (ja) * 1999-02-24 2008-11-12 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
DE19939951C2 (de) * 1999-08-23 2002-10-24 Sgl Acotec Gmbh Verfahren für einen Brenner und eine entsprechende Vorrichtung
DE10000652C2 (de) * 2000-01-11 2002-06-20 Bosch Gmbh Robert Brenner mit einem katalytisch aktiven porösen Körper
DE10032190C2 (de) * 2000-07-01 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material
DE10038716C2 (de) * 2000-08-09 2002-09-12 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material mit einem homogenen Verbrennungsverlauf
DE10115644C2 (de) * 2000-12-12 2003-01-09 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material
DE10114903A1 (de) 2001-03-26 2002-10-17 Invent Gmbh Entwicklung Neuer Technologien Brenner für ein Gas/Luft-Gemisch
DE50206026D1 (de) 2001-06-02 2006-05-04 Gvp Ges Zur Vermarktung Der Po Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen nicht-katalytischen verbrennung eines flüssigen brennstoffs
DE10155226B4 (de) * 2001-11-09 2015-10-22 Robert Bosch Gmbh Heizgerät mit einem Brenner mit Porenkörper
DE10160837B4 (de) * 2001-12-12 2006-03-02 Daimlerchrysler Ag Verfahren der Mischung von heißen Brennergasen mit Sekundärluft zur Temperaturbegrenzung
DE10226445C1 (de) * 2002-06-13 2003-06-12 Enginion Ag Vorrichtung zur Umsetzung thermischer Energie in mechanische Arbeit
DE10228411C1 (de) * 2002-06-25 2003-09-18 Enginion Ag Porenbrenner mit verringerter Startemission
DE10262231B4 (de) * 2002-07-04 2009-04-16 Sgl Carbon Ag Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
WO2004010050A1 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for combustion of a liquid hydrocarbon
EP1523538A1 (de) * 2002-07-19 2005-04-20 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Verwendung eines Gelbbrenners
CA2493884A1 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Use of a blue flame burner
AU2003256855A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-23 Board Of Regents, The University Of Texas System Porous burner for gas turbine applications
DE10246231A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-15 Robert Bosch Gmbh Nachbrenneinrichtung
JP2004186663A (ja) * 2002-10-09 2004-07-02 Sharp Corp 半導体記憶装置
US7101175B2 (en) * 2003-04-04 2006-09-05 Texaco Inc. Anode tailgas oxidizer
US20050026094A1 (en) * 2003-07-31 2005-02-03 Javier Sanmiguel Porous media gas burner
EP1742867A1 (de) * 2003-09-01 2007-01-17 Cambridge Enterprise Limited Verfahren zur erzeugung von wasserstoff
DE10354368A1 (de) 2003-11-20 2005-06-30 Enginion Ag Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Hilfsaggregat
DE102004012988B4 (de) * 2004-03-16 2006-06-01 Enginion Ag Wasserstoff-Porenbrenner
US7857616B2 (en) * 2004-04-06 2010-12-28 Tiax Llc Burner apparatus
DE102004019650A1 (de) * 2004-04-22 2005-11-10 Basf Ag Oxidative Gasphasenumsetzung in einem porösen Medium
DE102004041815A1 (de) * 2004-08-30 2006-03-09 Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen
DE502004008587D1 (de) * 2004-09-29 2009-01-15 Sgl Carbon Ag Verfahren zur Herstellung von keramisierten oder metallisierten Schäumen
DE102004049903B4 (de) * 2004-10-13 2008-04-17 Enerday Gmbh Brennervorrichtung mit einem Porenkörper
US8177545B2 (en) * 2004-12-17 2012-05-15 Texaco Inc. Method for operating a combustor having a catalyst bed
EP1715247A1 (de) * 2005-04-19 2006-10-25 Paul Scherrer Institut Brenner
DE102005021500A1 (de) 2005-05-10 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur Aufheizung eines Dampf-/Erdgasgemisches im Bereich eines Gassammelrohres nach einem Primärreformer
DE102005027698A1 (de) * 2005-06-15 2006-12-21 Daimlerchrysler Ag Porenbrenner mit einer Flammensperre
DE102005056629B4 (de) * 2005-11-25 2007-08-02 Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh Brenneranordnung
CN100404954C (zh) * 2006-01-20 2008-07-23 东北大学 一种燃烧低热值气体的多孔金属介质燃烧器
US7547422B2 (en) * 2006-03-13 2009-06-16 Praxair Technology, Inc. Catalytic reactor
AT504398B1 (de) * 2006-10-24 2008-07-15 Windhager Zentralheizung Techn Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners
DE102007015753B4 (de) 2007-03-30 2018-08-09 Khs Gmbh Schrumpftunnel, Schrumpfgaserhitzer und Verfahren zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten
US7493876B2 (en) * 2007-07-11 2009-02-24 Joseph Robert Strempek Passive mixing device for staged combustion of gaseous boiler fuels
DE102008000010B4 (de) 2008-01-07 2010-10-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Plattenförmiger keramischer Wärmestrahlkörper eines Infrarot-Flächenstrahlers
CN101338356B (zh) * 2008-08-07 2010-06-09 东北大学 一种采用多孔介质燃烧器的热处理炉
DE102008048359B4 (de) * 2008-09-22 2010-08-26 Sgl Carbon Se Vorrichtung zur Verbrennung eines Brennstoff/Oxidationsmittelgemisches
DE102008042540B4 (de) 2008-10-01 2010-08-26 Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh Einrichtung zur Aufnahme einer Metallschmelze
DE102009003575A1 (de) 2009-03-06 2010-09-09 Krones Ag Vorrichtung und Verfahren zur Wärmebehandlung von Verpackungsgütern
DE102009047751B4 (de) 2009-04-24 2012-05-03 Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh Brenneranordnung
US8808654B2 (en) * 2009-09-29 2014-08-19 Praxair Technology, Inc. Process for sulfur removal from refinery off gas
RU2418238C1 (ru) * 2009-10-07 2011-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН (ИХКГ СО РАН) Способ сжигания газовых и паровых смесей
TWI450439B (zh) 2009-10-22 2014-08-21 Atomic Energy Council 應用於高溫燃料電池之多孔性介質燃燒器
RU2418239C1 (ru) * 2009-10-26 2011-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН (ИХКГ СО РАН) Способ сжигания горючих газовых смесей в реверс-процессе
US20120159951A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Avery Maurice C Vehicle Propulsion System
US9976740B2 (en) * 2012-06-12 2018-05-22 Board of Regents of the Nevada Systems of Higher Educations, on Behalf of the University of Nevada, Reno Burner
DE102013101368B4 (de) 2013-02-12 2023-04-27 Gidara Energy B.V. Wirbelschichtvergaser
CN103528062B (zh) * 2013-09-25 2015-10-28 杭州电子科技大学 鼓风旋转预混多孔介质燃气灶的燃烧辐射器及其燃烧方法
CN105579776B (zh) 2013-10-07 2018-07-06 克利尔赛恩燃烧公司 具有有孔火焰保持器的预混燃料燃烧器
DE102014217534B4 (de) 2014-09-03 2025-11-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Magnesium-Gießanlage
DE102014226791A1 (de) * 2014-12-22 2016-06-23 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Anordnung einer Schüttung in einem Brenner und Brennerkorb für einen Brenner
RU2616962C1 (ru) * 2016-04-27 2017-04-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Камера сгорания теплогенератора
DE102016008289B4 (de) 2016-06-30 2019-01-31 Fernando Rafael Reichert Vorrichtung und Verfahren zur allothermen Festbettvergasung von kohlenstoffhaltigem Material
US10514165B2 (en) 2016-07-29 2019-12-24 Clearsign Combustion Corporation Perforated flame holder and system including protection from abrasive or corrosive fuel
CN106288370B (zh) * 2016-09-07 2021-09-24 河北工业大学 基于多孔介质燃烧技术的燃气锅炉
US10539326B2 (en) 2016-09-07 2020-01-21 Clearsign Combustion Corporation Duplex burner with velocity-compensated mesh and thickness
CN108279281B (zh) * 2018-01-29 2022-02-15 北京科技大学 一种控制金属富氧燃烧过程的方法及装置
WO2020132759A1 (es) * 2018-12-28 2020-07-02 Universidad Técnica Federico Santa María Quemador poroso para hornos
CN110425536B (zh) * 2019-08-06 2020-11-10 东北大学 一种角型多孔介质燃烧器
KR102228295B1 (ko) * 2020-09-29 2021-03-16 국방과학연구소 잠수함 연료개질기에 적용되는 액체연료 연소용 산소분배 반응기
RU2747900C1 (ru) * 2020-10-02 2021-05-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Теплогенератор
CN114413478B (zh) * 2022-01-17 2023-04-04 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 一种适用纯氢气源的冷凝式家用燃气热水器
DE102022106404A1 (de) 2022-03-18 2023-09-21 Vaillant Gmbh Gasbrenneranordnung, Gasheizgerät und Verwendung
CN116293676B (zh) * 2023-05-18 2023-08-01 佛山仙湖实验室 一种多孔介质燃烧装置、氨气燃烧系统及燃烧控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58140511A (ja) * 1982-02-16 1983-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼器
JPS5949403A (ja) * 1982-09-14 1984-03-22 Ryozo Echigo 燃焼装置
JPS61250409A (ja) * 1985-04-30 1986-11-07 Toshiba Corp 触媒燃焼装置
EP0256322A1 (de) * 1986-08-07 1988-02-24 GRIV S.r.L. Heizkessel für katalytische Verbrennung von Methan zur Wasserheizung für die Anwendung im Haushalt
EP0261622A2 (de) * 1986-09-22 1988-03-30 Jednotné zemedelské druzstvo "Chovatel" Strahlungskessel
US5165884A (en) * 1991-07-05 1992-11-24 Thermatrix, Inc. Method and apparatus for controlled reaction in a reaction matrix

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1830826A (en) * 1925-08-17 1931-11-10 Cox Frederick John Refractory diaphragm for use in surface-combustion apparatus
BE780415A (fr) * 1971-04-26 1972-07-03 C A Sundberg A B Accessoires pour bruleurs a combustible gazeux
US4154568A (en) * 1977-05-24 1979-05-15 Acurex Corporation Catalytic combustion process and apparatus
US4397356A (en) * 1981-03-26 1983-08-09 Retallick William B High pressure combustor for generating steam downhole
US4477464A (en) * 1983-02-10 1984-10-16 Ciba-Geigy Corporation Hetero-benzazepine derivatives and their pharmaceutical use
WO1985004402A1 (fr) * 1984-03-24 1985-10-10 Takeda Chemical Industries, Ltd. Composes cycliques fusionnes a sept membres et leur procede de preparation
SU1375660A1 (ru) * 1986-03-18 1988-02-23 Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Мосгазниипроект" Способ сжигани газа в нагревательных печах
JPH07116224B2 (ja) * 1987-12-29 1995-12-13 吉富製薬株式会社 ベンゾラクタム化合物
SU1513313A1 (ru) * 1988-01-06 1989-10-07 Московский вечерний металлургический институт Горелочное устройство нагревательной печи
FR2628511B1 (fr) * 1988-03-10 1990-06-22 Perie Rene Procede et dispositif pour la combustion complete a l'interieur d'une brique refractaire poreuse d'un melange de gaz combustible et comburant
JPH01290630A (ja) * 1988-05-17 1989-11-22 Takeda Chem Ind Ltd 経皮用製剤

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58140511A (ja) * 1982-02-16 1983-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼器
JPS5949403A (ja) * 1982-09-14 1984-03-22 Ryozo Echigo 燃焼装置
JPS61250409A (ja) * 1985-04-30 1986-11-07 Toshiba Corp 触媒燃焼装置
EP0256322A1 (de) * 1986-08-07 1988-02-24 GRIV S.r.L. Heizkessel für katalytische Verbrennung von Methan zur Wasserheizung für die Anwendung im Haushalt
EP0261622A2 (de) * 1986-09-22 1988-03-30 Jednotné zemedelské druzstvo "Chovatel" Strahlungskessel
US5165884A (en) * 1991-07-05 1992-11-24 Thermatrix, Inc. Method and apparatus for controlled reaction in a reaction matrix

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 102 (M - 576)<2549> 31 March 1987 (1987-03-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 257 (M - 256)<1402> 16 November 1983 (1983-11-16) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 8, no. 154 (M - 310)<1591> 18 July 1984 (1984-07-18) *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19718885A1 (de) * 1997-05-03 1998-11-19 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner
DE19718885C2 (de) * 1997-05-03 2003-10-09 Bosch Gmbh Robert Gasbrenner
WO1998050733A1 (de) 1997-05-03 1998-11-12 Robert Bosch Gmbh Gasbrenner
DE19804267A1 (de) * 1998-02-04 1999-08-05 Loos Gmbh Eisenwerk Theodor Großwasserraumkessel für Porenbrenner
DE19804267C2 (de) * 1998-02-04 2000-06-15 Loos Deutschland Gmbh Großwasserraumkessel für Porenbrenner
DE10233340B4 (de) * 2002-07-23 2004-07-15 Rational Ag Porenbrenner sowie Gargerät, enthaltend mindestens einen Porenbrenner
WO2004016987A1 (de) 2002-07-23 2004-02-26 Rational Ag Porenbrenner sowie gargerät, enthaltend mindestens einen porenbrenner
DE10244676B4 (de) * 2002-09-24 2006-03-30 Enginion Ag Vorrichtung für Altfett- und Altöl-Verwertung
WO2004029513A2 (de) 2002-09-24 2004-04-08 Enginion Ag Vorrichtung für altfett- und altöl-verwertung
EP1695759A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-30 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Feststoffen
WO2006079633A3 (de) * 2005-01-31 2006-12-07 Basf Ag Verfahren zur herstellung von nanopartikulären feststoffen
CN100589873C (zh) * 2005-01-31 2010-02-17 巴斯夫股份有限公司 用于制备纳米颗粒固体材料的方法
US8119097B2 (en) 2005-01-31 2012-02-21 Basf Aktiengesellschaft Method for producing nanoparticulate solid materials
DE102005044494B3 (de) * 2005-09-16 2007-03-08 Wenzel, Lothar Vorrichtung zur Beseitigung von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen
EP1840459A1 (de) * 2006-03-31 2007-10-03 Truma Gerätetechnik GmbH &amp; Co. KG Brennersystem mit Kalte-Flamme-Prozess
DE102008053959A1 (de) 2008-10-30 2010-05-06 Rational Ag Brenner und Nahrungsmittelbehandlungsgerät mit einem solchen Brenner
DE102008053959B4 (de) * 2008-10-30 2010-12-09 Rational Ag Nahrungsmittelbehandlungsgerät mit Brenner
DE102011106446A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Brenngasen, insbesondere von Brenngasen mit stark schwankenden kalorischen Gehalten

Also Published As

Publication number Publication date
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DE4322109A1 (de) 1995-01-12
CN1111914A (zh) 1995-11-15

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