DE10043091A1

DE10043091A1 - Gas burner working on recuperator principle has combustion gas pipe arranged outside burner body and inside combustion chamber for feeding gas to combustion chamber

Info

Publication number: DE10043091A1
Application number: DE10043091A
Authority: DE
Inventors: Walter Daniel; Daniel Damson; Ekkehard Laqua; Wolfgang Volz; Walter Lehr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2020-09-02
Also published as: DE10043091C2

Abstract

The device has a burner body and a combustion chamber; the burner body has an arrangement for feeding in gas to the combustion chamber and a gas outlet with an exhaust gas heat recovery working on a counterflow heat exchanger principle. The burner body has gas feed channels and exhaust gas removal channels. Gas is fed to the combustion chamber via at least one combustion gas pipe arranged outside the burner body and inside the combustion chamber. The device has a burner body (12) and a combustion chamber (16), whereby the burner body has an arrangement for feeding in gas to the combustion chamber and a gas outlet from the chamber with an exhaust gas heat recovery working on a counterflow heat exchanger principle. The burner body contains gas feed channels and exhaust gas removal channels. Gas is fed to the combustion chamber via at least one combustion gas pipe (41) arranged outside the burner body and inside the combustion chamber. Independent claims are also included for the following: a use of the burner as a radiation burner for a thermophotovoltaic generator.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gas burner according to the preamble of claim 1.

State of the art

Gasbrenner, die zur Erhöhung des Wirkungsgrades die thermische Restenergie nutzen, sind bekannt. Ein derartiger Gasbrenner geht beispielsweise aus der DE 198 60 460 A1 hervor, bei dem der Brennkörper nach dem Prinzip eines Gegenstromwärmetauschers mit Abgaswärmerückgewinnung (Rekuperatorprinzip) arbeitet, so dass einerseits die Energie des durch den Brennkörper rückgeführten Abgases weitgehend zur Aufheizung der zur Verbrennung zugeführten Luft und des Brenngases verwendet wird. In den Brennkörper ist dabei eine Brennkammer eingelassen, in der das vorgewärmte Brennstoff-Luftgemisch verbrannt wird. Der Brennkörper ist dabei als monolitischer Keramikkörper mit Gaszufuhrkanälen und Abgasabfuhrkanälen, die schachbrettartig durch den Keramikkörper geführt sind, ausgeführt. Die Zuführung des Brenngases durch den Brennkörper bietet jedoch insbesondere bei der Verwendung des Rekuperatorbrenners als Strahlungsbrenner die Gefahr, dass bei hohen Strahlungstemperaturen ein Flammenrückschlag stattfinden kann.Gas burners that increase efficiency Use thermal residual energy are known. Such one Gas burner is, for example, from DE 198 60 460 A1 arises, in which the burner according to the principle of Counterflow heat exchanger with exhaust gas heat recovery (Recuperator principle) works, so that on the one hand the Energy of the exhaust gas recirculated through the combustion body largely for heating those supplied for combustion Air and the fuel gas is used. In the burner there is a combustion chamber in which the preheated fuel-air mixture is burned. The The burner is a monolithic ceramic body Gas supply channels and exhaust gas discharge channels, the are guided through the ceramic body like a chessboard, executed. The supply of the fuel gas through the However, burner offers particularly when used the recuperator burner as a radiation burner, the risk that at high radiation temperatures there is a flashback can take place.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen nach dem Rekuperatorprinzip arbeitenden Gasbrenner zu schaffen, bei dem ein Flammenrückschlag bei hoher Gemischtemperatur verhindert wird.The object of the present invention is one after Recuperator principle to create working gas burner a flashback at high mixture temperature is prevented.

Advantages of the invention

Der Gasbrenner mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Flammenrückschlag auch bei sehr hohen Temperaturen verhindert wird, so dass eine Verwendung des Gasbrenners als Strahlungsbrenner selbst bei sehr hohen Strahlertemperaturen <1200°C möglich ist. Da bei einer stöchiometrischen Verbrennung von Methan oder Erdgas (Lambda = 1) das Luft-/Brenngasverhältnis 1 : 10 beträgt und ein Brennerbetrieb auch bis Lambda = 5 denkbar ist, ist der Abgaswärmeverlust, der durch den Nichteinbezug des Brenngases in den Wärmeaustausch auftritt, maximal 10% höher als wenn der gesamte Brennstoff über den Wärmeaustausch mit erwärmt wird. Zum Ausgleich des Energieverlustes durch das nicht am Wärmetausch beteiligte Brenngas muss der Wärmetauscher zwischen Abgas und Verbrennungsluft nur minimal größer ausgelegt werden, um den gleichen Effekt zu erzielen, wie bei einem Wärmetausch mit Brenngas-Luft-Gemisch. Brenner ohne Abgaswärmerückführung werden bei kleineren Luftzahlen betrieben, da zur Erwärmung der zusätzlichen Luft ein erhöhter Energieeinsatz benötigt und daher die Flamme unnötig gekühlt wird. Bei der Abgaswärmerückführung wird die Flamme bei hoher Luftzahl nicht gekühlt, da die Luft durch das heiße Abgas vorgewärmt wird. Daher wirkt sich ein Brennerbetrieb bei höheren Luftzahlen nicht nachteilig aus. Die unmittelbare Brenngaszufuhr in die Brennkammer ermöglicht somit einen vollständigen Brenngasumsatz, da keine Brenngasdiffusion in das Abgas bei einem leicht porösen Brennkörper erfolgt.The gas burner with the characteristic features of the Claim 1 has the advantage that a flashback also is prevented at very high temperatures, so that a Use of the gas burner as a radiant burner itself very high heater temperatures <1200 ° C is possible. There with stoichiometric combustion of methane or Natural gas (lambda = 1) the air / fuel gas ratio 1:10 and burner operation is also conceivable up to lambda = 5 is the exhaust heat loss due to non-inclusion of the fuel gas in the heat exchange occurs, maximum 10% higher than when all the fuel is over the Heat exchange is heated with. To compensate for the Loss of energy by not participating in the heat exchange The gas exchanger must be between the exhaust gas and the fuel gas Combustion air can only be designed to be slightly larger to achieve the same effect as with a heat exchange Fuel gas-air mixture. Burner without exhaust gas recirculation are operated at lower air ratios because of heating the additional air requires an increased use of energy and therefore the flame is cooled unnecessarily. In the Exhaust gas heat recirculation becomes the flame with a high air ratio not cooled because the air is preheated by the hot exhaust gas becomes. Therefore, burner operation affects higher Air numbers not disadvantageous. The immediate one Fuel gas supply into the combustion chamber thus enables one complete fuel gas conversion, since no fuel gas diffusion in the exhaust gas occurs with a slightly porous fuel body.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gasbrenners möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments of the invention Gas burner possible.

Besonders vorteilhaft ist es, die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer mittels eines porösen Diffusionsbrennerrohres zu realisieren, so dass eine gleichmäßige Durchmischung der vorgewärmten Luft und des Brenngases innerhalb der Brennkammer stattfindet. Durch eine gezielte Brennstoffeindüsung in die Brennkammer kann für eine Thermophotovoltaik-Anwendung zudem die Brennstoffenergie gezielt in einem selektiven Emitter freigesetzt werden. Besonders zweckmäßig ist dabei, das Brenngas in Richtung des selektiven Emitters gezielt einzudüsen. Um eine große selektiv strahlende Fläche zu erhalten, ist eine Abgasführung im Brennkammerbereich notwendig. Durch eine zusätzliche Luftzuführung oberhalb der Brennerstäbe wird eine Sekundärluftzufuhr realisiert, die in der Brennkammer eine nachträgliche Oxidation des unverbrannten Brenngases realisiert und damit die Abgasqualität verbessert.It is particularly advantageous to feed the fuel into the Combustion chamber by means of a porous diffusion burner tube realize so that a uniform mixing of the preheated air and fuel gas within the Combustion chamber takes place. Through a targeted Fuel injection into the combustion chamber can be done for a Thermophotovoltaic application also the fuel energy are specifically released in a selective emitter. It is particularly useful here, the fuel gas in the direction of selective injection of selective emitters. To be a big one To obtain a selectively radiating surface is one Flue gas routing in the combustion chamber area necessary. By a additional air supply above the burner rods a secondary air supply realized in the combustion chamber subsequent oxidation of the unburned fuel gas realized and thus the exhaust gas quality improved.

Der erfindungsgemäße Gasbrenner eignet sich insbesondere als Strahlungsbrenner, der wiederum für die Thermophotovoltaik-Anwendung besonders geeignet ist. Als Wärmestrahler dient ein selektiv strahlendes Material, beispielsweise eine gewobene Glühstrumpffaser aus Yb₂O₃. Zur Thermophotovoltaik-Anwendung wird eine Si-Photozelle verwendet, der die Strahlungsenergie des Wärmestrahlers zugeführt wird. Sehr vorteilhaft ist es, das heiße Abgas ebenso durch den selektiven Emitter zu führen, wodurch das heiße Abgas diesen ebenfalls zum Glühen bringen kann. Eine weitere Ausbildung des selektiven Emitters für die Thermophotovoltaik-Anwendung besteht darin, als Emittermaterial eine Keramik- oder Metallabdeckung einzusetzen. Diese sind vorteilhafterweise mit einem selektiv emittierenden Material, z. B. Yb₂O₃ beschichtet. Zum besseren konvektiven Wärmeübergang vom heißen Abgas zum Emitter ist dieser mit Rippen versehen, wodurch die Wärmetauscherfläche vergrößert wird. Zusätzlich kann eine Beschichtung auf der Innenseite des Emitters aufgebracht sein, die einen hohen Absorptionsgrad hat, um den Strahlungsaustausch zwischen heißer Brennkammer und Abdeckplatte zu vergrößern. Diese Ausführung gewährleistet ebenfalls eine bessere Erwärmung des Emitters.The gas burner according to the invention is particularly suitable as a radiation burner, which in turn is particularly suitable for use in thermophotovoltaics. A selectively radiating material is used as the heat radiator, for example a woven mantle fiber made of Yb ₂ O ₃ . A Si photocell is used for thermophotovoltaic applications, to which the radiation energy of the heat radiator is supplied. It is very advantageous to also lead the hot exhaust gas through the selective emitter, as a result of which the hot exhaust gas can also make it glow. A further development of the selective emitter for the thermophotovoltaic application consists in using a ceramic or metal cover as the emitter material. These are advantageously with a selectively emitting material, for. B. Yb ₂ O ₃ coated. For better convective heat transfer from the hot exhaust gas to the emitter, this is provided with ribs, which increases the heat exchanger area. In addition, a coating can be applied to the inside of the emitter, which has a high degree of absorption in order to increase the radiation exchange between the hot combustion chamber and the cover plate. This design also ensures better heating of the emitter.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.Embodiments of the invention are in the drawing shown and explained in the following description.

Fig. 1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung durch einen Strahlungsbrenner mit einem erfindungsgemäßen Gasbrenner, Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Gasbrenner in Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittdarstellung nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine Schnittdarstellung nach der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 eine Schnittdarstellung nach der Linie V-V in Fig. 2 und Fig. 1 shows a schematic longitudinal sectional view through a radiation burner with a gas burner according to the invention, Fig. 2 shows a sectional view through the gas burner in Fig. 1, Fig. 3 shows a sectional view along the line III-III in Fig. 2, Fig. 4 shows a sectional view according to the line IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 is a sectional view along the line VV in Fig. 2 and

Fig. 6 eine spezielle Ausführungsform eines Wärmestrahlers. Fig. 6 shows a special embodiment of a heat radiator.

embodiments

Fig. 1 zeigt einen thermophotovoltaische Generator mit einem Strahlungsbrenner 10 und einer Photozelle 24. Der Strahlungsbrenner 10 umfasst einen nach dem Rekuperatorprinzip arbeitenden Gasbrenner 11 mit einem Brennkörper 12 aus einem keramischen Wabenkörper 14, in dem eine Brennkammer 16 ausgebildet ist. Der Brennerkörper 12 ist aus einem hochtemperaturbeständigen Material hergestellt. Geeignete Materialien sind dabei Keramiken, wie Cordierit, Al₂O₃ oder SiN. Fig. 1 shows a thermophotovoltaic generator with a radiant burner 10 and a photo cell 24. The radiation burner 10 comprises a gas burner 11 operating according to the recuperator principle with a combustion body 12 made of a ceramic honeycomb body 14 , in which a combustion chamber 16 is formed. The burner body 12 is made of a high temperature resistant material. Suitable materials are ceramics such as cordierite, Al ₂ O ₃ or SiN.

Die Brennkammer 16 ist von mindestem einem Brennergasrohr 41 durchzogen und ist mit einem Wärmestrahler 20 abgedeckt. Als Wärmestrahler 20 wird dabei vorzugsweise ein selektiver Emitter verwendet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der selektive Emitter eine metallische Abdeckplatte, z. B. aus Wolfram oder Platin, die je nach dem verwendeten Metall eine Schutzgasatmosphäre oder ein Vakuum benötigt.The combustion chamber 16 is traversed by at least one burner gas pipe 41 and is covered with a heat radiator 20 . A selective emitter is preferably used as the heat radiator 20 . In the embodiment shown in Fig. 1, the selective emitter is a metallic cover plate, e.g. B. from tungsten or platinum, which depending on the metal used requires a protective gas atmosphere or a vacuum.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rekuperatorbrenner 10 zusammen mit dem Wärmestrahler 20 von einem gasdichten Gehäuse 22 umgeben, in dem ein Vakuum vorliegt. Die Vakuumumgebung um den Rekuperatorbrenner 10 unterbindet darüber hinaus Wärmeleitungs- und Konvektionsverluste.In the present exemplary embodiment, the recuperator burner 10 together with the heat radiator 20 is surrounded by a gas-tight housing 22 in which a vacuum is present. The vacuum environment around the recuperator burner 10 also prevents heat conduction and convection losses.

Die Erzeugung einer elektrischen Spannung wird mittels der Photozelle 24 realisiert, die dem Wärmestrahler 20 zugewandt ist. Die Photozelle 24 besteht dabei aus einem Block mehrerer, zusammengeschalteter Zellen. Die Photozelle 24 ist dabei zweckmäßigerweise ebenfalls innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet, so dass diese auch dem Vakuum ausgesetzt ist.The generation of an electrical voltage is realized by means of the photocell 24 , which faces the heat radiator 20 . The photocell 24 consists of a block of several interconnected cells. The photocell 24 is also expediently arranged inside the housing 22 , so that it is also exposed to the vacuum.

Eine weitere Ausführungsform eines gasdichten selektiven Emitters besteht in einem Schichtsystem mit einem metallischen Träger, der mit einem keramischen Material mit selektiven thermischen Strahlungseigenschaften, wie beispielsweise Yb₂O₃ beschichtet ist. Eine spezielle Ausführung eines derartigen Schichtsystems geht aus der Fig. 6 hervor. Dort ist ein mit Rippen 26 versehener metallischer Träger 26 vorgesehen, der an der zur Photozelle 24 hin weisenden Seite mit einer keramischen Beschichtung 28, versehen ist, die als selektiver thermischer Emitter wirkt. Die in die Brennkammer 16 hinein weisende Seite des metallischen Trägers 26 ist zum besseren konvektiven Wärmeübergang mit den Rippen 27 versehen, wodurch die Wärmetauscherfläche vergrößert wird. Zusätzlich ist auf dieser Seite eine weitere Beschichtung 29 auf den metallischen Träger 26 bzw. auf die Rippen 27 aufgebracht, die einen hohen Absorptionsgrad hat, um den Strahlungsaustausch zwischen heißer Brennkammer 16 und metallischem Träger 26 zu vergrößern. Dadurch wird ebenfalls eine bessere Erwärmung des metallischen Trägers 26 und der keramischen Schicht 28 erreicht. Eine weitere Ausführungsform eines selektiven Emitters besteht darin, eine keramische Platte mit einer dünnen Platinschicht zu versehen, wobei das Platin selektiv thermisch strahlend wirkt. Neben den gasdichten selektiven Emittern, die die Brennkammer 16 hermetisch verschließen, sind auch selektive Emitter aus porösem keramischen Material, beispielsweise Yb₂O₃, einsetzbar. Ein weiterer denkbarer selektiver Emitter kann aus MgO, das mit Co dotiert ist, bestehen. Als selektive Emitter eignen sich Materialien, die eine thermische Strahlung in einem schmalem Band in der Nähe der Infrarotstrahlung emittieren.A further embodiment of a gas-tight selective emitter consists in a layer system with a metallic carrier which is coated with a ceramic material with selective thermal radiation properties, such as Yb ₂ O ₃ . A special embodiment of such a layer system is shown in FIG. 6. There is a metallic support 26 provided with ribs 26 , which is provided on the side facing the photocell 24 with a ceramic coating 28 , which acts as a selective thermal emitter. The side of the metallic support 26 facing into the combustion chamber 16 is provided with the ribs 27 for better convective heat transfer, as a result of which the heat exchanger area is enlarged. In addition, a further coating 29 is applied to the metallic carrier 26 or to the ribs 27 on this side, which has a high degree of absorption in order to increase the radiation exchange between the hot combustion chamber 16 and the metallic carrier 26 . This also results in better heating of the metallic carrier 26 and the ceramic layer 28 . Another embodiment of a selective emitter consists in providing a ceramic plate with a thin platinum layer, the platinum selectively having a thermal radiation effect. In addition to the gas-tight selective emitters which hermetically seal the combustion chamber 16 , selective emitters made of porous ceramic material, for example Yb ₂ O ₃ , can also be used. Another conceivable selective emitter can consist of MgO doped with Co. Materials that emit thermal radiation in a narrow band in the vicinity of the infrared radiation are suitable as selective emitters.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Brennerkörper 12 des Rekuperatorbrenners 10, wobei die Schnittebene in Fig. 1 durch die Brennkammer 16 führt. Danach hat der. Brennkörper 12 die Form eines keramischen Wabenkörpers mit beispielsweise parallel nebeneinander verlaufenden und schachbrettartig angeordneten Kanälen 30. Die Kanäle 30 sind in Luftzufuhrkanähe 31 und Abgasabfuhrkanäle 32 unterteilt. Die Anordnung der Luftzufuhrkanäle 31 und der Abgasabfuhrkanäle 32 ist gemäß Fig. 2 zeilenförmig ausgebildet, wobei die Luftzufuhrkanäle 31 eine Luftzufuhrzeile 34 und die Abgasabfuhrkanäle 32 eine Abgasabfuhrzeile 36 bilden. FIG. 2 shows a sectional view through the burner body 12 of the recuperator burner 10 , the sectional plane in FIG. 1 leading through the combustion chamber 16 . After that the. Burner 12 is in the form of a ceramic honeycomb body with, for example, channels 30 running parallel to one another and arranged in a checkerboard fashion. The channels 30 are divided into air supply channels 31 and exhaust gas removal channels 32 . The arrangement of the air supply ducts 31 and the exhaust gas discharge ducts 32 is designed in line form according to FIG. 2, the air supply ducts 31 forming an air supply line 34 and the exhaust gas discharge ducts 32 forming an exhaust gas discharge line 36 .

An der heißen Seite ist in die Stirnfläche des Brennkörpers 12 eine Vertiefung eingebracht, die die Brennkammer 16 ausbildet. (Fig. 3, Fig. 4). Die Brennkammer 16 erstreckt sich quer über die Breite des Brennkörpers 12 und ist seitlich, wie der gesamte Brennkörper 12, von einer im Wesentlichen gasdichten Umhüllung 39 begrenzt.On the hot side, a recess is formed in the end face of the combustion body 12 , which forms the combustion chamber 16 . ( Fig. 3, Fig. 4). The combustion chamber 16 extends across the width of the fuel body 12 and, like the entire fuel body 12 , is laterally delimited by an essentially gas-tight casing 39 .

In der Brennkammer 16 verlaufen in einer Ebene und parallel zueinander beispielsweise drei Diffusionsbrennerrohre 41. Über die Diffusionsbrennerrohre 41 wird Brenngas, beispielsweise Methan, in die Brennkammer 16 geleitet. Die über die Luftzufuhrkanäle 31 in die Brennkammer 16 geführte Luft bildet an der Oberfläche der Diffusionsbrennerrohre 41 mit dem Brenngas ein Brenngas-/Luft-Gemisch, das mittels einer nicht näher dargestellten Zündeinrichtung gezündet wird. Als Diffusionsbrennerrohre 41 eignen sich poröse Keramikrohre.For example, three diffusion burner tubes 41 run in the combustion chamber 16 in one plane and parallel to one another. Fuel gas, for example methane, is fed into the combustion chamber 16 via the diffusion burner tubes 41 . The air fed into the combustion chamber 16 via the air supply channels 31 forms on the surface of the diffusion burner tubes 41 with the fuel gas a fuel gas / air mixture which is ignited by means of an ignition device (not shown in more detail). Porous ceramic tubes are suitable as diffusion burner tubes 41 .

Neben den porösen Keramikrohren sind auch gasdichte Rohre denkbar, die eine Perforierung aufweisen oder zumindest zum selektiven Emitter hin eine Anordnung von kleinen Bohrungen besitzen. Bei der Anwendung von porösen Keramikrohren muss die Porosität dem Volumenstrom angepasst werden, um eine gleichmäßige Verteilung des Brenngases über die gesamte Länge des Diffusionsbrennerrohres 41 zu gewährleisten. Das Gleiche gilt für die Verteilung der Perforation bzw. der Löcher, durch die das Brenngas gezielt auf den selektiven Emitter gedüst werden kann. Eine größere Zahl als die drei dargestellten Diffusionsbrennerrohre 41 ist ebenso denkbar, wobei mit zunehmender Anzahl von Diffusionsbrennerrohren 41 eine homogenere Verteilung des Brenngases in der Brennkammer 16 und damit eine gute Durchmischung des Brenngases mit der Luft gewährleistet wird. Außerdem bietet eine große Anzahl an Diffusionsbrennerrohren 41 eine homogenere Temperaturverteilung zum selektiven Emitter hin.In addition to the porous ceramic tubes, gastight tubes are also conceivable which have perforations or at least have an arrangement of small bores towards the selective emitter. When using porous ceramic tubes, the porosity must be adjusted to the volume flow in order to ensure a uniform distribution of the fuel gas over the entire length of the diffusion burner tube 41 . The same applies to the distribution of the perforation or the holes through which the fuel gas can be injected specifically onto the selective emitter. A larger number than the three diffusion burner tubes 41 shown is also conceivable, with an increasing number of diffusion burner tubes 41 ensuring a more homogeneous distribution of the fuel gas in the combustion chamber 16 and thus a good mixing of the fuel gas with the air. In addition, a large number of diffusion burner tubes 41 offer a more homogeneous temperature distribution towards the selective emitter.

Die Luftzufuhr in die Brennkammer 16 geht aus Fig. 3 hervor. Danach tritt die Luft sowohl in der Bodenfläche in die Brennkammer 16 ein und bildet in der Brennkammer 16 ein Brenngas-/Luftgemisch, dass an der Oberfläche der Diffusionsbrennerrohre 41 verbrennt. Zusätzlich ist in den zwei gegenüberliegenden Seitenwänden der Brennkammer 16 jede Luftzufuhrzeile 34 mit einer Seitenöffnung 43 versehen, durch die zusätzlich Luft oberhalb der Diffusionsbrennerrohre 41 in die Brennkammer 16 einströmt. Durch diese zusätzliche Luftzuführung wird eine Sekundärluftzufuhr erzeugt, die zur nachträglichen Oxidation des unverbrannten Brennstoffs beiträgt. Dadurch wird die Luftzahl erhöht und die Abgasqualität verbessert. Realisiert wird die seitliche Sekundärluftzuführung oberhalb der Diffusionsbrennerrohre 41, wobei die Luftzufuhrzeilen 34 an der heißen Stirnseite außerhalb der Brennkammer 16 mit einem Verschluss 44 versehen sind.The air supply to the combustion chamber 16 is shown in FIG. 3. The air then enters the combustion chamber 16 both in the bottom surface and forms a fuel gas / air mixture in the combustion chamber 16 that burns on the surface of the diffusion burner tubes 41 . In addition, in the two opposite side walls of the combustion chamber 16, each air supply line 34 is provided with a side opening 43 through which additional air flows into the combustion chamber 16 above the diffusion burner tubes 41 . This additional air supply creates a secondary air supply that contributes to the subsequent oxidation of the unburned fuel. This increases the air ratio and improves the exhaust gas quality. The lateral secondary air supply is implemented above the diffusion burner tubes 41 , the air supply lines 34 being provided with a closure 44 on the hot end outside of the combustion chamber 16 .

Die Abgasabfuhr im Brennerkörper 12 ist in Fig. 4 dargestellt. Die Abgasabfuhr erfolgt in den Abgasabfuhrzeilen 36, wobei das Abgas an der heißen Stirnseite außerhalb der Brennkammer 16 in die dort offenen Gasabfuhrkanäle 32 einströmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zum Zwecke der Erzeugung eines ausreichenden Abgasdruckes die im Boden der Brennkammer 16 liegenden Abgasabfuhrkanäle 32 mit einem weiteren Verschluss 47 verschlossen. Mit den beiden Seitenwänden ist ebenfalls eine Dichtung vorhanden. Unterhalb der Brennkammer 16 ist quer durch jede Abgasabfuhrzeile 36 eine Querbohrung 45 ausgebildet, durch die das an der heißen Stirnseite einströmende Abgas auf die unterhalb der Brennkammer liegenden Abgasabfuhrkanäle 32 verteilt wird. Unterhalb der Brennkammer 16 wird das gesamte heiße Abgas gleichmäßig über der gesamten Wärmetauscherfläche verteilt und strömt entgegen der Strömungsrichtung der Luft am kalten Enden aus den Brennkörper 12 heraus.The exhaust gas discharge in the burner body 12 is shown in FIG. 4. The exhaust gas is discharged in the exhaust gas discharge lines 36 , the exhaust gas flowing in on the hot end outside the combustion chamber 16 into the gas discharge channels 32 which are open there. In the present exemplary embodiment, the exhaust gas discharge channels 32 located in the bottom of the combustion chamber 16 are closed with a further closure 47 for the purpose of generating a sufficient exhaust gas pressure. There is also a seal with the two side walls. Below the combustion chamber 16 , a transverse bore 45 is formed transversely through each exhaust gas discharge line 36 , through which the exhaust gas flowing in on the hot end face is distributed to the exhaust gas discharge channels 32 located below the combustion chamber. Below the combustion chamber 16 , the entire hot exhaust gas is distributed uniformly over the entire heat exchanger surface and flows out of the combustion body 12 at the cold ends against the flow direction of the air.

Eine Schnittdarstellung durch parallel angeordnete Luftzufuhrzeilen 34 und Abgasabfuhrzeilen 36 geht aus Fig. 5 hervor. Das in den Gasabfuhrkanälen 32 geführte heiße Abgas erwärmt dadurch die in dem benachbart dazu angeordneten Luftzufuhrkanal 31 geführte Luft, die unmittelbar in die Brennkammer 16 hingeleitet wird. Die Abgasabfuhr wird dabei, wie in Fig. 4 erläutert, über die Querbohrung 45 in das Gebiet unterhalb der Brennkammer 16 gebracht.A sectional view through parallel air supply lines 34 and exhaust gas discharge lines 36 is shown in FIG. 5. The hot exhaust gas guided in the gas discharge ducts 32 thereby heats the air guided in the air supply duct 31 arranged adjacent thereto, which air is led directly into the combustion chamber 16 . As explained in FIG. 4, the exhaust gas discharge is brought into the area below the combustion chamber 16 via the transverse bore 45 .

Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der selektive Emitter 20 als poröse Platte ausgebildet, durch die das Abgas strömen kann. Damit das Abgas nicht aus dem Brennkörper 12 austritt und bei einer Thermophotovoltaik-Anwendung zur Photozelle 24 gelangt, ist der Brennkörper 12 zunächst mit der Umhüllung 39 seitlich umschlossen. Dabei ist die Umhüllung 39 über die Brennkammer 16 und den selektiven Emitter 20 seitlich überstehend ausgebildet und an ihrer Stirnfläche mit einer Quarzplatte 50 verschlossen. Durch die Quarzplatte 50 wird die thermische Strahlung zu der Photozelle 24 gerichtet, die der Quarzplatte 50 gegenüberliegend angeordnet ist.In the embodiment shown in FIGS. 3 to 5, the selective emitter 20 is designed as a porous plate through which the exhaust gas can flow. So that the exhaust gas does not emerge from the combustor 12 and reach the photocell 24 in a thermophotovoltaic application, the combustor 12 is initially enclosed with the casing 39 on the side. The casing 39 is laterally protruding beyond the combustion chamber 16 and the selective emitter 20 and is closed on its end face with a quartz plate 50 . The thermal radiation is directed through the quartz plate 50 to the photocell 24 , which is arranged opposite the quartz plate 50 .

Claims

1. Gas burner with a burner body ( 12 ) and a combustion chamber ( 16 ), the burner ( 12 ) having means for a gas supply to the combustion chamber ( 16 ) and a gas discharge from the combustion chamber ( 16 ) and with an exhaust gas heat recovery according to the principle of counterflow heat exchanger is provided, and wherein formed in the internal body (12) gas supply channels (31) and exhaust gas discharge ducts (32), characterized in that outside the internal body (12) and within the combustion chamber (16), a fuel gas pipe (41) is at least arranged on the fuel gas is supplied to the combustion chamber ( 16 ).

2. Gas burner according to claim 1, characterized in that the fuel gas tube ( 41 ) extends substantially over the width of the combustion chamber and that the fuel gas tube ( 41 ) has pores or fine holes distributed essentially over the extent of the combustion chamber ( 16 ) which the fuel gas is diffusible into the combustion chamber ( 16 ).

3. Gas burner according to claim 2, characterized in that the fuel gas tube ( 41 ) is formed from a porous ceramic tube.

4. Gas burner according to claim 1, characterized in that a plurality of fuel gas pipes ( 41 ) are arranged substantially parallel to one another.

5. Gas burner according to claim 1, characterized in that the fuel gas pipe ( 41 ) is spaced from the combustion chamber side openings of the gas supply channels ( 31 ).

6. Gas burner according to claim 1, characterized in that air can be fed into the combustion chamber ( 16 ) via the gas feed channels ( 31 ).

7. Gas burner according to claim 1, characterized in that the gas supply channels ( 31 ) and gas discharge channels ( 32 ) running inside the combustion body ( 12 ) are arranged in a checkerboard manner and run essentially parallel.

8. Gas burner according to claim 7, characterized in that the gas supply channels ( 32 ) and gas discharge channels ( 32 ) are alternately arranged next to one another in a sequence of lines as gas supply line ( 34 ) and gas discharge line ( 36 ).

9. Gas burner according to claim 7, characterized in that the exhaust gas discharge channels ( 32 ) within the combustion chamber ( 16 ) are closed on the combustion chamber side.

10. Use the burner according to at least one of the preceding claims as a radiation burner for one thermophotovoltaic generator.