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DE69217500T2 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung eines gasgemisches - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verbrennung eines gasgemisches

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DE69217500T2
DE69217500T2 DE69217500T DE69217500T DE69217500T2 DE 69217500 T2 DE69217500 T2 DE 69217500T2 DE 69217500 T DE69217500 T DE 69217500T DE 69217500 T DE69217500 T DE 69217500T DE 69217500 T2 DE69217500 T2 DE 69217500T2
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DE
Germany
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burner plate
gas
plate
flow resistance
burner
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DE69217500T
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Het Veld Andre In
Paulus Vloon
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Nefit Buderus BV
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Nefit Fasto BV
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Publication date
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Publication of DE69217500T2 publication Critical patent/DE69217500T2/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details
    • F23D14/48Nozzles
    • F23D14/58Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details
    • F23D14/72Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/74Preventing flame lift-off

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Verbrennen eines brennbaren Gasgemisches, das ein Kohlenwasserstoff- oder Wasserstoff-Gas, ausreichend Luft für eine vollständige Verbrennung des Kohlenwasser- oder Wasserstoff-Gases und ein im wesentlichen nicht brennbares Ballast-Gas enthält. Das Gasgemisch wird unter Druck in einen Druckraum eingespeist, der mindestens teilweise von einer Brennerplatte mit einer Einlaßseite im Druckraum und einer der Einlaßseite gegenüberliegenden Auslaßseite für das Gasgemisch begrenzt ist, das in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Brennerplatte hindurchströmt. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Anordnung sind aus EP-A-0 092 838 bekannt.
  • Um die zunehmend strenger werdenden Umwelt-Standards erfüllen zu können, ist es erforderlich, die Flammentemperatur in Brennern herabzusetzen. Insbesondere ist es erwünscht, den Betrieb mit einer Flammentemperatur durchzuführen, die an beliebigen Stellen innerhalb der Flamme zwischen 600ºC und 800ºC liegt, da einerseits die NOX- Emission in Grenzen gehalten werden kann, wenn die Flammentemperatur niedriger als 800ºC ist, und da andererseits die Emission von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen durch Wahl einer Flammentemperatur höher als 600ºC niedrig gehalten werden kann.
  • Um eine niedrigere Flammentemperatur in einem Brenner zu erzielen, sind verschiedene Prinzipien bekannt.
  • Ein erstes Prinzip besteht darin, daß Wärme aus der Flamme durch eine Oberfläche entzogen werden kann, die in oder in der Nähe der Flammen angeordnet ist, und die dadurch zu glimmen beginnt und die Wärme überträgt, die von der Flamme mit Hilfe von Strahlung an ein zu erhitzendes Element, z.B. einen Wärmetauscher, abgeführt wird. Es kann jedoch auf diese Weise nur eine begrenzte Leistung pro Flächeneinheit erzielt werden, und deshalb kann ein kompakter Brenner damit nicht erzielt werden.
  • Ferner ist bei einem nach diesem Prinzip arbeitenden Brenner die Stabilität der Verbrennung während der Abgabemodulation ein Problem.
  • Ein zweites Prinzip zur Erzielung einer niedrigeren Flammentemperatur besteht darin, den Luftfaktor auf einen Wert größer als 1 zu erhöhen, d.h., daß das brennbare Gasgemisch mehr Luft enthält, als mit der brennbaren Komponente des Gases während der vollständigen Verbrennung reagieren kann. Die Verwendung von hohen Luftfaktoren in Brennern nach dem Stand der Technik ist jedoch nicht so einfach möglich. Insbesondere ist es für den Fall von Luftfaktoren größer als 1,4 schwierig, eine stabile Flamme zu erhalten, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die niedrige Flammentemperatur und die niedrige Temperatur der Brenneroberfläche aufgrund des hohen Luftfaktors nicht ausreichend sind, um das Gasgemisch stabil zu zünden, und die hohe Gasgeschwindigkeit, die sich auch aus dem hohen Luftfaktor ergibt, zum Wegblasen der Flamme führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, mit der eine Verbrennung eines brennbaren Gasgemisches ermöglicht wird, das ein im wesentlichen nicht brennbares Ballast-Gas enthält, insbesondere ein Gasgemisch mit einem Luftfaktor größer als 1,4 oder ein Gasgemisch, dem über einen Rezirkulationsprozeß Abgas hinzugefügt wird, während eine hohe spezifische Abgabe und eine stabile, resonanzfreie Verbrennung beibehalten wird.
  • Weiter ist Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeit einer größeren Modulation der Abgabe über einen großen Bereich zu erzielen.
  • Diese Aufgaben werden bei dem vorerwähnten Verfahren durch die Verwendung einer Brennerplatte erzielt, bei der zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite ein oder mehrere Bereiche, die eine große Anzahl von schmalen Kanälen für den Gasdurchsatz haben, ausgebildet werden. Diese Bereiche haben einen vorbestimmten geringen Durchflußwiderstand, betrachtet von der Einlaßseite zur Auslaßseite der Brennerplatte, und sind durch Bereiche mit hohem Durchflußwiderstand begrenzt, in welchem die Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand mindestens in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß bei einer Verbrennung des Gasgemisches an der Auslaßseite der Brennerplatte von jedem Bereich mit einem geringen Durchflußwiderstand eine Flamme auftritt, die mindestens nahezu vollständig getrennt von den Flammen der anderen Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand ist. Eine derartige Brennerplatte ist an sich aus der EP-A- 0 267 671 bekannt und wird in einem atmosphärischen Gasbrenner für ein mit festen Brennstoff beheiztes Gasfeuer verwendet. Überraschenderweise haben Experimente gezeigt, daß mit einer derartigen Brennerplatte, die in einem Brenner betrieben wird, in welchem ein brennbares, ein im wesentlichen nicht brennbares Ballast-Gas enthaltendes Gasgemisch unter Druck in die Brennerplatte eingespeist wird, eine stabile und resonanzfreie Verbrennung erzielt werden kann.
  • Die Brennerplatte wird in einer Anlage verwendet, die einen Druckraum, mit dem das brennbare Gasgemisch über eine Zuführleitung eingespeist wird, einen Verbrennungsraum, in dem das Gasgemisch verbrannt wird, wobei beide Räume mindestens teilweise durch die Brennerplatte begrenzt sind, und eine Kompressionsvorrichtung zum Erzeugen eines Druckes im Druckraum, der höher ist als der Druck im Verbrennungsraum, aufweist. Die Brennerplatte hat eine Einlaßseite im Druckraum und eine Auslaßseite im Verbrennungsraum für das durch im wesentlichen rechtwinklig zur Ebene der Brennerplatte strömende Gasgemisch, sowie eine Zündvorrichtung, die an der Auslaßseite der Brennerplatte in den Verbrennungsraum eingesetzt ist.
  • Bei einer solchen Anlage nach der Erfindung gibt es Bereiche zwischen den Flammen und in der Nähe der Ränder des Fußes der Flammen, die eine erheblich niedrigere Gasgeschwindigkeit als in den üblichen Bereichen der Flammen haben. Diese Bereiche mit einer geringeren Durchflußgeschwindigkeit bleiben bis auf einen großen Abstand von der Brennerplatte in Takt und gewährleisten eine stabile Verbrennung längs des Randes der Flamme. Solche Bereiche fehlen in einem Brenner, in welchem die Flammen miteinander verschmelzen, so daß in einem solchen Brenner andere Stabilisierungsmittel, z. B. Glimmbereiche oder getrennte Glimmelemente, erforderlich sind. Zusätzlich haben in einem Brenner mit einer Brennerplatte nach der Erfindung die Bereiche mit einer großen Anzahl von Kanälen für den Gasdurchsatz einen geringen, jedoch nicht vernachlässigbaren Durchfl ußwiderstand. Dieser Durchflußwiderstand bewirkt einen Druckabfall im Gasfluß mit dem Ergebnis, daß Druckschwankungen über der Brennerplatte vorhanden sind, die insbesondere in geschlossenen Geräten auftreten, die während der Verbrennung einen geringeren Einfluß auf die Gasflußgeschwindigkeit und die Gasverteilung durch die Brennerplatte haben, und es werden somit Flammenresonanzen unterdrückt. Eine Anlage nach der Erfindung ermöglicht somit eine stabile Verbrennung, und der Ausgang kann über einen großen Bereich moduliert werden.
  • Aufgrund der Verwendung eines Ballast-Gases, das Wärme während der Verbrennung absorbiert und damit die Flammentemperatur verhältnismäßig stark absenkt, hat die Brennerplatte eine niedrige Oberflächentemperatur Die Brennerplatte kann damit eine lange Lebensdauer haben, und es brauchen keine strengen Standards in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften eingehalten werden.
  • Das Ballast-Gas kann Luft sein, das zu einem Luftfaktor des brennbaren Gasgemisches von mehr als 1 führt, oder aber es kann ein Teil des Gasgemisches nach der Verbrennung dem brennbaren Gasgemisch hinzugefügt werden, damit es als Ballast-Gas dient. In letzterem Fall ist der Verbrennungsraum der Anlage mit der Zuführleitung für das brennbare Gasgemisch verbunden. Ein weiteres geeignetes Ballast-Gas ist Wasser, und für spezielle Brenneranwendungen können andere Ballast-Gase verwendet werden. Ein Ballast-Gas kann selbst ein Gemisch aus unterschiedlichen Gasen sein.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung sind die schmalen Kanäle in der Brennerplatte labyrinthförmig in den Bereichen mit einem geringen Durchflußwiderstand ausgebildet, d.h., daß die Achse eines Kanales im allgemeinen keine gerade Linie bildet, und die Kanäle können miteinander verbunden sein. Diese Bereiche können durch ein poröses Material, z.B. keramisches Material, ausgebildet sein.
  • Bei einer anderen Ausführungsform sind die schmalen Kanäle in der Brennerplatte geradlinig ausgebildet und laufen parallel zueinander in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Brennerplatte. Auf diese Weise ist es möglich, die Kanäle durch Schneiden mit einem Laserstrahl oder Wasserstrahl oder dgl. herzustellen. Um einen ausreichenden Druchflußwiderstand zu erzielen, wird ein hydraulischer Durchmesser der Kanäle vorgesehen, der kleiner ist als 0,4 mm, und der vorzugsweise kleiner ist als 0,2 mm.
  • Die Brennerplatte ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß der kleinste Querschnitt eines jeden Bereiches mit einem geringen Druchflußwiderstand zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite, betrachtet in der Ebene der Brennerplatte, mindestens etwa 5mm² beträgt, und daß die Summe dieser kleinsten Querschnitte aller Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand höchstens 70 % der Querschnittsfläche der Brennerplatte auf der Auslaßseite beträgt.
  • Insbesondere ist die Brennerplatte so ausgelegt, daß die vorerwähnte Summe der kleinsten Querschnitte mindestens etwa 10 % und höchstens etwa 50 % der Querschnittsfläche der Brennerplatte auf der Auslaßseite beträgt; insbesondere betragen die niedrigsten und höchsten Prozentzahlen 20 und 40.
  • Die Bereiche in der Brennerplatte mit einem geringen Durchflußwiderstand haben vorteilhafterweise eine im wesentlichen runden Querschnitt, in der Ebene der Brennerplatte betrachtet, mit dem Ergebnis, daß Flammen mit einer natürlichen Form entstehen können.
  • Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform wird erhalten, wenn die Platte aus einer Basisplatte aus im wesentlichen gasdichtem Material besteht, wobei diese Platte mit Löchern versehen ist, deren Ränder die Begrenzungen der Bereiche mit einem niedrigen Durchflußwiderstand festlegen, und wobei die Platte aus einer gasdurchlässigen Struktur besteht, die sich über mindestens den Querschnitt der Löcher erstreckt.
  • Insbesondere kann die gasdurchlässige Struktur in Form einer im wesentlichen flachen Platte hergestellt werden, die die vorerwähnte Basisplatte bedeckt. Auf diese Weise kann die Brennerplatte in besonders einfacher Weise aus zwei Platten zusammengesetzt werden.
  • Es ist ferner möglich, die Löcher in der Basisplatte mindestens teilweise mit der gasdurchlässigen Struktur zu füllen. Dies ermöglicht, eine dünne Brennerplatte zu erreichen, insbesondere, wenn die gasdurchlässige Struktur, die den Querschnitt der Löcher bedeckt, vollständig in diesen Löchern untergebracht ist.
  • In Bezug auf den Preis und die Lieferzeit ist es zweckmäßig, als Basisplatte eine übliche, perforierte Metallplatte auszuwählen.
  • Eine andere mögliche Ausführungsform weist eine gasdurchlässige Platte auf, die örtlich verdichtet ist, um dort die Bereiche mit einem hohen Durchflußwiderstand auszubilden Dies macht es wiederum möglich, eine dünnere Brennerplatte herzustellen, und zusätzlich stellt die Platte eine sich selbst tragende Einheit dar.
  • Die gasdruchlässige Platte kann örtlich in einfacher Weise dadurch verdichtet werden, daß sie mit einem Füllmaterial imprägniert wird. Die Verdichtung kann auch dadurch erzielt werden, daß die Platte an den Stellen komprimiert wird, an denen Bereiche mit einem hohen Durchflußwiderstand ausgebildet werden müssen.
  • Die Struktur der gasdurch lässigen Platte bei dieser Ausführungsform kann eine Schaumstruktur sein, so daß ein einfaches Herstellverfahren möglich ist. Die gasdurch lässige Platte kann auch in Form von zwei Schaumstrukturen mit unterschiedlichem Grad von Gasdurchlässigkeit erreicht werden.
  • Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit einem niedrigen Durchflußwiderstand zweckmäßigerweise aus Metallfasern oder Aluminiumoxydfasern auf Kosten des Widerstandes dieser Materialien gegenüber den auftretenden Temperaturen hergestellt werden. Metallfasern können auch imprägniert sein, was u.a. bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel von Vorteil ist, bei dem der Brenner eine Platte ist, die lokal durch Imprägnieren verdichtet ist. Aluminiumoxydfasern können in besonders zweckmäßiger Weise durch Aufsprühen auf einen Träger aufgebracht werden, was sie gut geeignet für den Einsatz in Verbindung mit einer Basisplatte nach einer früher beschriebenen Ausführungsform macht.
  • Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben:
  • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Anlage nach der Erfindung,
  • Figur 2 zeigt eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Brennerplatte zur Verwendung in einer Anlage nach der Erfindung,
  • Figur 3 zeigt eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Brennerplatte zur Verwendung in einer Anlage nach der Erfindung,
  • Figur 4 zeigt eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Brennerplatte zur Verwendung in einer Anlage nach der Erfindung,
  • Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Brennerplatte zur Verwendung in einer Anlage nach der Erfindung,
  • Figur 6 zeigt einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer Brennerplatte zur Verwendung in einer Anlage nach der Erfindung.
  • Figur 1 zeigt einen Heizkessel 21 mit einer Lufteinlaßleitung 22 und einer Gaseinlaßleitung 23, die in eine Mischkammer 24 münden, in der die zugeführte Luft und das zugeführte Gas gemischt werden. Die Pfeile in dieser Figur geben die Richtung der Strömung des Mediums an. Die Mischkammer 24 ist mit einer Zuführleitung 25 verbunden, in der ein Gebläse 26 angeordnet ist, das das brennbare Gas/Luft-Gemisch druckaufladen kann. Die Zuführleitung 25 endet in einem Druckraum 27, der durch eine Brennerplatte 6 begrenzt ist. Auf der anderen Seite der Brennerplatte 6 ist eine Kombination aus Zündvorrichtung und Temperatursensor 28 in einem Verbrennungsraum 29 angeordnet. In der Nähe dieses Verbrennungsraumes 29 ist ein Wärmetauscher 30 vorgesehen, durch den die heißen Verbrennungsgase, die von getrennten Flammen kommen, strömen und Wärme auf ein weiteres Medium übertragen, das ebenfalls durch den Wärmetauscher 30 strömt. Im Anschluß daran können die Verbrennungsgase durch eine Abgabeleitung 31 abströmen. Der Heizkessel 31 kann beispielsweise als zentraler Heizkessel verwendet werden, und kann dann mit natürlichem Gas beheizt werden. Um die Flammentemperatur im Brenner abzusenken, kann überschüssige Luft in die Mischkammer 24 eingespeist werden, oder aber ein Teil der Gase kann mit Hilfe einer Rezirkulationsleitung 32 erneut in Umlauf gesetzt werden. Die Rezirkulationsleitung 32 ist gestrichelt dargestellt und verbindet die Abgabeleitung 31 mit der Zuführleitung 25. Auf diese Weise wird im wesentlichen nicht verbrennbares Ballast-Gas dem brennbaren Gasgemisch in der Zuführleitung 25 hinzugefügt. Die Rezirkulationsleitung 32 kann ein Steuerventil 33 zum Einstellen des Durchflusses in der Leitung 32 aufweisen.
  • Bei dem Brenner nach Figur 1 ist eine Mischkammer 24 streng genommen nicht erforderlich, da das Gebläse 26 die gleiche Funktion ausführen kann. Ferner kann anstelle eines Gebläses 26 in der Zuführleitung 25 ein Gebläse in der Abgabeleitung 31 angeordnet sein, um die gleichen Gasströme im Heizkessel 21 zu erzeugen. Die Rezirkulationsleitung 32 kann mit der Mischkammer 24, der Lufteinlaßleitung 22 oder der Gaseinlaßleitung 23 verbunden sein, anstatt mit der Zuführleitung 25.
  • Figur 2 zeigt eine rechteckförmige Brennerplatte 1 mit einer Einlaßseite 2 und einer Auslaßseite 3 für ein Gasgemisch, das in der durch Pfeil A angedeuteten Richtung durch die Bereiche strömen kann, die durch schmale, parallele, geradlinige Kanäle mit einem geringen Durchflußwiderstand 4 strömen können. Die Bezugsziffer 5 gibt die Bereiche mit hohem Strömungswiderstand an. Die Brennerplatte kann eine Metallplatte sein, bei der die Kanäle durch Schneiden mittels Laser erstellt werden.
  • Figur 3 zeigt eine rechteckförmige Brennerplatte 6, die wiederum mit einer Einlaßseite 7 und einer Auslaßseite 8 versehen ist, durch die Gasgemisch in der durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung strömen kann. Diese Brennerplatte besteht aus einer Metallplatte 9, die mit rechteckigen Löchern perforiert ist, und einer porösen Platte 11, die eine gasdurchlässge Struktur bildet und die aus aufgesprühten Aluminiumoxydfasern besteht. Die Richtung des Gasstromes kann ferner entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeiles B festgelegt werden. In diesem Fall gibt die Bezugsziffer 8 die Einlaßseite und die Bezugsziffer 7 die Auslaßseite an.
  • Figur 4 zeigt eine rechteckförmige Brennerplatte 12, die aus einer perforierten Basisplatte 13 besteht, welche mit einer porösen Schicht 14 versehen ist, die die Oberseite und die Unterseite der Platte bedeckt und die die Perforationen in der Basisplatte auffüllt.
  • Figur 5 zeigt eine Brennerplatte 1 5 ähnlich der Brennerplatte nach Figur 3; erstere unterscheidet sich von letzterer dadurch, daß runde, konische Löcher 1 7 in der Metallplatte 16 ausgebildet sind.
  • Figur 6 zeigt eine Brennerplatte 18, die aus einer Metalifasermatte besteht, welche so verdichtet ist, daß Bereiche mit hohem Durchflußwiderstand 19 gebildet werden, die Bereiche mit geringem Strömungswiderstand 20 begrenzen.
  • Eine Brennerplatte, die aus einer Metallplatte besteht, welche mit runden Löchern perforiert und mit einer porösen Platte abgedeckt ist, wurde getestet. Die Konfiguration dieser Platte und die Testbedingungen sind in Tabelle 1 angegeben, in der die Emission von schädlichen Substanzen ebenfalls angegeben ist, u.z. für eine Abgabe, die konstant gehalten wird, und als eine Funktion des Luftfaktors. Es ergibt sich hieraus eindeutig, daß eine beachtliche Verringerung dieser Emission im Vergleich zu bekannten Verbrennungsmethoden erzielt werden kann, wenn der Luftfaktor niedriger gehalten wurde und nie mehr als 1,4 betragen hat.
  • Tabelle 2 zeigt ferner den Einfluß der Abgabe auf die schädliche Emission für eine Verbrennungsmethode nach der Erfindung. Es ergibt sich hieraus, daß die Abgabe über einen weiten Bereich variiert werden kann, während die schädliche Emission niedrig und theoretisch konstant bleibt.
  • Die Brennerplatten, die in der Zeichnung dargestellt sind, sind alle flach ausgebildet. Die Platten können aber auch eine andere Form haben, z.B. eine gekrümmte, gerippte oder gebogene Form. Es ist jedoch wesentlich, daß die Brennerplatten nach der Erfindung so ausgelegt sind, daß während des Betriebes in einem Brenner Flammen, die mindestens nahezu vollständig voneinander getrennt sind, an der Auslaßseite der Brennerplatte auftreten. Tabelle 1: Testresultate mit einer Brennerplatte, die aus einer Metallplatte besteht, welche mit runden Löchern perforiert und mit einer porösen Platte abgedeckt ist, wobei der Luftfaktor variiert wird. Es ist keine Rezirkulation von Abgasen vorgesehen. Tabelle 2: Testresultate mit einer Brennerplatte, die als Metaliplatte mit runden Löchern perforiert und mit einer porösen Platte abgedeckt ausgebildet ist; die Leistungsabgabe wird variiert. Es erfolgt keine Rezirkulation von Abgasen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Verbrennen eines brennbaren Gasgemisches mit Hilfe einer Brennerplatte (1; 6; 12; 15; 18) mit einer Einlaßseite (2; 7) und einer der Einlaßseite gegenüberliegenden Auslaßseite (3; 8) für das durch im wesentlichen in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Brennerplatte hindurchströmende Gasgemisch, wobei in der Brennerplatte zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite ein oder mehrere Bereiche (4; 20) ausgebildet sind, die eine große Anzahl von schmalen Kanälen für den Gasdurchfluß enthalten, die einen vorbestimmten geringen Durchflußwiderstand, von der Einlaßseite zur Auslaßseite der Brennerplatte gesehen, besitzen, und die durch Bereiche (5; 19) mit einem hohen Durchflußwiderstand begrenzt sind, wobei die Bereiche mit einem geringen Durchflußwiderstand mindestens in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß bei einer Verbrennung des Gasgemisches an der Auslaßseite der Brennerplatte von jedem Bereich mit einem geringen Durchflußwiderstand eine Flamme auftritt, die mindestens nahezu vollständig von den Flammen der anderen Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch, das ein Kohlenwasserstoff- oder Wasserstoff-Gas, ausreichend Luft für eine vollständige Verbrennung des Kohlenwasserstoff- oder Wasserstoff-Gases und ein im wesentlichen nicht brennbares Ballast-Gas enthält, unter Druck in einen Druckraum (27) eingespeist wird, der mindestens teilweise durch die Einlaßseite (2; 7) der Brennerplatte (1; 6; 12; 15; 18) begrenzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballast-Gas Luft ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Gasgemisches nach der Verbrennung dem brennbaren Gasgemisch hinzugefügt wird, damit es als Ballast-Gas dient.
4. Anlage zum Verbrennen eines brennbaren Gasgemisches, das ein Kohlenwasserstoff- oder Wasserstoff-Gas, ausreichend Luft für eine vollständige Verbrennung des Kohlenwasserstoff- oder Wasserstoff-Gases und ein im wesentlichen nicht brennbares Ballast-Gases enthält, mit
einem Druckraum (27), dem das brennbare Gasgemisch über eine Zuführleitung (25) zugeführt wird, und einem Verbrennungsraum (29), in dem das Gasgemisch verbrannt wird, wobei beide Räume mindestens teilweise durch eine Brennerplatte (1; 6; 12; 1 5; 18) begrenzt sind, und einer Kompressionsvorrichtung (26) zum Erzeugen eines Druckes im Druckraum (27), der höher ist als der Druck im Verbrennungsraum (29), wobei die Brennerplatte eine Einlaßseite im Druckraum (27) und eine Auslaßseite im Verbrennungsraum (29) für das durch im wesentlichen in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Brennerplatte hindurchströmende Gasgemisch, und eine Zündvorrichtung (28), die an der Auslaßseite der Brennerplatte im Verbrennungsraum (29) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einlaßseite (2; 7) und der Auslaßseite (3; 8) der Brennerplatte (1; 6; 12; 15; 18) ein oder mehrere Bereiche gebildet werden, die eine große Anzahl von schmalen Kanälen für den Gasdurchfluß enthalten, daß die Bereiche (4; 20) einen vorbestimmen geringen Durchflußwiderstand, betrachtet von der Einlaßseite zur Auslaßseite der Brennerplatte, aufweisen, und daß sie durch Bereiche (5; 19) begrenzt sind, die einen hohen Durchflußwiderstand besitzen, wobei die Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand mindestens in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß bei einer Verbrennung des Gasgemisches an der Auslaßseite der Brennerplatte aus jedem Bereich mit geringem Durchflußwiderstand eine Flamme auftritt, die mindestens nahezu vollständig von den Flammen der anderen Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand getrennt sind.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (29) mit der Zuführleitung (25) verbunden ist, um einen Teil des Gasgemisches nach dessen Verbrennung dem brennbaren Gasgemisch hinzuzufügen, damit es als Ballast-Gas wirkt.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Kanäle in der Brennerplatte ein Labyrinth ausbilden.
7. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Kanäle in der Brennerplatte (1) geradlinig ausgebildet sind und parallel zueinander in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Brennerplatte verlaufen.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Querschnitt eines jeden Bereiches (4; 20) in der Brennerplatte (1; 6; 12; 1 5; 18) mit einem geringen Durchflußwiderstand zwischen der Einlaßseite (2; 7) und der Auslaßseite (3; 8), in der Ebene der Brennerplatte gesehen, mindestens etwa 5 mm² beträgt, und daß die Summe dieser kleinsten Querschnitte aller Bereiche mit geringem Durchflußwiderstand höchstens etwa 70% der Oberfläche der Brennerplatte an der Auslaßseite, insbesondere mindestens etwa 20% und höchstens etwa 40% der Oberfläche der Brennerplatte an der Auslaßseite oder noch spezieller mindestens etwa 20% und höchstens 40% der Oberfläche der Brennerplatte an der Auslaßseite beträgt.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (4; 20) in der Brennerplatte (1; 6; 12; 1 5; 18) mit einem geringen Durchflußwiderstand einen im wesentlichen runden Querschnitt, in der Ebene der Brennerplatte gesehen, aufweisen.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 4 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerplatte aus einer Basisplatte (9; 13; 16) aus im wesentlichen gasdichtem Material besteht, daß die Basisplatte mit Löchern (10; 17) versehen ist, deren Ränder die Begrenzungen der Bereiche (4; 20) mit geringem Durchflußwiderstand festlegen, und daß die Basisplatte aus einem gasdurchlässigen Gefüge (11; 14) besteht, das sich über mindestens den Querschnitt der Löcher erstreckt.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchlässige Anordnung (11, 14) die Form einer im wesentlichen flachen, die Basisplatte überdeckenden Platte hat.
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (10; 17) in der Basisplatte (9; 13; 16) mindestens teilweise mit dem gasdurchlässigen Gefüge (11; 14) gefüllt sind.
1 3. Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (9; 13; 16) eine perforierte Metallplatte ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 4 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerplatte (18) eine gasdurchlässige Platte ist, die örtlich verdichtet ist.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerplatte örtlich durch Imprägnieren mit einem Füllmaterial oder durch teuweises Komprimieren der Platte verdichtet ist.
16. Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerplatte (18) ein Schaumgefüge hat oder aus zwei Schaumgefügen mit unterschiedlichen Gasdurchlässigkeiten besteht.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 4 - 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (4; 20) in der Brennerplatte mit geringem Durchflußwiderstand aus Metalifasern oder Aluminiumoxidfasern bestehen.
DE69217500T 1991-10-03 1992-10-02 Verfahren und vorrichtung zur verbrennung eines gasgemisches Expired - Lifetime DE69217500T2 (de)

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