DE102021103247A1

DE102021103247A1 - Method and arrangement for reducing a combustion temperature during the combustion of hydrogen and air in a heater

Info

Publication number: DE102021103247A1
Application number: DE102021103247.4A
Authority: DE
Inventors: Arnold Wohlfeil; Klaus Richter; Andreas Reinert; Sven Hanfland; Jochen Grabe; Bodo Oerder; Heinz-Jörg Tomczak; Frank Altendorf; Frank Salg; Michael Paul
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2021-02-11
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2022-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Reduzieren einer Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung von Wasserstoff enthaltendem Brenngas mit Luft in einem Verbrennungsraum (2) eines Heizgerätes (1), wobei dem Verbrennungsraum (2) ein Gemisch aus Brenngas und Luft zugeführt und im Verbrennungsraum (2) verbrannt wird und wobei dem Gemisch und/oder während der Verbrennung dem Verbrennungsraum (2) Wasser zugeführt wird. Das Wasser kann dem Brenngas, der Luft und/oder dem Gemisch vor dem Verbrennungsraum (2) zugeführt werden oder es kann dem Verbrennungsraum (2) direkt zugeführt werden. Insbesondere kann im Abgas enthaltenes Wasser über eine Abgasrückführung (14) zugeführt werden. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, mit einfachen Mitteln die Verbrennungstemperatur bei Verbrennung von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Brennstoff zu senken und damit die Erzeugung von Stickoxiden zu reduzieren sowie den Leistungsbereich eines Heizgerätes 1 nach unten zu erweitern.

The invention relates to a method and an arrangement for reducing a combustion temperature during the combustion of hydrogen-containing fuel gas with air in a combustion chamber (2) of a heating device (1), a mixture of fuel gas and air being fed to the combustion chamber (2) and in the combustion chamber ( 2) is burned and water is supplied to the mixture and/or during the combustion to the combustion chamber (2). The water can be fed to the fuel gas, the air and/or the mixture before the combustion chamber (2) or it can be fed directly to the combustion chamber (2). In particular, water contained in the exhaust gas can be fed in via an exhaust gas recirculation system (14). The present invention makes it possible to use simple means to lower the combustion temperature when burning hydrogen or hydrogen-containing fuel and thus to reduce the production of nitrogen oxides and to expand the power range of a heater 1 downwards.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur (Flammentemperatur) in einem Heizgerät, das mit Wasserstoff und/oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas betreibbar ist. Wasserstoff als Brenngas oder als Beimischung zu Brenngasen wird immer wichtiger, und es werden große Anstrengungen unternommen, neue oder auch existierende Heizgeräte für einen Betrieb damit zu ertüchtigen. Dabei geht es nicht nur um große Anlagen, sondern auch um Wandgeräte zur Erwärmung von Wasser und generell um Heizgeräte für die Beheizung von Gebäuden und/oder die Bereitstellung von warmem Wasser.The invention relates to a method and an arrangement for reducing the combustion temperature (flame temperature) in a heater that can be operated with hydrogen and/or a fuel gas containing hydrogen. Hydrogen as a fuel gas or as an admixture to fuel gases is becoming more and more important, and great efforts are being made to upgrade new or existing heating devices for operation with it. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water.

Wasserstoff unterscheidet sich bei seiner Verbrennung in mehreren Punkten von bisher verwendeten Brenngasen, insbesondere ist eine Wasserstofflamme für das menschliche Auge fast unsichtbar, brennt aber mit höherer Temperatur als mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen erzeugte Flammen ab. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für Heizgeräte (insbesondere sogenannte Gas-Brennwert-Geräte) die mit reinem Wasserstoff oder mit Brenngas, das zu mehr als 50%, insbesondere mehr als 97%, aus Wasserstoff besteht, betrieben werden.During its combustion, hydrogen differs in several respects from fuel gases used up to now. In particular, a hydrogen flame is almost invisible to the human eye, but burns at a higher temperature than flames generated with fuels containing carbon. The present invention is particularly suitable for heating devices (especially so-called gas condensing devices) that are operated with pure hydrogen or with fuel gas that consists of more than 50%, in particular more than 97%, hydrogen.

Je höher die Temperaturen bei einer Verbrennung eines Brennstoffes mit Luft sind, desto mehr schädliche Stickoxide werden aus in der Luft enthaltenem Stickstoff gebildet. Schon die Verwendung von Vormischbrennern, bei denen zunächst Brennstoff und Luft gemischt werden und das Gemisch dann einem Verbrennungsprozess zugeführt wird, reduziert die Stickoxidproduktion gegenüber früher verwendeten Diffusionsbrennern. Allerdings werden auch bei Vormischbrennern umso mehr Stickoxide produziert, je größer der Anteil an Wasserstoff im Brennstoff ist, da er bei hohen Temperaturen verbrennt und die Verbrennungstemperatur erhöht.The higher the temperatures when a fuel is burned with air, the more harmful nitrogen oxides are formed from the nitrogen contained in the air. Even the use of premix burners, in which fuel and air are first mixed and the mixture is then fed into a combustion process, reduces the production of nitrogen oxides compared to diffusion burners used in the past. However, even with premix burners, the more nitrogen oxides are produced, the greater the proportion of hydrogen in the fuel, since it burns at high temperatures and increases the combustion temperature.

Um eine stabile, sichere und umweltfreundliche Verbrennung zu ermöglichen, sind je nach Heizgerät bestimmte Mindest-Volumenströme an Brenngas-Luft-Gemisch erforderlich, was bei einem hohen Wasserstoffanteil im Brenngas zu einer entsprechend hohen Mindestleistung des Heizgerätes führt, die nur unterschritten werden kann, wenn das Heizgerät intervallweise betrieben wird. Wünschenswert ist es, diese Mindestleistung so gering wie möglich zu halten, um die Leistung in einem breiten Bereich ohne intervallweisen Betrieb modulieren zu können.In order to enable stable, safe and environmentally friendly combustion, certain minimum volume flows of fuel gas-air mixture are required depending on the heater, which, with a high proportion of hydrogen in the fuel gas, leads to a correspondingly high minimum output of the heater, which can only be undershot if the heater is operated intermittently. It is desirable to keep this minimum power as low as possible in order to be able to modulate the power over a wide range without intermittent operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschildeten Probleme wenigstens teilweise zu lösen, und insbesondere die Schaffung eines Verfahrens und einer Anordnung zum Feststellen und/oder quantitativen Bestimmen des Vorhandenseins von (atomarem oder molekularem) Wasserstoff in einem Verbrennungsraum oder einer Abgasanlage eines Heizgerätes, wobei die Anordnung einfach und geeignet für einen Alltagsbetrieb eines Heizgerätes sein soll.The object of the present invention is to at least partially solve the problems outlined with reference to the prior art, and in particular to provide a method and an arrangement for detecting and/or quantifying the presence of (atomic or molecular) hydrogen in a combustion chamber or an exhaust system of a heater, the arrangement should be simple and suitable for everyday operation of a heater.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Anordnung sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.A method and an arrangement as well as a computer program product according to the independent claims serve to solve this task. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the respective dependent claims. The description, in particular in connection with the drawing, illustrates the invention and specifies further exemplary embodiments.

Hierzu trägt ein Verfahren bei zum Reduzieren einer Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung von Wasserstoff enthaltendem Brenngas mit Luft in einem Verbrennungsraum eines Heizgerätes, wobei dem Verbrennungsraum ein Gemisch aus Brenngas und Luft zugeführt und im Verbrennungsraum verbrannt wird und wobei dem Gemisch und/oder während der Verbrennung dem Verbrennungsraum Wasser zugeführt wird.Contributing to this is a method for reducing a combustion temperature when combusting hydrogen-containing fuel gas with air in a combustion chamber of a heater, a mixture of fuel gas and air being supplied to the combustion chamber and being burned in the combustion chamber, and the mixture and/or the water is supplied to the combustion chamber.

Insbesondere kann das Wasser dem Brenngas, der Luft und/oder dem Gemisch vor dem Verbrennungsraum zugeführt werden, je nachdem, welche Variante für ein Heizgerät leichter oder mit besserer Wirkung durchgeführt werden kann. Es ist weiter möglich, zunächst das Brenngas und die Luft in einem vorbestimmten Verhältnis miteinander zu mischen und danach auf der Reise des Gemischs bis hin zum Verbrennungsraum Wasser einer vorgegebenen Menge zuzuführen.In particular, the water can be supplied to the fuel gas, the air and/or the mixture in front of the combustion chamber, depending on which variant can be carried out more easily or with a better effect for a heating device. It is also possible to first mix the fuel gas and the air in a predetermined ratio and then to supply water in a predetermined amount on the journey of the mixture to the combustion chamber.

In einer anderen Ausführungsform wird zusätzlich oder alternativ das Wasser dem Verbrennungsraum (direkt) zugeführt, insbesondere als Dampf, als feuchtes Gas und/oder in Form von fein verteilten Tröpfchen. Im Verbrennungsraum verdampfen kleine Tröpfchen sofort und reduzieren auch dadurch die Verbrennungstemperatur.In another embodiment, the water is additionally or alternatively supplied (directly) to the combustion chamber, in particular as steam, as moist gas and/or in the form of finely divided droplets. Small droplets vaporize immediately in the combustion chamber and thereby also reduce the combustion temperature.

In einer besonderen Ausführungsform wird Wasser mittels einer Abgasrückführung (dem Brenngas, der Luft und/oder dem Gemisch vor dem Verbrennungsraum) zugeführt. Das Abgas eines Heizgerätes enthält als Verbrennungsprodukt Wasser (bei Verbrennung von reinem Wasserstoff ist Wasser das einzige Verbrennungsprodukt). Mit dem rückgeführten Anteil an Abgas gelangt daher auch Wasser in den Verbrennungsraum und kann so die Verbrennungstemperatur senken. Eine Abgasrückführung ist allerdings nur für reinen Wasserstoff unproblematisch, weil bei Anteilen von Kohlenstoff im Brenngas (durch Kohlenwasserstoffe) immer das Risiko einer Bildung von Kohlenmonoxid besteht, wenn zu wenig Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung zur Verfügung steht. Dies kann bei Verbrennung von reinem Wasserstoff nicht geschehen.In a special embodiment, water is supplied by means of exhaust gas recirculation (to the fuel gas, the air and/or the mixture in front of the combustion chamber). The exhaust gas from a heater contains water as a combustion product (when burning pure hydrogen, water is the only combustion product). With the recirculated proportion of exhaust gas, water also gets into the combustion chamber and can thus reduce the combustion temperature. However, exhaust gas recirculation is only unproblematic for pure hydrogen because of the proportion of carbon in the fuel gas (due to hydrocarbons) there is always a risk of carbon monoxide formation if there is insufficient oxygen for complete combustion. This cannot happen when burning pure hydrogen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Frischwasser und/oder in einem Wärmetauscher des Heizgerätes kondensiertes Wasser zuzuführen. Wird Wasser(-dampf) dem Brenngas hinzugefügt, sinkt auch der Anteil der brennbaren Stoffe im Gemisch. Dadurch wird bei konstantem Volumenstrom weniger Leistung bei der Verbrennung umgesetzt. Hierdurch kann der Modulationsbereich des Gerätes nach unten hin erweitert werden.A further possibility consists in supplying fresh water and/or water condensed in a heat exchanger of the heating device. If water (steam) is added to the fuel gas, the proportion of combustible substances in the mixture also decreases. As a result, less power is converted during combustion at a constant volume flow. This allows the modulation range of the device to be extended downwards.

Um jeweils eine geeignete Menge Wasser zuzuführen, ist es sinnvoll, dass eine Steuer- und Regeleinheit die Zuführung von Wasser in Abhängigkeit von mindestens einem Verbrennungsparameter regelt. Eine typische Steuer- und Regeleinheit kann aus vorhandenen Messdaten und gespeicherten Kalibrierdaten die Verbrennungstemperatur schätzen und eine zur Senkung der Verbrennungstemperatur auf einen vorgebbaren Zielwert geeignete Wasserzufuhr regeln.In order to supply a suitable quantity of water in each case, it makes sense for a control and regulation unit to regulate the supply of water as a function of at least one combustion parameter. A typical control and regulation unit can estimate the combustion temperature from existing measurement data and stored calibration data and regulate a water supply that is suitable for lowering the combustion temperature to a target value that can be specified.

Zur Lösung der Aufgabe dient auch eine Anordnung zum Reduzieren einer Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung von Wasserstoff enthaltendem Brenngas mit Luft in einem Verbrennungsraum eines Heizgerätes, wobei dem Verbrennungsraum ein Gemisch aus Brenngas und Luft zuführbar ist und im Verbrennungsraum verbrannt werden kann und wobei Mittel zur (geregelten oder einstellbaren) Zuführung von Wasser während einer Verbrennung vorhanden sind. Die Mittel können separate Bauteile umfassen, wie eine Wasserführung, ein Ventil, eine Pumpe, einen Kondensator, eine (Spray-)Düse, etc. Die Mittel können (zudem) Einstellungen bzw. Eigenschaften in einer Steuer- und Regeleinheit oder der vorgenannten Bauteile sein, die die Zuführung von Wasser während einer Verbrennung bedarfsgerecht anpassen können.The task is also solved by an arrangement for reducing a combustion temperature during the combustion of fuel gas containing hydrogen with air in a combustion chamber of a heating device, wherein a mixture of fuel gas and air can be supplied to the combustion chamber and can be burned in the combustion chamber and wherein means for (regulated or adjustable) supply of water during combustion. The means can include separate components, such as a water supply, a valve, a pump, a condenser, a (spray) nozzle, etc. The means can (also) be settings or properties in a control and regulation unit or the aforementioned components , which can adjust the supply of water as needed during combustion.

Bevorzugt ist (jedenfalls für einen Betrieb mit reinem Wasserstoff) eine Abgasrückführung an dem Heizgerät vorhanden ist, mit welcher Wasser enthaltendes Abgas dem Gemisch und/oder wieder dem Verbrennungsraum zuführbar ist.It is preferable (at least for operation with pure hydrogen) to have exhaust gas recirculation on the heater, with which exhaust gas containing water can be fed to the mixture and/or back to the combustion chamber.

Eine Einspritzung für Wasser in Form fein verteilter Tröpfchen kann vor dem oder im Verbrennungsraum vorhanden sein. Dies kann durch eine oder mehrere Düsen, Lochböden oder dergleichen erfolgen. Das Wasser kann Frischwasser sein und/oder Kondenswasser aus einem Wärmetauscher.An injection for water in the form of finely divided droplets can be present before or in the combustion chamber. This can be done through one or more nozzles, perforated plates or the like. The water can be fresh water and/or condensed water from a heat exchanger.

Insbesondere kann eine Einrichtung zur Zuführung von Kondenswasser eines Wärmetauschers des Heizgerätes vorhanden sein. Dem Abgas wird immer Wärme entzogen (das ist eine wesentliche Funktion eines Heizgerätes), wobei an den Wärmetauscherflächen Wasser kondensiert und z. B. in einer Wanne aufgefangen werden kann. Dieses Wasser kann für die beschriebene Funktion genutzt werden.In particular, there can be a device for supplying condensed water to a heat exchanger of the heating device. Heat is always extracted from the exhaust gas (this is an essential function of a heater), with water condensing on the heat exchanger surfaces and e.g. B. can be collected in a tub. This water can be used for the function described.

Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Computerprogramprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Anordnung das beschriebene Verfahren ausführt. Die jeweils geeignete Zuführung von Wasser benötigt ein Programm und Daten in der Steuer- und Regeleinheit, wobei beides gelegentlich aktualisiert werden muss.A further aspect also relates to a computer program product comprising instructions which cause the arrangement described to carry out the method described. The appropriate supply of water requires a program and data in the control and regulation unit, both of which need to be updated from time to time.

Die Erläuterungen zum Verfahren können zur näheren Charakterisierung der Anordnung herangezogen werden, und umgekehrt. Die Anordnung kann auch so eingerichtet sein, dass damit das Verfahren durchgeführt wird.The explanations for the method can be used for a more detailed characterization of the arrangement, and vice versa. The arrangement can also be set up in such a way that the method is carried out with it.

Schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

1: schematisch als erstes Ausführungsbeispiel ein Heizgerät mit einer Abgasrückführung von wasserhaltigem Abgas und
2: schematisch als zweites Ausführungsbeispiel ein Heizgerät mit einer Wassereinspritzung.

Schematic exemplary embodiments of the invention, to which this is not limited, and the mode of operation of the method will now be explained in more detail with reference to the drawing. They represent:

1 : Schematically as a first embodiment, a heater with an exhaust gas recirculation of water-containing exhaust gas and
2 : Schematically, as a second exemplary embodiment, a heater with water injection.

1 zeigt schematisch ein Heizgerät 1, welches mit Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas betreibbar ist. Einem Verbrennungsraum 2 wird mittels eines Gebläses 3 von einer Luftzuführung 4 Luft zugeführt. Dieser Luft wird in einem ersten Mischelement 8 (z. B. einer Venturi-Düse) ein wasserstoffhaltiges Brenngas (oder reiner Wasserstoff) aus einer Brenngaszuführung 6 mittels eines Brenngasventils 5 zugemischt. Ein Rückschlagventil 7 kann vorgesehen sein, um zu verhindern, dass bei ungünstigen Druckverhältnissen Luft in die Brenngaszufuhr 6 (meist ein Versorgungsnetz) gelangt. Nach Verbrennung des im Mischelement 8 erzeugten Gemisches im Verbrennungsraum 2 gelangen entstehende Verbrennungsgase (Abgase) über einen Wärmetauscher 9 zu einem Abgasauslass 10. Eine Steuer- und Regeleinheit 11 regelt das gesamte Heizgerät 1 und steht mit verschiedenen Komponenten 3, 5, 12, 17 über Steuerleitungen 21 in Verbindung. Da das Abgas von wasserstoffhaltigem Brenngas als Verbrennungsprodukt Wasser enthält, kann es zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum 2 beitragen. Zu diesem Zweck wird Abgas über eine Abgasrückführung 14 zurückgeführt und vor dem Verbrennungsraum 2 dem Brenngas, der Luft und/oder dem Gemisch beigefügt. Im vorliegenden Beispiel erfolgt dies über ein zweites Mischelement 13 (z. B. auch eine Venturi-Düse) im Brenngasweg. Ein Lüfter 12, der von der Steuer- und Regeleinheit 11 geregelt wird, bestimmt den Volumenstrom an rückgeführtem Abgas. Das in dem Abgas enthaltene Wasser reduziert die Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum 2, so dass weniger schädliche und/oder die Umwelt belastende Stickoxide entstehen. 1 shows schematically a heater 1, which can be operated with hydrogen or a hydrogen-containing fuel gas. Air is supplied to a combustion chamber 2 from an air supply 4 by means of a blower 3 . A fuel gas containing hydrogen (or pure hydrogen) from a fuel gas feed 6 is mixed with this air in a first mixing element 8 (eg a Venturi nozzle) by means of a fuel gas valve 5 . A non-return valve 7 can be provided in order to prevent air from entering the combustion gas supply 6 (usually a supply network) in the event of unfavorable pressure conditions. After combustion of the mixture generated in the mixing element 8 in the combustion chamber 2, the resulting combustion gases (exhaust gases) reach an exhaust gas outlet 10 via a heat exchanger 9. A control and regulation unit 11 regulates the entire heater 1 and is connected to various components 3, 5, 12, 17 Control lines 21 in connection. Since the exhaust gas of hydrogen-containing fuel gas contains water as a combustion product, it can contribute to reducing a combustion temperature in the combustion chamber 2 . For this purpose, exhaust gas is recirculated via an exhaust gas recirculation system 14 and before it is burned voltage space 2 attached to the fuel gas, the air and / or the mixture. In the present example, this takes place via a second mixing element 13 (e.g. also a Venturi nozzle) in the fuel gas path. A fan 12, which is controlled by the control and regulation unit 11, determines the volume flow of recirculated exhaust gas. The water contained in the exhaust gas reduces the combustion temperature in the combustion chamber 2 so that less harmful nitrogen oxides and/or nitrogen oxides that pollute the environment are produced.

Der gleiche Effekt kann, wie schematisch in 2 dargestellt, auch ohne oder zusätzlich zu einer Abgasrückführung 14 erreicht werden, indem direkt Wasser dem Verbrennungsprozess zugeführt wird. Die kann insbesondere mittels einer Pumpe 17 erfolgen, die Wasser aus einer Frischwasserzuführung 16 zu mindestens einer Einspritzung 18 (z. B. eine oder mehrere Sprühdüsen) fördert. Die Einspritzung verteilt das Wasser in Form von kleinen Tröpfchen 19 (als Sprühnebel oder jedenfalls sehr fein zerstäubt) in dem Verbrennungsraum 2. Aufgrund hoher Temperatur im Verbrennungsraum 2 ist es auch möglich, Wasser einfach von oben durch ein feines Sieb oder dergleichen in den Verbrennungsraum rieseln oder tröpfeln zu lassen, da die Tropfen sehr schnell verdampfen und dabei auch die Verbrennungstemperatur senken (durch das Vorhandensein von Wasser und durch den Entzug von Verdampfungswärme). Das benötigte Wasser kann statt von einer Frischwasserzufuhr 16 auch aus einem Kondenswasserbehälter 15 (z. B. einer Auffangwanne des Wärmetauschers 9) entnommen werden durch eine Kondenswasserleitung 20.The same effect can, as schematically in 2 shown, can also be achieved without or in addition to an exhaust gas recirculation 14 by water being fed directly to the combustion process. This can be done in particular by means of a pump 17 which delivers water from a fresh water supply 16 to at least one injection 18 (eg one or more spray nozzles). The injection distributes the water in the form of small droplets 19 (as a spray mist or at least very finely atomized) in the combustion chamber 2. Due to the high temperature in the combustion chamber 2, it is also possible to simply trickle water into the combustion chamber from above through a fine sieve or the like or let it trickle, as the drops evaporate very quickly, also lowering the combustion temperature (due to the presence of water and the removal of heat of vaporization). The required water can also be taken from a condensed water tank 15 (e.g. a collecting pan of the heat exchanger 9) instead of from a fresh water supply 16 through a condensed water line 20.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, mit einfachen Mitteln die Verbrennungstemperatur bei Verbrennung von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Brennstoff zu senken und damit die Erzeugung von Stickoxiden zu reduzieren sowie den Leistungsbereich eines Heizgerätes 1 nach unten zu erweitern.The present invention makes it possible to use simple means to lower the combustion temperature when burning hydrogen or hydrogen-containing fuel and thus to reduce the production of nitrogen oxides and to expand the power range of a heater 1 downwards.

BezugszeichenlisteReference List

11: Heizgerätheater
22: Verbrennungsraumcombustion chamber
33: Gebläsefan
44: Luftzufuhrair supply
55: Brenngasventilfuel gas valve
66: Brenngaszufuhrfuel gas supply
77: Rückschlagventilcheck valve
88th: Erstes MischelementFirst mixing element
99: (Abgas-)Wärmetauscher(Exhaust gas) heat exchanger
1010: Abgasauslassexhaust outlet
1111: Steuer- und Regeleinheitcontrol and regulation unit
1212: LüfterFan
1313: Zweites MischelementSecond mixing element
1414: Abgasrückführungexhaust gas recirculation
1515: Kondenswasserbehälter / Wannecondensate container / tub
1616: Frischwasserzufuhrfresh water supply
1717: Pumpepump
1818: Einspritzunginjection
1919: Tröpfchen (Wassernebel, fein zerstäubtes Wasser)Droplets (water mist, finely atomized water)
2020: Kondenswasserleitungcondensate pipe
2121: Steuerleitungencontrol lines

Claims

Verfahren zum Reduzieren einer Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung von Wasserstoff enthaltendem Brenngas mit Luft in einem Verbrennungsraum (2) eines Heizgerätes (1), wobei dem Verbrennungsraum (2) ein Gemisch aus Brenngas und Luft zugeführt und im Verbrennungsraum (2) verbrannt wird und wobei dem Gemisch und/oder während der Verbrennung dem Verbrennungsraum (2) Wasser zugeführt wird.Method for reducing a combustion temperature during the combustion of fuel gas containing hydrogen with air in a combustion chamber (2) of a heating device (1), wherein a mixture of fuel gas and air is supplied to the combustion chamber (2) and burned in the combustion chamber (2) and wherein the Mixture and / or during the combustion of the combustion chamber (2) water is supplied.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Wasser dem Brenngas, der Luft und/oder dem Gemisch vor dem Verbrennungsraum (2) zugeführt wird.procedure after claim 1 , wherein the water is supplied to the fuel gas, the air and/or the mixture in front of the combustion chamber (2).

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Wasser dem Verbrennungsraum (2) zugeführt wird.procedure after claim 1 , wherein the water is fed to the combustion chamber (2).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wasser als Dampf, als feuchtes Gas und/oder in Form von fein verteilten Tröpfchen (19) zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the water is supplied as steam, as a moist gas and/or in the form of finely divided droplets (19).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Wasser mittels einer Abgasrückführung (14) zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which water is supplied by means of an exhaust gas recirculation system (14).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Frischwasser von einer Frischwasserzufuhr (16) und/oder in einem Wärmetauscher (9) des Heizgerätes (1) kondensiertes Wasser zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which fresh water is supplied from a fresh water supply (16) and/or water condensed in a heat exchanger (9) of the heating device (1).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Steuer- und Regeleinheit (11) die Zuführung von Wasser in Abhängigkeit von mindestens einem Verbrennungsparameter regelt.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , wherein a control and regulation unit (11) regulates the supply of water depending on at least one combustion parameter.

Anordnung zum Reduzieren einer Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung von Wasserstoff enthaltendem Brenngas mit Luft in einem Verbrennungsraum (2) eines Heizgerätes (1), wobei dem Verbrennungsraum (2) ein Gemisch aus Brenngas und Luft zuführbar ist und im Verbrennungsraum (2) verbrannt werden kann, und wobei Mittel (12, 13; 17, 18) zur Zuführung von Wasser während einer Verbrennung vorhanden sind.Arrangement for reducing a combustion temperature during the combustion of fuel gas containing hydrogen with air in a combustion chamber (2) of a heating device (1), the combustion chamber (2) containing a mixture of Fuel gas and air can be supplied and can be burned in the combustion chamber (2), and means (12, 13; 17, 18) for supplying water during combustion are present.

Anordnung nach Anspruch 8, wobei eine Abgasrückführung (14) an dem Heizgerät (1) vorhanden ist, mit welcher Wasser enthaltendes Abgas dem Gemisch zuführbar ist.arrangement according to claim 8 , wherein an exhaust gas recirculation (14) on the heater (1) is present, with which water-containing exhaust gas can be fed to the mixture.

Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Einspritzung (18) für Wasser in Form fein verteilter Tröpfchen (19) vor dem und/oder im Verbrennungsraum (2) vorhanden ist.arrangement according to claim 8 or 9 , wherein an injection (18) for water in the form of finely divided droplets (19) before and / or in the combustion chamber (2) is present.

Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine Einrichtung (15, 17, 18, 20) zur Zuführung von Kondenswasser eines Wärmetauschers (9) des Heizgerätes (1) vorhanden ist.Arrangement according to one of Claims 8 until 10 , wherein a device (15, 17, 18, 20) for supplying condensed water to a heat exchanger (9) of the heater (1) is present.

Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.Computer program product comprising instructions that cause the arrangement according to any one of Claims 8 until 11 the procedure according to one of the Claims 1 until 7 executes