DE19729607A1

DE19729607A1 - Device for heating heat carrier e.g. at vessel wall

Info

Publication number: DE19729607A1
Application number: DE19729607A
Authority: DE
Inventors: Andreas P Rosteuscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-01-14

Abstract

The device is used where, on at least one side of the wall is a selective layer (10) favouring the absorption in the wall of the heat power coming from the heat source and/or preventing the emission of the heat power from the wall in the direction of the heat source. The selective layer is located on the side of the wall facing the heat source. The selectivity of the layer (10) has a maximum in one or more wavelength areas of the heat radiation emitted from the heat source. The selective layer has raised formations and/or cavities, which in particular form a micro-structure. It may also incorporate a needle, trapezoidal, pyramidal or crystal grid structure or a combination thereof.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhitzung eines Wärmeträ gers mit einem zur Erzeugung einer Wärmequelle ausgebildeten Feue rungsmittel, einem Wärmeträgerbereich und einer zwischen der Wär mequelle und dem Wärmeträgerbereich befindlichen Wandung, insbe sondere einer Kessel- oder Rohrwandung.The invention relates to a device for heating a thermal medium gers with a fire designed to generate a heat source rmittel, a heat transfer area and one between the heat mequelle and the heat transfer area wall, esp especially a boiler or pipe wall.

Als Wärmequelle in einer derartigen Vorrichtung dienen üblicherweise bei einem im Feuerungsmittel stattfindenden Verbrennungsvorgang entstehende Flammen und erhitzte Abgase.Usually serve as a heat source in such a device during a combustion process taking place in the combustion medium resulting flames and heated exhaust gases.

Eine bekannte Vorrichtung der genannten Art ist beispielsweise durch einen Flammrohr-/Rauchrohr-Heizkessel in 3-Zug-Bauweise gegeben, welcher als Feuerungsmittel einen Brenner enthält, in dem bei Betrieb des Kessels eine Verbrennung stattfindet. Bei dieser Verbrennung ent steht eine Flamme in einem Flammrohr sowie Abgas, welches den Kes sel durch die nachfolgend angeordneten Rauchrohre verläßt. Die Flam me und das Abgas dienen als Wärmequelle: Über die Wandungen des Flammrohrs bzw. der Rauchrohre geben sie Wärme ab in einen Wär meträgerbereich, der von als Wärmeträger verwendetem Wasser durch strömt wird. Die von dem Wasser aufgenommene Wärme dient also zu dessen Erhitzung. Die Wandungen des Flammrohrs bzw. der Rauchroh re sind in den bekannten Vorrichtungen mit bestimmten Eigenschaften versehen: Beispielsweise besitzen sie dem konstruktiven Aufbau des Kessels angepaßte Wärmeausdehnungskoeffizienten und Elastizität so wie ausreichende chemische Unempfindlichkeit.A known device of the type mentioned is, for example, by a flame tube / flue tube boiler in 3-pass design, which contains a burner as a means of combustion, in which during operation combustion takes place in the boiler. In this combustion ent there is a flame in a flame tube and exhaust gas, which the Kes sel leaves through the smoke pipes arranged below. The Flam me and the exhaust gas serve as a heat source: over the walls of the Flame pipe or the flue pipes give off heat in a heat medium area, the water used as heat transfer is flowing. The heat absorbed by the water thus serves its heating. The walls of the flame tube or the smoke tube re are in the known devices with certain properties provided: For example, they have the constructive structure of the Boiler adapted coefficient of thermal expansion and elasticity so like adequate chemical insensitivity.

Die bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß nur ein un zureichender Teil der vom Feuerungsmittel erzeugten und von der Wärmequelle abgegebenen Wärme vom Wärmeträger aufgenommen wird. Das die Vorrichtung verlassende Abgas enthält noch einen zu ho hen Anteil der erzeugten Wärme, insbesondere besitzt es im Vergleich zum erhitzten Wärmeträger eine hohe Temperatur. Der Wärmeübertrag von der Wärmequelle auf den Wärmeträger ist somit nicht optimal.The known devices have the disadvantage that only one un sufficient part of that produced by the firing means and by the Heat source emitted heat absorbed by the heat transfer medium becomes. The exhaust gas leaving the device still contains a ho hen share of the heat generated, in particular it has in comparison a high temperature to the heated heat transfer medium. The heat transfer from the heat source to the heat transfer medium is therefore not optimal.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Vorrichtungen der ein gangs genannten Art den Übertrag der Wärme von der Wärmequelle über die Wandung auf einen im Wärmeträgerbereich befindlichen Wär meträger zu verbessern und den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu er höhen.An object of the invention is in devices of the gangs mentioned the transfer of heat from the heat source over the wall to a heat located in the heat transfer area to improve the medium and to improve the efficiency of the device heights.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine an mindestens einer Seite der Wandung befindliche, die Absorption der von der Wärmequelle stammenden Wärmeleistung in der Wandung begün stigende und/oder die Emission der von der Wandung stammenden Wärmeleistung in Richtung der Wärmequelle behindernde selektive Schicht.This object is achieved by a at least one side of the wall, the absorption of the heat source originating in the wall increasing and / or the emission of those coming from the wall Selective heat output in the direction of the heat source Layer.

Erfindungsgemäß wird also der Netto-Wärmeübertrag von der Wärme quelle auf die zwischen der Wärmequelle und dem Wärmeträgerbereich befindliche Wandung erhöht. Diese Erhöhung erfolgt durch eine an oder in der Wandung angebrachte selektive Schicht, die folgende Funktionen besitzt:
Zum einen erhöht sie die in der Wandung stattfindende Absorption der von der Wärmequelle stammenden Wärmeleistung. Der Großteil dieser Wärmeleistung wird in Form von Wärmestrahlung zur Wandung über tragen. Eine Erhöhung der Absorption dieser Wärmestrahlung in der Wandung kann dabei bereits dadurch erreicht werden, daß die selektive Schicht die Reflexion der Wärmestrahlung an der Wandung verringert.
Zum anderen verringert die selektive Schicht die Emission von Wärme leistung aus der Wandung zurück in Richtung der Wärmequelle. Ein derartiger Wärmeübertrag erfolgt aufgrund der Eigentemperatur der Wandung: Wärme in Form von Temperaturstrahlung wird von der Wandung unter anderem in unerwünschter Weise auch in Richtung der Wärmequelle abgegeben.According to the invention, the net heat transfer from the heat source to the wall located between the heat source and the heat transfer area is increased. This increase takes place through a selective layer attached to or in the wall, which has the following functions:
On the one hand, it increases the absorption of the heat output from the heat source that takes place in the wall. The majority of this heat output is transferred to the wall in the form of heat radiation. An increase in the absorption of this heat radiation in the wall can already be achieved in that the selective layer reduces the reflection of the heat radiation on the wall.
On the other hand, the selective layer reduces the emission of heat from the wall back towards the heat source. Such heat transfer takes place due to the inherent temperature of the wall: heat in the form of thermal radiation is emitted from the wall, among other things, in an undesirable manner in the direction of the heat source.

Die Emission von Temperaturstrahlung hängt jedoch nicht nur von der Eigentemperatur der Wandung, sondern beispielsweise auch von ihrer Oberflächenbeschaffenheit ab. Die selektive Schicht an der Wandung kann so beschaffen sein, daß sie die Emission von Temperaturstrahlung von der Wandung in andere Richtungen als die des Wärmeträgerbe reichs hemmt.The emission of temperature radiation does not only depend on the Inherent temperature of the wall, but also, for example, of its Surface quality. The selective layer on the wall can be such that they emit temperature radiation from the wall in directions other than that of the heat transfer medium Reich inhibits.

Durch eine oder mehrere der genannten Funktionen der selektiven Schicht läßt sich das Verhältnis von Absorption der Wärmeleistung in der Wandung zu Emission in Richtung der Wärmequelle erhöhen. Die ses Verhältnis, bezüglich dessen Größe ein möglichst hoher Wert wün schenswert ist, wird als Selektivität bezeichnet.Through one or more of the functions of the selective The ratio of absorption of heat output in layer can be the wall to increase emission towards the heat source. The ratio, the size of which would be as high as possible is selectivity.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung verbessert somit den Netto-Wärmeübertrag von der Wärmequelle auf die Wandung durch Erhöhung der Selektivität der Wandung. Indem die Erfindung es ermöglicht, die in der Wandung absorbierte Wärmeleistung zu erhöhen und die von der Wandung in Richtung der Wärmequelle remittierte Wärmeleistung zu verringern, wird auch ein höherer Wärmeübertrag von der Wandung an den Wärmeträger erreicht, wodurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung erheblich verbessert wird.The device according to the invention thus improves the net heat transfer from the heat source to the wall by increasing the selectivity of the wall. By making the invention possible in to increase the heat absorption absorbed by the wall and that of the Heat output remitted in the direction of the heat source decrease, there will also be a higher heat transfer from the wall reaches the heat transfer medium, increasing the efficiency of the device is significantly improved.

Aufgrund der vorstehend genannten vorteilhaften Eigenschaften der er findungsgemäßen Vorrichtung sind gegenüber herkömmlichen Anord nungen konstruktive Neugestaltungen und Vereinfachungen realisier bar:
Durch die Erhöhung des Wärmeübertrags von der Wärmequelle auf die Wandung bzw. den Wärmeträger ist eine Verringerung der benötigten Wärmeübertragungsfläche möglich.Due to the above-mentioned advantageous properties of the device according to the invention, structural redesigns and simplifications can be achieved compared to conventional arrangements:
By increasing the heat transfer from the heat source to the wall or the heat transfer medium, a reduction in the heat transfer area required is possible.

Insbesondere gegenüber Heizkesseln des herkömmlichen 3-Zug-Aufbaus kann aufgrund des verbesserten Wärmeübertrags und des er höhten Wirkungsgrads auf einen oder zwei Züge verzichtet werden, so daß erfindungsgemäß letztlich mit einem 1-Zug-Aufbau (Sturzbrenner) der gleiche Wirkungsgrad erreicht werden kann, wie mit einem aus dem Stand der Technik bekannten 3-Zug-Aufbau. Especially compared to conventional 3-train boilers can due to the improved heat transfer and he high efficiency one or two trains can be dispensed with, so that according to the invention ultimately with a 1-train structure (lintel burner) the same efficiency can be achieved as with one from the State of the art 3-train structure.

Ein erfindungsgemäßer Sturzbrenner besitzt somit einen vergleichswei se hohen Wirkungsgrad. Bei einem erfindungsgemäßen Sturzbrenner kann das Flammrohr in Edelstahl ausgeführt sein. Edelstahl ist insbe sondere unempfindlich gegenüber bei erfindungsgemäß erzielter niedri ger Abgas-Endtemperatur entstehendem Abgaskondensat.A fall burner according to the invention thus has a comparatively high efficiency. In a fall burner according to the invention the flame tube can be made of stainless steel. Stainless steel is esp particularly insensitive to low levels achieved according to the invention exhaust gas temperature resulting exhaust gas condensate.

Die Ausgestaltung verschiedener Bereiche der Wandung mit Schichten unterschiedlicher Selektivität ermöglicht einen innerhalb der Vorrich tung gleichmäßigen Wärmeübertrag. Dies gestaltet den Wärmeübertrag mitunter effizienter und ermöglicht den Wegfall aufwendiger konstrukti ver Maßnahmen, die zur Schadenverhütung in thermisch hochbelaste ten Bereichen der Vorrichtung bzw. ihrer Wandungen getroffen werden müßten.The design of different areas of the wall with layers different selectivity enables one within the device uniform heat transfer. This shapes the heat transfer sometimes more efficient and allows elaborate designs to be eliminated ver measures to prevent damage in high thermal loads th areas of the device or its walls are taken ought to.

Die Erfindung ermöglicht außerdem eine geringere Flammentempera tur, wodurch die Emission von Schadstoffen (z. B. NO_x) vermindert wird und eine vollständige Verbrennung erzielt wird.The invention also enables a lower flame temperature, whereby the emission of pollutants (e.g. NO _x ) is reduced and complete combustion is achieved.

Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrich tung ist eine verringerte Temperatur des von der Vorrichtung abgegebe nen Abgases. Dadurch kann der Taupunkt von Bestandteilen des Abga ses unterschritten werden; aufgrund der freiwerdenden Kondensati onswärme kann somit der Wirkungsgrad der Vorrichtung noch weiter erhöht werden.Another advantageous property of the device according to the invention device is a reduced temperature of the output from the device exhaust gas. This allows the dew point of components of the exhaust gas it falls short; due to the released condensate onswärme can thus further increase the efficiency of the device increase.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor richtung befindet sich die selektive Schicht nur auf einer Seite der Wandung, insbesondere auf der der Wärmequelle zugewandten Seite. In a preferred embodiment of the invention the selective layer is only on one side of the Wall, especially on the side facing the heat source.

Die selektive Schicht kann so ausgebildet sein, daß eine erhöhte Selek tivität durch Ausnutzung der unterschiedlichen spektralen Verteilung der von der Wärmequelle ausgehenden Wärmestrahlung und der von der Wandung ausgehenden Temperaturstrahlung erreicht wird. Insbe sondere kann der Absorptionsgrad und/oder der Emissionsgrad eine Wellenlängenabhängigkeit aufweisen.The selective layer can be designed so that an increased Selek activity by exploiting the different spectral distribution the heat radiation from the heat source and that of temperature radiation emanating from the wall is reached. In particular in particular, the degree of absorption and / or the degree of emissivity can be a Show wavelength dependency.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Selektivität der selektiven Schicht in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen der von der Wärme quelle emittierten Wärmestrahlung ein Maximum aufweist; insbesonde re können diese Wellenlängenbereiche jenen Wellenlängenbereichen entsprechen, an denen ein Intensitätsmaximum der von der Wärme quelle emittierten Wärmestrahlung vorhanden ist. Das Spektrum der von der Wärmequelle emittierten Wärmestrahlung ist nämlich nicht un bedingt kontinuierlicher Art; im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, daß dieses Spektrum auch ein oder mehrere Intensitätsmaxima besit zen kann. Solche Intensitätsmaxima können charakteristisch sein für den verbrannten Brennstoff bzw. die Zusammensetzung des bei der Verbrennung entstehenden Abgases. Insbesondere weist das Spektrum einer rußfreien, bei der Verbrennung von kohlenstoffarmen Brennstof fen entstehenden Flamme derartige Intensitätsmaxima im µm-Bereich (Infrarotstrahlung) auf.It is particularly advantageous if the selectivity of the selective layer in one or more wavelength ranges from that of heat source emitted thermal radiation has a maximum; especially re, these wavelength ranges can be those wavelength ranges correspond to where an intensity maximum of the heat source emitted heat radiation is present. The spectrum of namely, heat radiation emitted by the heat source is not un conditionally continuous; within the scope of the invention it was recognized that this spectrum also has one or more intensity maxima zen can. Such intensity maxima can be characteristic of the burned fuel or the composition of the Combustion of the resulting exhaust gas. In particular, the spectrum shows a soot-free, when burning low-carbon fuel If the flame arises, such intensity maxima in the µm range (Infrared radiation).

Die selektive Schicht kann dadurch ausgebildet sein, daß sie Hervorhe bungen und/oder Vertiefungen aufweist, die insbesondere eine Mi krostruktur bilden. Eine derartige Mikrostruktur kann beispielsweise als flächige Nadel-, Trapez- oder Pyramidenstruktur ausgebildet sein, welche ein sich wiederholendes Muster aufweist, dessen Periodizi tätsintervall insbesondere in der Größenordnung einer Wellenlänge ma ximaler Intensität der von der Wärmequelle emittierten Wärmestrahlung liegen kann. Die Mikrostruktur kann auch eine flächige zweidimensio nale oder eine dreidimensionale Kristallgitterstruktur umfassen.The selective layer can be formed by highlighting it exercises and / or deepening, which in particular a Mi form crostructure. Such a microstructure can, for example be designed as a flat needle, trapezoid or pyramid structure, which has a repeating pattern, the periodizi interval of activity, in particular in the order of a wavelength ma ximal intensity of the heat radiation emitted by the heat source can lie. The microstructure can also be two-dimensional nale or include a three-dimensional crystal lattice structure.

In bevorzugter Ausführungsform kann die selektive Schicht durch Be handlung einer Oberfläche der Wandung hergestellt sein. Diese Be handlung kann beispielsweise durch Kathodenzerstäubung (Sputtern), Galvanisierung, Kerbung, Bürsten, Polieren, Schleifen, Beaufschlagung mit Laserstrahlung oder weiteren dem Fachmann bekannten Methoden der Oberflächenbehandlung durchgeführt werden. Die Herstellung der selektiven Schicht kann jedoch auch durch Aufbringen einer zusätzli chen Schicht auf die Wandung erfolgen, insbesondere durch galvani sche Beschichtung, Aufsintern, Aufdampfen, Aufbringen von Folien, Aufbringen von Filtern, insbesondere Interferenz- und Halbleiterfiltern, oder durch eine Kombination hiervon.In a preferred embodiment, the selective layer by Be act of a surface of the wall. This Be for example, by sputtering, Electroplating, notching, brushing, polishing, grinding, application with laser radiation or other methods known to the person skilled in the art surface treatment. The manufacture of the selective layer can, however, also by applying an additional Chen layer on the wall, especially by electroplating coating, sintering, vapor deposition, application of foils, Application of filters, in particular interference and semiconductor filters, or a combination of these.

Die Erhöhung der Selektivität der selektiven Schicht kann beispielswei se unter Ausnutzung von Interferenzeffekten, Absorption durch Gitter schwingungen oder ionischer Absorption von Wärmestrahlung erreicht werden.The increase in the selectivity of the selective layer can, for example se using interference effects, absorption by lattice vibrations or ionic absorption of thermal radiation achieved become.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Wandung der Vorrichtung einen Absorptionsgrad von ungefähr 95% gegenüber einem spektralen Bereich oder dem gesamten Spektrum der Wärmestrahlung der Wärmequelle aufweist und einen Emissionsgrad von Wärmestrahlung in Richtung der Wärmequelle von ungefähr 5% besitzt. Auch mit schlechteren Werten von Absorptions- und Emissionsgrad ist die Erfindung jedoch noch in vorteilhafter Weise einsetzbar.It is particularly advantageous if the wall of the device is one Absorbance of approximately 95% over a spectral range or the entire spectrum of heat radiation from the heat source has and an emissivity of heat radiation in the direction of Has a heat source of approximately 5%. Even with poorer values of absorption and emissivity, however, the invention is still in can be used advantageously.

Die selektive Schicht ist vorzugsweise temperaturbeständig; insbeson dere ist sie gegenüber der Betriebstemperatur der Vorrichtung bestän dig.The selective layer is preferably temperature-resistant; especially it is resistant to the operating temperature of the device dig.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung liegt außerdem vor, wenn die Flamme oder die Abgase der Wärmequelle durch Verbrennung von wasserstoffhaltigem und/oder kohlenstoffhaltigem Brennstoff, ins besondere Erdgas, Wasserstoff, Heizöl oder Kohle, erzeugbar sind. Die Flamme oder die Abgase können gleichermaßen durch Verbrennung von anderen anorganischen oder organischen Brennstoffen oder von Abfallbrennstoff, insbesondere von Haus- und Industriemüll, Klär schlamm, Rechengut, Filtergut, Faulgas oder pflanzlichem Abfall, er zeugbar sein.A preferred embodiment of the device is also available if the flame or the fumes of the heat source from combustion of hydrogen-containing and / or carbon-containing fuel, ins special natural gas, hydrogen, heating oil or coal can be generated. The Flame or the exhaust gases can be burned equally of other inorganic or organic fuels or of Waste fuel, especially from domestic and industrial waste, sewage sludge, screenings, filter material, fermentation gas or vegetable waste, he be witnessable.

Weiterhin kann die Wandung zumindest durch einen Teil eines Flamm rohrs, eines Rauchrohrs, eines Abgasrohrs, eines Flamm- und/oder Rauchrohrkessels mit einem oder mehreren Zügen, eines Strahlungs kessels, eines Abhitzekessels, einer Strahlungsheizfläche, eines Feue rungsraums oder einer Wärmetauscherfläche gebildet sein.Furthermore, the wall can be at least part of a flame pipe, a flue pipe, an exhaust pipe, a flame and / or Smoke tube boiler with one or more trains, one radiation boiler, a waste heat boiler, a radiant heating surface, a fire tion space or a heat exchanger surface.

Schließlich ist der Wärmeträgerbereich vorzugsweise zur Aufnahme von flüssigen, gasförmigen und/oder festen, insbesondere jeweils strömen den Wärmeträgern ausgelegt. Finally, the heat transfer area is preferably for receiving flow liquid, gaseous and / or solid, in particular in each case the heat transfer media.

Die Erfindung umfaßt ferner Wärmekraftmaschinen, wie z. B. Verbren nungsmotoren, Turbinen, Stirlingmotoren, Brennstoffzellen und derglei chen, bei denen die Innenseiten der Brennräume, eventuell vorhandene Wärmetauscherflächen und/oder bewegliche Teile, wie z. B. Kolben oder Turbinenleitschaufeln zumindest teilweise mit einer selektiven Schicht versehen sind, wie sie vorstehend in ihren verschiedenen Ausfüh rungsformen beschrieben wurde. Mit einer im Rahmen einer Wärme kraftmaschine eingesetzten selektiven Schicht können beispielsweise die beiden folgenden, voneinander unterschiedlichen Ziele verfolgt wer den:
Durch eine geeignete selektive Schicht läßt sich eine Erhöhung der Ab sorptions- und/oder eine Verminderung der Emissions- bzw. Refle xionsrate erzielen, wodurch eine Absenkung der Verbrennungstempe ratur erreicht wird. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der thermischen Stickoxydbildung.The invention also includes heat engines such. B. Combustion engines, turbines, Stirling engines, fuel cells and derglei Chen, in which the inside of the combustion chambers, any heat exchanger surfaces and / or moving parts such. B. pistons or turbine guide vanes are at least partially provided with a selective layer, as has been described above in their various embodiments. With a selective layer used in the context of a heat engine, for example, the following two different objectives can be pursued:
By means of a suitable selective layer, an increase in the absorption and / or a reduction in the emission or reflection rate can be achieved, as a result of which a lowering of the combustion temperature is achieved. This advantageously reduces thermal nitrogen oxide formation.

Weiterhin ist es möglich, durch eine geeignete Ausbildung der selekti ven Schicht die Reflexions- bzw. Emissionsrate zu erhöhen und/oder die Absorptionsrate zu reduzieren, um auf diese Weise eine Wirkungs gradverbesserung zu erreichen.It is also possible, by a suitable training of the selekti ven layer to increase the reflection or emission rate and / or to reduce the absorption rate in order to be effective to achieve degree improvement.

Durch das Aufbringen der selektiven Schicht kann die Umwandlung der jeweiligen Verbrennungsprodukte in die gewünschten Endprodukte er reicht bzw. begünstigt werden.By applying the selective layer, the conversion of the respective combustion products into the desired end products are sufficient or favored.

Für die selektive Schicht können generell, d. h. sowohl für Vorrichtun gen zur Erhitzung eines Wärmeträgers als auch für Wärmekraftmaschi nen katalytische Materialien verwendet werden, wobei hier beispielswei se Palladium, Iridium, Platin, Aluminiumoxyd oder ähnliche Materialien zum Einsatz kommen können.For the selective layer, generally, i. H. both for devices conditions for heating a heat transfer medium as well as for heat engines NEN catalytic materials are used, for example se palladium, iridium, platinum, aluminum oxide or similar materials can be used.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprü chen offenbart, wobei auch andere Kombinationen der einzelnen Aus führungsformen möglich sind, als in den Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the invention are in the subclaims Chen disclosed, with other combinations of the individual Aus are possible as specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments described with reference to the drawings; in these show:

Fig. 1a das Prinzipschaubild eines erfindungsgemäßen Heizkessels in 3-Zug-Bauweise, FIG. 1a shows the principle diagram of a boiler according to the invention in 3-train construction,

Fig. 1b das Prinzipschaubild eines erfindungsgemäßen Heizkessels in 1-Zug-Bauweise, FIG. 1b, the principle diagram of a boiler according to the invention in 1-train construction,

Fig. 2 das Prinzipschaubild eines erfindungsgemäßen Verbren nungsofens mit Strahlungsheizfläche und 3-Zug-Strahlungskessel, Fig. 2 shows the principle diagram of an inventive Burn drying furnace, with Radiative and 3-train-radiation boiler

Fig. 3 den Prinzipverlauf des bei der Verbrennung von Kohlenwas serstoffen und Wasserstoff emittierten elektromagnetischen Spektrums, und Fig. 3 shows the principle of the electromagnetic spectrum emitted during the combustion of hydrocarbons and Hydrogen, and

Fig. 4a, 4b zwei verschiedene Möglichkeiten der Realisierung einer er findungsgemäßen selektiven Schicht. Fig. 4a, 4b show two different ways of realizing an inventive he selective layer.

Fig. 1a zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Flamm rohr-/Rauchrohrkessels in 3-Zug-Bauweise. Innerhalb eines zylinder förmigen Flammrohrs 1 ist eine Flamme 2 gezeigt, die aus einem Ver brennungsvorgang resultiert, der in einem außerhalb des Flammrohrs 1 befindlichen Brenner 3 stattfindet. Fig. 1a shows a schematic longitudinal sectional view of a flame tube / smoke tube boiler in a 3-pass design. Within a cylindrical flame tube 1 , a flame 2 is shown, which results from a combustion process that takes place in a burner 3 located outside the flame tube 1 .

Von dem dem Brenner 3 entgegengesetzten Ende des Flammrohrs 1 Zweigen mehrere Rauchrohre 5 von geringerem Durchmesser als dem des Flammrohrs 1 dergestalt ab, daß sie dem Flammrohr 1 seitlich be nachbart angeordnet sind und ihre Längsachsen parallel und in einem jeweils gleichen ersten Abstand zur Längsachse des Flammrohrs 1 ver laufen. In der Höhe des dem Brenner 3 zugewandten Endes des Flamm rohrs 1 besitzt jedes Rauchrohr 5 eine 180°-Krümmung dergestalt, daß es im weiteren Verlauf wieder parallel und in einem jeweils gleichen zweiten Abstand zur Längsachse des Flammrohrs 1 verläuft, wobei die ser zweite Abstand größer ist als der erste Abstand. Jedes der Flamm rohre 5 mündet dann in einen Bereich, der sich demnach auf der dem Brenner 3 entgegengesetzten Seite des Kessels befindet und der wieder um in einer einzigen Abgasabführung 6 mündet. In der Schnittdarstel lung der Fig. 1a zeigen das Flammrohr 1, der in dem ersten Abstand vom Flammrohr 1 befindliche Teil eines der Rauchrohre 5 und der in dem zweiten Abstand vom Flammrohr 1 befindliche Teil desselben Rauchrohrs 5 somit einen für einen 3-Zug-Kessel charakteristischen S-förmigen Aufbau.From the burner 3 opposite end of the flame tube 1 branches a plurality of smoke tubes 5 of smaller diameter than that of the flame tube 1 in such a way that they are arranged laterally adjacent to the flame tube 1 and their longitudinal axes parallel and at a respective first distance from the longitudinal axis of the flame tube 1 run. In the amount of the burner 3 facing end of the flame tube 1 , each smoke tube 5 has a 180 ° curvature such that it runs again in the further course parallel and at the same second distance from the longitudinal axis of the flame tube 1 , the second distance water is larger than the first distance. Each of the flame tubes 5 then opens into an area which is accordingly on the side of the boiler opposite the burner 3 and which again opens into a single exhaust gas discharge 6 . In the Schnittdarstel FIG lung. 1a show the flame tube 1 which located the first distance from the flame tube 1 part of the flue tubes 5 and the part located at the second distance from the flame tube 1 of the same flue pipe 5 thus one for a 3-train-boiler characteristic S-shaped structure.

In dem Flammrohr 1, den Rauchrohren 5 und dem in die Abgasabfüh rung 6 mündenden Bereich befinden sich Abgase 4, die aus den im Brenner 3 ablaufenden Verbrennungsvorgängen resultieren und in Fig. 1a durch gestrichelte Pfeile angedeutet sind. Auf den Außenseiten des Flammrohrs 1 und der Rauchrohre 5 ist ein Wärmeträgerbereich 7 ausgebildet, der demnach im wesentlichen durch die Wandungen des Flammrohrs 1, der Rauchrohre 5 und des Kessels begrenzt ist und le diglich mit einem Rücklauf 8 und einem Vorlauf 9 Öffnungen zum Kes seläußeren besitzt. Der Wärmeträgerbereich 7 ist mit einem Wärmeträ ger, wie beispielsweise Wasser, aufgefüllt. In Fig. 1a ist der Wärmeträ gerbereich 7 bzw. das Wasser durch die Schraffur gekennzeichnet.In the flame tube 1 , the flue pipes 5 and the area opening into the exhaust gas discharge 6 there are exhaust gases 4 which result from the combustion processes taking place in the burner 3 and are indicated in FIG. 1a by dashed arrows. On the outer sides of the flame tube 1 and the smoke pipes 5 , a heat transfer area 7 is formed, which is therefore essentially limited by the walls of the flame tube 1 , the smoke pipes 5 and the boiler and le diglich seläutereren openings 9 with a return 8 and a flow 9 to Kes owns. The heat transfer area 7 is filled with a heat transfer medium, such as water. In Fig. 1a, the Wärmeträ gerbereich 7 or the water is indicated by hatching.

An denjenigen Teilen der Wandungen des Flammrohrs 1 und der Rauchrohre 5, die das Innere der Rohre vom Wärmeträgerbereich 7 trennen, ist eine selektive Schicht 10 angebracht. Diese Schicht ist in Fig. 1a als fett eingezeichnete Linie verdeutlicht.A selective layer 10 is applied to those parts of the walls of the flame tube 1 and the smoke tubes 5 which separate the interior of the tubes from the heat transfer region 7 . This layer is illustrated in FIG. 1a as a line drawn in bold.

Bei der Verbrennung eines Brennstoffs, wie beispielsweise Öl, Gas oder Wasserstoff, im Brenner 3 entsteht die Flamme 2, die insbesondere in Form von Strahlung Wärme an das Flammrohr 1 abgibt. Die aus den Verbrennungsvorgängen resultierenden Abgase 4 strömen vom Flamm rohr 1 entlang der Pfeilrichtung durch die Rauchrohre 5. Dabei geben sie ebenfalls Wärme in Form von Strahlung an die Wandungen des Flammrohrs 1 bzw. der Rauchrohre 5 ab. Die Abgase entweichen schließlich dem Kessel über die Abgasabführung 6.When a fuel, such as oil, gas or hydrogen, is burned in the burner 3 , the flame 2 is produced , which emits heat to the flame tube 1 in particular in the form of radiation. The exhaust gases 4 resulting from the combustion processes flow from the flame tube 1 along the direction of the arrow through the smoke tubes 5 . They also give off heat in the form of radiation to the walls of the flame tube 1 or the smoke tubes 5 . The exhaust gases finally escape from the boiler via the exhaust gas discharge 6 .

Das Wasser als Wärmeträger kann über den Rücklauf 8 in den Wärme trägerbereich 7 eingeführt werden, den Wärmeträgerbereich 7 durch strömen und durch Kontakt mit den Wandungen des Flammrohrs 1 bzw. der Rauchrohre 5 erhitzt werden. Über den Vorlauf 9 kann das derart erhitzte Wasser dem Kessel wieder abgeführt werden, so daß im stationären Betrieb des Kessels der Wärmeträgerbereich 7 kontinuier lich durchströmt wird.The water as a heat transfer medium can be introduced via the return 8 into the heat transfer area 7 , the heat transfer area 7 flowing through and heated by contact with the walls of the flame tube 1 or the smoke tubes 5 . Via the flow 9 , the water heated in this way can be discharged to the boiler again, so that the heat transfer medium region 7 is continuously flowed through in stationary operation of the boiler.

Durch die selektiven Schichten 10 an den Wandungen des Flammrohrs 1 bzw. der Rauchrohre 5 wird die Aufnahme von Wärmeleistung von der Flamme 2 bzw. dem Abgas 4 in den Wandungen erhöht, die uner wünschte Wärmeabgabe von den Wandungen in Richtung der Flamme 2 bzw. des Abgases 4 verringert und somit der Netto-Wärmeübertrag von der Flamme 2 und den Abgasen 4 auf das Wasser im Wärmeträger bereich 7 erhöht.Through the selective layers 10 on the walls of the flame tube 1 or the smoke tubes 5 , the absorption of thermal power from the flame 2 or the exhaust gas 4 in the walls is increased, the unwanted heat emission from the walls in the direction of the flame 2 or Exhaust gas 4 reduced and thus the net heat transfer from the flame 2 and the exhaust gases 4 to the water in the heat transfer area 7 increased.

Fig. 1b zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Flamm rohrkessels mit einem zylinderförmigen Flammrohr 1 ohne nachfolgend angeordnete Rauchrohre (Aufbau als Sturzbrenner). Dieser Aufbau stellt somit eine erhebliche konstruktive Vereinfachung gegenüber dem 3-Zug-Flammrohr-/Rauchrohrkessel gemäß Fig. 1a dar. Die Wandung des Flammrohrs 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel gewellt. Das Flammrohr 1 des erfindungsgemäßen Sturzbrenners ist an seiner seitli chen inneren Wandung mit einer in Fig. 1b fett eingezeichneten selekti ven Schicht 10 versehen. Fig. 1b shows a schematic longitudinal sectional view of a flame tube boiler with a cylindrical flame tube 1 without subsequently arranged smoke pipes (construction as a fall burner). This structure thus represents a considerable design simplification compared to the 3-pass flame tube / smoke tube boiler according to FIG. 1a. The wall of the flame tube 1 is corrugated in this embodiment. The flame tube 1 of the lintel burner according to the invention is provided on its lateral inner wall with a selective layer 10 shown in bold in FIG. 1b.

Außerhalb des Flammrohres 1, in der Verlängerung seiner Längsachse, befindet sich ein Brenner 3. Die in dem Brenner 3 ablaufenden Ver brennungsvorgänge erzeugen eine Flamme 2, die sich über einen gro ßen Bereich des Inneren des Flammrohrs 1 erstreckt, sowie Abgas 4, das sich ebenfalls im Inneren des Flammrohres 1 befindet und in Fig. 1b durch gestrichelte Pfeile angegeben ist. An dem dem Brenner 3 abge wandten Ende mündet das Flammrohr 1 in eine Abgasabführung 6, und es besitzt dort ferner einen Abfluß 11.A burner 3 is located outside the flame tube 1 , in the extension of its longitudinal axis. The combustion processes taking place in the burner 3 produce a flame 2 , which extends over a large area of the interior of the flame tube 1 , and exhaust gas 4 , which is also located in the interior of the flame tube 1 and is indicated in FIG. 1b by dashed arrows . At the end facing the burner 3 , the flame tube 1 opens into an exhaust gas discharge 6 , and there also has a drain 11th

Auf der äußeren, der Flamme 2 abgewandten Seite der Wandung des Flammrohrs 1 ist, schraffiert eingezeichnet, ein mit dem Flammrohr im wesentlichen konzentrischer Wärmeträgerbereich 7 vorgesehen, der durch die Wandung des Flammrohrs 1 und die Wandungen des Kessels abgeschlossen ist. Nach außen ist der Wärmeträgerbereich 7 lediglich durch drei Rückläufe 8 geöffnet, die sich an einer Seitenwand des Kes sels und nahe des dem Brenner 3 abgewandten Endes befinden, und durch einen Vorlauf 9, der sich an einer den Rückläufen 8 gegenüber liegenden Seitenwand des Kessels und nahe des dem Brenner 3 zuge wandten Endes befindet.On the outer side of the flame tube 1 facing away from the flame 2 , a hatched heat transfer area 7 is provided, which is essentially concentric with the flame tube and is closed off by the wall of the flame tube 1 and the walls of the boiler. To the outside, the heat transfer medium region 7 is only opened by three returns 8 , which are located on a side wall of the boiler and near the end facing away from the burner 3 , and by a feed line 9 , which is located on a side wall of the boiler and the returns 8 is near the end facing the burner 3 .

Im stationären Betrieb des Kessels erzeugt ein Verbrennungsvorgang im Brenner 3 die Flamme 2 und das Abgas 4, das kontinuierlich durch das Flammrohr 1 strömt und den Kessel über die Abgasabführung 6 ver läßt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel dienen die Flamme 2 und de ren Abgas 4 der Erhitzung eines den Wärmeträgerbereich 7 durchströ menden Wärmeträgers, wie beispielsweise Wasser. Das Wasser kann dem Bereich 7 bei unterschiedlicher Temperatur zugeführt werden, wo bei bei höherer Temperatur des Wassers ein Rücklauf 8 nahe des Bren ners 3 und bei niedrigerer Temperatur des Wassers ein Rücklauf 8 weiter entfernt vom Brenner 3 vorgesehen ist. Dadurch werden ein effi zienter Wärmeübertrag auf das Wasser und eine hohe Temperatur des Wassers bei Verlassen des Wärmeträgerbereichs 7 durch den Vorlauf 9 erreicht. In the stationary operation of the boiler, a combustion process in the burner 3 generates the flame 2 and the exhaust gas 4 , which flows continuously through the flame tube 1 and allows the boiler to pass through the exhaust gas discharge 6 . Also in this embodiment, the flame 2 and de ren exhaust gas 4 are used to heat a heat carrier, such as water, flowing through the heat carrier region 7 . The water can be supplied to the area 7 at different temperatures, where a return 8 near the burner 3 at a higher temperature of the water and a return 8 further away from the burner 3 is provided at a lower water temperature. As a result, an effi cient heat transfer to the water and a high temperature of the water when leaving the heat transfer area 7 are achieved by the flow 9 .

Die selektive Schicht 10 der Wandung des Flammrohrs 1 ermöglicht auch in diesem Ausführungsbeispiel einen verbesserten Übergang der Wärme der Flamme 2 und des Abgases 4 über das Flammrohr 1 in den Wärmeträgerbereich 7. Der somit verbesserte Wirkungsgrad der Vor richtung erlaubt diese gegenüber dem 3-Zug-Flammrohr-/Rauchrohr kessel gemäß Fig. 1a mit weniger Wärmeübertragungsfläche ausgestal tete, jedoch konstruktiv einfachere Bauweise.The selective layer 10 of the wall of the flame tube 1 also enables an improved transition of the heat of the flame 2 and the exhaust gas 4 via the flame tube 1 into the heat transfer region 7 in this exemplary embodiment. The thus improved efficiency of the device allows this compared to the 3-pass flame tube / smoke tube boiler according to FIG. 1a with less heat transfer surface, but a simpler design.

Eine weitere Verbesserung des Wärmeübertrags von der Flamme 2 und dem Abgas 4 in den Wärmeträgerbereich 7 wird in diesem Ausfüh rungsbeispiel durch die gewellte Ausgestaltung der Wandung des Flammrohrs 1 erreicht. Die somit vergrößerte Oberfläche dieser Wan dung verbessert insbesondere den Wärmeübergang von der Wandung auf den Wärmeträger. Eine derartige gewellte Ausgestaltung des Flammrohrs 1 ist jedoch nicht notwendig, um mit Hilfe der selektiven Schicht 10 an der Wandung einen erfindungsgemäß verbesserten Wär meübertrag zu erreichen.A further improvement in the heat transfer from the flame 2 and the exhaust gas 4 into the heat transfer area 7 is achieved in this exemplary embodiment by the corrugated configuration of the wall of the flame tube 1 . The thus enlarged surface of this wall improves in particular the heat transfer from the wall to the heat transfer medium. Such a corrugated configuration of the flame tube 1 is, however, not necessary in order to achieve an improved heat transfer according to the invention using the selective layer 10 on the wall.

Da der erfindungsgemäß verbesserte Wirkungsgrad des Sturzbrenners gemäß Fig. 1b auch eine niedrigere Temperatur der Flamme 2 und des den dargestellten Kessel verlassenden Abgases 4 bewirkt, entsteht im Flammrohr 1 Abgaskondensat. Das Abgaskondensat kann über den Abfluß 11 abgeführt werden. Das Flammrohr 1 kann aus gegenüber dem Abgaskondensat chemisch unempfindlichem Edelstahl gefertigt sein.Since according to the invention improved efficiency of the camber burner according to Fig. 1b also results in a lower flame temperature of the boiler 2 and illustrated exhaust gas leaving 4, in the flame tube arises 1 exhaust gas condensate. The exhaust gas condensate can be removed via the outlet 11 . The flame tube 1 can be made of stainless steel which is chemically insensitive to the exhaust gas condensate.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsofens, der aus einem Feuerungsraum 12 und einem 3-Zug-Strahlungskessel 13 besteht. Der Feuerungsraum 12 besitzt auf einer Seite eine Brennstoff zuführung 14 und auf der gegenüberliegenden Seite eine unterhalb der Brennstoffzuführung 14 befindliche Reststoffabführung 15. Zwischen der Brennstoffzuführung 14 und der Reststoffabführung 15 befinden sich ein in Richtung der Reststoffabführung 15 geneigter Rost 16 sowie ein unterhalb dieses Rosts 16 angeordneter Brenner 3. Oberhalb des Rosts 16 sind Flammen 2 und durch gestrichelte Pfeile gekennzeichne tes Abgas 4 eingezeichnet. FIG. 2 is a schematic illustration of an incinerator which consists of a combustion chamber 12 and a 3-pass radiation boiler 13 . The combustion chamber 12 has a fuel supply 14 on one side and a residue removal 15 located below the fuel supply 14 on the opposite side. Between the fuel feed 14 and the residue removal 15 there is a grate 16 inclined in the direction of the residue removal 15 and a burner 3 arranged below this grate 16 . Above the grate 16 are flames 2 and exhaust gas 4 marked by dashed arrows.

Oberhalb des Rosts 16 besitzt der Feuerungsraum 12 als Teil seiner Wandung eine nach oben geneigte Strahlungsheizfläche 17. Oberhalb der Strahlungsheizfläche 17 verjüngt sich der Feuerungsraum 12 zu einer Ausmündung, an die sich der 3-Zug-Strahlungskessel 13 an schließt.Above the grate 16 , the combustion chamber 12 has, as part of its wall, an upwardly inclined radiant heating surface 17 . Above the radiant heating surface 17 , the combustion chamber 12 tapers to an outlet, to which the 3-pass radiation boiler 13 joins.

Der 3-Zug-Strahlungskessel 13 enthält ein Abgasrohr 5, das in einer mäandrierenden Ausgestaltung drei nacheinander parallel angeordnete Abschnitte umfaßt. Das eine Ende des Abgasrohres 5 ist an die Aus mündung des Feuerungsraumes 12 angeschlossen, das andere Ende mündet in einer Abgasabführung 6. Das Abgas 4 befindet sich auch im Abgasrohr 5.The 3-pass radiation boiler 13 contains an exhaust pipe 5 which, in a meandering configuration, comprises three sections arranged one after the other in parallel. One end of the exhaust pipe 5 is connected to the mouth of the combustion chamber 12 , the other end opens into an exhaust gas outlet 6 . The exhaust gas 4 is also located in the exhaust pipe 5 .

Die dem Feuerungsraum 12 abgewandte Seite der Strahlungsheizfläche 17 und die Außenseite des Abgasrohres 5 sind als ein in Fig. 2 schraf fiert eingezeichneter Wärmeträgerbereich 7 ausgestaltet. Der Wärmeträ gerbereich 7 enthält einen Wärmeträger, wie beispielsweise Wasser oder Wasserdampf. Die Strahlungsheizfläche 17 ist an ihrer dem Feuerungs raum 12 zugewandten Seite mit einer selektiven Schicht 10 versehen. The side of the radiant heating surface 17 facing away from the combustion chamber 12 and the outside of the exhaust pipe 5 are designed as a heat transfer region 7 shown in FIG . The Wärmeträ gerbereich 7 contains a heat transfer medium such as water or water vapor. The radiant heating surface 17 is provided on its side facing the furnace 12 with a selective layer 10 .

An den Verbindungsflächen zwischen dem Abgasrohr 5 und dem Wär meträgerbereich 7 ist auch die Wandung des Abgasrohrs 5 an ihrer In nenseite mit einer selektiven Schicht 10 versehen. Die selektive Schicht ist in Fig. 2 jeweils fett eingezeichnet.At the connecting surfaces between the exhaust pipe 5 and the heat transfer area 7 , the wall of the exhaust pipe 5 is provided on its inside with a selective layer 10 . The selective layer is shown in bold in FIG. 2.

Über die Brennstoffzuführung 14 wird dem Feuerungsraum 12 Brenn stoff, beispielsweise in Form von Haus- oder Industriemüll, Biomasse, Klärschlamm oder Kohle, zugeführt. Dieser Brennstoff wird im Betrieb des Verbrennungsofens auf dem als Feuerungsmittel fungierenden Rost 16 verbrannt. Nichtbrennbare Bestandteile dieses Brennstoffs werden dem Feuerungsraum 12 über die Reststoffabführung 15 abgeführt. Als zusätzliches, die Rostfeuerung unterstützendes Feuerungsmittel kann der Brenner 3 dienen, der hierfür auf nicht eingezeichnete Weise mit einem weiteren Brennstoff versorgt werden müßte.Via the fuel supply 14 , the combustion chamber 12 is supplied with fuel, for example in the form of domestic or industrial waste, biomass, sewage sludge or coal. This fuel is burned during operation of the incinerator on the grate 16 , which acts as a firing means. Non-combustible constituents of this fuel are discharged to the combustion chamber 12 via the waste material discharge 15 . The burner 3 , which would have to be supplied with a further fuel for this purpose in a manner not shown, can serve as an additional firing means which supports the grate firing.

Von der bei diesen Verbrennungsvorgängen entstehenden Flamme 2 und von dem in Pfeilrichtung durch den Feuerungsraum 12 und das Abgasrohr 5 des 3-Zug-Strahlungskessels 13 strömenden Abgas 4 wird über die Strahlungsheizfläche 17 und über Teile der Wandung des Ab gasrohrs 5 Wärme in den Wärmeträgerbereich 7 abgegeben. Der Wär meträgerbereich 7 wird zur Aufnahme und Abführung dieser Wärme kontinuierlich mit dem Wasser oder Wasserdampf als Wärmeträger durchströmt. Hierfür sind am Wärmeträgerbereich 7 ein Rücklauf und ein Vorlauf vorgesehen, die nicht in Fig. 2 eingezeichnet sind.From the resultant of these combustion processes flame 2 and the direction of the arrow through the combustion chamber 12 and the exhaust pipe 5 of the 3-train-radiation boiler 13 flowing gas 4 is the radiation heating 17 and over parts of the wall of the ex gas pipe 5 heat in the heat transfer region 7 submitted. The heat transfer area 7 is continuously flowed through for the absorption and dissipation of this heat with the water or steam as the heat transfer medium. For this purpose, a return and a flow are provided on the heat transfer area 7 , which are not shown in FIG. 2.

Zur Erhöhung der von der Flamme 2 und dem Abgas 4 über die Strah lungsheizfläche 17 bzw. die Wandung des Abgasrohrs 5 auf das Wasser oder den Wasserdampf übertragenen Wärmeleistung sind die Strah lungsheizfläche 17 und die vorerwähnten Teile der Wandung des Abgas rohrs 5 mit der selektiven Schicht 10 versehen.To increase the heat output transmitted from the flame 2 and the exhaust gas 4 via the radiation heating surface 17 or the wall of the exhaust pipe 5 to the water or water vapor, the radiation heating surface 17 and the aforementioned parts of the wall of the exhaust pipe 5 are provided with the selective layer 10 provided.

Fig. 3 zeigt den typischen Intensitätsverlauf der bei rußfreier Verbren nung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen von der Flamme emit tierten Wärmestrahlung, aufgetragen gegen ihre Wellenlänge. Der für Temperaturstrahlung typischen kontinuierlichen Verteilung sind meh rere ausgeprägte Intensitätsmaxima überlagert, die mit λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ bezeichnet sind und im µm-Bereich liegen. Fig. 3 shows the typical intensity curve of the heat radiation emitted by the flame in the case of soot-free combustion of hydrogen and hydrocarbons, plotted against their wavelength. The continuous distribution typical of temperature radiation is overlaid by several pronounced intensity maxima, which are denoted by λ ₁ , λ ₂ , λ ₃ and λ ₄ and are in the μm range.

Die Selektivität der selektiven Schicht kann so ausgestaltet sein, daß sie Maxima besitzt in Wellenlängenbereichen, die den in Fig. 3 dargestellten Maxima der Wärmestrahlungsemission der Wärmequelle entsprechen.The selectivity of the selective layer can be designed such that it has maxima in wavelength ranges which correspond to the maxima of the heat radiation emission of the heat source shown in FIG. 3.

Fig. 4a zeigt die schematische Schnittdarstellung einer flächigen Nadel struktur, Fig. 4b die einer flächigen Pyramidenstruktur. Fig. 4a shows the schematic sectional view of a flat needle structure, Fig. 4b that of a flat pyramid structure.

Die beiden dargestellten Flächenstrukturen stellen mögliche Ausfüh rungsformen einer selektiven Schicht dar. Insbesondere kann das Peri odizitätsintervall dieser Strukturen, jeweils mit λi bezeichnet, minde stens einem der in Fig. 3 aufgezeigten Intensitätsmaxima der Wär mestrahlung der Wärmequelle entsprechen, so daß die selektive Schicht an mindestens einem der Intensitätsmaxima ihre höchste Selektivität besitzt. The two surface structures shown represent possible embodiments of a selective layer. In particular, the periodicity interval of these structures, each denoted by λi, can correspond to at least one of the intensity maxima of the heat radiation of the heat source shown in FIG. 3, so that the selective layer has at least one of the intensity maxima has its highest selectivity.

BezugszeichenlisteReference list

11

Flammrohr
Flame tube

22nd

Flamme
flame

33rd

Brenner
burner

44th

Abgas
Exhaust gas

55

Rauchrohr bzw. Abgasrohr
Flue pipe or exhaust pipe

66

Abgasabführung
Exhaust gas discharge

77

Wärmeträgerbereich
Heat transfer area

88th

Rücklauf
Rewind

99

Vorlauf
leader

1010th

selektive Schicht
selective layer

1111

Abfluß
Drain

1212th

Feuerungsraum
Combustion chamber

1313

3-Zug-Strahlungskessel
3-pass radiation boiler

1414

Brennstoffzuführung
Fuel supply

1515

Reststoffabführung
Residue removal

1616

Rost
rust

1717th

Strahlungsheizfläche
Radiant heating surface

Claims

1. Vorrichtung zur Erhitzung eines Wärmeträgers mit einem zur Er zeugung einer Wärmequelle ausgebildeten Feuerungsmittel (3, 16), einem Wärmeträgerbereich (7) und einer zwischen der Wär mequelle und dem Wärmeträgerbereich (7) befindlichen Wandung, insbesondere einer Kessel- oder Rohrwandung, gekennzeichnet durch eine an mindestens einer Seite der Wandung befindliche, die Ab sorption der von der Wärmequelle stammenden Wärmeleistung in der Wandung begünstigende und/oder die Emission der von der Wandung stammenden Wärmeleistung in Richtung der Wärme quelle behindernde selektive Schicht (10).1. A device in order to heat a heat transfer medium with a to He generation of a heat source formed Feuerungsmittel (3, 16), a heat transfer area (7) and a mequelle between the Wär and located the heat transfer area (7) wall, in particular a boiler or pipe wall, by a selective layer ( 10 ) located on at least one side of the wall, which favors the absorption of the heat output from the heat source in the wall and / or the emission of the heat output from the wall in the direction of the heat source.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die selektive Schicht (10) auf der der Wärmequelle zuge wandten Seite der Wandung befindet.2. Device according to claim 1, characterized in that the selective layer ( 10 ) is on the side facing the heat source of the wall.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektivität der selektiven Schicht (10) in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen der von der Wärmequelle emit tierten Wärmestrahlung ein Maximum aufweist. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the selectivity of the selective layer ( 10 ) has a maximum in one or more wavelength ranges of the heat radiation emitted by the heat source.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängenbereiche maximaler Selektivität denjenigen Wellenlängenbereichen entsprechen, an denen ein Intensitätsma ximum der von der Wärmequelle emittierten Wärmestrahlung vorhanden ist.4. The device according to claim 3, characterized, that the wavelength ranges of maximum selectivity match those Correspond to wavelength ranges at which an intensity measure ximum of the heat radiation emitted by the heat source is available.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Schicht (10) Hervorhebungen und/oder Vertie fungen aufweist, die insbesondere eine Mikrostruktur bilden.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the selective layer ( 10 ) has highlights and / or recesses, which in particular form a microstructure.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Schicht (10) eine Nadel-, Trapez-, Pyramiden- oder Kristallgitterstruktur oder eine Kombination hieraus umfaßt.6. The device according to claim 5, characterized in that the selective layer ( 10 ) comprises a needle, trapezoid, pyramid or crystal lattice structure or a combination thereof.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Schicht (10) durch Behandlung einer Oberfläche der Wandung hergestellt ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the selective layer ( 10 ) is produced by treating a surface of the wall.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Schicht (10) durch Kathodenzerstäubung (Sputtern), Galvanisierung, Kerbung, Bürsten, Polieren, Schleifen, Beaufschlagung mit Laserstrahlung oder durch eine Kombination der vorgenannten Methoden hergestellt ist. 8. The device according to claim 7, characterized in that the selective layer ( 10 ) is produced by sputtering (sputtering), galvanization, notching, brushing, polishing, grinding, exposure to laser radiation or by a combination of the aforementioned methods.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Schicht (10) durch Aufbringen einer zusätzlichen Schicht auf die Wandung hergestellt ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the selective layer ( 10 ) is produced by applying an additional layer to the wall.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht durch galvanische Beschichtung, Aufsintern, Aufdampfen, Aufbringen von Folien, Aufbringen von Filtern, insbesondere Interferenz- und Halbleiterfiltern, oder durch eine Kombination der vorgenannten Methoden hergestellt ist.10. The device according to claim 9, characterized, that the additional layer by galvanic coating, Sintering, evaporation, application of foils, application of Filters, especially interference and semiconductor filters, or produced by a combination of the aforementioned methods is.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem am oder im Feuerungsmittel (3, 16) stattfindenden Verbrennungsvorgang entstehende Flammen (2) und/oder Abgase (4) als die Wärmequelle dienen.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that during a combustion process taking place on or in the combustion means ( 3 , 16 ), flames ( 2 ) and / or exhaust gases ( 4 ) serve as the heat source.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle durch Verbrennung von wasserstoffhaltigem und/oder kohlenstoffhaltigem Brennstoff erzeugbar ist. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the heat source by burning hydrogen-containing and / or carbon-containing fuel can be generated.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle durch Verbrennung von Erdgas, Wasser stoff, Heizöl, Kohle oder anderen anorganischen oder organischen Brennstoffen erzeugbar ist.13. The device according to one of claims 1 to 11, characterized, that the heat source by burning natural gas, water fabric, fuel oil, coal or other inorganic or organic Fuels can be generated.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle durch Verbrennung von Abfallbrennstoff, insbesondere von Haus- und Industriemüll, Klärschlamm, Re chengut, Filterkuchen, Faulgas oder pflanzlichem Abfall, erzeug bar ist.14. The device according to one of claims 1 to 11, characterized, that the heat source from burning waste fuel, especially of domestic and industrial waste, sewage sludge, Re chengut, filter cake, fermentation gas or vegetable waste is cash.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung zumindest durch einen Bereich eines Flamm rohrs (1), eines Rauchrohrs (5), eines Abgasrohrs (5), eines Flamm- und/oder Rauchrohrkessels mit einem oder mehreren Zügen, eines Strahlungskessels (13), eines Abhitzekessels, einer Strahlungsheizfläche (17), eines Feuerungsraums (12) oder einer Wärmetauscherfläche gebildet ist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wall at least through a region of a flame tube ( 1 ), a smoke tube ( 5 ), an exhaust pipe ( 5 ), a flame and / or smoke tube boiler with one or more trains , a radiant boiler ( 13 ), a waste heat boiler, a radiant heating surface ( 17 ), a furnace ( 12 ) or a heat exchanger surface is formed.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerbereich (7) zur Aufnahme von flüssigen, gasförmigen und/oder festen Wärmeträgern ausgelegt ist. 16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer area ( 7 ) is designed for receiving liquid, gaseous and / or solid heat transfer media.

17. Wärmekraftmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor, Turbi ne, Stirlingmotor oder Brennstoffzelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite eines Brennraums, eine Wärmetauscherfläche der Maschine und/oder ein bewegliches Teil der Maschine, insbe sondere ein Kolben oder eine Turbinenleitschaufel zumindest be reichsweise mit einer selektiven Schicht gemäß dem Kennzeichen eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 16 versehen ist.17. Heat engine, especially internal combustion engine, turbi ne, Stirling engine or fuel cell, characterized, that the inside of a combustion chamber, a heat exchanger surface the machine and / or a moving part of the machine, esp special a piston or a turbine guide vane at least be richly with a selective layer according to the mark one or more of claims 1 to 16 is provided.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Schicht zumindest teilweise aus katalytisch wir kendem Material besteht.18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized, that the selective layer is at least partially catalytic material.