DE19739704B4 - heater - Google Patents

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Abstract

Heizeinrichtung mit einem katalytisch beschichteten Brenner, der in einem Heizschacht (1) angeordnet ist, in dem ein Wärmetauscher (9) angeordnet ist, wobei eine Zündelektrode (11) an der Ausströmseite eines Durchströmkanäle (2) aufweisenden Keramik- oder Metallwabenkörpers (3, 3') angeordnet ist, der mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist, da durch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (11) zwischen zwei axial zueinander ausgerichteten Keramik- oder Metallwabenkörpern (3, 3'; 4) angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher (9) stromab des abströmseitigen Keramik- oder Metallwabenkörpers (4) angeordnet ist.heater with a catalytically coated burner, placed in a heating shaft (1) is arranged, in which a heat exchanger (9) is arranged, wherein an ignition electrode (11) on the outflow side a flow channels (2) having Ceramic or metal honeycomb body (3, 3 ') is arranged, which with a catalytic coating is provided, characterized in that the ignition electrode (11) between two axially aligned ceramic or metal honeycomb bodies (3, 3 '; 4) is arranged, wherein the heat exchanger (9) downstream of the downstream Ceramic or metal honeycomb body (4) is arranged.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a heating device according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten derartigen Heizeinrichtungen ist meist nur ein mit katalytisch beschichteten Durchströmkanälen versehener Keramik- oder Metallwabenkörper vorgesehen. Dabei ist aber eine vollständige Umsetzung des zugeführten Brenngasgemisches nicht immer zu erreichen, insbesondere dann nicht, wenn die Heizeinrichtung in einem größeren Bereich modulierend betrieben wird.at known such heaters is usually only one with catalytic coated Durchströmkanälen versehener Ceramic or metal honeycomb body intended. But this is a complete implementation of the supplied fuel gas mixture not always reach, especially not when the heater in a larger area is operated modulating.

Weiter sind auch Heizeinrichtungen der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen mehrere Wabenkörper nacheinander vom Brenngasgemisch durchströmt werden. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil einer sehr breiten Bauweise der Heizeinrichtung, wobei sich dabei auch erhebliche Probleme bei der Abfuhr der Wärme aus dem innersten Bereich des Heizschachtes ergeben (vgl. beispielsw. DE 43 30 130 C2 , DE 43 17 554 A1 und DE 42 04 320 C1 ).Further heating devices of the type mentioned are also known in which a plurality of honeycomb body are sequentially flowed through by the fuel gas mixture. However, this results in the disadvantage of a very wide construction of the heater, which also results in significant problems in the removal of heat from the innermost region of the heating shaft (see, for example. DE 43 30 130 C2 . DE 43 17 554 A1 and DE 42 04 320 C1 ).

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem ein kompakter Aufbau möglich und die Abfuhr von Wärme auch aus dem innersten Bereich leicht möglich ist.aim The invention is to avoid these disadvantages and a heater the aforementioned To suggest kind, in which a compact construction possible and the dissipation of heat also from the innermost area is easily possible.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht. According to the invention this is in a heating device of the type mentioned by the features of claim 1 achieved.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ergibt sich die Möglichkeit, die Heizeinrichtung sehr kompakt zu bauen, da die beiden Keramikkörper koaxial ausgerichtet sind. Außerdem ist durch die Anordnung zweier hintereinander durchströmter katalytisch beschichteter Keramikkörper die Möglichkeit gegeben, eine praktisch 100 %ige Umsetzung des Brenngasgemisches ohne eine Überhitzung des Wabenkörpers sicherzustellen, auch wenn die Heizeinrichtung in einem weiten Bereich modulierend betrieben wird.By the proposed measures results in the possibility to build the heater very compact, since the two ceramic bodies coaxial are aligned. Furthermore is by the arrangement of two successively flowed through catalytically coated ceramic body given the opportunity a practically 100% conversion of the fuel gas mixture without overheating of the honeycomb body ensure even if the heater is in a wide range is operated modulating.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß die Wärme sehr gut und rasch abgeführt werden kann. Außerdem ergibt sich dadurch auch der Vorteil, daß das zum zuströmseitigen Keramik- oder Metallwabenkörper strömende Brenngasgemisch vor der Wärmestrahlung weitgehend geschützt wird und es daher zu keiner Rückzündung des Gemisches kommt.By the features of claim 2, there is the advantage that the heat very well and quickly dissipated can be. Furthermore This also has the advantage that the flow to the upstream ceramic or metal honeycomb body flowing Fuel gas mixture before the heat radiation largely protected and therefore there is no backfire of the Mixture is coming.

Dabei ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 3 der Vorteil, daß die beiden Wabenkörper relativ klein ausgebildet sein können und trotzdem eine vollständige Umsetzung des Brenngasgemisches sichergestellt ist.there resulting from the features of claim 3, the advantage that the two honeycombs can be made relatively small and still a complete one Implementation of the fuel gas mixture is ensured.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, daß die Umsetzung des Brenngasgemisches im wesentlichen nur an der Ausströmseite des zuströmseitigen Wabenkörpers erfolgt und daher die Wärme auch im wesentlichen in diesem Bereich erzeugt wird. Dadurch wird nur relativ wenig Wärme in Richtung des zuströmenden Brenngasgemisches abgestrahlt, so daß dieses nicht übermäßig erwärmt wird und es daher auch zu keiner Überhitzung des Katalysators kommt.By the features of claim 4, there is the advantage that the implementation the fuel gas mixture essentially only at the outflow of the inflow honeycomb takes place and therefore the heat is also produced essentially in this area. This will only relatively little heat in Direction of the inflowing Firing gas mixture radiated so that it is not heated excessively and therefore no overheating the catalyst comes.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, daß Abstrahlungsverluste weitgehend vermieden werden, so daß die Außenseite des Heizschachtes entsprechend gekühlt wird.By the features of claim 5 results in the advantage that radiation losses be largely avoided, so that the outside of the heating shaft cooled accordingly becomes.

Durch die Merkmale des Anspruches 6 ist sichergestellt, daß beide Keramik- oder Metallwabenkörper auf einer katalytisch aktiven Temperatur gehalten werden.By the features of claim 6 ensures that both Ceramic or metal honeycomb body be kept at a catalytically active temperature.

Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus, wobei eine gute und rasche Wärmeabfuhr vom zuströmseitigen Wabenkörper sichergestellt ist. Der weitere Wärmetauscher, der vom zuströmenden Gemisch durchströmt wird und dieses vorwärmt, läßt sich problemlos entsprechend den jeweiligen Anforderungen dimensionieren. Außerdem bildet dieser Wärmetauscher eine Art Barriere zwischen der Verteileinrichtung, zum Beispiel einem Verteilblech, und der Zündelektrode beziehungsweise dem Wabenkatalysator, wodurch eine Rückzündung des Gemisches verhindert wird.By the features of claim 7 gives the advantage of a very simple construction, with a good and rapid heat dissipation from the inflow side honeycombs is ensured. The further heat exchanger, which is flowed through by the inflowing mixture and this preheats, let yourself easily dimensioned according to the respective requirements. Furthermore forms this heat exchanger a kind of barrier between the distributor, for example a distribution plate, and the ignition electrode or the honeycomb catalyst, whereby a backfire of the Mixture is prevented.

Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich der Vorteil der hohen Flexibilität der Anordnung.By the features of claim 8 gives the advantage of high flexibility the arrangement.

Bei der Brennwertnutzung ist sinnvoll, die Strömungsrichtung des zuströmenden Gemisches von oben nach unten anzuordnen, da es einen Vorteil bietet, daß das Kondensat nicht auf den Brenner beziehungsweise Katalysator abtropfen kann.at the calorific value is useful, the flow direction of the incoming mixture of Arrange up to the bottom, as it offers an advantage that the condensate can not drain on the burner or catalyst.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die 1 und 2 schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Heizeinrichtungen.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. The show 1 and 2 schematically two different embodiments of inventive heating devices.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelheiten.Same Reference numerals in both figures mean the same details.

Die Heizeinrichtungen weisen einen Heizschacht 1 auf, in dem zwei mit Durchströmkanälen 2 versehene Keramik- oder Metallwabenkörper 3, 4 angeordnet sind.The heaters have a heating shaft 1 on, in which two with flow channels 2 provided ceramic or metal honeycomb body 3 . 4 are arranged.

Dabei sind die beiden Keramik- oder Metallwabenkörper 3, 4 koaxial ausgerichtet und voneinander distanziert. In dem Zwischenraum zwischen den beiden Keramik- oder Metallwa benkörpern 3, 4, von denen der Keramikkörper 4 über dessen gesamte Höhe mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist, die sich an den Wänden der Durchströmkanäle 2 befindet, ist eine Zündelektrode 11 angeordnet, die zur Zündung des Gemisches während der Startphase dient. Während der Startphase wird das Gemisch in Form von Flammen verbrannt. Die dabei entstehende Wärme bewirkt, daß die katalytische Beschichtung rasch ihre Betriebstemperatur erreicht und das Gemisch katalytisch umgesetzt wird.The two ceramic or metal honeycomb bodies are 3 . 4 coaxially aligned and spaced apart. In the space between the two ceramic or Metallwa benkörpern 3 . 4 of which the ceramic body 4 over its entire height is provided with a catalytic coating, which is located on the walls of the flow channels 2 is an ignition electrode 11 arranged, which serves to ignite the mixture during the starting phase. During the starting phase, the mixture is burned in the form of flames. The resulting heat causes the catalytic coating to rapidly reach its operating temperature and the mixture is catalytically reacted.

Der Keramik- oder Metallwabenkörper 3 kann teil- oder vollkatalytisch beschichtet sein.The ceramic or metal honeycomb body 3 may be partially or completely catalytically coated.

Die Zufuhr eines Brenngasgemisches erfolgt über ein Mischrohr 5, das in einen Gemischraum 6 mündet, der mit dem Heizschacht 1 verbunden ist. Zur gleichmäßigeren Verteilung des Gemisches sind im Gemischraum ein mit Durchbrechungen versehenes Verteilblech 7 und stromab dieses Verteilbleches 7 ein Verteilgitter 8 oder ein fein gelochtes Verteilblech angeordnet.The supply of a fuel gas mixture via a mixing tube 5 in a mixture room 6 which leads to the heating shaft 1 connected is. For a more even distribution of the mixture in the mixture space provided with openings distribution plate 7 and downstream of this distribution plate 7 a distribution grid 8th or arranged a finely perforated distribution plate.

Abströmseitig des zweiten Keramik- oder Metallwabenkörpers 4 ist ein Wärmetauscher 8 im Heizschacht 1 angeordnet, der mit einer Abgasleitung 10 verbunden ist.Downstream of the second ceramic or metal honeycomb body 4 is a heat exchanger 8th in the heating shaft 1 arranged with an exhaust pipe 10 connected is.

Zwischen den beiden Keramik- oder Metallwabenkörpern 3, 4 ist eine Zündelektrode 11 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Zündeinrichtung verbunden ist.Between the two ceramic or metal honeycomb bodies 3 . 4 is a ignition electrode 11 arranged, which is connected to an ignition device, not shown.

An der Außenseite des Heizschachtes 1 ist eine Kühlschlange 12 angeordnet, die von einem Wärme aufnehmenden Medium durchströmt ist.On the outside of the heating shaft 1 is a cooling coil 12 arranged, which is flowed through by a heat receiving medium.

Bei der Ausführungsform nach der 1 ist zwischen dem Gemischraum und dem zuströmseitigen Keramik- oder Metallwabenkörper 3, der ebenfalls über seine gesamte Höhe mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist, ein weiterer Wärmetauscher 13 angeordnet, der mit dem Wärmetauscher 9 über eine Verbindungsleitung 14 verbunden ist.In the embodiment of the 1 is between the mixture space and the upstream ceramic or metal honeycomb body 3 , which is also provided over its entire height with a catalytic coating, another heat exchanger 13 arranged with the heat exchanger 9 over a connecting line 14 connected is.

Dabei wird der Wärmetauscher 13 vom frischen Brenngasgemisch durchströmt und absorbiert die Wärmestrahlung des zuströmseitigen Keramik- oder Metallwabenkörpers 3.This is the heat exchanger 13 flows through the fresh fuel gas mixture and absorbs the heat radiation of the inflow-side ceramic or metal honeycomb body 3 ,

Die Ausführungsform nach der 2 unterscheidet sich von jener nach der 1 nur dadurch, daß der zusätzliche Wärmetauscher 13 fehlt und der zuströmseitige Keramikkörper 3' nur in dessen abströmseitigen Endbereich 15 mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist.The embodiment of the 2 different from that after the 1 only in that the additional heat exchanger 13 missing and the upstream ceramic body 3 ' only in the downstream end region 15 provided with a catalytic coating.

Beim Betrieb der Heizeinrichtung strömt ein Brenngas-Luft-Gemisch über das Gemischrohr 5 in den Gemischraum 6 und strömt aus diesem gleichmäßig verteilt in den Heizschacht 1 ein. Dabei durchströmt das Brenngasgemisch den Keramik- oder Metallwabenkörper 3, 3' und wird beim Start der Heizeinrichtung im Ausströmbereich des Keramik- oder Metallwabenkörpers 3, 3' gezündet und verbrennt in kleinen Flammen.During operation of the heater, a fuel gas-air mixture flows over the mixture pipe 5 in the mix room 6 and flows out of this evenly distributed in the heating shaft 1 one. The fuel gas mixture flows through the ceramic or metal honeycomb body 3 . 3 ' and becomes at the start of the heater in the outflow region of the ceramic or metal honeycomb body 3 . 3 ' ignited and burned in small flames.

Dadurch wird der Keramik- oder Metallwabenkörper 3, 3' durch die Wärmeentwicklung der Flammen erwärmt. Dadurch erreicht die katalytische Beschichtung des Keramik- oder Metallwabenkörpers 3, 3' ihre Reaktionstemperatur und das Brenngasgemisch wird mehr und mehr katalytisch umgesetzt. Dadurch wird ebenfalls Wärme entwickelt, und die Flammen verlöschen nach und nach, da das aus dem Keramikkörper 3, 3' austretende Gas keinen für die Verbrennung in Flammen ausreichenden Anteil an Brenngas enthält.This will make the ceramic or metal honeycomb body 3 . 3 ' heated by the heat of the flames. This achieves the catalytic coating of the ceramic or metal honeycomb body 3 . 3 ' their reaction temperature and the fuel gas mixture is more and more catalytically reacted. As a result, heat is also developed, and the flames go out gradually, as that from the ceramic body 3 . 3 ' leaking gas does not contain a proportion of fuel gas sufficient to burn in flames.

Die durch die Flammen erzeugten Abgase erwärmen den Keramik- oder Metallwabenkörper 4, so daß auch dessen katalytische Beschichtung ihre Reaktionstemperatur erreicht, und das in dem den Keramikkörper 4 durchströmenden Gasgemisch noch enthaltene Brenngas wird katalytisch umgesetzt.The exhaust gases generated by the flames heat the ceramic or metal honeycomb body 4 so that its catalytic coating also reaches its reaction temperature, and that in the ceramic body 4 flowing gas mixture still contained fuel gas is catalytically reacted.

Die dabei entstehenden heißen Abgase geben ihre Wärme an den Wärmetauscher 9 und strömen über die Abgasleitung 10 ab.The resulting hot exhaust gases give their heat to the heat exchanger 9 and flow over the exhaust pipe 10 from.

Bei der Ausführungsform nach der 1 wird das zuströmende Brenngasgemisch über die gesamte Höhe des Keramik- oder Metallwabenkörpers 3 umgesetzt, wodurch sich der Keramikkörper 3 entsprechend erwärmt. Die in Richtung des Gemischraumes abgestrahlte Wärme wird vom Wärmetauscher 13 absorbiert, wodurch eine nennenswerte Erwärmung des Gemischraumes 6 vermieden wird.In the embodiment of the 1 becomes the inflowing fuel gas mixture over the entire height of the ceramic or metal honeycomb body 3 implemented, resulting in the ceramic body 3 heated accordingly. The radiated in the direction of the mixture space heat is from the heat exchanger 13 absorbed, causing a significant warming of the mixture space 6 is avoided.

Bei der Ausführungsform nach der 2 erfolgt die Umsetzung des Brenngasgemisches lediglich im Endbereich 15 des zuströmseitigen Keramik- oder Metallwabenkörpers 3'. Dadurch erwärmt sich dieser im wesentlichen nur in diesem Bereich, so daß sich keine nennenswerte Wärmestrahlung in Richtung zum Gemischraum 6 ergibt.In the embodiment of the 2 the conversion of the fuel gas mixture takes place only in the end 15 the upstream ceramic or metal honeycomb body 3 ' , As a result, this heats up substantially only in this area, so that there is no significant heat radiation in the direction of the mixture space 6 results.

Die weitere Umsetzung des Brenngasgemisches erfolgt dabei im Keramikkörper 4.The further implementation of the fuel gas mixture takes place in the ceramic body 4 ,

Die an den Heizkörperschacht 1 abgestrahlte Wärme wird über die Kühlschlange 12 abgeführt, so daß sich nur geringe Abstrahlungsverluste ergeben.The to the radiator shaft 1 abgestrahl Heat is transferred via the cooling coil 12 dissipated, so that there are only small radiation losses.

Claims (8)

Heizeinrichtung mit einem katalytisch beschichteten Brenner, der in einem Heizschacht (1) angeordnet ist, in dem ein Wärmetauscher (9) angeordnet ist, wobei eine Zündelektrode (11) an der Ausströmseite eines Durchströmkanäle (2) aufweisenden Keramik- oder Metallwabenkörpers (3, 3') angeordnet ist, der mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist, da durch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (11) zwischen zwei axial zueinander ausgerichteten Keramik- oder Metallwabenkörpern (3, 3'; 4) angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher (9) stromab des abströmseitigen Keramik- oder Metallwabenkörpers (4) angeordnet ist.Heating device with a catalytically coated burner located in a heating shaft ( 1 ) is arranged, in which a heat exchanger ( 9 ), wherein an ignition electrode ( 11 ) on the outflow side of a flow-through channels ( 2 ) ceramic or metal honeycomb body ( 3 . 3 ' Is arranged), which is provided with a catalytic coating, as characterized by that the ignition electrode ( 11 ) between two axially aligned ceramic or metal honeycomb bodies ( 3 . 3 '; 4 ), wherein the heat exchanger ( 9 ) downstream of the downstream ceramic or metal honeycomb body ( 4 ) is arranged. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des Brenngasgemisches gesehen, stromauf des zuströmseitigen katalytisch beschichteten Keramik- oder Metallwabenkörpers (3) ein weiterer Wärmetauscher (13) angeordnet ist, der vom Brenngasgemisch durchströmt ist und die Strahlungswärme absorbiert.Heating device according to claim 1, characterized in that viewed in the flow direction of the fuel gas mixture, upstream of the inflow-side catalytically coated ceramic or metal honeycomb body ( 3 ) another heat exchanger ( 13 ) is arranged, which is traversed by the fuel gas mixture and absorbs the radiant heat. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Keramikkörper (3, 4) über ihre gesamte Höhe mit einer katalytischen Beschichtung versehen sind.Heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the two ceramic bodies ( 3 . 4 ) are provided over their entire height with a catalytic coating. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zuströmseitige Keramik- oder Metallwarenkörper (3') ausschließlich in dessen ausströmseitigen Endbereich (15) mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist, wogegen der abströmseitig angeordnete Keramik- oder Metallwabenkörper (4) über seine gesamte Höhe mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist.Heating device according to claim 1, characterized in that the inflow-side ceramic or metal body ( 3 ' ) exclusively in its outflow end region ( 15 ) is provided with a catalytic coating, whereas the downstream arranged ceramic or metal honeycomb body ( 4 ) is provided over its entire height with a catalytic coating. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschacht (1) zumindest abschnittweise als wasserdurchflossener Doppelmantel ausgebildet oder außen mit einer wasserdurchflossenen Kühlschlange (12) versehen ist.Heating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heating shaft ( 1 ) formed at least in sections as a water-carrying double jacket or outside with a water-flowing cooling coil ( 12 ) is provided. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschacht (1) im Bereich zwischen den beiden Keramik- oder Metallwabenkörper (2, 3) isoliert ist.Heating device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating shaft ( 1 ) in the region between the two ceramic or metal honeycomb bodies ( 2 . 3 ) is isolated. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Wärmetauscher (13) zwischen unmittelbar stromab einer Einmündung des Mischrohres (5) das einströmende Gemisch verteilende Verteileinrichtung (7, 8) und dem zuströmseitigen Wabenkörper (3) angeordnet ist.Heating device according to claim 1, characterized in that the further heat exchanger ( 13 ) between immediately downstream of an opening of the mixing tube ( 5 ) distributing the incoming mixture ( 7 . 8th ) and the inflow-side honeycomb body ( 3 ) is arranged. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des zuströmenden Gemisches von oben nach unten oder umgekehrt orientiert ist.Heating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow direction of the inflowing Mixture is oriented from top to bottom or vice versa.
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