EP4194748B1 - Dark radiator - Google Patents

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EP4194748B1
EP4194748B1 EP21213804.4A EP21213804A EP4194748B1 EP 4194748 B1 EP4194748 B1 EP 4194748B1 EP 21213804 A EP21213804 A EP 21213804A EP 4194748 B1 EP4194748 B1 EP 4194748B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion air
burner
fan
hydrogen
fuel gas
Prior art date
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Active
Application number
EP21213804.4A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP4194748A1 (en
EP4194748C0 (en
Inventor
Edgar Kreis
Alexander GENZEL
Torsten Stohler
Thomas Renner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schwank GmbH
Original Assignee
Schwank GmbH
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Publication date
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Priority to CA3209407A priority patent/CA3209407A1/en
Priority to CN202280011345.XA priority patent/CN117203468A/en
Priority to DE112022003657.5T priority patent/DE112022003657A5/en
Priority to PCT/EP2022/084659 priority patent/WO2023104828A1/en
Publication of EP4194748A1 publication Critical patent/EP4194748A1/en
Application granted granted Critical
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Publication of EP4194748C0 publication Critical patent/EP4194748C0/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F23D14/04—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D5/00—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems
    • F24D5/06—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated
    • F24D5/08—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated with hot air led through radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/006—Air heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/50—Control of recirculation rate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel

Definitions

  • the invention relates to a dark radiator, with a first burner, a fan and a jet pipe, the first burner being connected to a fuel gas supply, the first fan being set up to supply combustion air to the burner, the burner being set up to inject a flame into the Dispense jet pipe.
  • dark radiators are often used to heat production and storage facilities.
  • Dark radiators have one or more radiation tubes as radiation elements, to which at least one burner is assigned.
  • a flame is created, which can be distributed over the entire length of the radiant tube using a fan.
  • the fuel gas used is natural gas or liquid gas, which is mixed in a mixing chamber in a predetermined ratio, after which it is introduced into the combustion chamber via a nozzle and ignited.
  • the fuel-air mixture is guided through a grid or mesh, which also has the task of holding the flame.
  • the radiant pipes are regularly connected to the burner in a linear or U-shaped manner and should radiate the heat generated by the flame evenly over the entire length of the pipe.
  • the radiant tube is heated evenly by the flame and generates heat radiation that is radiated onto an area to be heated. To increase efficiency, reflectors are often used.
  • the exhaust gases resulting from combustion are removed from the radiant pipe using the fan, for example discharged into the outside air via exhaust pipes.
  • the above solutions have proven themselves in practice, meaning that dark radiators now have relatively low pollutant emissions while at the same time being highly efficient.
  • the present invention is based on the object of providing a dark radiator whose pollutant emissions are further reduced while maintaining at least the same level of efficiency. According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • the invention provides a dark radiator which has at least the same level of efficiency compared to the prior art and in which pollutant emissions are reduced.
  • the fact that the fuel gas supply is connected to a hydrogen source as a fuel gas source and that a secondary burner is connected downstream in the jet pipe, spaced in the flame direction from the first burner serving as a primary burner, the fuel gas supply of which is connected to a hydrogen source as a fuel gas source, with the secondary burner receiving the exhaust gas flow from the primary burner connected upstream is supplied as combustion air, the exhaust gas theoretically does not contain any carbon-containing pollutants such as carbon monoxide, carbon dioxide or hydrocarbons, since hydrogen does not contain carbon contains.
  • the secondary burner connected downstream of the primary burner achieves aftertreatment of the exhaust gas from the primary burner, which largely minimizes emissions of nitrogen oxides. It has been shown that due to the high reactivity of the hydrogen, the remaining oxygen content in the exhaust gas from the primary burner is easily sufficient for the combustion of the hydrogen from the secondary burner. In addition, the combustion process in the secondary burner is favored by the temperature of the exhaust gas stream from the primary burner.
  • the blower is connected to an ejector, the suction connection of which is connected to the hydrogen supply, with the combustion air sucked in by the blower serving as a driving medium, so that a hydrogen-combustion air mixture is supplied to the burner through the blower.
  • a hydrogen-combustion air mixture in a defined mixing ratio, whereby the flame temperature can be adjusted.
  • the flame temperature can be reduced. Due to the high reactivity of hydrogen, a high air ratio of 2.5 to 3 is possible. In this way, the flame temperature can be brought below the limit temperatures of nitrogen oxide formation and also of the materials of the jet pipe.
  • a compensating element in the form of a compensator is interposed between the primary burner and the secondary burner to compensate for thermally induced changes in length within the jet pipe.
  • This compensator which is preferably designed as an axial compensator, accommodates the movement of the jet pipe along the axis, thereby avoiding damage to the jet pipe.
  • the primary burner and/or the secondary burner comprises a gas nozzle, wherein the blower is set up to flush the gas nozzle with combustion air and no fuel gas mixing chamber is arranged for premixing fuel gas and combustion air and the gas nozzle is fed exclusively with fuel gas.
  • the blower is set up to flush the gas nozzle with combustion air and no fuel gas mixing chamber is arranged for premixing fuel gas and combustion air and the gas nozzle is fed exclusively with fuel gas.
  • the primary burner comprises a gas nozzle which supplies hydrogen to a mixing tube arranged in the jet tube, the mixing tube being flushed with combustion air by the blower, the gas nozzle forming an ejector with the mixing tube, the propellant of the ejector passing through the Hydrogen introduced into the gas nozzle and the medium sucked into the mixing tube is combustion air located in the jet tube and an ignition device for igniting the hydrogen-combustion air mixture is connected downstream in the flame direction at a distance from the mixing tube. This makes it possible to supply a hydrogen-combustion air mixture in a defined ratio.
  • a non-return valve is preferably arranged in the mixing tube at its end directed in the flame direction. This prevents flame flashback into the mixing tube.
  • a combustion air mixing chamber is arranged upstream of the primary burner in the flame direction, which is connected to an air source and an exhaust gas discharge line connected to the jet tube.
  • the addition of exhaust gases to the combustion air reduces oxygen achieved, which enables the flame temperature to be reduced.
  • the recirculation of the exhaust gas reduces nitrogen oxide emissions.
  • the blower is arranged upstream of the primary burner in the flame direction and the combustion air mixing chamber is arranged within the blower. This ensures good mixing of combustion air and exhaust gas within the fan.
  • connection between the exhaust gas discharge line and the combustion air mixing chamber comprises a branching device, through which the ratio of the branched off exhaust gas volume flow directed to the combustion air mixing chamber to the total exhaust gas volume flow is determined.
  • the branching device preferably comprises an adjusting device through which the ratio of the branched off exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow can be adjusted.
  • the dark radiator chosen as an exemplary embodiment according to Figure 1 comprises a primary burner 1, which is connected to a fan 2 and to which a jet pipe 3 is connected.
  • the jet pipe 3 is in Figure 1 merely hinted at;
  • the jet pipe 3 can extend over several meters in length and be formed from several jet pipe elements.
  • the jet pipe 3 is designed as a highly heat-resistant stainless steel pipe. Alternatively, special steels with a thermally applied aluminum oxide layer can also be used.
  • the jet pipe 3 is surrounded by a reflector - not shown - which in the exemplary embodiment is made of surface-structured aluminum sheet and which has bulkhead plates on both sides to reduce convective losses.
  • the primary burner 1 includes a gas nozzle 11 serving as a gas-air mixture nozzle, which in the exemplary embodiment is provided with a non-return valve and which is connected to a hydrogen supply 12.
  • An ignition electrode 13 is arranged in the primary burner 1 at a distance from the gas nozzle 11.
  • the blower 2 is connected on the suction side to a combustion air supply 21 and is connected to the primary burner 1 in such a way that it flushes the gas nozzle 11 with combustion air.
  • the hydrogen gas emerging through the gas nozzle 11 is ignited by the ignition electrode 13 after mixing with the combustion air supplied by the blower 2, whereby a flame extending through the jet pipe 3 is generated.
  • the gas nozzle can also be connected to the blower 2, the blower 2 being connected on its suction side to an ejector, the driving connection of which is connected to a combustion air supply and the suction connection of which is connected to a hydrogen supply.
  • the combustion air sucked in by the blower 2 serves here as a propellant medium through which the hydrogen is sucked in.
  • the gas nozzle 11 is supplied with a hydrogen-combustion air mixture by the blower 2, which is ignited by the ignition electrode 12 after exiting through the gas nozzle 11.
  • a U-shaped jet pipe 3 adjoins the primary burner 1 in the flame direction and is connected to a secondary burner 4 via a compensating element 31.
  • the compensation element is in the exemplary embodiment Designed as an axial compensator that absorbs the movements of the pipeline along the axis.
  • the secondary burner 4 is in turn adjoined by a second part of the jet pipe 3, which in the exemplary embodiment is again U-shaped.
  • the secondary burner in turn comprises a gas nozzle 41 connected to a hydrogen supply 42, an ignition electrode 43 being positioned at a distance from the gas nozzle 41.
  • the gas nozzle 11 of the primary burner 1 is flowed around by the fan 2 with combustion air.
  • the hydrogen-combustion air mixture that forms in front of the gas nozzle 11 is ignited by the ignition electrode 13, whereby a first flame is formed at a distance in front of the hydrogen nozzle 11.
  • the exhaust gas stream of this first flame flows through the compensating element 31 and flows around the gas nozzle 41 of the secondary burner 4.
  • the exhaust gas stream-hydrogen mixture that forms in front of the gas nozzle 41 has a sufficiently high oxygen content so that it can be ignited by the ignition electrode 43, creating a second flame is formed, which extends along the second part of the jet pipe 3.
  • the exhaust gas stream 32 of this second flame is derived from the second part of the jet pipe 3.
  • the compensating element 31 positioned in the section of the jet pipe 3 exposed to a high temperature gradient by the secondary burner 4 serves to compensate for thermally caused changes in length within the jet pipe.
  • the primary burner 1 is supplied with combustion air via the fan 2, which flows around the gas nozzle 11 of the primary burner 1.
  • the blower 2 upstream of the primary burner 1 can also be connected to an ejector, the sucked-in combustion air serving as a propellant through which an exhaust gas stream is sucked in from the second part of the jet pipe 3. In this way, the flame temperature of the first flame of the primary burner 1 can be adjusted. In addition In this way, a further reduction in the nitrogen oxide content of the discharged exhaust gas is possible.
  • a mixing tube 14 is arranged in the primary burner 1 ', which runs coaxially to the jet pipe 3 and into which the gas nozzle 11 projects, a radial suction gap 15 of an ejector formed by the gas nozzle 11 and the mixing pipe 14 being formed between the mixing pipe 14 and the gas nozzle 11.
  • the mixing tube 14 is held in the primary burner 1 'via a separating plate 16 which clamps it and is provided with flushing openings.
  • a non-return barrier 141 is arranged in the mixing tube 14 at its end opposite the gas nozzle 11.
  • the structure of the dark radiator of this exemplary embodiment corresponds to the dark radiator of the previously described exemplary embodiment Figure 1 , whereby in this exemplary embodiment the embodiments listed there are also possible for adding part of the exhaust gas flow from the second part of the jet pipe 3 to the combustion air sucked in by the blower 2.
  • the blower 2 is aligned in such a way that it flushes the gas nozzle 11 and the mixing tube 14 with combustion air.
  • the hydrogen stream introduced into the mixing tube 14 via the gas nozzle 11 causes combustion air to be sucked in via the suction gap 15, which mixes with the hydrogen stream.
  • the hydrogen-combustion air mixture emerging from the mixing tube 14 is ignited by the ignition electrode 13 arranged at a distance from the mixing tube 14, whereby a flame is formed which extends into the jet tube 3 over the length thereof.
  • Part of the combustion air 5 blown into the primary burner 1 by the fan 2 flows through the flushing openings of the separating panel 16 and flows around the flame extending into the jet pipe 3, which is thereby cooled.
  • the ejector formed by the gas nozzle 11 and the mixing tube 14 is designed such that combustion air with an air ratio of 2.5 is supplied to the hydrogen in the mixing tube 14, whereby a flame temperature of approximately 900 ° C is achieved.
  • an ejector tube 5 is connected to the second part of the jet tube 3, which is connected to the blower 2 via a suction tube 22.
  • the ejector pipe 5 comprises a main pipe section 51, via which the jet pipe 3 is connected to the suction pipe 22.
  • An exhaust gas discharge pipe 52 branches off from the main pipe section 51 and, spaced from it, a combustion air supply pipe 53.
  • a recirculation diaphragm 54 is arranged in the main pipe section 51 between the exhaust gas supply pipe 52 and the combustion air supply pipe 53.
  • the combustion air stream 531 sucked in by the blower 2 via the suction pipe 22 serves as a driving medium for the ejector pipe 5, via which part of the exhaust gas stream 521 is sucked in through the recirculation orifice 54.
  • the exhaust gas-combustion air mixture generated in this way is introduced into the primary burner 1 by the fan 2, where it flows around the gas nozzle 11.
  • the proportion of the exhaust gas flow in the combustion air flow can be adjusted through the recirculation aperture 54, which in turn determines the oxygen content of the exhaust gas-combustion air flow mixture flowing around the hydrogen nozzle 11.
  • the main exhaust gas stream is discharged via the exhaust gas discharge pipe 52.
  • the primary burner 1, the parts of the jet pipe 3, the secondary burner 4, the ejector pipe 5 and the blower 2 connected to the suction pipe 22 are each connected to one another via flange connections.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Dunkelstrahler, mit einem ersten Brenner, einem Gebläse und einem Strahlrohr, wobei der erste Brenner mit einer Brenngaszuführung verbunden ist, wobei das erste Gebläse dazu eingerichtet ist, dem Brenner Verbrennungsluft zuzuführen, wobei der Brenner eingerichtet ist, eine Flamme in das Strahlrohr abzugeben.The invention relates to a dark radiator, with a first burner, a fan and a jet pipe, the first burner being connected to a fuel gas supply, the first fan being set up to supply combustion air to the burner, the burner being set up to inject a flame into the Dispense jet pipe.

Im gewerblichen und industriellen Bereich werden zur Beheizung von Produktions- und Lagerstätten häufig Dunkelstrahler eingesetzt. Dunkelstrahler weisen als Strahlungselemente ein oder mehrere Strahlungsrohre auf, welchen mindestens ein Brenner zugeordnet ist. Durch Verbrennung eines Gemisches aus Brenngas und Luft innerhalb des Brenners wird eine Flamme erzeugt, welche mithilfe eines Gebläses über die gesamte Länge des Strahlungsrohres verteilt werden kann. Als Brenngas dient Erdgas oder Flüssiggas, das in einer Mischkammer in einem vorgegebenen Verhältnis gemischt wird, wonach es in die Brennkammer über eine Düse eingeleitet und gezündet wird. Als Rückschlagsperre wird das Brennstoff-Luftgemisch durch ein Gitter oder ein Geflecht geführt, das zugleich die Aufgabe hat, die Flamme zu halten. Die Strahlrohre sind regelmäßig durchgängig im Nachgang an den Brenner linear oder U-förmig angeschlossen und sollen die durch die Flamme erzeugte Wärme gleichmäßig über den gesamten Rohrverlauf abstrahlen. Das Strahlungsrohr wird durch die Flamme gleichmäßig erhitzt und generiert eine Wärmestrahlung, die auf einen zu erwärmenden Bereich abgestrahlt wird. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kommen hierbei häufig Reflektoren zum Einsatz. Die durch die Verbrennung entstehenden Abgase werden mithilfe des Gebläses aus dem Strahlungsrohr entfernt, beispielsweise über Abgasrohre an die Außenluft abgeführt.In the commercial and industrial sectors, dark radiators are often used to heat production and storage facilities. Dark radiators have one or more radiation tubes as radiation elements, to which at least one burner is assigned. By burning a mixture of fuel gas and air within the burner, a flame is created, which can be distributed over the entire length of the radiant tube using a fan. The fuel gas used is natural gas or liquid gas, which is mixed in a mixing chamber in a predetermined ratio, after which it is introduced into the combustion chamber via a nozzle and ignited. As a non-return barrier, the fuel-air mixture is guided through a grid or mesh, which also has the task of holding the flame. The radiant pipes are regularly connected to the burner in a linear or U-shaped manner and should radiate the heat generated by the flame evenly over the entire length of the pipe. The radiant tube is heated evenly by the flame and generates heat radiation that is radiated onto an area to be heated. To increase efficiency, reflectors are often used. The exhaust gases resulting from combustion are removed from the radiant pipe using the fan, for example discharged into the outside air via exhaust pipes.

Um die bei der Verbrennung des Brennstoffs entstehende Schadstoffe zu minimieren, ist es ein stetiges Bestreben, ein optimales stöchiometrisches Verhältnis zwischen Brenngas und Luft zu erreichen, um eine möglichst vollständige Verbrennung zu erzielen, bei der die Schadstoffemission minimiert ist. Hierzu ist beispielsweise in der DE 10 2014 019 765 A1 vorgeschlagen, Gebläse und Gasventil mittels einer Regeleinrichtung zu steuern, um eine vollständige Verbrennung des Gemisches aus Brenngas und Luft sicherzustellen. In der EP 2 708 814 A1 wird weiter vorgeschlagen, den Brenner mit einem Mischer und mindestens einem Sekundärluftkanal auszustatten, wobei der Brenner dazu eingerichtet ist, dass ein Teil der von dem Gebläse zugeführten Luft dem Mischer und ein anderer Teil der Luft einem Sekundärluftkanal zugeführt wird, um einen Teil der zugeführten Verbrennungsluft der Flamme ohne Brennstoff zuzuführen. In der DE 10 2014 019 766 A1 ist weiter vorgeschlagen, über einen Sensor das aktuelle Mischungsverhältnis und/oder die Art des Gases insbesondere in Bezug auf die Beimischung anderer Gasarten zu erfassen und dem Brenner Gas und/oder Luft in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zwischen gemessenem und dem notwendigen Mischungsverhältnis zuzuführen, bis das notwendige Mischungsverhältnis hergestellt ist. Weitere Ausführungen von Dunkelstrahlern sind in der US2014011140A1 , der JPS5384228A sowie der WO2008/022722A2 beschrieben.In order to minimize the pollutants produced during the combustion of the fuel, there is a constant effort to achieve an optimal stoichiometric ratio between fuel gas and air in order to achieve the most complete combustion possible, in which pollutant emissions are minimized. For example, in the DE 10 2014 019 765 A1 proposed to control the fan and gas valve using a control device to ensure complete combustion of the mixture of fuel gas and air. In the EP 2 708 814 A1 It is further proposed to equip the burner with a mixer and at least one secondary air duct, the burner being set up so that part of the air supplied by the fan is supplied to the mixer and another part of the air is supplied to a secondary air duct in order to supply part of the combustion air supplied to the flame without supplying fuel. In the DE 10 2014 019 766 A1 It is further proposed to use a sensor to detect the current mixing ratio and/or the type of gas, in particular with regard to the admixture of other types of gas, and to supply gas and/or air to the burner depending on the comparison result between the measured and the necessary mixing ratio, until this necessary mixing ratio has been established. Further versions of dark radiators are in the US2014011140A1 , the JPS5384228A as well as the WO2008/022722A2 described.

Die vorstehenden Lösungen haben sich in der Praxis bewährt, wodurch Dunkelstrahler heute einen verhältnismäßig geringen Schadstoffausstoß bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad aufweisen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dunkelstrahler bereitzustellen, dessen Schadstoffausstoß bei zumindest gleichem Wirkungsgrad weiter vermindert ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The above solutions have proven themselves in practice, meaning that dark radiators now have relatively low pollutant emissions while at the same time being highly efficient. The present invention is based on the object of providing a dark radiator whose pollutant emissions are further reduced while maintaining at least the same level of efficiency. According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of patent claim 1.

Mit der Erfindung ist ein Dunkelstrahler bereitgestellt, der einen im Vergleich zum Stand der Technik zumindest gleichbleibenden Wirkungsgrad aufweist und bei dem der Schadstoffausstoß vermindert ist. Dadurch, dass die Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle als Brenngasquelle verbunden ist und dass in Flammrichtung beabstandet zu dem als Primärbrenner dienenden ersten Brenner in dem Strahlrohr ein Sekundärbrenner nachgeschaltet ist, dessen Brenngaszuführung mit einer Wasserstoffquelle als Brenngasquelle verbunden ist, wobei dem Sekundärbrenner der Abgasstrom des vorgeschalteten Primärbrenners als Verbrennungsluft zugeführt wird, sind in dem Abgas theoretisch keine kohlenstoffhaltigen Schadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid oder Kohlenwasserstoffe enthalten, da Wasserstoff keinen Kohlenstoff enthält. Durch den dem Primärbrenner nachgeschalteten Sekundärbrenner ist eine Nachbehandlung des Abgases des Primärbrenners erzielt, wodurch eine Emission von Stickoxiden weitgehend minimiert ist. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der hohen Reaktionsfreudigkeit des Wasserstoffs der verbleibende Sauerstoffgehalt in dem Abgas des Primärbrenners ohne Weiteres für die Verbrennung des Wasserstoffs des Sekundärbrenners ausreichend ist. Zudem ist der Verbrennungsprozess in dem Sekundärbrenner durch die Temperatur des Abgasstroms des Primärbrenners begünstigt.The invention provides a dark radiator which has at least the same level of efficiency compared to the prior art and in which pollutant emissions are reduced. The fact that the fuel gas supply is connected to a hydrogen source as a fuel gas source and that a secondary burner is connected downstream in the jet pipe, spaced in the flame direction from the first burner serving as a primary burner, the fuel gas supply of which is connected to a hydrogen source as a fuel gas source, with the secondary burner receiving the exhaust gas flow from the primary burner connected upstream is supplied as combustion air, the exhaust gas theoretically does not contain any carbon-containing pollutants such as carbon monoxide, carbon dioxide or hydrocarbons, since hydrogen does not contain carbon contains. The secondary burner connected downstream of the primary burner achieves aftertreatment of the exhaust gas from the primary burner, which largely minimizes emissions of nitrogen oxides. It has been shown that due to the high reactivity of the hydrogen, the remaining oxygen content in the exhaust gas from the primary burner is easily sufficient for the combustion of the hydrogen from the secondary burner. In addition, the combustion process in the secondary burner is favored by the temperature of the exhaust gas stream from the primary burner.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Gebläse mit einem Ejektor verbunden, dessen Sauganaschluss mit der Wasserstoffzuführung verbunden ist, wobei die durch das Gebläse angesaugte Verbrennungsluft als Treibmedium dient, sodass dem Brenner durch das Gebläse ein Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt wird. Hierdurch ist die Zuführung eines Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs im definierten Mischungsverhältnis ermöglicht, wodurch eine Einstellung der Flammtemperatur erzielt ist. Durch die Einstellung einer hohen Luftzahl, also mit einem hohen Luftüberschuss kann eine Senkung der Flammtemperatur erzielt werden. Aufgrund der hohen Reaktionsfreudigkeit von Wasserstoff ist eine hohe Luftzahl von 2,5 bis 3 möglich. So kann die Flammtemperatur auf diese Weise unterhalb der Grenztemperaturen der Stickoxidbildung sowie auch der Materialien des Strahlrohrs gebracht werden.In a further development of the invention, the blower is connected to an ejector, the suction connection of which is connected to the hydrogen supply, with the combustion air sucked in by the blower serving as a driving medium, so that a hydrogen-combustion air mixture is supplied to the burner through the blower. This makes it possible to supply a hydrogen-combustion air mixture in a defined mixing ratio, whereby the flame temperature can be adjusted. By setting a high air ratio, i.e. with a high excess of air, the flame temperature can be reduced. Due to the high reactivity of hydrogen, a high air ratio of 2.5 to 3 is possible. In this way, the flame temperature can be brought below the limit temperatures of nitrogen oxide formation and also of the materials of the jet pipe.

In Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Primärbrenner und dem Sekundärbrenner ein Ausgleichselement in Form eines Kompensators zum Ausgleich von thermisch bedingten Längenveränderungen innerhalb des Strahlrohres zwischengeschaltet. Dieser Kompensator, der vorzugsweise als Axial-Kompensator ausgebildet ist, nimmt die Bewegung des Strahlrohrs längs der Achse auf, wodurch Beschädigungen des Strahlrohres vermieden sind.In an embodiment of the invention, a compensating element in the form of a compensator is interposed between the primary burner and the secondary burner to compensate for thermally induced changes in length within the jet pipe. This compensator, which is preferably designed as an axial compensator, accommodates the movement of the jet pipe along the axis, thereby avoiding damage to the jet pipe.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Primärbrenner und/oder der Sekundärbrenner eine Gasdüse, wobei das Gebläse zur Umspülung der Gasdüse mit Verbrennungsluft eingerichtet ist und wobei keine Brenngas-Mischkammer zur Vormischung von Brenngas und Verbrennungsluft angeordnet ist und die Gasdüse ausschließlich mit Brenngas gespeist ist. Hierdurch ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Brenners erzielt. Überraschend hat sich gezeigt, dass aufgrund der hohen Reaktionsfreudigkeit von Wasserstoff eine vollständige Verbrennung des Wasserstoffs ohne Vormischung mit Verbrennungsluft erzielt wird. Dabei ergibt sich bis zur erforderlichen Vermischung des Wasserstoffs mit der das Gebläse umspülenden Verbrennungsluft ein großer Flammenabstand zur Gasdüse, wodurch keine thermische Beeinträchtigung der Gasdüse erfolgt. Zudem hat sich gezeigt, dass auch die Gefahr eines Flammrückschlages nicht gegeben ist, weshalb der im Stand der Technik erforderliche Flammhalter in Form einer gelochten Platte oder eines Drahtgeflechts nicht erforderlich ist.In a further embodiment of the invention, the primary burner and/or the secondary burner comprises a gas nozzle, wherein the blower is set up to flush the gas nozzle with combustion air and no fuel gas mixing chamber is arranged for premixing fuel gas and combustion air and the gas nozzle is fed exclusively with fuel gas. This results in a simple and cost-effective construction of the burner. Surprisingly, it has been shown that due to the high reactivity of hydrogen, complete combustion of the hydrogen is achieved without premixing with combustion air. This results in a large flame distance from the gas nozzle until the hydrogen is mixed with the combustion air surrounding the fan, which means that there is no thermal impairment of the gas nozzle. In addition, it has been shown that there is no risk of a flashback, which is why the flame holder in the form of a perforated plate or a wire mesh required in the prior art is not necessary.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Primärbrenner eine Gasdüse, die ein in dem Strahlrohr angeordnetes Mischrohr mit Wasserstoff speist, wobei das Mischrohr durch das Gebläse mit Verbrennungsluft umspült wird, wobei die Gasdüse mit dem Mischrohr einen Ejektor ausbildet, wobei das Treibmedium des Ejektors durch die Gasdüse eingebrachter Wasserstoff und das in das Mischrohr angesaugte Medium in dem Strahlrohr befindliche Verbrennungsluft ist und wobei in Flammrichtung beabstandet zu dem Mischrohr eine Zündvorrichtung zur Zündung des Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs nachgeschaltet ist. Hierdurch ist gleichsam die Zuführung eines Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemischs in einem definierten Verhältnis ermöglicht. Dadurch, dass die Mischung des Wasserstoffs mit der Verbrennungsluft außerhalb des Gebläses erst in dem Mischrohr erfolgt, sind die Anforderung an den Gebläsewerkstoff vermindert, da hier nicht die Gefahr eines Flammrückschlages in das Gebläse möglich ist. Bevorzugt ist in dem Mischrohr an seinem in Flammrichtung gerichteten Ende eine Rückschlagsperre angeordnet. Hierdurch ist ein Flammrückschlag in das Mischrohr verhindert.In a further embodiment of the invention, the primary burner comprises a gas nozzle which supplies hydrogen to a mixing tube arranged in the jet tube, the mixing tube being flushed with combustion air by the blower, the gas nozzle forming an ejector with the mixing tube, the propellant of the ejector passing through the Hydrogen introduced into the gas nozzle and the medium sucked into the mixing tube is combustion air located in the jet tube and an ignition device for igniting the hydrogen-combustion air mixture is connected downstream in the flame direction at a distance from the mixing tube. This makes it possible to supply a hydrogen-combustion air mixture in a defined ratio. Because the hydrogen is mixed with the combustion air outside the blower only in the mixing tube, the demands on the blower material are reduced, since there is no risk of flame flashback into the blower. A non-return valve is preferably arranged in the mixing tube at its end directed in the flame direction. This prevents flame flashback into the mixing tube.

In Weiterbildung der Erfindung ist dem Primärbrenner im Flammrichtung vorgeschaltet eine Verbrennungsluft-Mischkammer angeordnet, die mit einer Luftquelle und einer mit dem Strahlroh verbundenen Abgasabführleitung verbunden ist. Durch die Zuführung von Abgasen zur Verbrennungsluft ist eine Sauerstoffminderung erzielt, wodurch eine Senkung der Flammtemperatur ermöglicht ist. Darüber hinaus ist durch die Rezirkulation des Abgases eine Minderung der Stickoxidemission bewirkt.In a further development of the invention, a combustion air mixing chamber is arranged upstream of the primary burner in the flame direction, which is connected to an air source and an exhaust gas discharge line connected to the jet tube. The addition of exhaust gases to the combustion air reduces oxygen achieved, which enables the flame temperature to be reduced. In addition, the recirculation of the exhaust gas reduces nitrogen oxide emissions.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Gebläse dem Primärbrenner im Flammrichtung vorgeschaltet angeordnet und die Verbrennungsluft-Mischkammer innerhalb des Gebläses angeordnet ist. Hierdurch ist eine gute Vermischung von Verbrennungsluft und Abgas innerhalb des Gebläses erzielt.In an embodiment of the invention, the blower is arranged upstream of the primary burner in the flame direction and the combustion air mixing chamber is arranged within the blower. This ensures good mixing of combustion air and exhaust gas within the fan.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Verbindung zwischen der Abgasabführleitung und der Verbrennungsluft-Mischkammer eine Abzweigeinrichtung, durch welche das Verhältnis des abgezweigten und zur Verbrennungsluft-Mischkammer geleiteten Abgasvolumenstroms zum gesamten Abgasvolumenstrom bestimmt ist. Hierdurch ist eine Einstellung des Sauerstoffgehalts des Verbrennungsluft-Abgas-Gemischs ermöglicht. Bevorzugt umfasst die Abzweigeinrichtung eine Verstelleinrichtung, durch welche das Verhältnis des abgezweigten Abgasvolumenstroms zum Verbrennungsluftvolumenstrom einstellbar ist.In a further embodiment of the invention, the connection between the exhaust gas discharge line and the combustion air mixing chamber comprises a branching device, through which the ratio of the branched off exhaust gas volume flow directed to the combustion air mixing chamber to the total exhaust gas volume flow is determined. This makes it possible to adjust the oxygen content of the combustion air-exhaust gas mixture. The branching device preferably comprises an adjusting device through which the ratio of the branched off exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow can be adjusted.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend im Einzelnen beschreiben. Es zeigen:

Figur 1
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers;
Figur 2
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers in einer zweiten Ausführungsform und
Figur 3
die schematische Darstellung eines Dunkelstrahlers in einer dritten Ausführungsform.
Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in detail below. Show it:
Figure 1
the schematic representation of a dark radiator;
Figure 2
the schematic representation of a dark radiator in a second embodiment and
Figure 3
the schematic representation of a dark radiator in a third embodiment.

Der als Ausführungsbeispiel gewählte Dunkelstrahler gemäß Figur 1 umfasst einen Primärbrenner 1, der mit einem Gebläse 2 verbunden ist und an den sich ein Strahlrohr 3 anschließt. Das Strahlrohr 3 ist in Figur 1 lediglich angedeutet; das Strahlrohr 3 kann sich durchaus über einige Meter Länge erstrecken und aus mehreren Strahlrohrelementen gebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist das Strahlrohr 3 als hochhitzebeständiges Edelstahlrohr ausgebildet. Alternativ können auch Sonderstähle mit einer thermisch aufgebrachten Aluminiumoxidschicht zum Einsatz kommen. Das Strahlrohr 3 ist im Ausführungsbeispiel von einem - nicht dargestellten - Reflektor eingefasst, der im Ausführungsbeispiel aus oberflächenstrukturiertem Aluminiumblech ausgebildet ist und der auf beiden Seiten Schottbleche zur Reduktion konvektiver Verluste aufweist.The dark radiator chosen as an exemplary embodiment according to Figure 1 comprises a primary burner 1, which is connected to a fan 2 and to which a jet pipe 3 is connected. The jet pipe 3 is in Figure 1 merely hinted at; The jet pipe 3 can extend over several meters in length and be formed from several jet pipe elements. In the exemplary embodiment, the jet pipe 3 is designed as a highly heat-resistant stainless steel pipe. Alternatively, special steels with a thermally applied aluminum oxide layer can also be used. In the exemplary embodiment, the jet pipe 3 is surrounded by a reflector - not shown - which in the exemplary embodiment is made of surface-structured aluminum sheet and which has bulkhead plates on both sides to reduce convective losses.

Der Primärbrenner 1 umfasst eine als Gasluftgemischdüse dienende Gasdüse 11, die im Ausführungsbeispiel mit einer Rückschlagsperre versehen ist und die einer Wasserstoffzuführung 12 verbunden ist. Beabstandet zu der Gasdüse 11 ist in dem Primärbrenner 1 eine Zündelektrode 13 angeordnet. Das Gebläse 2 ist saugseitig mit einer Verbrennungsluftzuführung 21 verbunden und derart an den Primärbrenner 1 angestellt, dass es die Gasdüse 11 mit Verbrennungsluft umspült. Das durch die Gasdüse 11 austretende Wasserstoffgas wird nach Vermischung mit der durch das Gebläse 2 zugeführten Verbrennungsluft durch die Zündelektrode 13 entzündet, wodurch eine sich durch das Strahlrohr 3 erstreckende Flamme erzeugt wird.The primary burner 1 includes a gas nozzle 11 serving as a gas-air mixture nozzle, which in the exemplary embodiment is provided with a non-return valve and which is connected to a hydrogen supply 12. An ignition electrode 13 is arranged in the primary burner 1 at a distance from the gas nozzle 11. The blower 2 is connected on the suction side to a combustion air supply 21 and is connected to the primary burner 1 in such a way that it flushes the gas nozzle 11 with combustion air. The hydrogen gas emerging through the gas nozzle 11 is ignited by the ignition electrode 13 after mixing with the combustion air supplied by the blower 2, whereby a flame extending through the jet pipe 3 is generated.

Alternativ kann die Gasdüse auch mit dem Gebläse 2 verbunden sein, wobei das Gebläse 2 an seiner Saugseite mit einem Ejektor verbunden ist, dessen Treibanschluss mit einer Verbrennungsluftzuführung und dessen Sauganschluss mit einer Wasserstoffzuführung verbunden ist. Die durch das Gebläse 2 angesaugte Verbrennungsluft dient hier als Treibmedium, durch das eine Ansaugung des Wasserstoffs bewirkt ist. Druckseitig wird der Gasdüse 11 in diesem Fall durch das Gebläse 2 hierdurch ein Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt, das nach Austritt durch die Gasdüse 11 durch die Zündelektrode 12 entzündet wird.Alternatively, the gas nozzle can also be connected to the blower 2, the blower 2 being connected on its suction side to an ejector, the driving connection of which is connected to a combustion air supply and the suction connection of which is connected to a hydrogen supply. The combustion air sucked in by the blower 2 serves here as a propellant medium through which the hydrogen is sucked in. In this case, on the pressure side, the gas nozzle 11 is supplied with a hydrogen-combustion air mixture by the blower 2, which is ignited by the ignition electrode 12 after exiting through the gas nozzle 11.

An den Primärbrenner 1 schließt sich in Flammrichtung ein U-förmig ausgebildetes Strahlrohr 3 an, das über ein Ausgleichselement 31 mit einem Sekundärbrenner 4 verbunden ist. Das Ausgleichselement ist im Ausführungsbeispiel als Axial-Kompensator ausgebildet, der die Bewegungen der Rohrleitung längs der Achse aufnimmt. An den Sekundärbrenner 4 schließt sich wiederum ein zweites Teil des Strahlrohrs 3 an, das im Ausführungsbeispiel wiederum U-förmig ausgebildet ist.A U-shaped jet pipe 3 adjoins the primary burner 1 in the flame direction and is connected to a secondary burner 4 via a compensating element 31. The compensation element is in the exemplary embodiment Designed as an axial compensator that absorbs the movements of the pipeline along the axis. The secondary burner 4 is in turn adjoined by a second part of the jet pipe 3, which in the exemplary embodiment is again U-shaped.

Der Sekundärbrenner umfasst wiederum eine mit einer Wasserstoffzuführung 42 verbundene Gasdüse 41, wobei beabstandet zu der Gasdüse 41 eine Zündelektrode 43 positioniert ist.The secondary burner in turn comprises a gas nozzle 41 connected to a hydrogen supply 42, an ignition electrode 43 being positioned at a distance from the gas nozzle 41.

Die Gasdüse 11 des Primärbrenners 1 wird von dem Gebläse 2 mit Verbrennungsluft umströmt. Das sich vor der Gasdüse 11 ausbildende Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch wird durch die Zündelektrode 13 entzündet, wodurch sich beabstandet vor der Wasserstoffdüse 11 eine erste Flamme ausbildet. Der Abgasstrom dieser ersten Flamme strömt durch das Ausgleichselement 31 und umspült die Gasdüse 41 des Sekundärbrenners 4. Das sich vor der Gasdüse 41 ausbildende Abgasstrom-Wasserstoffgemisch weist einen ausreichend hohen Sauerstoffgehalt aus, sodass es durch die Zündelektrode 43 entzündet werden kann, wodurch eine zweite Flamme gebildet ist, die sich entlang des zweiten Teils des Strahlrohrs 3 erstreckt. Der Abgasstrom 32 dieser zweiten Flamme wird aus dem zweiten Teil des Strahlrohrs 3 abgeleitet. Das in dem durch den Sekundärbrenner 4 einen hohen Temperaturgefälle ausgesetzten Abschnitt des Strahlrohr 3 positionierte Ausgleichselement 31 dient dem Ausgleich von thermisch bedingten Längenveränderungen innerhalb des Strahlrohres.The gas nozzle 11 of the primary burner 1 is flowed around by the fan 2 with combustion air. The hydrogen-combustion air mixture that forms in front of the gas nozzle 11 is ignited by the ignition electrode 13, whereby a first flame is formed at a distance in front of the hydrogen nozzle 11. The exhaust gas stream of this first flame flows through the compensating element 31 and flows around the gas nozzle 41 of the secondary burner 4. The exhaust gas stream-hydrogen mixture that forms in front of the gas nozzle 41 has a sufficiently high oxygen content so that it can be ignited by the ignition electrode 43, creating a second flame is formed, which extends along the second part of the jet pipe 3. The exhaust gas stream 32 of this second flame is derived from the second part of the jet pipe 3. The compensating element 31 positioned in the section of the jet pipe 3 exposed to a high temperature gradient by the secondary burner 4 serves to compensate for thermally caused changes in length within the jet pipe.

In diesem Ausführungsbeispiel wird dem Primärbrenner 1 über das Gebläse 2 Verbrennungsluft zugeführt, welche die Gasdüse 11 des Primärbrenners 1 umspült. In einer abgewandelten Ausführungsform kann das dem Primärbrenner 1 vorgeschaltete Gebläse 2 auch mit einem Ejektor verbunden sein, wobei die angesaugte Verbrennungsluft als Treibmedium dient, über das ein Abgasstrom aus dem zweiten Teil des Strahlrohrs 3 angesaugt wird. Auf diese Weise ist die Flammtemperatur der ersten Flamme des Primärbrenners 1 einstellbar. Zudem ist auf diesem Wege eine weitere Verminderung des Stickoxidgehaltes des abgeführten Abgases ermöglicht.In this exemplary embodiment, the primary burner 1 is supplied with combustion air via the fan 2, which flows around the gas nozzle 11 of the primary burner 1. In a modified embodiment, the blower 2 upstream of the primary burner 1 can also be connected to an ejector, the sucked-in combustion air serving as a propellant through which an exhaust gas stream is sucked in from the second part of the jet pipe 3. In this way, the flame temperature of the first flame of the primary burner 1 can be adjusted. In addition In this way, a further reduction in the nitrogen oxide content of the discharged exhaust gas is possible.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist in dem Primärbrenner 1' ein Mischrohr 14 angeordnet, das koaxial zum Strahlrohr 3 verläuft und in den die Gasdüse 11 hineinragt, wobei zwischen Mischrohr 14 und Gasdüse 11 ein radialer Saugspalt 15 eines durch die Gasdüse 11 und das Mischrohr 14 gebildeten Ejektors gebildet ist. Das Mischrohr 14 ist über eine dieses einspannende, mit Spülöffnungen versehene Trennblende 16 in dem Primärbrenner 1' gehalten. An seinem der Gasdüse 11 gegenüberliegenden Ende ist in dem Mischrohr 14 eine Rückschlagsperre 141 angeordnet. Im Übrigen entspricht der Aufbau des Dunkelstrahlers dieses Ausführungsbeispiels dem Dunkelstrahler des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, wobei auch bei diesem Ausführungsbeispiel die dort angeführten Ausführungsformen zur Beimengung eines Teils des Abgasstroms des zweiten Teils des Strahlrohrs 3 zu der von dem Gebläse 2 angesaugten Verbrennungsluft möglich sind.In the exemplary embodiment according to Figure 2 A mixing tube 14 is arranged in the primary burner 1 ', which runs coaxially to the jet pipe 3 and into which the gas nozzle 11 projects, a radial suction gap 15 of an ejector formed by the gas nozzle 11 and the mixing pipe 14 being formed between the mixing pipe 14 and the gas nozzle 11. The mixing tube 14 is held in the primary burner 1 'via a separating plate 16 which clamps it and is provided with flushing openings. A non-return barrier 141 is arranged in the mixing tube 14 at its end opposite the gas nozzle 11. Otherwise, the structure of the dark radiator of this exemplary embodiment corresponds to the dark radiator of the previously described exemplary embodiment Figure 1 , whereby in this exemplary embodiment the embodiments listed there are also possible for adding part of the exhaust gas flow from the second part of the jet pipe 3 to the combustion air sucked in by the blower 2.

Das Gebläse 2 ist derart ausgerichtet, dass es die Gasdüse 11 und das Mischrohr 14 mit Verbrennungsluft umspült. Durch den über die Gasdüse 11 in das Mischrohr 14 eingebrachten Wasserstoffstrom wird über den Saugspalt 15 Verbrennungsluft eingesaugt, das sich mit dem Wasserstroff vermischt. Das aus dem Mischrohr 14 austretende Wasserstoff-Verbrennungsluft-Gemisch wird durch die beabstandet zu dem Mischrohr 14 angeordnete Zündelektrode 13 entzündet, wodurch eine Flamme gebildet ist, die sich über die Länge des Strahlrohrs 3 in dieses erstreckt. Ein Teil der von dem Gebläse 2 in den Primärbrenner 1 eingeblasenen Verbrennungsluft 5 strömt durch die Spülöffnungen der Trennblende 16 und umspült die sich in das Strahlrohr 3 erstreckende Flamme, welche hierdurch gekühlt wird. Der durch die Gasdüse 11 und das Mischrohr 14 gebildete Ejektor ist derart ausgebildet, dass in dem Mischrohr 14 dem Wasserstoff Verbrennungsluft mit einer Luftzahl 2,5 zugeführt wird, wodurch eine Flammtemperatur von etwa 900 °C erzielt wird.The blower 2 is aligned in such a way that it flushes the gas nozzle 11 and the mixing tube 14 with combustion air. The hydrogen stream introduced into the mixing tube 14 via the gas nozzle 11 causes combustion air to be sucked in via the suction gap 15, which mixes with the hydrogen stream. The hydrogen-combustion air mixture emerging from the mixing tube 14 is ignited by the ignition electrode 13 arranged at a distance from the mixing tube 14, whereby a flame is formed which extends into the jet tube 3 over the length thereof. Part of the combustion air 5 blown into the primary burner 1 by the fan 2 flows through the flushing openings of the separating panel 16 and flows around the flame extending into the jet pipe 3, which is thereby cooled. The ejector formed by the gas nozzle 11 and the mixing tube 14 is designed such that combustion air with an air ratio of 2.5 is supplied to the hydrogen in the mixing tube 14, whereby a flame temperature of approximately 900 ° C is achieved.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist dem Sekundärbrenner in Flammrichtung nachgeschaltet an den zweiten Teil des Strahlrohrs 3 ein Ejektorrohr 5 angeschlossen, das über ein Saugrohr 22 mit dem Gebläse 2 verbunden ist.In the exemplary embodiment according to Figure 3 After the secondary burner in the flame direction, an ejector tube 5 is connected to the second part of the jet tube 3, which is connected to the blower 2 via a suction tube 22.

Das Ejektorrohr 5umfasst ein Hauptrohrstück 51, über welches das Strahlrohr 3 mit dem Saugrohr 22 verbunden ist. Von dem Hauptrohrstück 51 zweigt ein Abgasabführungsrohr 52 ab sowie beabstandet zu diesem ein Verbrennungsluft-Zuführungsrohr 53. Zwischen dem Abgaszuführungsrohr 52 und dem Verbrennungsluft-Zuführungsrohr 53 ist in dem Hauptrohrstück 51 eine Rezirkulationsblende 54 angeordnet. Der durch das Gebläse 2 über das Saugrohr 22 angesaugte Verbrennungsluftstrom 531 dient als Treibmedium des Ejektorrohrs 5, über das durch die Rezirkulationsblende 54 ein Teil des Abgasstroms 521 angesaugt wird. Das so erzeugte Abgas-Verbrennungsluft-Gemisch wird durch das Gebläse 2 in den Primärbrenner 1 eingebracht, wo es die Gasdüse 11 umspült. Durch die Rezirkulationsblende 54 ist der Anteil des Abgasstroms in dem Verbrennungsluftstrom einstellbar, wodurch wiederum der Sauerstoffgehalt des die Wasserstoffdüse 11 umspülenden Abgas-Verbrennungsluftstrom-Gemischs bestimmt ist. Der Hauptabgasstrom wird über das Abgas-Abführungsrohr 52 abgeführt.The ejector pipe 5 comprises a main pipe section 51, via which the jet pipe 3 is connected to the suction pipe 22. An exhaust gas discharge pipe 52 branches off from the main pipe section 51 and, spaced from it, a combustion air supply pipe 53. A recirculation diaphragm 54 is arranged in the main pipe section 51 between the exhaust gas supply pipe 52 and the combustion air supply pipe 53. The combustion air stream 531 sucked in by the blower 2 via the suction pipe 22 serves as a driving medium for the ejector pipe 5, via which part of the exhaust gas stream 521 is sucked in through the recirculation orifice 54. The exhaust gas-combustion air mixture generated in this way is introduced into the primary burner 1 by the fan 2, where it flows around the gas nozzle 11. The proportion of the exhaust gas flow in the combustion air flow can be adjusted through the recirculation aperture 54, which in turn determines the oxygen content of the exhaust gas-combustion air flow mixture flowing around the hydrogen nozzle 11. The main exhaust gas stream is discharged via the exhaust gas discharge pipe 52.

Der Primärbrenner 1, die Teile des Strahlrohrs 3, der Sekundärbrenner 4, das Ejektorrohr 5 und das mit dem Saugrohr 22 verbundene Gebläse 2 sind jeweils über Flanschverbindungen miteinander verbunden.The primary burner 1, the parts of the jet pipe 3, the secondary burner 4, the ejector pipe 5 and the blower 2 connected to the suction pipe 22 are each connected to one another via flange connections.

Claims (9)

  1. Dark radiator with a first burner, a fuel gas supply, a fuel gas source, a fan (2) and a radiant tube (3), wherein the first burner is connected to the fuel gas supply, wherein the fuel gas supply is connected to the fuel gas source, wherein the fan (2) is arranged to supply the first burner with combustion air, wherein the first burner is set up to emit a flame into the radiant tube (3), characterised in that the fuel gas source is a hydrogen source and in that a secondary burner (4) is connected downstream in the radiant tube (3) in the flame direction at a distance from the first burner serving as primary burner (1), the fuel gas supply of which secondary burner is connected to a hydrogen source as fuel gas source, wherein the dark radiator is set up in such a manner that the exhaust gas flow of the upstream primary burner (1) is supplied to the secondary burner (4) as combustion air.
  2. Dark radiator according to claim 1 comprising an ejector, wherein the fan (2) is connected to the ejector, the suction connection of which is connected to the hydrogen supply, wherein the combustion air sucked in by the fan (2) serves as a motive medium so that a hydrogen-combustion air mixture is supplied to the burner (1) by the fan (2).
  3. Dark radiator according to claim 1 or 2, characterised in that a compensating element (31) for compensating thermally induced changes in length within the radiating tube (3) is interposed between the primary burner (1) and the secondary burner (4).
  4. Dark radiator according to one of the previous claims, characterised in that the primary burner (1) comprises a gas nozzle, wherein the fan (2) is set up to circulate combustion air around the gas nozzle (11) and wherein no fuel gas mixing chamber is arranged for premixing fuel gas and combustion air and the gas nozzle is exclusively supplied with fuel gas.
  5. Dark radiator according to one of claims 1 to 3, characterised in that the primary burner (1) comprises a gas nozzle (11) and a mixing tube (14), which is fed with hydrogen by the gas nozzle (11), wherein combustion air is flushed around the mixing tube (14) by the fan (2), wherein the gas nozzle (11) forms an ejector with the mixing tube (14), wherein the motive medium of the ejector is hydrogen introduced through the gas nozzle (11) and the medium sucked into the mixing tube (14) is combustion air located in the radiant tube (3) and wherein an ignition device (13) for igniting the hydrogen-combustion air mixture is connected downstream at a distance from the mixing tube (14) in the flame direction.
  6. Dark radiator according to one of the previous claims, characterised in that a combustion air mixing chamber is arranged upstream of the primary burner (1) in the flame direction, which is connected to a combustion air source and an exhaust gas discharge line.
  7. Dark radiator according to claim 6, characterised in that the fan (2) is arranged upstream of the burner (1) in the flame direction and the combustion air mixing chamber is arranged inside the fan (2).
  8. Dark radiator according to claim 6 or 7, characterised in that the connection between the exhaust gas discharge line and the combustion air mixing chamber comprises a branching device (5), by means of which the ratio of the branched-off exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow is determined.
  9. Dark radiator according to claim 8, characterised in that the branching device (5) comprises an adjusting unit, by means of which the ratio of the exhaust gas volume flow to the combustion air volume flow is adjustable.
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