DE4222711A1 - Warmwasserbereiter mit einem katalytischen Brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die nicht vorveröffentlichte P 42 02 107.3-13 beschreibt einen Wärmeaus­ tauscher in Form eines Warmwasserbereiters, bei welchem die Wärme aus der katalytischen Verbrennung eines Gases an ein wärmeabführendes Medium über­ tragen wird. Zu diesem Zweck ist auf der Wärmetauscherfläche eine Katalysa­ torschicht aufgetragen, welche eine flammenlose Verbrennung ermöglicht. Die Verbrennung spielt sich im Temperaturbereich zwischen 800 und 1000°C ab, in dem eine NO_x-Bildung fast ganz unterbleibt. Zum Erzielen einer großem Effek­ tivität empfiehlt sich der Einsatz eines Spaltbrenners aus ineinandergefügten Rohren oder Kanälen mit einem relativ schmalen Verbrennungsspalt. Das Brenn­ gas-Luft-Gemisch kommt in diesem schmalen Spalt in einen sehr innigen Kontakt mit der Katalysatorschicht, so daß eine intensive Verbrennung erfolgt.

Zum Starten der Verbrennung sind Temperaturen zwischen 300 und 350°C er­ forderlich. In der genannten Schrift wird eine Vorwärmung des Brenngas-Luft- Gemisches mit heißen Abgasen vorgeschlagen. In der Regel ist jedoch der Ein­ satz einer Zusatzenergie erforderlich, um die Reaktionstemperaturen zu er­ reichen. Man hat zu diesem Zweck das Zufuhrrohr des Brenngas-Luft-Gemisches mit einer elektrischen Heizspirale umgeben. Bis zum Erzielen der Reaktions­ temperatur bleibt die Heizspirale eingeschaltet. Oberhalb dieser Temperatur wird sie abgeschaltet.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine sehr einfache und preisgünstige Vorrichtung zum Vorheizen des Brenngas-Luft-Gemisches zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Vorheizvorrichtung besitzt das im Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 genannte Merkmal.

Die Aufheizung auf die benötigte Reaktionstemperatur erfolgt durch einen am Eintrittsende des katalytischen Brenners angeordneten Gasbrenner, dessen Verbren­ nungsgase ihre Wärme über eine Wärmetauscherwand auf das Brenngas-Luft-Gemisch übertragen. Das Aufheizen erfolgt wesentlich preisgünstiger als mit einer Elektro­ heizung. Der Aufbau einer solchen Vorheizvorrichtung ist auch sehr einfach. Dabei empfiehlt es sich, den Gasbrenner mit dem Brenngas-Luft-Gemisch des katalytischen Brenners zu speisen. Das kann durch ein Umschaltventil in der Zuleitung erfolgen, wobei die Zufuhr des Gemisches automatisch abgesperrt wird, wenn die für die katalytische Verbrennung ausreichende Betriebstemperatur erreicht ist.

In der praktischen Ausführung wird unterhalb des Wasserraumes eine zum Ver­ brennungsspalt des katalytischen Brenners führende Verteilkammer für das Brenngas- Luft-Gemisch und unter dieser der Brennraum des Gasbrenners angeordnet. Das Brenngas-Luft-Gemisch gelangt in die Verteilkammer und von dort in den Spalt bzw. die Spalte des katalytischen Brenners. Über ein vorgeschaltetes Umschaltventil kann das Gemisch dem Brennraum des Gasbrenners zugeführt werden. Hier zündet es und verbrennt mit einer sichtbaren Flamme. Die entstehenden Heizgase heizen die Trennwand auf, die gleichzeitig Träger der Katalysatorschicht ist. Wenn dort die Reaktionstemperatur erreicht ist, wird die Zufuhr zum Gasbrenner abgesperrt.

Sehr einfach läßt sich die Wärmeübertragung bei einem Spaltbrenner verwirklichen, der aus ineinandergefügten Rohren oder Kanälen besteht. Das innere Rohr wird durch die Verteilkammer hindurch bis in den Brennraum des Gasbrenners geführt. Es dient als Heizgaszug für die Heizgase des Gasbrenners. Das äußere Rohr dient hingegen der Ausbildung des Spaltes des Spaltbrenners. Dabei empfiehlt es sich, dieses vom Wasserraum her bis in die Verteilkammer hineinzuführen. Selbstver­ ständlich können auch mehrere Rohr- oder Kanaleinheiten eingesetzt werden.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Warmwasserbereiter und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

Ein Wasserraum 1 wird von mehreren Spaltbrennern 2 aus konzentrisch inein­ ander angeordneten Rohren 3, 4 durchsetzt. Zwischen den Rohren 3, 4 ist ein Verbrennungsspalt 5 gebildet, in welchem das durchströmende Brenngas-Luft-Ge­ misch katalytisch bei Temperaturen zwischen 800 und 1000°C verbrennt. Um diese Reaktion zu bewirken, ist vorzugsweise auf das innere Rohr 3 eine Katalysatorschicht aufgetragen. Durch das äußere Rohr 4 erfolgt der Wärme­ übergang auf das umgebende Wasser im Wasserraum 1.

Für das Starten der Reaktion bei etwa 300°C ist unterhalb der Verteilkammer 6 des Spaltbrenners 2 der Brennraum 7 eines Gasbrenners 8 mit einem Verteil­ gitter 9, einer Zündelektrode 10 und einer Flammenüberwachung 11 angeordnet. Der Gasbrenner 8 wird durch die Zufuhrleitung 12 nach dem Umschalten eines Ventiles 13 mit dem Brenngas-Luft-Gemisch gespeist. Die entstehenden Heizgase strömen durch das innere Rohr 3 und heizen dieses auf. Sobald die Reaktionstemperatur erreicht ist, wird der Gasbrenner 8 abgeschaltet.

Claims (6)

1. Warmwasserbereiter mit mindestens einem, einen Wasserraum durchdrin­ genden, katalytischen Brenner zur Verbrennung eines Brenngas-Luft-Gemisches an einer Katalysatorschicht, wobei am Eintrittsende des Brenners eine Vorheizvor­ richtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizvorrichtung aus einem am Eintrittsende des Brenners (2) angeordneten Gasbrenner (8) besteht, dessen Verbrennungsgase ihre Wärme über eine Wärmetauscherwand das Brenngas- Luft-Gemisch übertragen.

2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner (8) mit dem Brenngas-Luft-Gemisch des katalytischen Brenners (2) gespeist wird und automatisch von der Zufuhr des Gemisches abgesperrt wird, wenn die für die katalytische Verbrennung des Brenngas- Luft-Gemisches ausreichende Betriebstemperatur von etwa 300-350°C erreicht ist.

3. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Wasserraumes (1) eine zum Verbren­ nungsspalt (5) des katalytischen Brenners (2) führende Verteilkammer (6) für das Brenngas-Luft-Gemisch und unterhalb dieser Verteilkammer (6) der Brennraum (7) des Gasbrenners (8) angeordnet ist.

4. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytische Brenner (2) aus ineinandergefügten Rohren (3, 4) besteht, wobei das innere Rohr (3) als Heizgaszug des Gasbrenners (8) dient und der Zwischenraum zwischen beiden Rohren (2 und 3) den Verbrennungs­ spalt (5) bildet.

5. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (3) des katalytischen Brenners (2) durch die Verteilkammer (6) hindurch bis in den Brennraum (7) und das äußere Rohr (4) vom Wasserraum (1) her bis in die Verteilkammer (6) hineingeführt ist.

6. Warmwasserbereiter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennraum (7) des Gasbrenners (8) ein Verteil­ gitter (9), eine Zündelektrode (10) und eine Flammenüberwachung (11) angeord­ net sind.