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DE10032764A1 - Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems, dieses verwendende Veerbrennungssystem sowie Gargerät mit solch einem Verbennungssystem - Google Patents

Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems, dieses verwendende Veerbrennungssystem sowie Gargerät mit solch einem Verbennungssystem

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DE10032764A1
DE10032764A1 DE10032764A DE10032764A DE10032764A1 DE 10032764 A1 DE10032764 A1 DE 10032764A1 DE 10032764 A DE10032764 A DE 10032764A DE 10032764 A DE10032764 A DE 10032764A DE 10032764 A1 DE10032764 A1 DE 10032764A1
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burner
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Rational AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems mit zumindest einem Brenner durch Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoff/Luft-Gemisches im Brenner entsprechend der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalt eines zugeführten, ersten Brennstoffes, nämlich durch Auslegen des Verbrennungssystems auf eine bestimmte Qualität und/oder einen bestimmten kalorischen Inhalt eines zweiten Brennstoffes, Erfassen der Qualität und/oder des kalorischen Inhalts des ersten Brennstoffes und Zuführen von Luft und/oder zumindest einem dritten Brennstoff in Abhängigkeit von der erfaßten Qualität und/oder dem erfaßten kalorischen Inhalt des ersten Brennstoffes, bis die bestimmte Qualität und/oder der bestimmte kalorische Inhalt des zweiten Brennstoffes im wesentlichen erreicht wird; ein Verbrennungssystem mit einem Brenner, einem Gebläse, zumindest einer Luftzufuhr, zumindest einer Brennstoffzufuhr, einem Brenneraustritt, einem vom Gebläse zum Brenneraustritt führenden Brennerschacht, einer im Brennerschacht befindlichen Düse zum Einspritzen zumindest eines ersten Brennstoffes und/oder eines Brennstoff/Luft-Gemisches und einem Zünder stromabwärts der Düse, wobei zur Leistungsanpassung des Verbrennungssystems ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet wird; und ein Gargerät mit einem Garraum, der über solch ein Verbrennungssystem beheizbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems mit zumindest einem Brenner durch Steuerung und/oder Regelung des Brennstoff/Luft- Gemisches im Brenner entsprechend der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalt eines zuge­ führten, ersten Brennstoffes; ein Verbrennungssystem, mit einem Brenner, einem Gebläse, zumindest einer Luftzufuhr, zumindest einer Brennstoffzufuhr, einem Brenneraustritt, einem vom Gebläse zum Brenneraustritt führenden Brennerschacht, einer im Brennerschacht be­ findlichen Düse zum Einspritzen zumindest eines ersten Brennstoffes und/oder eines Brenn­ stoff/Luft-Gemisches und einem Zünder stromabwärts der Düse, wobei zur Leistungsanpassung des Verbrennungssystems ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet wird; sowie ein Gargerät mit einem Garraum, der über ein solches Verbrennungssystem beheizbar ist.
In der häuslichen und gewerblichen Gasversorgung werden Gase mit unterschiedlicher Zu­ sammensetzung innerhalb der 3-Gasfamilie, bestehend aus Stadtgas, Erdgas und Flüssiggas, vertrieben. Dadurch schwankt die Leistung eines Verbrennungssystems entsprechend der Qualität des jeweils verwandten Gases, die im wesentlichen durch den kalorischen Inhalt des Gases bestimmt wird. Daher wird üblicherweise eine Leistungsanpassung durch manuelles Nachjustieren des Gasdurchflusses, einen Düsenaustausch oder Messen des Ionisationsstro­ mes mit (Rück) Kopplung an ein Gas/Luft-Verbundsystem vorgenommen. Letzteres funktio­ niert bislang nur eingeschränkt innerhalb der Erdgasfamilie.
Ein Regelungsverfahren für Gasbrenner zur Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches, näm­ lich zum Zuführen eines Gasstromes und eines Verbrennungsluftstromes zu einem Brenner, bei dem ein Ionisationssignal eines Sensors verwendet wird, um das Gas/Luft-Gemisch an unterschiedliche Gasqualitäten anzupassen, ist, beispielsweise, aus der DE 198 24 523 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzu­ entwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine automatische Leistungsanpassung bei fluidbetriebenen Verbrennungssystemen zu ermögli­ chen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Auslegen des Verbrennungssystems auf eine bestimmte Qualität und/oder einen bestimmten kalorischen Inhalt eines zweiten Brennstoffes, Erfassen der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des ersten Brennstoffes und Zuführen von Luft und/oder zumindest einem dritten Brennstoff in Abhängigkeit von der erfaßten Qualität und/oder dem erfaßten kalorischen Inhalt des ersten Brennstoffes, bis die bestimmte Qualität und/oder der bestimmte kalorische Inhalt des zweiten Brennstoffes im wesentlichen erreicht wird.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Qualität und/oder der kalorische Inhalt des ersten Brenn­ stoffes durch Messung zumindest einer chemischen, optischen und/oder physikalischen Ei­ genschaft des ersten Brennstoffes und/oder der Abgaszusammensetzung des Brenners erfaßt wird.
Mit der Erfindung wird dabei vorgeschlagen, daß die Wärmeenthalpie ermittelt wird, insbe­ sondere aus Temperaturdifferenzdaten, die beim Aufwärmen eines Prüfkörpers mittels einer Pilotflamme gemessen werden.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß als zweiter Brennstoff ein Brennstoff mit geringer Qualität und/oder geringem kalorischen Inhalt ausgewählt wird, und bei Einspeisung eines ersten Brennstoffes mit im Vergleich zum zweiten Brennstoff höherer Qualität und/oder höherem kalorischen Inhalt dem Verbrennungs­ system Luft, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt, zugeführt wird.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist hingegen dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Brennstoff ein Brennstoff mit hoher Qualität und/oder hohem kalorischen Inhalt aus­ gewählt wird, und bei Einspeisung eines ersten Brennstoffes mit im Vergleich zum zweiten Brennstoff niedrigerer Qualität und/oder niedrigerem kalorischen Inhalt dem Verbrennungs­ system ein dritter Brennstoff mit im Vergleich zum ersten Brennstoff höherer Qualität und/oder höherem kalorischen Inhalt, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt, zugeführt wird.
Ferner liefert die Erfindung auch ein Verbrennungssystem mit einem Brenner, einem Gebläse, zumindest einer Luftzufuhr, zumindest einer Brennstoffzufuhr, einem Brenneraustritt, einem vom Gebläse zum Brenneraustritt führenden Brennerschacht, einer im Brennerschacht befindlichen Düse zum Einspritzen zumindest eines ersten Brennstoffes und/oder eines Brenn­ stoff/Luft-Gemisches und einem Zünder stromabwärts der Düse, wobei zur Leistungsanpas­ sung des Verbrennungssystems ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet wird, und in Abhängigkeit von der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalten des zur Auslegung des Verbrennungssystems ausgewählten zweiten Brennstoffes Luft stromaufwärts des Gebläses, stromabwärts des Gebläses, stromaufwärts der Düse, stromabwärts der Düse und/oder strom­ abwärts des Brenneraustritts und/oder zumindest ein dritter Brennstoff stromaufwärts des Ge­ bläses, stromabwärts des Gebläses, stromaufwärts der Düse, stromabwärts der Düse und/oder stromaufwärts des Brenneraustritts zuführbar ist beziehungsweise sind.
Dabei kann zumindest eine Kammer, die zum Gebläse, zum Brennerschacht, stromaufwärts oder stromabwärts der Düse, zur Düse und/oder zum Brenneraustritt führt und als, vorzugs­ weise externe, Vormischkammer zum Vormischen des ersten Brennstoffes und/oder des drit­ ten Brennstoffes mit Luft ausgebildet ist, vorgesehen sein.
Ferner werden mit der Erfindung Weiterentwicklungen vorgeschlagen, die gekennzeichnet sind durch eine Einrichtung zur Erfassung der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des ersten Brennstoffes, wobei die Einrichtung zur Erfassung der Qualität und/oder des kalori­ schen Inhaltes des ersten Brennstoffes vorzugsweise einen von einer Pilotflamme aufwärmba­ ren Prüfkörper, innerhalb oder außerhalb des Brenners, einen Geruchssensor, einen Viskosi­ tätssensor und/oder einen Abgassensor umfaßt.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Gargerät mit einem Garraum, der über ein erfin­ dungsgemäßes Verbrennungssystem beheizbar ist.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein Verbrennungssy­ stem auf einen bestimmten Brennstoff auslegbar ist, beispielsweise auf das niederkalorischste Gas der 3-Gasfamilie, also das Stadtgas, und bei Einspeisung eines höherwertigen Brennstof­ fes, beispielsweise eines Erdgases oder Flüssiggases, dem Verbrennungssystem an unter­ schiedlichen Stellen solange Luft zugeführt wird, bis der Wärmeinhalt des Brennstoff/Gas- Gemisches wieder der Grundauslegung des Verbrennungssystem entspricht. Genauso gut kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das Verbrennungssystem auf einen hochkalori­ schen Brennstoff, beispielsweise Erdgas, ausgelegt ist, und bei Einspeisung eines niederkalo­ rischen Brennstoffes, beispielsweise Stadtgas, ein hochkalorischer Brennstoff, beispielsweise Flüssiggas oder Erdgas, zugemischt wird. Dies ermöglicht erstmals eine automatische Lei­ stungsanpassung bei insbesondere gasbetriebenen Verbrennungssystemen.
Dabei soll erfindungsgemäß die Brennstoffqualität, insbesondere die Gasqualität, automatisch erkannt werden, beispielsweise durch Messen der Wärmeenthalpie mittels einer Pilotflamme, die separat oder als Bestandteil des Brenners ausgeführt ist und einen Prüfkörper erwärmt, wobei die durch besagte Erwärmung entstehenden Temperaturdifferenzen zur Bestimmung der Wärmeenthalpie ausgewertet werden. Auch kann eine Gaserkennung über einen Geruchs­ sensor, einen Viskositätssensor oder dergleichen erfaßt werden. Prinzipiell ist auch die Mes­ sung der Gasqualität über die Messung der Abgaszusammensetzung möglich.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung im Einzelnen erläutert wird. Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt ein er­ findungsgemäßes Verbrennungssystem in Schnittansicht.
Wie der Figur zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßes Verbrennungssystem 1 einen Brenner 2, der seinerseits ein Gebläse 3 mit einer ersten Luftzufuhr 4 aufweist, wobei strom­ abwärts des Gebläses 3 eine zweite Luftzufuhr 5 angeordnet ist, stromabwärts der zweiten Luftzufuhr 5 eine Brennstoff-Luft-Zufuhr 6 mit einer Brennstoffzufuhr 7 sowie einer dritten Luftzufuhr 8 in eine Düse 9 in einem Brennerschacht 10 mündet, in dem Brennerschacht 10 stromabwärts der Düse 9 eine vierte Luftzufuhr 11 stromaufwärts eines Brenneraustritts 12 mündet, und stromabwärts des Brenneraustritts 12 in einer Zuleitung 13 zu einem nicht darge­ stellten Wärmetauscher eine fünfte Luftzufuhr 14 mündet. Im Bereich der Zuleitung 13 ist auch eine nicht dargestellte Zündeinrichtung angeordnet.
Das mit Bezug auf die Figur in ihrem Aufbau beschriebene Verbrennungssystem 1 arbeitet erfindungsgemäß wie folgt:
Bei Auslegung des Verbrennungssystems 1 auf den niederkalorischsten Brennstoff der Ver­ sorgung, zum Beispiel Stadtgas, kann bei Einspeisung eines höherkalorischen Brennstoffes, zum Beispiel Erdgas, über die Brennstoffzufuhr 7 zusätzlich geregelt Luft eingespeist werden, nämlich über zumindest eine der Luftzufuhren 4, 5, 8, 11 und/oder 14, wie in Tabelle 1, zu­ sammengefaßt ist, bis ein Erdgas/Luft-Gemisch mit dem gleichen Wärmeinhalt wie im Falle der Verwendung von Stadtgas vorliegt.
Das mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Verbrennungssystem 1 ist auch betreibbar durch Auslegung desselben auf ein hochkalorisches Gas, zum Beispiel Flüssiggas, dem bei Einspei­ sung eines niederkalorischen Gases, zum Beispiel Erdgas, ein hochkalorisches Gas, zum Bei­ spiel Flüssiggas, in Analogie zur Auslegung auf das niederkalorischste Gas, zumischbar ist, nämlich über zumindest eine Gaszufuhr, die im Bereich der Luftzufuhr 4, 5, 8, 11 und/oder 14 angeordnet sein kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offen­ barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen we­ sentlich sein.
Bezugszeichenliste
1
Verbrennungssystem
2
Brenner
3
Gebläse
4
Luftzufuhr
5
Luftzufuhr
6
Brennstoff-Luft-Zufuhr
7
Brennstoffzufuhr
8
Luftzufuhr
9
Düse
10
Brennerschacht
11
Luftzufuhr
12
Brenneraustritt
13
Zuleitung zum Wärmeaustauscher
14
Luftzufuhr

Claims (9)

1. Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems mit zumindest einem Brenner durch Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoff/Luft-Gemisches im Brenner entsprechend der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalt eines zugeführten, ersten Brennstoffes, gekennzeichnet durch
Auslegen des Verbrennungssystems auf eine bestimmte Qualität und/oder einen be­ stimmten kalorischen Inhalt eines zweiten Brennstoffes,
Erfassen der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des ersten Brennstoffes und Zuführen von Luft und/oder zumindest einem dritten Brennstoff in Abhängigkeit von der erfaßten Qualität und/oder dem erfaßten kalorischen Inhalt des ersten Brennstoffes, bis die bestimmte Qualität und/oder der bestimmte kalorische Inhalt des zweiten Brennstoffes im wesentlichen erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualität und/oder der kalorische Inhalt des ersten Brennstoffes durch Messung zumindest einer chemischen, optischen und/oder physikalischen Eigenschaft des ersten Brennstoffes und/oder der Abgaszusammensetzung des Brenners erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenthalpie ermittelt wird, insbesondere aus Temperaturdifferenzdaten die beim Aufwärmen eines Prüfkörpers mittels einer Pilotflamme gemessen werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Brennstoff ein Brennstoff mit geringer Qualität und/oder geringem kalori­ schen Inhalt ausgewählt wird, und bei Einspeisung eines ersten Brennstoffes mit im Vergleich zum zweiten Brennstoff höherer Qualität und/oder höherem kalorischen In­ halt dem Verbrennungssystem Luft, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt, zuge­ führt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Brennstoff ein Brennstoff mit hoher Qualität und/oder hohem kalorischen Inhalt ausgewählt wird, und bei Einspeisung eines ersten Brennstoffes mit im Ver­ gleich zum zweiten Brennstoff niedrigerer Qualität und/oder niedrigerem kalorischen Inhalt dem Verbrennungssystem ein dritter Brennstoff mit im Vergleich zum ersten Brennstoff höherer Qualität und/oder höherem kalorischen Inhalt, vorzugsweise ge­ steuert und/oder geregelt, zugeführt wird.
6. Verbrennungssystem (1) mit einem Brenner (2), einem Gebläse (3), zumindest einer Luftzufuhr (4, 5, 8, 11, 14), zumindest einer Brennstoffzufuhr (7), einem Brenneraustritt (12), einem vom Gebläse (3) zum Brenneraustritt (12) führenden Brennerschacht (10), einer im Brennerschacht (10) befindlichen Düse (9) zum Einspritzen zumindest eines ersten Brennstoffes und/oder eines Brennstoff/Luft-Gemisches und einem Zün­ der stromabwärts der Düse (9), wobei zur Leistungsanpassung des Verbrennungssy­ stems (1) ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalten des zur Ausle­ gung des Verbrennungssystems (1) ausgewählten zweiten Brennstoffes Luft strom­ aufwärts des Gebläses (3), stromabwärts des Gebläses (3), stromaufwärts der Düse (9), stromabwärts der Düse (9) und/oder stromabwärts des Brenneraustritts (12) und/oder zumindest ein dritter Brennstoff stromaufwärts des Gebläses (3), stromabwärts des Gebläses (3), stromaufwärts der Düse (9), stromabwärts der Düse (9) und/oder strom­ aufwärts des Brenneraustritts (12) zuführbar ist beziehungsweise sind.
7. Verbrennungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zumindest eine Kammer, die zum Gebläse, zum Brennerschacht, stromaufwärts oder stromabwärts der Düse, zur Düse und/oder zum Brenneraustritt führt und als, vor­ zugsweise externe, Vormischkammer zum Vormischen des ersten Brennstoffes und/oder des dritten Brennstoffes mit Luft ausgebildet ist.
8. Verbrennungssystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erfassung der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des er­ sten Brennstoffes, wobei die Einrichtung zur Erfassung der Qualität und/oder des kalo­ rischen Inhaltes des ersten Brennstoffes vorzugsweise einen von einer Pilotflamme aufwärmbaren Prüfkörper, innerhalb oder außerhalb des Brenners, einen Geruchssen­ sor, einen Viskositätssensor und/oder einen Abgassensor umfaßt.
9. Gargerät mit einem Garraum, der über ein Verbrennungssystem nach einem der An­ sprüche 6 bis 8 beheizbar ist.
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