DE19639487A1

DE19639487A1 - Method and device for optimizing the operation of a gas burner

Info

Publication number: DE19639487A1
Application number: DE19639487A
Authority: DE
Inventors: Enno Vrolijk
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-09
Also published as: DE59705366D1; EP0833106B1; EP0833106A2; EP0833106A3

Description

Um einerseits den Brennstoff bestmöglich auszunutzen und andererseits den Ausstoß schädlicher Verbrennungsprodukte in die Umwelt weitgehend zu vermindern, versucht man, Gasbrenner mit einem solchen Gas/Luft-Gemisch zu versorgen, daß dieses optimal und vollständig verbrennt. Bei herkömmlichen Gas/Luft-Reglern wird dabei von einem vorgegebenen Wobbe-Index des Brenngases ausgegangen und das Mischungsverhältnis dementsprechend konstant gehalten. Die Gasversorgung liefert jedoch keineswegs Brenngas mit gleichem oder gleichbleibendem Wobbeindex, so daß insbesondere bei Vormisch-Gas brennern und atmosphärischen Brennern mit geringem NO_x-Ausstoß bisweilen mit den herkömmlichen Gas/Luft-Regeleinrichtungen, die ein vorgegebenes Gas/Luft-Verhältnis einhalten, nicht in allen Fällen eine wirklich optimale Verbrennung erzielbar ist. Man hat deshalb zusätzlich im Rauchgasabzug einen Sauerstoffühler vorgesehen, der je nach Sauerstoffanteil der Rauchgase das Gas/Luft-Mischungsverhältnis über einen auf die Gas- oder Luftzufuhr einwirkenden Regler in Richtung auf eine optimale Verbrennung mit geringem Luftüberschuß von beispielsweise 4% verändert. Ein solcher zusätzlicher Sauerstoff- oder NO_x-Fühler erhöht die Kosten der Regeleinrichtung und unterliegt, da er im Rauchgasabzug angeordnet ist, einer erheblichen Verschmutzung. Er muß deshalb regelmäßig gewartet und gesäubert oder ausgetauscht werden.In order on the one hand to make the best possible use of the fuel and on the other hand to largely reduce the emission of harmful combustion products into the environment, attempts are made to supply gas burners with a gas / air mixture such that this burns optimally and completely. In the case of conventional gas / air controllers, a predetermined Wobbe index of the fuel gas is assumed and the mixing ratio is accordingly kept constant. However, the gas supply in no way provides fuel gas with the same or constant Wobbe index, so that, in particular in the case of premixed gas burners and atmospheric burners with low NO _x emissions, sometimes not with the conventional gas / air control devices which comply with a predetermined gas / air ratio in all cases a really optimal combustion can be achieved. An additional oxygen sensor has therefore been provided in the flue gas outlet, which, depending on the oxygen content of the flue gases, changes the gas / air mixture ratio via a regulator that acts on the gas or air supply in the direction of optimal combustion with a small excess of air of, for example, 4%. Such an additional oxygen or NO _x sensor increases the costs of the control device and, since it is arranged in the flue gas outlet, is subject to considerable contamination. It must therefore be regularly serviced and cleaned or replaced.

Durch die Erfindung werden ein Verfahren zum Optimieren des Betriebs eines Gasbrenners sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung vorgeschlagen, welche ohne einen solchen zusätzlichen Sauerstoff- oder NO_x-Fühler im Rauchgasabzug auskommen und trotzdem zu einer zumindest angenähert optimalen Verbrennung auch bei Verwendung unterschiedlicher Gassorten mit abweichender Wobbe-Zahl führen.The invention proposes a method for optimizing the operation of a gas burner and a device suitable for carrying out this method, which do without such an additional oxygen or NO _x sensor in the flue gas outlet and nevertheless achieve an at least approximately optimal combustion even when using different types of gas with a different Wobbe number.

Das Verfahren sowie die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den unabhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung verwendet den ohnehin zur Überwachung der Brennerflamme vorhandenen Flammenfühler zusätzlich im Zuge einer Kalibrierung der Brenneranlage dazu, das optimale Gas/Luft-Verhältnis in Abhängigkeit von der jeweiligen Gassorte selbsttätig zu ermitteln. Dabei nutzt die Erfindung die Tatsache aus, daß einerseits bei hinreichendem Gasüberschuß die Flamme mit Sicherheit zündet und andererseits die Flamme in Abhängigkeit vom Luftanteil ihre Größe und die Lage in bezug auf den Brenner verändert. Bei hohem Luftanteil wird die Ausströmgeschwindigkeit des Gas/Luftgemischs aus dem Brenner größer als die Verbrennungsgeschwindigkeit. Dies führt dazu, daß die Flamme vom Brenner abhebt. Ordnet man den Flammenfühler derart an, daß er ein solches Abheben der Flamme vom Brenner feststellen kann, so läßt sich dieses Abheben der Flamme dahin gehend auswerten, daß es als Anzeichen für einen zu hohen Luftanteil, d. h. für ein nicht-optimales Gas/Luft-Verhältnis ausgenutzt wird. Während der Flammenfühler im Normalbetrieb beim Erlöschen der Flamme ein den Brenner stillsetzendes Signal liefert, gibt er während der Kalibrierung trotz brennender Flamme ebenfalls ein das Nichtvorhandensein einer Flamme anzeigendes Signal ab, wenn sich die Flamme vom Flammenfühler entfernt hat. Mit einem einzigen Flammenfühler kann man einerseits das Vorhandensein der Flamme im Normalbetrieb und andererseits die Position der Flamme während der Kalibrierung überwachen. Natürlich könnte man für die beiden Vorgänge auch getrennte Flammenfühler verwenden. Dabei kann es sich um einen in die Flamme eintauchenden thermischen Flammenfühler, z. B. um einen Flammenstab oder auch um einen optischen Flammenfühler handeln, der hinreichend fokussiert ist, um das Abheben der Flamme erkennen zu können.The method and the device according to the invention are in the independent Characterized claims. Advantageous configurations result from the Subclaims. The invention uses the anyway to monitor the burner flame existing flame sensor additionally in the course of a calibration of the burner system, the optimal gas / air ratio depending on the type of gas determine. The invention takes advantage of the fact that on the one hand with sufficient Excess gas ignites the flame with certainty and on the other hand the flame in dependence the size and position of the burner in relation to the amount of air changed. At high Air content increases the outflow speed of the gas / air mixture from the burner than the rate of combustion. This causes the flame to rise from the burner. If one arranges the flame sensor in such a way that it detaches the flame from the Burner can determine, this lifting of the flame can be evaluated that it as a sign of too much air, d. H. for a non-optimal gas / air ratio is exploited. During the flame sensor in normal operation when the flame goes out it delivers a signal to stop the burner during the calibration despite the burning Flame will also give off a signal indicating the absence of a flame, if removed the flame from the flame sensor. With a single flame sensor you can on the one hand the presence of the flame in normal operation and on the other hand the position of the Monitor flame during calibration. Of course, you could go for the two processes also use separate flame sensors. It may be one in the flame immersing thermal flame sensor, e.g. B. a flame rod or one act optical flame sensor, which is sufficiently focused to raise the flame to be able to recognize.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen wiedergegebener Ausführungsbeispiele erläutert. Darin zeigt:The invention is illustrated below with reference to the drawings Exemplary embodiments explained. It shows:

Fig. 1 schematisch einen Hauptbrenner mit austretenden Flammen und zwar im Normalbetrieb (A) mit optimaler Flammenhöhe, bei etwas zu hohem Luftüberschuß (B) sowie bei starkem Luftüberschuß und abgehobener Flamme (C); Fig. 1 shows schematically a main burner with escaping flames, namely in normal operation (A) with an optimum flame height, with excess air (B) and excessive air and flame (C);

Fig. 2 eine Gas/Luft-Regeleinrichtung mit einem in Abhängigkeit vom Wärmebedarf ein- und abschaltenden Gasventil; sowie Figure 2 is a gas / air control means having a set and reset depending on the heat demand and switching off the gas valve. such as

Fig. 3 eine ähnliche Regeleinrichtung mit in Abhängigkeit vom Wärmebedarf modulierendem Brennstoffventil. Fig. 3 shows a similar control device with fuel valve modulating depending on the heat requirement.

Bei allen drei in Fig. 1 dargestellten Betriebszuständen A, B und C treten mehrere Flammen 1 aus entsprechenden Öffnungen des Brenners 2 aus und werden von einem Flammenfühler in Form eines Flammenstabs 3 überwacht. Im optimalen Betriebszustand A beginnt die Flamme unmittelbar an der Austrittsöffnung des Brenners 2 und hat eine solche Größe, daß der Flammenstab 3 in die Flammenspitze, also den Flammenbereich mit der höchsten Temperatur hineinragt. Hier liegt also ein optimales Gas/Luftgemisch vor, welches eine nahezu vollständige Verbrennung und damit geringstmögliche unverbrannte Anteile im Rauchgas gewährleistet.In all three operating states A, B and C shown in FIG. 1, a plurality of flames 1 emerge from corresponding openings in the burner 2 and are monitored by a flame sensor in the form of a flame rod 3 . In the optimal operating state A, the flame begins directly at the outlet opening of the burner 2 and is of such a size that the flame rod 3 protrudes into the flame tip, that is to say the flame region with the highest temperature. So there is an optimal gas / air mixture here, which guarantees almost complete combustion and thus the lowest possible unburned content in the flue gas.

In der Betriebsart B enthält das dem Brenner 2 zugeführte Gas/Luft-Gemisch zuviel Luft, wodurch die Flamme vergrößert wird. Hier ragt der Flammenfühler 3 nicht mehr in den Bereich der Flammenspitzen, sondern in den mittleren Flammenbereich hinein, der gegenüber der Flammenspitze eine niedrigere Temperatur aufweist. Gleichwohl erkennt der Flammenfühler 3 das Vorhandensein der Flammen 1. In operating mode B, the gas / air mixture supplied to the burner 2 contains too much air, as a result of which the flame is increased. Here the flame sensor 3 no longer protrudes into the area of the flame tips, but into the middle flame area, which has a lower temperature than the flame tip. Nevertheless, the flame sensor 3 recognizes the presence of the flames 1 .

In der Betriebsart C hat das Gas/Luft-Gemisch einen sehr hohen Luftüberschuß. Die Flammen 1 sind zwar nach wie vor vorhanden, aber soweit vom Brenner 2 abgehoben, daß der Flammenstab 3 nicht mehr in die Flamme 1 selbst eintaucht. Der Flammenfühler 3 kann also das Vorhandensein der Flammen 1 nicht erkennen, sondern meldet an eine angeschlossene Überwachungsschaltung einen Flammenausfall, obwohl die Flammen 1 in Wirklichkeit vorhanden sind. Dieses Abheben der Flammen 1 vom Brenner 2 wird gemäß der Erfindung zum Kalibrieren des Gas/Luft-Verhältnisses ausgenutzt, wenn der Brenner Gase mit unterschiedlichem Wobbeindex optimal verbrennen soll.In operating mode C, the gas / air mixture has a very high excess of air. The flames 1 are still present, but so far from the burner 2 that the flame rod 3 is no longer immersed in the flame 1 itself. The flame sensor 3 can therefore not detect the presence of the flames 1 , but reports a flame failure to a connected monitoring circuit, although the flames 1 are actually present. This lifting of the flames 1 from the burner 2 is used according to the invention to calibrate the gas / air ratio if the burner is to burn gases with different Wobbe index optimally.

Hierzu wird ein Testexemplar des Brenners mit einem optimalen Gas/Luft-Gemisch betrieben und zugleich der Sauerstoffgehalt im Abgas gemessen. Diese Messung hat den Zweck, das Gas/Luft-Gemisch tatsächlich optimal einzustellen. Es ergibt sich die Betriebsart A. Sodann erhöht man den Luftüberschuß bis schließlich entsprechend der Betriebsart C die Flammen 1 soweit vom Brenner 2 abgehoben sind, daß der Flammenfühler 3 das Vorhandensein der Flammen nicht mehr erkennt, sondern einen Flammenausfall meldet. Zugleich wird gemessen, um wieviel Prozent der Luftüberschuß gegenüber der optimierten Betriebsart A zugenommen hat. Diese prozentuale Zunahme des Luftüberschusses bis zum Flammenabheben vom Flammenstab 3 ist eine charakteristische Kenngröße des Brenners, welche nur einmal für den betreffenden Brennertyp bestimmt werden muß.For this purpose, a test copy of the burner is operated with an optimal gas / air mixture and at the same time the oxygen content in the exhaust gas is measured. The purpose of this measurement is to actually adjust the gas / air mixture optimally. This results in the operating mode A. Then the excess air is increased until, in accordance with the operating mode C, the flames 1 are lifted so far from the burner 2 that the flame sensor 3 no longer detects the presence of the flames, but reports a flame failure. At the same time it is measured by what percentage the excess air has increased compared to the optimized operating mode A. This percentage increase in excess air until the flame is lifted off the flame rod 3 is a characteristic parameter of the burner, which has to be determined only once for the burner type in question.

Bei der Installation eines Brenners und danach in regelmäßigen Abständen, beispielsweise einmal oder zweimal am Tage, wird der Brenner wie folgt kalibriert:
Der Brenner wird mit hinreichendem Gasüberschuß in Gang gesetzt, so daß er auf jeden Fall zündet und die Flammen entstehen. Der Gasüberschuß richtet sich dabei nach dem in der betreffenden Anlage gegebenenfalls zu verbrennenden Gas mit dem geringsten kalorischen Brennwert. Der Einstellung der entsprechenden Regelelemente für Gas- und Luftzufuhr ist dabei bekannt. Nach dem Zünden der Flamme wird durch entsprechende Verstellung der das Gas/Luft-Verhältnis bestimmenden Stellglieder, z. B. durch einen Gas/Luft-Regler, das Gas/Luft-Verhältnis in Richtung auf einen Luftüberschuß verändert. Sobald der Luftüberschuß einen Wert erreicht hat, bei dem die Flammen 1 vom Flammenstab 3 abheben, schaltet der Flammenfühler 3 den Brenner ab. Dies ist ein charakteristischer und wiederholbarer Arbeitspunkt des Brenners im Zusammenwirken mit dem Flammenfühler. Von diesem Arbeitspunkt aus wird das Gas/Luft-Verhältnis um den eingangs erwähnten, einmal ermittelten Prozentsatz in Richtung auf eine Verringerung des Luftüberschusses geändert und erreicht damit das optimale Gas/Luft-Verhältnis entsprechend der Betriebsart A. Nunmehr ist der Brenner im Hinblick auf die Wobbezahl des gerade verbrannten Gases kalibriert und kann durch Konstanthalten dieses Gas/Luft-Verhältnisses optimal betrieben werden. Die Aufrechterhaltung des Gas/Luft-Verhältnisses ist durch die Einstellung der betreffenden Stellglieder vorgegeben oder kann durch einen an sich bekannten Gas/Luft-Regler gewährleistet werden.When installing a burner and then at regular intervals, for example once or twice a day, the burner is calibrated as follows:
The burner is started with sufficient gas excess so that it ignites in any case and the flames are created. The excess gas depends on the gas with the lowest calorific calorific value to be burned in the plant in question. The setting of the corresponding control elements for gas and air supply is known. After the flame is ignited, the actuators determining the gas / air ratio, for. B. by a gas / air controller, the gas / air ratio changes in the direction of an excess air. Once the excess air has reached a value at which the flame from the flame rod 1 stand 3, the flame sensor switches 3 from the burner. This is a characteristic and repeatable operating point of the burner in cooperation with the flame sensor. From this operating point, the gas / air ratio is changed by the previously mentioned, once determined percentage in the direction of a reduction in the excess air and thus achieves the optimal gas / air ratio in accordance with operating mode A. Now the burner is in terms of Wobbe number of the gas just burned is calibrated and can be operated optimally by keeping this gas / air ratio constant. The maintenance of the gas / air ratio is predetermined by the setting of the relevant actuators or can be ensured by a gas / air controller known per se.

Sollte der Brenner zwischen zwei Kalibrierzyklen infolge einer zu starken Änderung der Gasqualität nicht zünden, so kann der Kalibriervorgang automatisch wiederholt werden. Je öfter eine solche Kalibrierung durchgeführt wird, um so geringer ist die Gefahr, daß der Brenner zwischen zwei Kalibrierungen mit einem nicht optimalen Gas/Luft-Verhältnis betrieben wird. Die Erfindung ist sowohl bei Brennern mit einem schaltenden als auch mit einem modulierenden Gasventil einsetzbar.If the burner is switched between two calibration cycles as a result of a change in the If the gas quality does not ignite, the calibration process can be repeated automatically. Each the more often such a calibration is carried out, the lower the risk that the Burner between two calibrations with a non-optimal gas / air ratio is operated. The invention is for both burners with a switching and with a modulating gas valve.

Anhand von Fig. 2 wird zunächst die Arbeitsweise bei Verwendung eines schaltenden Ein/Aus-Gasventils erläutert. Gas wird der Brennkammer bzw. dem Brenner 2 von einer Gasleitung G her über ein solches Ein/Aus-Gasventil 4 und einen Gasinjektor 5 zugeführt. Zugleich erzeugt ein Gebläse 6 einen Verbrennungsluftstrom, der über eine Luftdüse 7 zum Brenner 2 gelangt. Solange nur eine Gassorte verbrannt wird, könnte das Gebläse 6 mit einer durch das gewünschte Gas/Luft-Verhältnis vorgegebenen Drehzahl betrieben werden. Die Erfindung sieht jedoch eine Anpassung dieser Drehzahl an die betreffende Gassorte vor, um mittels der erwähnten Kalibrierung ein optimales Gas/Luft-Gemisch einzustellen. Hierzu wird die Anlage mit einer niedrigen Drehzahl des Gebläses 6 gestartet, so daß mit Sicherheit der Brenner zündet und der Flammenfühler 3 das Vorhandensein von Flammen meldet. Anschließend erhöht der Regler 8 die Drehzahl des Gebläses 6 solange bis infolge des erhöhten Luftüberschusses die Flammen entsprechend der Betriebsart C vom Flammenfühler abgehoben haben und dieser folglich an den Regler 8 ein Flammenausfallsignal liefert. Der vorzugsweise mit einem Mikroprozessor und Speichern ausgestattete Regler 8 schaltet über hier nicht im einzelnen dargestellte, aber bekannte Signalverbindungen die Anlage ab und speichert zugleich den beim Erlöschen der Flammen gegebenen Drehzahlwert. Anschließend verringert der Regler 8 den Sollwert der Gebläsedrehzahl um den oben erwähnten vorgegebenen Prozentsatz derart, daß von dem Abschalt-Arbeitspunkt gemäß Betriebsweise C der Luftüberschuß auf die optimale Betriebsweise A verringert wird. Nunmehr wird die Anlage mit diesem optimalen Gas/Luft-Verhältnis bzw. Luftüberschuß für den Betrieb freigegeben. Sobald beispielsweise ein zu beheizender Raum oder eine Warmwasserentnahmestelle die Zufuhr von Wärme und damit das Einschalten des Brenners anfordert, setzt der Regler 8 die Anlage in Betrieb, indem das Gasventil 4 geöffnet und das Gebläse 6 mit der nunmehr optimierten Drehzahl solange betrieben wird, bis kein Wärmebedarf mehr besteht. Bei nur selten eingeschalteten Anlagen kann jeder Einschaltung ein solcher Kalibriervorgang vorangestellt werden. Bei Anlagen, welche öfter ein- und ausschalten, genügt es meistens, wenn die Kalibrierung einmal oder zweimal pro Tag erfolgt. Öfter ändert sich der Wobbeindex des zugeführten Gases mit Sicherheit nicht. The mode of operation when using a switching on / off gas valve is first explained with reference to FIG. 2. Gas is supplied to the combustion chamber or burner 2 from a gas line G via such an on / off gas valve 4 and a gas injector 5 . At the same time, a blower 6 generates a combustion air flow, which reaches the burner 2 via an air nozzle 7 . As long as only one type of gas is burned, the fan 6 could be operated at a speed predetermined by the desired gas / air ratio. However, the invention provides an adaptation of this speed to the gas type in question in order to set an optimal gas / air mixture by means of the calibration mentioned. For this purpose, the system is started at a low speed of the fan 6 , so that the burner ignites with certainty and the flame sensor 3 reports the presence of flames. The controller 8 then increases the speed of the fan 6 until, due to the increased excess air, the flames have been lifted from the flame sensor in accordance with operating mode C and this consequently delivers a flame failure signal to the controller 8 . The controller 8 , which is preferably equipped with a microprocessor and memories, switches the system off via known signal connections (not shown here in detail) and at the same time stores the speed value given when the flames go out. Thereafter, the controller 8 reduces the setpoint value of the fan speed by the above-mentioned predetermined percentage such that the excess air is reduced to the optimum operating mode A from the switch-off operating point according to operating mode C. Now the system is released for operation with this optimal gas / air ratio or excess air. As soon as, for example, a room to be heated or a hot water tapping point requests the supply of heat and thus the switching on of the burner, the controller 8 puts the system into operation by opening the gas valve 4 and operating the blower 6 at the now optimized speed until none There is more heat demand. In systems that are only rarely switched on, each calibration can be preceded by such a calibration process. For systems that switch on and off more often, it is usually sufficient if the calibration is carried out once or twice a day. The Wobbe index of the supplied gas certainly does not change more often.

Der Kalibriervorgang kann auch ohne Unterbrechung des Brennerbetriebs selbst vorgenommen werden, wenn der Regler 8 beim Einschalten der Anlage und beim erstmaligen Auftreten des Flammenausfallsignals infolge des Abhebens der Flamme vom Brenner die Gebläsedrehzahl gleich um den vorgegebenen Prozentsatz verringert, ohne dabei die Gaszufuhr und damit den Brennvorgang zu unterbrechen.The calibration process can also be carried out without interrupting the burner operation itself if the controller 8, when the system is switched on and when the flame failure signal occurs for the first time as a result of the flame being lifted off the burner, reduces the fan speed by the predetermined percentage without reducing the gas supply and thus the burning process to interrupt.

Fig. 3 zeigt vereinfacht eine Brenneranlage mit modulierendem Betrieb, d. h. Gas- und Luftzufuhr ändern sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Wärmebedarf. Das Brenngas G gelangt wiederum über einen Injektor 5 und die Verbrennungsluft L über eine Luftdüse 7 zum Brenner 2. Ein modulierendes Gasventil 14 sowie das drehzahlgesteuerte Gebläse 6 werden von einem Gas/Luft-Regler 15 im Sinne der Aufrechterhaltung eines vorgegebenen optimalen Gas/Luft-Ver hältnisses gesteuert. Beispiele hierfür sind aus EP 0 390 964 B1 (72400679) oder EP 0 644 377 A1 (72200796) bekannt. Zwischen das Gasventil 14 und den Gasinjektor 5 ist eine Gasdrossel 16 eingeschaltet, welche vom Regler 8 gesteuert wird. Fig. 3 shows a simplified burner system with modulating operation, ie gas and air supply change depending on the respective heat requirement. The fuel gas G in turn reaches the burner 2 via an injector 5 and the combustion air L via an air nozzle 7 . A modulating gas valve 14 and the speed-controlled blower 6 are controlled by a gas / air controller 15 in the sense of maintaining a predetermined optimal gas / air ratio. Examples of this are known from EP 0 390 964 B1 (72400679) or EP 0 644 377 A1 (72200796). Between the gas valve 14 and the gas injector 5 , a gas throttle 16 is switched on, which is controlled by the controller 8 .

In bekannter Weise wird die Drehzahl des Gebläses 6 in Abhängigkeit vom Wärmebedarf verändert. Über den Gas/Luftregler 15 wird dabei die Gaszufuhr durch das Gasventil 14 im Sinne der Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Gas/Luft-Verhältnisses gesteuert. Ein solcher Gas/Luftregler 15 hat einen vorgegebenen Modulationsbereich über den diese automatische Anpassung von Gas- und Luftzufuhr wirksam ist. Der Gasinjektor 5 ist so ausgestaltet, daß er bei voll geöffneter Drossel 16 und Verwendung eines Gases mit den niedrigsten zu erwartenden Wärmeinhalt das gewünschte Gas/Luft-Verhältnis erzielt.In a known manner, the speed of the fan 6 is changed depending on the heat requirement. The gas supply through the gas valve 14 is controlled via the gas / air regulator 15 in the sense of maintaining a predetermined gas / air ratio. Such a gas / air regulator 15 has a predetermined modulation range over which this automatic adaptation of gas and air supply is effective. The gas injector 5 is designed such that it achieves the desired gas / air ratio when the throttle 16 is fully open and a gas with the lowest expected heat content is used.

Die Anlage wird bei voll geöffneter Drossel 16 in Gang gesetzt. Sobald die Flamme zündet, verändert der Regler 8 langsam den Durchflußquerschnitt der Drossel 16. Wenn die Flamme vom Flammenfühler 3 abhebt, schaltet der Regler 8, wie beim obigen Ausführungsbeispiel, die Anlage ab. Beim erneuten Einschalten wird der Durchflußquerschnitt der Drossel 16 um den vorgegebenen Prozentsatz zwischen Abhebewert (Betriebsart C) und optimalem Betrieb (Betriebsart A) erhöht, beispielsweise unter Verwendung eines Stellmotors, der bei konstanter Drehzahl für eine vorgegebene, dem genannten Prozentsatz entsprechende Dauer in Betrieb ist. Damit wird das Gasluftverhältnis auf den gewünschten optimalen Wert eingestellt. Anschließend wird die Anlage für den Normalbetrieb freigegeben. Auch hier kann die Einstellung des optimalen Gasstroms im Verhältnis zum Luftstrom mit Hilfe der Drossel 16 und des Reglers 8 während des ersten Einschaltvorgangs der Anlage ohne Unterbrechung des Brennerbetriebs erfolgen.The system is started with throttle 16 fully open. As soon as the flame ignites, the controller 8 slowly changes the flow cross section of the throttle 16 . When the flame lifts off the flame sensor 3 , the controller 8 switches off the system, as in the above exemplary embodiment. When switched on again, the flow cross section of the throttle 16 is increased by the predetermined percentage between the lift-off value (operating mode C) and optimal operation (operating mode A), for example using a servomotor which is in operation at a constant speed for a predetermined duration corresponding to the stated percentage . This sets the gas-air ratio to the desired optimal value. The system is then released for normal operation. Here too, the optimum gas flow in relation to the air flow can be set with the help of the throttle 16 and the regulator 8 during the first switch-on of the system without interrupting the burner operation.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen der gerätemäßigen Ausgestaltung möglich. So kann die Drossel 16 Teil des modulierenden Gasventils 14 sein. Die Einstellung des Gas/Luft-Verhältnisses beim Kalibrieren kann nicht nur im Strömungsweg des Gases, sondern statt dessen auch im Strömungsweg der Luft L vorgenommen werden, wenn man eine entsprechende Einstellvorrichtung zwischen Gebläse 6 und Luftdüse 7 vorsieht. Dies ist jedoch weniger günstig, weil sich in diesem Falle bei Verwendung unterschiedlicher Gasarten auch die Wärmeleistung des Brenners ändern wurde. Anstelle eines thermischen Flammenfühlers, z. B. eines Flammenstabs 3, kann auch ein ausreichend fokussierter optischer oder sonstiger Flammensensor eingesetzt werden, der nicht nur das Vorhandensein der Flamme 1 sondern auch deren Abheben vom Brenner 2 erkennt. Die Verbrennungsluftzufuhr kann auch durch eine im Luftstrom angeordnete Drosselklappe regelbar sein. Den der Kalibrierung dienenden Regler 8 und einen kombinierten Gas/Luft-Regler 15 kann man zu einem einzigen Regler zusammenfassen.Within the scope of the invention, numerous modifications of the design of the device are possible. The throttle 16 can thus be part of the modulating gas valve 14 . The adjustment of the gas / air ratio during calibration can be carried out not only in the flow path of the gas, but instead also in the flow path of the air L if a corresponding adjusting device is provided between the blower 6 and the air nozzle 7 . However, this is less favorable because in this case the heat output of the burner would also change when using different types of gas. Instead of a thermal flame sensor, e.g. B. a flame rod 3 , a sufficiently focused optical or other flame sensor can be used, which not only detects the presence of the flame 1 but also its lifting from the burner 2 . The combustion air supply can also be regulated by a throttle valve arranged in the air flow. The controller 8 used for calibration and a combined gas / air controller 15 can be combined into a single controller.

Claims

1. Method for optimizing the operation of a gas burner with flame monitoring by a flame sensor assigned to the burner, characterized by the following steps:

a) A gas / air mixture with excess gas is fed to the burner and the burner is ignited;
b) the excess gas is reduced until there is an excess of air;
c) as soon as the flame lifts off the flame sensor with a given excess of air, this delivers a flame failure signal;
d) the gas / air mixture ratio given when the flame failure signal occurs, the gas / air mixture is changed by a predetermined amount in the direction of a higher gas content;
e) the burner is operated with this optimal gas / air mixture ratio until the next optimization.

2. The method according to claim 1, characterized in that the optimized Gas / air mixture has about 4% excess air.

3. Device for optimizing a burner according to the method of claim 1 or 2 with:

a) a burner ( 2 ) supplied with a gas / air mixture;
b) a flame sensor ( 3 ) assigned to the burner;
c) a gas valve ( 4 , 14 ) and a combustion air blower ( 6 ); such as
d) a controller ( 8 ) connected to the flame sensor, which cuts off the gas or gas / air supply to the burner in the event of a flame failure;
characterized in that the controller ( 8 )
a) acts on an actuator ( 6 , 16 ) controlling the gas or air supply;
b) when the burner ( 2 ) is switched on, this actuator is supplied with a control signal which generates a gas excess which is sufficient to reliably ignite the burner;
c) after the appearance of a flame signal from the flame sensor indicating the ignition of the flame, the control signal changes in the direction of a reduction in the excess gas until the flame signal disappears;
d) has a memory for the value of the actuating signal for the actuator given when the flame signal disappears;
e) contains a device for changing this control signal by a predetermined amount in the direction of an increase in the gas content in the gas / air mixture; and
f) maintains this optimized value of the gas / air ratio in the subsequent operating phase of the burner.

4. The device according to claim 3, characterized in that an output of the controller ( 8 ) is connected to a speed control input of a blower ( 6 ) for the combustion air supply.

5. The device according to claim 4, characterized in that the gas valve is a controlled by the heat demand on / off valve ( 4 ).

6. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the gas valve is a modulating valve ( 14 ) controlled by the heat requirement.

7. The device according to claim 6, characterized in that an output of the controller ( 8 ) to an actuator ( 16 ) in the flow path ( 14 , 16 , 5 ) of the gas is connected.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that a combined gas / air controller ( 15 ) is connected on the input side to a heat demand sensor and on the output side on the one hand acts on a speed control circuit for the fan ( 6 ) and on the other hand on the gas valve ( 14 ) .

9. The device according to claim 8, characterized in that the calibration controller ( 8 ) is part of the combined gas / air controller ( 15 ), preferably a microprocessor controller.