DE19936696A1

DE19936696A1 - Verfahren zum Betreiben eines Vormischbrenners

Info

Publication number: DE19936696A1
Application number: DE19936696A
Authority: DE
Inventors: Heiner Hueppelshaeuser
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-08

Abstract

Der Vormischbrenner wird nach dem sogenannten SCOT-Verfahren betrieben. Dabei wird in der Flamme ein Ionisationssignal erzeugt und aus diesem die aktuelle Luftzahl abgeleitet. Weicht die aktuelle Luftzahl von einer vorgegebenen Luftzahl ab, so erfolgt eine Einstellung der aktuellen Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl. Im Teillastbereich wird der Vormischbrenner periodisch und kurzzeitig auf höhere Leistung eingestellt. Dabei wird die aktuelle Luftzahl aus dem während dieser Perioden erzeugten Ionisationssignal abgeleitet und bis zur nächsten Phase festgelegt. Während der Betriebsphasen im Teillastbereich erfolgt keine Erfassung und Nachstellung der aktuellen Luftzahl.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Vormischbrenners, wobei

- in der Flamme ein Ionisationssignal erzeugt wird, aus dem Ionisationssignal die aktuelle Luftzahl abge leitet wird,
- die aktuelle Luftzahl mit einer vorgegebenen Luftzahl verglichen wird und, sofern die aktuelle Luftzahl von der vorgegebenen Luftzahl abweicht,
- die aktuelle Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl eingestellt wird.

In modernen haushaltlichen Wärmeerzeugern werden seit einigen Jahren nahezu ausschließlich schadstoffarme Vor mischbrenner eingesetzt. Diese Brenner reagieren zum Teil sehr empfindlich auf ungünstige Betriebsbedingungen, insbe sondere auf wechselnde Gasbeschaffenheiten. Im Falle von Flüssiggas-Luft-Zumischungen zum Erdgas an kalten Winterta gen treten hier oftmals Betriebsstörungen auf.

Zur Vermeidung dieser Betriebsstörungen wurde die ein gangs angegebene Luftzahlregelung entwickelt, die den Bren ner optimal auf das eingesetzte Gas einstellt. Es handelt sich um das sogenannte SCOT-Verfahren, DE-Patent Nr. 44 33 425, bei dem das Ionisationssignal elektronisch aufbereitet wird, um eine Aussage über die Flammentemperatur und damit über die aktuelle Luftzahl zu liefern. Die Luftzahl hängt eindeutig von der Gasbeschaffenheit ab. Um minimale Schad stoffemissionen zu erzielen, muß die Luftzahl auch bei Ände rung der Betriebsbedingungen, insbesondere der Gasbeschaf fenheit, konstant auf ihrem optimalen Wert gehalten werden. Allerdings hat es sich gezeigt, daß bei einigen Brenner typen eine zuverlässige Regelung nur im Vollastbereich mög lich ist. Im Teillastbereich fällt das SCOT-Signal in seiner Intensität stark ab und verliert seine eindeutige Zuordnung zur Luftzahl.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zu verlässige Luftzahlregelung auch im Teillastbereich zu er möglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Vor mischbrenner bei Betrieb im Teillastbereich periodisch und kurzzeitig auf höhere Last, insbesondere auf Voll- oder geringe Überlast eingestellt wird und daß die aktuelle Luft zahl aus dem während der Perioden höherer Last erzeugten Ionisationssignal abgeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das SCOT-Signal nur im Vollastbereich unabhängig von der Flä chenbelastung des Vormischbrenners ist. Mit sinkender Last nimmt die Abhängigkeit des Signals von der Flächenbelastung zu. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Flamme stärker auf die Brenneroberfläche auflegt und diese dadurch erhitzt. Die Brenneroberfläche strahlt Wärme ab und kühlt dadurch die Flamme.

Die meisten Brennwertkessel arbeiten mit modulierenden Brennern, deren Leistung zwischen 30% und 100% der Vollast (teilweise auch 10% bis 100%) variiert. Dabei wird die volle Leistung nur zu wenigen Zeiten gefordert. In der über wiegenden Betriebszeit arbeiten die Brenner mit Teillast. Dementsprechend wichtig ist eine zuverlässige Luftzahlrege lung im Teillastbereich, da andernfalls die Schadstoffemis sionen erheblich ansteigen.

Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, daß ein Wechsel der Gasbeschaffenheit sich beim Kleinverbraucher nicht sprunghaft vollzieht, sondern üblicherweise über einen Zeitraum von mehreren Minuten bis zu einer Stunde. Dement sprechend werden die Intervalle gewählt, in denen der Vor mischbrenner kurzzeitig auf Voll- oder geringe Überlast ein gestellt wird. Wegen der kurzen Reaktionszeiten des SCOT- Verfahrens benötigen diese Prüfphasen weniger als 30 Sekun den. Dieser kurze Zeitraum führt zu keinen Betriebsproblemen der Kessel.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf solche Vormisch brenner, die bei Vollastbetrieb mit relativ geringer Flä chenbelastung arbeiten. Hier werden die Prüfperioden mit Überlast gefahren, und zwar auch bei Betrieb im Vollastbe reich.

Die Erfindung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, den Vormischbrenner im Teillastbereich nicht geregelt, sondern gesteuert zu betreiben. Der Luftzahl-Parameter der Steuerung wird während der Voll- oder Überlastperioden festgelegt und bis zur nächsten Periode beibehalten. Der Abstand zwischen den Perioden beträgt beispielsweise eine Stunde.

Vorzugsweise wird der Vormischbrenner bei einem Neustart nach Störabschaltung automatisch auf höhere Last eingestellt und dabei eine Einstellung der aktuellen Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl durchgeführt. Eine Störab schaltung, bedingt durch ein nicht ausreichendes Ionisati onssignal, kann beispielsweise durch starke Windböen (hoher Schornsteinzug) hervorgerufen werden, oder aber auch durch eine Gasbeschaffenheitsänderung, die das Ionisationssignal schnell und heftig absenkt. Beim anschließenden automati schen Neustart fährt der Vormischbrenner anfänglich und kurzzeitig auf Voll- oder geringe Überlast, wobei die Luft zahl für die folgende Periode auf den vorgegebenen Wert ein gestellt wird. Erforderlich ist lediglich eine entsprechende Gestaltung der Störabschaltungs-Restart-Routine in der Soft ware, wodurch eine hohe Vetfügbarkeit und Zuverlässigkeit erzielt wird.

In Weiterbildung der Erfindung wird zur Überwachung des Gerätezustands vorgeschlagen, daß jede X-te periodische Ein stellung des Vormischbrenners auf höhere Last mit einem Ge räteprüfprogramm gekoppelt wird. Auf diese Weise lassen sich die Intervalle für externe Überprüfungsarbeiten bzw. Inspek tionen deutlich verlängern.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedingt lediglich eine Hardware-Erweiterung des SCOT-Verfahrens. Zusätzlich zu den Bauteilen des Brenners, die ohnehin für das SCOT-Verfahren benötigt werden, bedarf es lediglich eines Timer-Bausteins, der die regelmäßigen Prüfphasen veranlaßt. Die Einstellung der Luftzahl kann bei atmosphärischen Brennern über eine verstellbare Düsenplatte (DE 198 28 111 A1) oder über eine Mehrlochdüse (DE 196 29 966 A1) erfolgen. Im letztgenannten Fall wird die Prüfphase bei Hauptdüsen-Nenndruck durchge führt. Bei Vormisch-Gebläsebrennern kann auf die Ventilator drehzahl und die Gasarmatur eingewirkt werden. Die Prüfphase erfolgt hier bei Nenn-Volumenstrom.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Vormischbrenners, wobei

- in der Flamme ein Ionisationssignal erzeugt wird,
- aus dem Ionisationssignal die aktuelle Luftzahl abge leitet wird,
- die aktuelle Luftzahl mit einer vorgegebenen Luftzahl verglichen wird und, sofern die aktuelle Luftzahl von der vorgegebenen Luftzahl abweicht,
- die aktuelle Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl eingestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner bei Betrieb im Teillastbereich periodisch und kurzzeitig auf höhere Last, vorzugsweise auf Voll- oder geringe Überlast eingestellt wird und daß die aktuelle Luftzahl aus dem während der Perioden höherer Last erzeugten Ionisationssignal abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner im Teillastbereich gesteuert betrie ben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeich net, daß der Vormischbrenner bei einem Neustart nach Störab schaltung automatisch auf höhere Last eingestellt und dabei eine Einstellung der aktuellen Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede X-te periodische Einstellung des Vormischbrenners auf höhere Last mit einem Geräteprüfpro gramm gekoppelt wird.