CN115307174A - 用于监控气体燃烧器系统的运行的方法和气体燃烧器系统 - Google Patents
用于监控气体燃烧器系统的运行的方法和气体燃烧器系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115307174A CN115307174A CN202210484782.5A CN202210484782A CN115307174A CN 115307174 A CN115307174 A CN 115307174A CN 202210484782 A CN202210484782 A CN 202210484782A CN 115307174 A CN115307174 A CN 115307174A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flame
- temperature
- air
- gas burner
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 76
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 57
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 8
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000005676 thermoelectric effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/005—Regulating fuel supply using electrical or electromechanical means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/10—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples
- F23N5/102—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
- F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于监控气体燃烧器系统(1)的运行的方法,其中,借助于燃烧器(2)在气体燃烧器系统(1)的运行期间将燃料‑空气混合物点燃并且产生火焰(5),借助于通过施加冷却空气来被主动冷却的火焰温度测量装置(7)来测量火焰(5)的温度,并且借助于评估装置(11)评估所述火焰的温度,在火焰(5)的温度降低到临界值下或火焰的温度以确定的负梯度降低时,中断对燃烧器(2)的燃料供应,并且由火焰(5)的温度确定燃烧空气比,并且在燃烧空气比异常的情况下中断对燃烧器(2)的燃料供应。本发明还涉及一种气体燃烧器系统(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监控气体燃烧器系统的运行的方法。本发明还涉及一种气体燃烧器系统。
背景技术
例如可以在气体热值加热装置中使用的气体燃烧器系统由现有技术以大量不同的实施方式已知。这种气体燃烧器系统具有燃烧器,借助于所述燃烧器能在运行期间燃烧燃料-空气混合物。为了能够监控这样的气体燃烧器系统的运行,需要检测和评估燃烧器的不同的运行参数。其中例如也包括火焰监控。
由现有技术例如已知一种用于在测量火焰温度的基础上对燃烧器进行火焰监控的方法。这种方法利用至少一个热电偶,所述热电偶以其温度敏感的区域延伸到火焰中。对此,在火焰激活时由火焰温度基于热电效应(塞贝克效应)产生的电压能够抵抗机械弹力保持气体燃烧器系统的燃料阀打开。在燃料阀的打开状态中,燃料可以流入到燃烧器的燃烧室中,由此维持火焰。当火焰熄灭时热电偶冷却,由火焰温度基于热电效应产生的电压因此降低并且不足以保持燃料阀更久地打开。则由于弹力的作用而关闭燃料阀。
这种方法在结构上能相对简单地实现并且也非常稳定。然而所述方法也有决定性的缺点,即热电偶连同其保护壳在火焰熄灭时需要一定的时间段以便冷却。在这个时间段中,基于热电效应产生的电压还足够高,使得将燃料阀继续保持在打开位置中。因此在实践中完全可能持续直至30秒直至燃料阀关闭。因此,根据相关标准,仅在半自动的燃烧器中允许这种方法,而在家用领域中(特别是在气体热值加热装置中)以及在工业应用中使用的自动的燃烧器中不允许这种方法。因为在相关标准、例如在DIN EN 298:2012-11中,要求燃料阀的关闭时间为从火焰熄灭时起1秒。
由现有技术已知的气体燃烧器系统经常以脂肪族燃料、例如天然气运行。然而所述脂肪族燃料的缺点是,在燃烧过程中产生并非微量的二氧化碳(CO2)。为了减少这样的二氧化碳排放,由现有技术已知如下气体燃烧器系统,所述气体燃烧器系统构造成,使得所述气体燃烧器系统能以由氢气和脂肪族燃料组成的混合物、特别是以氢气-天然气混合物,亦或以100%(除不可避免的杂质外)的氢气作为燃料运行。此外,与其他燃料(例如石油或天然气)相比,氢气具有最高的能量密度。在气体燃烧器系统中使用氢气或氢气-天然气混合物作为燃料对燃烧器的运行参数起作用、例如也对燃烧空气比λ(其也称为空气系数)起作用。燃烧空气比λ定义为实际供燃烧过程使用的空气质量与对于化学计量上完全的燃烧而言理论上所需的最小必要的空气质量的商。
由WO 2020/192902 A1已知一种气体燃烧器系统的示例,所述气体燃烧器系统能以直至100%氢气的燃料份额运行。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种用于监控气体燃烧器系统的运行的方法以及一种气体燃烧器系统,其能实现气体燃烧器系统的可靠并且安全的运行。
所述任务的解决方案由一种具有权利要求1特征的用于监控气体燃烧器系统的运行的方法提供。关于气体燃烧器系统,所述任务通过一种具有权利要求6特征的气体燃烧器系统来解决。各从属权利要求涉及本发明的有利的进一步改进方案。
在根据本发明的用于监控气体燃烧器系统的运行的方法中,其中借助于燃烧器在气体燃烧器系统的运行期间将燃料-空气混合物点燃并且产生火焰,规定:借助于通过施加冷却空气来主动冷却的火焰温度测量装置来测量火焰的温度,并且借助于评估装置评估所述火焰的温度,其中,在火焰的温度降低到临界值下或火焰的温度以确定的负梯度降低时,中断对燃烧器的燃料供应,并且其中,由火焰的温度确定燃烧空气比,并且在燃烧空气比异常的情况下中断对燃烧器的燃料供应。
因此,在根据本发明的用于监控气体燃烧器系统的运行的方法中规定:通过强制对流持续地主动以冷却空气冷却火焰温度测量装置,借助于所述火焰温度测量装置测量火焰的温度。所述冷却空气在此围绕火焰温度测量装置运动,所述火焰温度测量装置优选具有一个或多个热电偶,并且所述冷却空气特别是也运动到在所述火焰温度测量装置与用于所述火焰温度测量装置的保护壳之间的区域中。借助于冷却空气对火焰温度测量装置的持续的主动冷却使得与没有主动冷却相比,火焰温度测量装置在火焰熄灭后更快速地冷却。由此,有利地有效缩短在火焰熄灭与燃料阀关闭以中断燃料供应之间的反应时间。
因此,附加于检测火焰的存在或不存在亦或火焰的形成,基于在这里介绍的对火焰温度测量装置进行主动冷却的原则,还能够足够快速地测量其他的特性:在此是空气系数或者说燃料-空气比,其形成燃烧器的同样重要的运行参数。
本发明从以下认知出发:能够借助于被主动冷却的火焰温度测量装置非常快速地测量的火焰温度也是用于空气系数λ或者说燃料-空气比的量度。以被主动冷却的火焰温度测量装置能够有利地足够快速地确定空气系数或燃料-空气比与最优空气系数或最优燃料-空气比在不利于燃烧过程的范围中的偏差,并且断开燃料供应。在安全技术方面,这在没有主动冷却火焰温度测量装置的情况下过于缓慢。
在一种有利的实施方式中,出于冷却目的,将过程空气的一部分分流并且作为冷却空气以用于主动冷却火焰温度测量装置,所述过程空气例如借助于通风装置输送给燃烧器的燃烧室或借助于排气通风装置抽吸到燃烧器的燃烧室中。过程空气的其余部分在燃烧室内形成燃烧空气以用于燃料的燃烧过程。
火焰温度测量装置的测量信号优选由评估装置的故障安全的输入组件读取,并且特别是模拟地(即,经由所述测量信号的信号曲线而不是数字地经由界限值)评估所述测量信号。在此,一旦确定:所测量的温度降低到限定的温度界限值下或所测量的温度以确定的负(临界)梯度降低或确定到燃烧空气比的异常,则产生用于燃料阀的关断信号。因此借助于火焰温度不仅能够静态地绝对地确定火焰的熄灭(火焰温度降低到确定的界限值下)而且能够动态地确定火焰的熄灭(火焰温度具有确定的负梯度,所述负梯度表明熄灭)。通过主动冷却火焰温度测量装置,能够比没有冷却的情况更快速并且更可靠地确定温度的相应降低。此外,在一种有利的实施方式中,经由持续的高温来确定火焰的存在,并且经由正在升高的温度来确定火焰的形成。优选地就这点而言,评估火焰的借助于火焰温度测量装置测量的温度的梯度特性,以便检测可能的温度改变。由此能够非常简单地检测,火焰的温度是否升高、降低或恒定。
过程空气或冷却空气的温度的升高/降低必然引起所测量的火焰温度的升高/降低。为了避免将过程空气或冷却空气的温度的升高/降低错误地评价为正在形成/正在熄灭的火焰,在一种有利的实施方式中,附加地借助于空气温度测量装置在能够不被火焰影响的位置上测量过程空气的温度并且也测量从所述过程空气分流的冷却空气的温度,并且借助于所述评估装置评估所述过程空气的温度和冷却空气的温度。优选地,所述空气温度测量装置设置在空气供应管路内。如果借助于空气温度测量装置也检测到温度的升高/降低,则在评估火焰温度时有利地不考虑这个温度变化,并且因此所述温度变化不被评估装置评估为正在形成的或正在熄灭的火焰。
在一种有利的实施方式中,借助于压力测量装置监控过程空气流入的故障,所述压力测量装置优选安设在空气供应管路内。所述压力测量装置检测过程空气的压力并因此也检测冷却空气的压力。如果识别到过程空气流入的故障,则关闭燃料阀,从而中断到燃烧室中的燃料供应。
所述火焰温度测量装置设置为,使得所述火焰温度测量装置测量火焰温度。因为火焰温度在燃料-空气混合物的燃料-空气比恒定或者说空气系数恒定并且在火焰正常/燃烧正常的情况下是恒定的、也就是说与燃烧器的功率无关(所述燃烧器的功率在调制的燃烧器中可以改变),故燃烧器功率的降低不会导致所测量的温度的降低,并且因此也不会由于对正在熄灭的火焰的不准确确定而导致燃料阀关闭。
根据本发明的气体燃烧器系统包括:
-具有燃烧室的燃烧器;
-燃料供应管路以及空气供应管路,所述燃料供应管路和空气供应管路连接到燃烧器的燃烧室上;
-至少一个燃料阀,所述燃料阀安设在燃料供应管路内并且能选择性地打开和关闭,以便开启和终止到燃烧器的燃烧室中的燃料供应;
-控制装置,借助于所述控制装置能控制气体燃烧器系统的运行;
-被主动冷却的火焰温度测试装置,所述火焰温度测试装置构造成用于测量火焰的温度;
-评估装置,所述评估装置构造成用于评估火焰温度测量装置的温度测量数据并且将评估的结果传输给控制装置;
其中,所述控制装置构造成用于,在火焰的温度降低到临界值下或温度以确定的负梯度降低时,产生用于燃料阀的关断信号,并且其中,所述评估装置构造成用于由火焰的温度确定燃烧空气比,并且其中,所述控制装置构造成用于,在燃烧空气比异常时产生用于燃料阀的关断信号。
根据本发明的气体燃烧器系统(所述气体燃烧器系统基于上面对已详细描述的方法的认识)能实现气体燃烧器系统的安全运行,因为由于对火焰温度测量装置的主动冷却而能够非常迅速地识别特别是火焰的熄灭或燃烧空气比的异常,从而能够非常快速地关断燃料供应。
在一种优选的实施方式中,存在以下可行方案:所述气体燃烧器系统具有旁通管路,火焰温度测量装置安设在所述旁通管路内,并且所述旁通管路设置为,使得所述旁通管路从空气供应管路分支,从而在气体燃烧器系统的运行期间,流动通过空气供应管路的过程空气的一部分被分流到旁通管路中并且形成冷却空气以用于主动冷却火焰温度测量装置。过程空气的没有流动通过旁通管路的其余部分在燃烧器的燃烧室内形成用于燃料的燃烧空气。
在一种特别优选的实施方式中可以规定,在所述空气供应管路内安设有空气温度测量装置。借助于所述空气温度测量装置,能够在不受火焰温度影响的位置上测量过程空气的温度。
在一种有利的实施方式中存在如下可行方案:在所述空气供应管路内安设有压力测量装置。借助于所述压力测量装置能检测是否有过程空供使用。
在一种特别有利的实施方式中提出,所述气体燃烧器系统设置为用于以如下燃料运行:所述燃料由脂肪族燃料和氢气的混合物组成或除天然的杂质外仅由氢气组成。但原则上也可以使用纯脂肪族燃料、例如天然气。
这里描述的方法以及气体燃烧器系统的优点特别是在于在传感器层面的简单性。因为仅需要具有一个或多个热电偶的火焰温度测量装置,所述一个或多个热电偶一般仅由两个焊接在一起的不同的金属构成,从而火焰温度测量装置能够非常简单并且成本有利地实现。与此相对,在火焰监控中也常见的光学传感器装置、例如基于紫外光检测的光学传感器装置实施为明显更复杂的。
附图说明
参考所附图1更详细地阐述本发明的实施例的其他特征和优点,图1以示意性地强烈简化的形式示出气体燃烧器系统的基本构造。借助于该示图还应当在下面更详细地阐述用于监控气体燃烧器系统的运行的方法的细节。
具体实施方式
气体燃烧器系统1包括具有燃烧室20的燃烧器2、燃料供应管路3以及空气供应管路4,所述燃料供应管路和空气供应管路连接到燃烧器2的燃烧室20。燃料阀12安设在燃料供应管路3内,所述燃料阀能选择性地打开和关闭,以便开启或终止到燃烧器2的燃烧室20中的燃料供应。
在气体燃烧器系统1的运行期间,燃料经由燃料供应管路3导入到燃烧器2的燃烧室20中。过程空气经由空气供应管路4供应,其中,过程空气的一部分形成用于燃烧过程的燃烧空气并且被引入到燃烧器2的燃烧室20中。由此,在气体燃烧器系统1的运行期间,在燃烧器2的燃烧室20内获得可燃的燃料-空气混合物,并且借助于在这里未明确示出的点火装置相应地点燃所述燃料-空气混合物,从而产生火焰5。作为燃料可以使用例如脂肪族燃料、例如天然气。然而优选的是,使用由氢气和脂肪族燃料(特别是天然气)组成的混合物作为燃料。在一种特别有利的实施变型方案中,气体燃烧器系统1实施为,使得燃烧器2能(除天然的杂质外)以100%的氢气作为燃料运行。
如图1中可看出的,气体燃烧器系统1具有旁通管路6,在所述旁通管路内安设有火焰温度测量装置7,所述火焰温度测量装置构造为用于测量火焰5的火焰温度。通过旁通管路6能够将来自空气供应管路4的过程空气的确定份额在燃烧器2的燃烧室20旁引导经过,从而这个空气份额不再作为燃烧空气为燃料-空气混合物的燃烧过程做贡献,而是这个空气份额能作为用于通过强制对流来主动冷却火焰温度测量装置7的冷却空气使用。燃烧空气可以例如以风扇供应给燃烧器2的燃烧室20或通过排气风扇抽吸到燃烧器2的燃烧室20中。
在空气供应管路4中安设有空气温度测量装置8以及压力测量装置9,所述空气温度测量装置构造成用于测量过程空气的温度,所述压力测量装置构造成用于测量在空气供应管路4内的空气压力。压力测量装置9优选实施为,使得所述压力测量装置设置成用于模拟的压力测量并且因此不检测数字的切换阈值,而是连续地以模拟的方式测量过程空气的压力。
此外,气体燃烧器系统1包括控制装置10,所述控制装置构造成用于控制和监控气体燃烧器系统1的运行。特别是,控制装置10设置为用于产生用于燃料阀12的开启信号或切断信号。此外,设置有评估装置11,所述评估装置连接到火焰温度测量装置7、空气温度测量装置8以及压力测量装置9上,以便接收并且评估由这些测量装置测量的数据。评估装置11在其方面连接到控制装置10上。尽管评估装置11和控制装置10当前作为两个独立的装置在附图中示出,但原则上可行的是,将所述评估装置和控制装置的功能集成到唯一一个单元中、特别是集成到控制装置10中,并因此提高集成度。
当前,火焰温度测量装置7持续地经由强制对流以冷却空气冷却。为此,将本来经由空气供应管路4供应的、部分地在燃烧室20旁经过到达旁通管路6中的过程空气的一部分作为冷却空气使用。所述冷却空气在此围绕火焰温度测量装置7运动,所述火焰温度测量装置优选具有一个或多个热电偶,并且所述冷却空气特别是在所述火焰温度测量装置7与保护壳之间穿过。这种通过强制对流对火焰温度测量装置7的持续冷却使得与没有这种主动冷却相比,火焰温度测量装置7在火焰5熄灭时更快速地冷却。通过这种措施,能够以有利的方式显著缩短在火焰5熄灭与燃料阀12关闭之间的关断时间。
火焰温度测量装置7的测量信号由评估装置11的故障安全的输入组件读取并且借助于评估装置11模拟地(即,经由所述测量信号的曲线而不是数字地经由界限值)评估。一旦确定:所测量的火焰温度降低到临界界限值下或所测量的火焰温度以确定的(临界的)负梯度(所述负梯度表明火焰5熄灭)降低,则由控制装置10产生用于燃料阀12的关断信号,所述关断信号使得燃料阀12关闭,从而中断到燃烧器2的燃烧室20中的燃料供应。通过对火焰温度测量装置7的主动冷却,能够比没有冷却的情况更快速并且更可靠地确定温度的相应降低。此外,通过评价火焰温度测量装置7的测量信号,能够经由检测到基本上恒定的高温来可靠地确定现有的火焰5,并且能够经由检测到正在升高的温度来可靠地确定正在形成的火焰5。优选地就这点而言,评估火焰5的借助于火焰温度测量装置7测量的温度的梯度特性,以便检测可能的温度改变。由此能够非常简单地检测,火焰5的温度是否升高、降低或恒定。
过程空气温度的升高/降低必然引起火焰温度的升高/降低。为了避免将过程空气温度的升高/降低错误地评价为正在形成/正在熄灭的火焰5,附加地在能够不被火焰5影响的位置上测量所述过程空气的温度。这借助于设置在空气供应管路4内的空气温度测量装置8来实现。如果借助于空气温度测量装置8检测到温度的升高/降低,则在借助于评估装置11对火焰温度进行评估时不考虑这个温度变化,并且因此不将所述温度变化评价为正在形成的或正在熄灭的火焰5。
相应的内容也适用于过程空气的压力,借助于压力测量装置9测量所述过程空气的压力,其中,压力升高由于在火焰5中的强烈膨胀而引起火焰温度的降低,而压力减小由于在火焰5中的较少膨胀而引起火焰温度的升高。就这点而言不必须考虑燃料的压力,因为在燃烧技术的相关标准中始终规定有气体压力调节器,所述气体压力调节器应当确保恒定的气体压力。
对火焰温度有影响的其他因素、例如燃烧器2的构造结构和燃烧空气的氮份额可以看作大约恒定的并且因此不必以相应的在工艺技术上的花费来均衡。
燃料-空气比的引起火焰温度降低的恶化(异常)不必以任何方式补偿,因为将所述燃料-空气比的恶化评价为正在熄灭的火焰5,这在这种条件下甚至是期望的,因为在这种情况下同样必须通过关闭燃料阀12来断开燃料供应。这种特性进一步有助于气体燃烧器系统1的运行安全。
借助于在空气供应管路4内的压力测量装置9来监控过程空气供应的故障以及过程空气的压力。如果识别到所述空气供应的故障,则关闭燃料阀12。这同样还有助于气体燃烧器系统1的运行安全。当参与燃烧过程的气体、例如燃烧空气由于其在较高压力下被供应而在燃烧中膨胀,则基于焦耳-汤姆逊效应,这也可能引起火焰温度的降低。不必考虑这种温度特性本身,但这种温度特性表明,燃烧空气的压力波动(类似于燃烧空气的温度)对火焰温度有影响并且因此在火焰评估时必须被考虑到。因为任何压力减小都可能(如燃烧空气的温度升高那样)掩盖正在熄灭的火焰5。
火焰温度测量装置7必须安装成,使得所述火焰温度测量装置能可靠地测量火焰5的温度。因为火焰温度在燃料-空气比恒定或者说空气系数恒定并且在正常的火焰5/惯常的燃烧的情况下是恒定的、也就是说与燃烧器2的功率无关,所述燃烧器的功率在调制的燃烧器2中完全可以改变,故燃烧器功率的降低不会引起所测量的温度的降低,并且因此也不会由于对正在熄灭的火焰5的不准确确定而导致燃料阀12关闭。
在这里描述的解决方案的优势特别是在于在传感器层面的简单性。因为仅需要具有一个或多个热电偶的火焰温度测量装置7,所述一个或多个热电偶一般仅由两个焊接在一起的不同的金属构成,从而火焰温度测量装置7能够非常简单并且成本有利地实现。
根据在这里介绍的方法,对气体燃烧器系统1的火焰监控可以例如以如下方式进行:
状态1:燃烧器2关断。不评估空气温度测量装置8以及火焰温度测量装置7的测量数据。
状态2:激活燃烧器2。首先正在进行预通风。由于所供应的空气流,空气温度测量装置8和火焰温度测量装置7二者都接收到经由空气供应管路供应的过程空气的温度。为了提高错误识别可能性,优选由评估装置11对两个所测量的温度在其可信度方面进行监控。
状态3:将燃烧器2点燃并且将燃料-空气混合物点火,从而形成火焰5。将借助于火焰温度测量装置7测量的火焰温度的升高评价为正在形成的火焰5。直至经过限定的用于点火的安全时间时必须已达到确定的火焰温度。如果没有,则关断燃烧器2,其方式为,通过关闭燃料阀12来中断对燃烧器2的燃料供应。
状态4:燃烧器2已点燃,然而火焰5仍需稳定。借助于火焰温度测量装置7测量的火焰温度允许在高的水平上仍略微地变化。然而在确定的时间后,火焰温度必须稳定在高的水平上。如果没有,则关断燃烧器2,其方式为,通过关闭燃料阀12来中断燃料供应。
状态5:燃烧器2在运行中,火焰5稳定。将借助于火焰温度测量装置7测量的火焰温度的降低评价为正在熄灭的火焰5。关断燃烧器2,其方式为,通过关闭燃料阀12来中断燃料供应。火焰温度的降低也可能由升高或降低的空气系数导致。在这里描述的对火焰温度的监控虽然不能将这种效应与正在熄灭的火焰5区分开。但这不关键,而甚至是期望的,因为升高或降低的空气系数也可能导致在燃烧器2的运行期间的潜在危险情况。如果确定到空气系数的异常,则关断燃烧器2,其方式为,通过关闭燃料阀12来中断燃料供应。
Claims (10)
1.一种用于监控气体燃烧器系统(1)的运行的方法,其中,借助于燃烧器(2)在气体燃烧器系统(1)的运行期间将燃料-空气混合物点燃并且产生火焰(5),借助于通过施加冷却空气来被主动冷却的火焰温度测量装置(7)来测量火焰(5)的温度,并且借助于评估装置(11)评估所述火焰的温度,其中,在火焰(5)的温度降低到临界值下或火焰的温度以确定的负梯度降低时,中断对燃烧器(2)的燃料供应,并且由火焰(5)的温度确定燃烧空气比,并且在燃烧空气比异常的情况下中断对燃烧器(2)的燃料供应。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,为了为所述火焰温度测量装置(7)提供冷却空气,将供应给所述燃烧器(2)的过程空气的一部分分流。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,评估火焰(5)的温度的梯度特性。
4.按照权利要求1至3之一所述的方法,其特征在于,借助于空气温度测量装置(8)在火焰(5)的温度影响范围之外的位置上测量冷却空气的温度,并且借助于所述评估装置(11)评估所述冷却空气的温度。
5.按照权利要求1至4之一所述的方法,其特征在于,借助于压力测量装置(9)检测冷却空气的压力,并且借助于所述评估装置(11)评估所述冷却空气的压力。
6.一种气体燃烧器系统(1),所述气体燃烧器系统包括:
-具有燃烧室(20)的燃烧器(2);
-燃料供应管路(3)以及空气供应管路(4),所述燃料供应管路和空气供应管路连接到所述燃烧器(2)的燃烧室(20)上;
-至少一个燃料阀(12),所述燃料阀安设在燃料供应管路(3)内并且能选择性地打开和关闭,以便开启和终止到燃烧器(2)的燃烧室(20)中的燃料供应;
-控制装置(10),借助于所述控制装置能控制气体燃烧器系统(1)的运行;
-火焰温度测量装置(7),所述火焰温度测量装置构造成用于测量火焰(5)的温度;
-评估装置(11),所述评估装置构造成用于评估火焰温度测量装置(7)的温度测量数据并且将评估的结果传输给控制装置(10);
其中,所述控制装置(10)构造成用于,在火焰(5)的温度降低到临界值下或温度以确定的负梯度降低时,产生用于燃料阀(12)的关断信号,并且所述评估装置(11)构造成用于由火焰(5)的温度确定燃烧空气比,并且所述控制装置(10)构造成用于,在燃烧空气比异常时产生用于燃料阀(12)的关断信号。
7.按照权利要求6所述的气体燃烧器系统(1),其特征在于,所述气体燃烧器系统(1)具有旁通管路(6),火焰温度测量装置(7)安设在所述旁通管路内,并且所述旁通管路设置为,使得所述旁通管路从空气供应管路(4)分支,从而在气体燃烧器系统(1)的运行期间,流动通过空气供应管路(4)的过程空气的一部分被分流到旁通管路中并且形成冷却空气以用于主动冷却火焰温度测量装置(7)。
8.按照权利要求6或7所述的气体燃烧器系统(1),其特征在于,在所述空气供应管路(4)内安设有空气温度测量装置(8)。
9.按照权利要求6至8之一所述的气体燃烧器系统(1),其特征在于,在所述空气供应管路(4)内安设有压力测量装置(8)。
10.按照权利要求6至9之一所述的气体燃烧器系统(1),其特征在于,所述气体燃烧器系统(1)设置为用于以如下燃料运行:所述燃料由脂肪族燃料和氢气的混合物组成或除天然的杂质外仅由氢气组成。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112034.9 | 2021-05-07 | ||
DE102021112034.9A DE102021112034A1 (de) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Gasbrennersystems und Gasbrennersystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115307174A true CN115307174A (zh) | 2022-11-08 |
Family
ID=80979135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210484782.5A Pending CN115307174A (zh) | 2021-05-07 | 2022-05-06 | 用于监控气体燃烧器系统的运行的方法和气体燃烧器系统 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220357036A1 (zh) |
EP (1) | EP4086516B1 (zh) |
JP (1) | JP2022173153A (zh) |
CN (1) | CN115307174A (zh) |
DE (1) | DE102021112034A1 (zh) |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3699905A (en) * | 1971-03-03 | 1972-10-24 | Air Preheater | Burner for incinerator |
JPS6044722A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-09 | Hitachi Ltd | 比例燃焼装置 |
AT397851B (de) * | 1989-11-24 | 1994-07-25 | Vaillant Gmbh | Heizgerät |
DE19734574B4 (de) * | 1997-08-09 | 2006-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Brenners, insbesondere eines vollvormischenden Gasbrenners |
US6139311A (en) * | 1998-01-20 | 2000-10-31 | Gas Research Institute | Pilot burner apparatus and method for operating |
DE19847832C1 (de) | 1998-10-16 | 1999-11-04 | Siemens Ag | Verfahren zum Überwachen eines optischen Systems mit einer unmittelbar an einem Verbrennungsraum angeordneten Frontlinse und Überwachungsmodul |
DE19903305C5 (de) | 1999-01-28 | 2012-01-26 | Webasto Ag | Verfahren zur Flammüberwachung in einem Fahrzeugheizgerät |
DE10045270C2 (de) * | 2000-08-31 | 2002-11-21 | Heatec Thermotechnik Gmbh | Feuerungseinrichtung und Verfahren zum Regeln derselben |
DE102004030299A1 (de) | 2004-06-23 | 2006-01-12 | Ebm-Papst Landshut Gmbh | Verfahren zur Regelung und Steuerung einer Feuerungseinrichtung und Feuerungseinrichtung |
GB2444109B (en) * | 2006-11-22 | 2011-04-20 | Valor Ltd | Heating apparatus |
US20110008737A1 (en) | 2009-06-15 | 2011-01-13 | General Electric Company | Optical sensors for combustion control |
AT510002B1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-01-15 | Vaillant Group Austria Gmbh | Verfahren zur regelung eines gas-/luftgemisches |
DE202015101271U1 (de) * | 2015-03-12 | 2015-04-27 | Lasco Heutechnik Gmbh | Mobile Feuerungsanlage |
EP3938707A1 (en) | 2019-03-12 | 2022-01-19 | Bekaert Combustion Technology B.V. | Method to operate a modulating burner |
WO2020192902A1 (en) | 2019-03-26 | 2020-10-01 | Wrlds Creations Ab | Portable communication object and charger |
-
2021
- 2021-05-07 DE DE102021112034.9A patent/DE102021112034A1/de active Pending
-
2022
- 2022-03-28 EP EP22164789.4A patent/EP4086516B1/de active Active
- 2022-05-05 US US17/737,785 patent/US20220357036A1/en active Pending
- 2022-05-06 JP JP2022076680A patent/JP2022173153A/ja active Pending
- 2022-05-06 CN CN202210484782.5A patent/CN115307174A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4086516A1 (de) | 2022-11-09 |
EP4086516B1 (de) | 2024-10-09 |
DE102021112034A1 (de) | 2022-11-10 |
US20220357036A1 (en) | 2022-11-10 |
JP2022173153A (ja) | 2022-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0562538B1 (en) | Gas burning apparatus | |
GB2425171A (en) | Fuel injection system purging including a fuel concentration sensor | |
KR20140067320A (ko) | 가스 누설 자동 감지 및 차단장치 | |
CN115307174A (zh) | 用于监控气体燃烧器系统的运行的方法和气体燃烧器系统 | |
EP1000301B1 (en) | Burner systems | |
KR102704629B1 (ko) | 가스 난방기의 제어 방법 | |
JP4968878B2 (ja) | 燃焼器具 | |
CN114353115A (zh) | 用于在气体燃烧期间进行火焰监测的方法和加热设备 | |
JP2006308110A (ja) | バーナ及び燃焼装置 | |
GB2444109A (en) | Burner temperature control apparatus | |
JP5259431B2 (ja) | ガスコンロ | |
EP2447609B1 (en) | Method for operating a fan assisted, atmospheric gas burner | |
EP3327351B1 (en) | Method for operating a fan assisted, atmospheric gas burner appliance | |
JP2010014336A (ja) | ガスコンロ | |
JP2005009688A (ja) | ガスファンヒータ及びその制御方法 | |
CN208170452U (zh) | 一种燃气灶熄火保护装置 | |
NL2030855B1 (en) | Burner control system of or for a heating system and method for controlling a burner control system | |
KR0170173B1 (ko) | 급탕기 | |
KR102425365B1 (ko) | 연소기기 급배기 폐쇄 검지 방법 | |
US10851992B2 (en) | Burner management system | |
EP4191134A2 (en) | A device for determining an earliest flame appearance time in an air-gas mixture burning appliance | |
JP6958588B2 (ja) | 点火判定方法及びそれを用いた燃焼放散制御方法、並びに点火判定装置 | |
JP3748092B2 (ja) | 燃焼装置の安全装置 | |
JP5273966B2 (ja) | 給湯器 | |
JPH08320117A (ja) | ガス燃焼器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |