DE10045270A1

DE10045270A1 - Gas burner for heating and/or hot water boiler incorporates flame temperature sensor for feedback regulation of air/fuel ratio and/or volumetric flow

Info

Publication number: DE10045270A1
Application number: DE10045270A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jochen Schwarz
Original assignee: HeaTec Thermotechnik GmbH
Current assignee: HeaTec Thermotechnik GmbH
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: DE10045270C2

Abstract

The gas burner (1) has a device (3) for providing a combustible fuel/air mixture with a variable fuel/air ratio and volumetric flow, supplied to a burner (2) provided with a temperature sensor (12) positioned in the main reaction zone of the flame (17). The signal from the temperature sensor is fed to a control device (11) incorporated in the device for providing the fuel/air mixture, for adjusting the fuel/air ratio and/or the volumetric flow in dependence on the detected flame temperature. An Independent claim for a regulation method for a gas burner for a gas-fired boiler is also included.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerungseinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb derselben.The invention relates to a firing device and a method of operating the same.

Feuerungseinrichtungen sind dazu vorgesehen, durch Verbrennung eines Brennstoffs eine vorgegebene Wärmelei stung zu erzeugen. Die Feuerungseinrichtung muss meist an verschiedene Betriebsfälle anpassbar sein, d. h. stabilen Betrieb in unterschiedlichen Leistungsbereichen ermögli chen. Darüber hinaus müssen im gesamten Betriebsbereich gewisse Rahmenbedingungen eingehalten werden, wie bspw. Abgasgrenzwerte, Flammenstabilität und ähnliches. Derarti ge Feuerungseinrichtungen, bspw. für Heizungsanlagen oder zur Warmwasserbereitung, sollten darüber hinaus auch dann stabil und innerhalb sonstiger vorgegebener Grenzen be treibbar sein, wenn die Qualität des verwendeten Brenns toffs schwankt. Bspw. unterliegt die Gasqualität der öf fentlichen Gasversorgung bestimmten Schwankungen. Abhängig von Liefersituationen, verschiedenen Lieferanten und einer eventuell erforderlichen Zumischung von Flüssiggas schwankt der Heizwert des im Netz vorhandenen Gases. Sol che Schwankungen sollen den Betrieb der Feuerungseinrich tung möglichst nicht beeinträchtigen.Firing devices are provided by Burning a fuel has a given amount of heat generation. The combustion device usually has to be switched on various operating cases can be adapted, d. H. stable Operation in different performance ranges possible chen. In addition, in the entire operating area certain framework conditions are met, such as Emission limits, flame stability and the like. Derarti ge firing equipment, e.g. for heating systems or for water heating, should also then stable and within other specified limits be drivable if the quality of the distillery used toffs fluctuates. For example. is subject to the gas quality of the public public gas supply certain fluctuations. Dependent of delivery situations, different suppliers and one any necessary admixture of liquid gas the calorific value of the gas in the network fluctuates. Sol Fluctuations should affect the operation of the furnace if possible, do not impair the device.

Aus der DE 197 34 574 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Brenners, insbesondere eines vormischenden Gasbrenners bekannt, das darauf ausgerichtet ist, alle während des Betriebs des Gasbrenners auftreten den Änderungen der Zustandsgrößendruck, Temperatur- und Feuchte des Brennstoffs und der Luft sowie Änderungen der Gasart und des Brennstoff-Luftverhältnisses sicher und schnell auf einfache Weise zu erfassen. Dazu wird ein Tem peratursensor am Flammenfußpunkt angeordnet. Dies ist der Beginn oder Anfang der Hauptreaktionszone. Brennt die Flamme instabil und neigt die Flamme dazu, sich von dem Brenner abzulösen, entfernt sich auch die Hauptreaktions zone von dem Temperatursensor. Die am Temperatursensor absinkende Temperatur wird erfasst und zur Nachregelung des Brenners herangezogen.DE 197 34 574 A1 describes one method and one Device for regulating a burner, in particular one premixed gas burner known, which is aimed is all occur during the operation of the gas burner changes in state size pressure, temperature and Humidity of the fuel and the air as well as changes in the Gas type and the fuel-air ratio safely and quickly and easily. A tem temperature sensor arranged at the base of the flame. this is the Beginning or beginning of the main reaction zone. Burn the Flame unstable and the flame tends to move away from that Detaching the burner also removes the main reaction zone from the temperature sensor. The one on the temperature sensor falling temperature is recorded and for readjustment of the burner.

Das Verfahren basiert auf einer Veränderung des Ab stands des Flammenkerns, d. h. der Hauptreaktionszone der Flamme von dem Brenner. The procedure is based on a change in the Ab levels of the flame core, d. H. the main reaction zone of the Flame from the burner.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Feuerungseinrich tung und ein Verfahren zur Regeln derselben zu schaffen, das einen Betrieb der Feuerungseinrichtung auf einfache und sichere Weise auch dann gestattet, wenn die Qualität des verwendeten Brennstoffs, insbesondere sein Heizwert, schwankt. Eine weitere Aufgabe liegt in der Schaffung ei ner vielseitig einsetzbaren Steuereinrichtung für Brenner.It is an object of the invention to provide a furnace device and a process for regulating the same, an operation of the firing device on simple and allowed safe manner even when the quality the fuel used, especially its calorific value, fluctuates. Another task is to create egg A versatile control device for burners.

Diese Aufgabe wird mit einer Feuerungseinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Außerdem wird die Aufgabe durch das Verfahren nach An spruch 12 gelöst.This task is done with a firing device solved, which has the features of claim 1. In addition, the task is performed by the method according to saying 12 solved.

Die erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung beinhaltet einen Brenner sowie eine dem Brenner vorgelagerte Einrich tung, die den dem Brenner zugeführten Brennstoff-Volumen strom, den dem Brenner zugeführten Luft-Volumenstrom und/oder den Volumenstrom des dem Brenner zugeführten Brennstoff-Luftgemischs festlegt. Diese Einrichtung kann bspw. lediglich den Brennstoffstrom regulieren, während sich der Luftstrom frei einstellt. Sie kann jedoch auch den Luftstrom regulieren, bspw. indem die Luft mittels eines Gebläses gefördert wird. Im bevorzugten Fall eines vormischenden Gasbrenners legt diese Einrichtung sowohl den Brennstoff-Volumenstrom als auch den Luft-Volumenstrom fest. Zu der Einrichtung gehört eine Regeleinrichtung, die entsprechende Ventile und Aktuatoren für den Brennstoff und/oder die Verbrennungsluft steuert. Außerdem ist die Einrichtung mit einem Temperatursensor verbunden, der vollständig im Flammenkern angeordnet ist und zwar unab hängig davon, ob der Brenner bei seiner kleinstmöglichen Leistung, einer mittleren Leistung oder seiner größtmögli chen Leistung betrieben wird. Der Temperatursensor ist dabei räumlich ausgedehnt, so dass er eine in der Hauptre aktionszone auftretende mittlere Flammentemperatur er fasst. Das von dem Temperatursensor gelieferte Temperatur signal ist somit ein gemitteltes Signal, das unempfindlich gegen lokale Temperaturschwankungen ist. Es zeigt unabhän gig von der Brennerleistung jeweils die mittlere Flammen kerntemperatur an, die als Kriterium dafür herangezogen wird, ob das passende Brennstoff/Luft-Verhältnis einge stellt ist. Die Steuereinrichtung legt dann das Brenn stoff-Luftverhältnis anhand der erfassten Flammenkerntem peratur fest. Ändert sich die Gasqualität, so dass die Flammenkerntemperatur einen gewünschten Wert nicht mehr erreicht oder überschreitet, wird das Brennstoff-Luftver hältnis entsprechend verändert, bis die gewünschte Flam menkerntemperatur wieder auftritt.The firing device according to the invention includes a burner and a device upstream of the burner device, the volume of fuel supplied to the burner flow, the air volume flow fed to the burner and / or the volume flow of the burner Air-fuel mixture. This facility can For example, just regulate the fuel flow while the airflow adjusts itself freely. However, it can also regulate the air flow, for example by using the air a fan is promoted. In the preferred case one premixing gas burner sets this facility both the fuel volume flow and the air volume flow firmly. The facility includes a control device, the corresponding valves and actuators for the fuel and / or controls the combustion air. Besides, that is Device connected to a temperature sensor, the is completely arranged in the flame core and in fact depending on whether the burner is at its smallest possible Performance, a medium performance or its greatest possible Chen performance is operated. The temperature sensor is thereby being spatially extended so that it is one in the main re action zone occurring average flame temperature summarizes. The temperature supplied by the temperature sensor signal is thus an averaged signal that is insensitive against local temperature fluctuations. It shows independence the middle flames of the burner output core temperature, which is used as a criterion for this whether the appropriate fuel / air ratio is switched on represents is. The control device then sets the burner Substance-air ratio based on the recorded flame core temperature fixed. If the gas quality changes, so the Flame core temperature no longer a desired value reached or exceeded, the fuel air ver Ratio changed accordingly until the desired flame core temperature occurs again.

Gegenüber Verfahren, bei denen die Erfassung der sich ausbildenden Flamme durch einen Ionisierungsfühler er folgt, ist die erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung wenig empfindlich, insbesondere gegen Rußniederschlag. Der Tem peratursensor ist selbst dann, wenn er elektrisch nicht isoliert in der Flamme angeordnet ist, d. h. wenn seine Wiederstandsstrecke leitenden Kontakt zu der Sensorober fläche hat, nicht empfindlich gegen Rußauflage, wie sie bspw. bei hohem Flüssiggasanteil auftreten kann, denn der verwendete Temperatursensor ist vorzugsweise niederohmig im Vergleich zu der Rußauflage. Der Wiederstandswert liegt abhängig von der Temperatur im Kiloohmbereich (kΩ) - ist mithin jedenfalls geringer als 1 MΩ.Compared to procedures in which the capture of the forming flame through an ionization sensor follows, the firing device according to the invention is little sensitive, especially against soot precipitation. The tem temperature sensor is even when it is not electrically is isolated in the flame, d. H. if its Resistance path conductive contact to the sensor upper surface, not sensitive to soot coating, as they do For example, can occur with a high proportion of liquid gas, because the The temperature sensor used is preferably low-resistance compared to the soot layer. The resistance value is depends on the temperature in the kiloohm range (kΩ) in any case less than 1 MΩ.

Gegenüber der Überwachung der Flammenfußtemperatur ist von Vorteil, dass die Regelung unabhängig von einer gewissen Unruhe der Flamme im Flammenfußpunkt erfolgen kann.Compared to monitoring the flame foot temperature is an advantage that the regulation is independent of a certain restlessness of the flame at the base of the flame can.

Prinzipiell ist es denkbar, einen Temperatursensor zu verwenden, der die Flammenkerntemperatur nur punktuell erfasst. Es wird jedoch bevorzugt, einen Temperatursensor von einer solchen Größe bzw. Länge einzusetzen, der etwa so groß ist wie der Flammenkern der kleinstmöglichen oder kleinsten gewünschten Flamme an dem Brenner. Dadurch wird eine bestmögliche Mithüllung der Flammentemperatur er reicht, d. h. lokale Temperaturabweichungen stören den Messwert kaum.In principle, it is conceivable to close a temperature sensor use the flame core temperature only selectively detected. However, it is preferred to use a temperature sensor of such a size or length that the is as large as the flame core of the smallest possible or smallest desired flame on the burner. This will the best possible encapsulation of the flame temperature enough, d. H. local temperature deviations disturb the Hardly any reading.

Der Temperatursensor ist vorzugsweise ein Keramik element. Dieses kann relativ korrosionsunempfindlich aus gebildet werden, mit der Folge, dass die Messwerte lang zeitstabil sind. Eine Nachkalibrierung des Temperatursen sors kann deshalb in den weitaus meisten Fällen unterblei ben.The temperature sensor is preferably a ceramic element. This can be relatively insensitive to corrosion are formed, with the result that the measured values are long are stable in time. A recalibration of the temperature sensor In most cases, sors can therefore not be used ben.

Der Temperatursensor weist vorzugsweise einen steti gen Zusammenhang zwischen seinem Widerstand und der Tempe ratur auf. Dies bedeutet, dass er keine Sprungtemperatur oder dergleichen, wie es von PTC-Widerständen bekannt ist, aufweist. Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie ist bspw. eine e-Funktion, eine Gerade oder eine anderweitige Funk tion, bei der weder die erste noch die zweite Ableitung ihr Vorzeichen ändern. Dies ermöglicht nicht nur die Er fassung eines Solltemperaturwerts im Sinne eines Schalt punkts, wie bspw. bei PTC-Widerständen, sondern eine re gelrechte Temperaturmessung, wobei der Temperaturmesswert in einem relativ weiten Temperaturbereich Gültigkeit hat. Weiter ermöglicht diese Eigenschaft des Temperatursensors, dass die Feuerungseinrichtung auch zunächst in den konkreten Eigenschaften unbekannte Brennstoffe verarbeitet. Für jede geeignete Brennstoffart (Gasart) kann eine ent sprechende Regeleinrichtung die Temperaturabweichung er fassen und die Gemischzusammensetzung so lange nachregu lieren, bis die gewünschte Flammenkerntemperatur erreicht ist. Ist dies der Fall, kann dieser Gemischwert abgespei chert werden. Der Speicherwert kann dann für den gesamten Leistungsbereich des Brenners gelten oder auch für die konkrete Leistung spezifisch abgespeichert werden. Auf diese Weise kann die Feuerungseinrichtung Kennfelder über verwendete Brennstoffe allmählich selbst aufbauen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Brennstoff-Luft verhältnis für eine gegebene Gasart abhängig von der ge forderten Brennerleistung ist. Ändert sich die Leistungs anforderung, muss dann nicht für den neuen Leistungswert wieder ein Testlauf mit Bestimmung des geeigneten Brenn stoff-Luftverhältnisses durchgeführt werden, sondern an hand der erforderten Gasart und der abgespeicherten Kenn linie kann das Brennstoff-Luftverhältnis für die andere Leistungsstufe sofort aus einem Speicher ausgelesen und umgesetzt werden. Es ist demnach möglich, die Feuerungs einrichtung in diesem Sinne mit einer Funktion zu verse hen, die es unnötig macht, die Steuerungseinrichtung für jeden Anwendungsfall vorzubereiten. Vielmehr ist es mög lich, ein- und dieselbe Steuerungseinrichtung für ver schiedene Brennergrößen und Brennerformen anzuwenden. Al ternativ können die entsprechenden Kennlinienfelder jedoch auch vorab eingegeben werden.The temperature sensor preferably has a constant relationship between his resistance and the tempe rature on. This means that it has no crack temperature or the like, as is known from PTC resistors, having. The resistance-temperature characteristic is, for example. an e-function, a straight line or some other radio tion in which neither the first nor the second derivative change their sign. This not only enables the Er Detection of a target temperature value in the sense of a switch points, such as with PTC resistors, but a right Yellow temperature measurement, the temperature reading is valid in a relatively wide temperature range. Furthermore, this property of the temperature sensor enables that the firing device is also initially in the concrete Properties of unknown fuels processed. For each suitable type of fuel (gas type) an ent speaking control device he temperature deviation grasp and readjust the mixture composition for so long Gate until the desired flame core temperature is reached is. If this is the case, this mixture value can be saved be saved. The storage value can then be saved for the entire Power range of the burner apply or also for the specific performance can be saved specifically. On in this way the firing device can map over Build up used fuels gradually. This is particularly useful if the fuel air ratio for a given gas type depending on the ge required burner output. The performance changes requirement, then need not for the new performance value again a test run with determination of the suitable distillate Substance-air ratio are carried out, but at hand the required gas type and the stored identification The fuel-air ratio can be used for the other line Power level immediately read from a memory and be implemented. It is therefore possible to use the firing establishment in this sense with a function to verse hen, which makes it unnecessary, the control device for prepare every application. Rather, it is possible Lich, one and the same control device for ver different burner sizes and shapes. al Alternatively, the corresponding characteristic curve fields can can also be entered in advance.

Die Überwachung der Flammenkerntemperatur erweist sich insbesondere für die mehrfache und vielseitige Ver wendbarkeit eines Steuermoduls für verschiedene Brenner als zweckmäßig. Diese Art der Steuerung ermöglicht den Einsatz ein- und desselben Steuermoduls an Brennern unter schiedlicher Geometrien und Leistungsklassen.Monitoring the flame core temperature proves especially for the multiple and versatile ver versatility of a control module for different burners as appropriate. This type of control enables the Use of the same control module on burners below different geometries and performance classes.

Die erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung und das Verfahren zum Regeln der Feuerungseinrichtung eigenen sich sowohl dazu die Brennstoffart periodisch zu prüfen, als auch eine ständige oder bedarfsweise Überwachung vorzuneh men. Die ständige Prüfung setzt voraus, dass das Brenn stoff-Luftverhältnis ständig auf konstante Flammenkern temperatur ausgeregelt wird und die dazu erforderlichen Brennstoff- und Luftströme wiederum ständig mit Tabellen- oder Kennfeldwerten verglichen werden. Werden bislang un bekannte Mischungsverhältnisse erreicht, bspw. indem vom Gasnetz Gasmischungen geliefert werden, können die ent sprechenden Tabellen- oder Kennfelder ergänzt werden.The firing device according to the invention and the Methods for regulating the firing device are suitable both to check the fuel type periodically, and also to carry out constant or if necessary monitoring men. The constant examination presupposes that the burning Substance-air ratio constantly on constant flame core temperature is regulated and the necessary In turn, fuel and air flows are continuously or map values are compared. Are so far un Known mixing ratios achieved, for example by Gas network gas mixtures can be supplied, the ent speaking tables or maps are added.

Alternativ kann von Zeit zu Zeit eine Überprüfung der Gasart anhand der Flammentemperatur vorgenommen werden. Stimmt diese nicht mehr mit dem Sollwert überein, kann eine Korrektur des Mischungsverhältnisses erfolgen und dann im Weiteren wiederum anhand dieses Mischungsverhält nisses bzw. der dem Mischungsverhältnis zugeordneten Gas art eine Brennerregulierung vorgenommen werden. Alternativ ist es möglich, einen Abgleich immer nur dann vorzunehmen, wenn die Differenz zwischen der Flammenkerntemperatur und dem Sollwert für diese einen oberen oder unteren Grenzwert überschreitet.Alternatively, a review of the Gas type can be made based on the flame temperature. If this no longer corresponds to the setpoint, can the mixing ratio is corrected and then again based on this mixture ratio nisses or the gas associated with the mixing ratio type of burner regulation. alternative it is only possible to carry out a comparison if if the difference between the flame core temperature and the setpoint for this an upper or lower limit exceeds.

Die Steuereinrichtung regelt das Brennstoff/Luft-Ver hältnis vorzugsweise auf maximaler Flammenkerntemperatur. Abweichend ist es möglich, auf eine nicht maximale, vor gegebene Temperatur zu regeln. Ist eine solche Temperatur sowohl mit hohem Luftanteil als auch mit niedrigem Luftanteil zu erreichen, wird der Arbeitspunkt mit hohem Luft anteil gewählt und von der Steuereinrichtung eingestellt.The control device regulates the fuel / air Ver Ratio preferably at maximum flame core temperature. Deviatingly, it is possible to set a maximum not before to regulate the given temperature. Is such a temperature both with a high proportion of air and with a low proportion of air to reach the working point with high air proportion selected and set by the control device.

Der Temperatursensor kann zusätzlich zum Zünden einer Flamme als Glühzünder betrieben werden. Dies insbesondere, wenn er aus einem relativ niederohmigen Widerstandsmateri al mit vorzugsweise nichtlinearer Temperatur-Widerstands kennlinie besteht. Insbesondere ist hier ein Material mit PTC-Charakteristik (z. B. spezielle Keramik) von Vorteil. Die Steuereinrichtung beaufschlagt den Temperatursensor dazu während einer entsprechenden Zündbetriebsphase mit einem Betriebsstrom oder einer Betriebsspannung, die den Temperatursensor auf eine gewünschte Glühtemperatur er hitzt.The temperature sensor can also be used to ignite a Flame operated as a glow starter. This in particular, if it comes from a relatively low-resistance material al with preferably non-linear temperature resistance characteristic exists. In particular, a material is included here PTC characteristics (e.g. special ceramics) are an advantage. The control device acts on the temperature sensor to do this during a corresponding ignition operation phase an operating current or an operating voltage that the Temperature sensor to a desired annealing temperature hitzt.

Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Er findung sind der Zeichnung oder der Beschreibung zu ent nehmen oder sind Gegenstand von Unteransprüchen.Details of advantageous embodiments of the Er Find the drawing or the description ent take or are the subject of subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the He illustrated. Show it:

Fig. 1 eine Feuerungseinrichtung in schematisierter Darstellung, Fig. 1 shows a firing device in a schematic representation;

Fig. 2 einen Brenner mit im Flammenkernbereich an geordnetem Temperaturfühler bei geringer Leistung, in schematisierter Darstellung, Fig. 2 shows a burner with the flame kernel area orderly temperature sensor at low power, in a schematic representation;

Fig. 3 den Brenner nach Fig. 2, bei größerer Lei stung, in schematisierter Darstellung, Fig. 3 shows the burner according to Fig. 2, stung with greater Lei, in a schematic representation;

Fig. 4 die Feuerungseinrichtung nach Fig. 1, als Blockschaltbild, Fig. 4, the firing device according to Fig. 1, a block diagram,

Fig. 5 die Feuerungseinrichtung nach den Fig. 1 und 4, in weiter schematisierter Darstellung, und Fig. 5, the firing device according to FIGS. 1 and 4, further in schematic representation, and

Fig. 6 einen Temperaturverlauf des Flammenkerns in Abhängigkeit von dem Luftverhältnis, als Diagramm. Fig. 6 shows a temperature profile of the flame core as a function of the air ratio, as a diagram.

In Fig. 1 ist eine Feuerungseinrichtung 1 ver anschaulicht, zu der ein Brenner 2 und eine Einrichtung 3 zur Versorgung des Brenners mit einem Brennstoff-Luftge misch gehören. Prinzipiell genügt es, wenn diese Einrich tung 3 den Brennstoffstrom oder den Luftstrom reguliert. Im vorliegenden Fall reguliert die Einrichtung 3 jedoch sowohl den Brennstoffstrom als auch den Luftstrom. Dazu enthält die Einrichtung 3 ein Gebläse 4, das mit einem entsprechenden Gebläsemotor 5 angetrieben wird. Das Geblä se 4 erhält über eine Ansaugöffnung 6 Luft und über eine Zuführungsleitung 7 als Brennstoff dienendes Gas. Die Gas menge wird über ein Regulierventil 8 beeinflusst, das in der Leitung 7 angeordnet ist. Das Regulierventil 8 ist über ein Stellglied, bspw. einen Motor 9, einstellbar. Sowohl der Motor 9 als auch der Gebläsemotor 5 sind von einer Steuereinrichtung 11 angesteuert, die somit den ge förderten Luftstrom und den zugelassenen Gasstrom fest legt. Damit legt die Steuereinrichtung 11 zugleich das Brennstoff/Luft-Mischungsverhältnis fest. Die Steuerein richtung 11 ist an einen Temperatursensor 12 angeschlos sen, der oberhalb des Brenners 2 angeordnet ist.In Fig. 1, a firing device 1 is anschaulicht ver for which a burner 2 and a device 3 for supplying the burner with a fuel-Luftge are mixed. In principle, it is sufficient if this device 3 regulates the fuel flow or the air flow. In the present case, however, the device 3 regulates both the fuel flow and the air flow. For this purpose, the device 3 contains a blower 4 , which is driven by a corresponding blower motor 5 . The fan 4 receives 6 via an intake opening and air via a feed line 7 serving as fuel gas. The gas quantity is influenced via a regulating valve 8 , which is arranged in line 7 . The regulating valve 8 is adjustable via an actuator, for example a motor 9 . Both the motor 9 and the blower motor 5 are controlled by a control device 11 , which thus specifies the air flow and the approved gas flow. The control device 11 thus also defines the fuel / air mixture ratio. The Steuerein device 11 is connected to a temperature sensor 12 , which is arranged above the burner 2 .

Der Temperatursensor 12 ist, wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, ein räumlich ausgedehntes Ele ment mit einem Keramikkörper 14, der stabförmig, U-förmig oder auf ähnliche Weise räumlich ausgedehnt sein kann. Der Körper 14 ist in einem gewissen Abstand zu einer Öffnung 15 des Brenners 2 angeordnet und zwar in einem Bereich, der von einem Flammenkern 16 der sich ausbildenden Flamme 17 eingenommen wird. Dies, wie Fig. 2 veranschaulicht, sowohl bei geringer Leistung als auch, wie Fig. 3 ver anschaulicht, bei großer Leistung. Die Größe des Elements 14 ist dabei so bemessen, dass es bei kleinstmöglicher Flamme nahezu den gesamten Flammenkern einnimmt oder we nigstens einen großen Teil desselben. Das Element 14 be findet sich somit im zumindest bei geringem Luftüberschuss reduzierenden Bereich der Flamme 17, wiedersteht jedoch aufgrund der Materialwahl (Keramik) der Korrosion dauer haft.The temperature sensor 12 , as can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, is a spatially extended element with a ceramic body 14 which can be spatially extended in a rod-shaped, U-shaped or similar manner. The body 14 is arranged at a certain distance from an opening 15 of the burner 2 , specifically in an area which is occupied by a flame core 16 of the flame 17 which is formed. This illustrates, as FIG. 2 illustrates, both at low power and, as FIG. 3 shows, at high power. The size of the element 14 is dimensioned such that it takes up almost the entire flame core or the least part of the same with the smallest possible flame. The element 14 be found in the flame 17 , at least with a slight excess of air, but resists due to the choice of material (ceramic) of the corrosion permanently.

Die Regeleinrichtung 11 nach Fig. 1 ist in Fig. 4 gesondert veranschaulicht. Die Steuereinrichtung 11 weist einen Eingang 19 auf, über den sie ein Leistungssignal P erhält. Dieses legt die gewünschte Brennerleistung fest. Ausgehend von einer angenommenen Gasqualität sind dieser Brennerleistung ein bestimmter Gasstrom und ein bestimmter Luftstrom zugeordnet. Zur Vornahme dieser Zuordnung ent hält die Steuereinrichtung 11 einen Kennfeldblock 21, der unter Zugrundelegung der angenommenen Gasart (Gasqualität) an seinem Ausgang die für die Leistung gemäß Leistungs signal P erforderliche Gasmenge D_Gas und D_luft anzeigt. Dazu dienen die entsprechenden Signale D_Gas und D_luft. Diese wer den an einen Regelblock 22 geliefert, der den Motor 9 oder einem sonstigen Aktuator für ein stetig regelndes Gasven til und den Lüftermotor 15 steuert bzw. geregelt betreibt. Der Regelblock 22 ist außerdem mit dem Temperatursensor 12 verbunden. Der Regelblock 22 regelt nun ausgehend von den Vorgaben für den Gasstrom und den Luftstrom dieselben im Wege einer Feinregulierung so ein, dass eine gewünschte und festgelegte Flammenkerntemperatur, die durch den Sen sor 12 erfasst wird, erreicht wird. Weichen die dazu er forderlichen Gas- und Luftmengen von den Vorgaben zu stark ab, sendet der Regelblock über eine entsprechende Verbin dung 23 ein Signal an den Kennlinienblock 21, der dann eine passendere Kennlinie auswählt. Auf diese Weise findet automatisch eine Anpassung an schwankende Gasqualitäten statt. Ist keine passende Kennlinie vorhanden, kann diese erzeugt werden, indem die zum Erreichen der gewünschten Leistung erforderlichen Volumenströme, d. h. Ansteuersignal für den Motor 9 und den Gebläsemotor 12, in den Kennli nienblock 21 protokolliert werden. Mit wechselnden Anfor derungssignalen P entsteht auf diese Weise nach und nach die komplette, der betreffenden Gasart zugehörige, Kenn linie, die dann zur weiteren Steuerung des Systems zur Verfügung steht.The control device 11 according to FIG. 1 is illustrated separately in FIG. 4. The control device 11 has an input 19 , via which it receives a power signal P. This determines the desired burner output. Based on an assumed gas quality, a certain gas flow and a certain air flow are assigned to this burner output. To make this assignment, the control device 11 contains a map block 21 which, based on the assumed type of gas (gas quality) at its output, indicates the gas quantity D _gas and D _air required for the power according to the power signal P. The corresponding signals D _gas and D _{air are used for this} . These who delivered to a control block 22 , which controls the motor 9 or another actuator for a continuously regulating Gasven valve and the fan motor 15 . The control block 22 is also connected to the temperature sensor 12 . The control block 22 regulates the same based on the specifications for the gas flow and the air flow in the way of a fine adjustment so that a desired and fixed flame core temperature, which is detected by the sensor 12 , is reached. If the required gas and air quantities deviate too much from the specifications, the control block sends a signal to the characteristic block 21 via a corresponding connection 23 , which then selects a more suitable characteristic. In this way, an adaptation to fluctuating gas qualities takes place automatically. If there is no suitable characteristic curve, it can be generated by logging the volume flows required to achieve the desired power, ie control signal for the motor 9 and the blower motor 12 , into the characteristic block 21 . With changing request signals P, the complete characteristic curve associated with the gas type in question is gradually created in this way and is then available for further control of the system.

In Fig. 5 ist eine etwas abgewandelte Ausführungs form der Feuerungseinrichtung 1 veranschaulicht. Soweit bauliche und/oder funktionelle Übereinstimmung zu der vor beschriebenen Ausführungsform besteht, wird auf diese ver wiesen. Im Unterschied zu der vorbeschriebenen Aus führungsform ist der Temperatursensor 12 nicht mit dem Regelblock 22, sondern mit dem Kennlinienblock 21 verbun den. Dieser ordnet jeder Leistung P eine entsprechende Gasmenge D_Gas und eine entsprechende Luftmenge D_Luft zu. Die se gewünschten Gas- und Luftströme werden durch Regelblö cke 22a, 22b realisiert, indem der Motor 9 und der Geblä semotor 15 entsprechend angesteuert werden. Der Kennli nienblock 21 erhält jedoch auch das Temperatursignal von dem Temperatursensor 12. Stellt der Kennlinienblock 21 nun fest, dass die geforderte Flammenkerntemperatur nicht er reicht wird, schaltet er auf eine zunächst geeignetere Kennlinie um. Dies ist dann eine Kennlinie für das Gas mit dem nächsthöheren Heizwert. Ist die Flammentemperatur je doch zu hoch, schaltet der Kennlinienblock auf die Kenn linie einer Gasart mit niedrigerem Heizwert um. Auf diese Weise erfolgt eine Erfassung der Gasart ständig, peri odisch oder bedarfsweise (je nach Ausführungsform) anhand der erfassten Flammenkerntemperatur. Das Regelverfahren ist einfach und übersichtlich und darüber hinaus robust.In Fig. 5 a somewhat modified embodiment of the firing device 1 is illustrated. Insofar as there is structural and / or functional correspondence to the embodiment described above, reference is made to this. In contrast to the embodiment described above, the temperature sensor 12 is not connected to the control block 22 , but rather to the characteristic block 21 . This assigns a corresponding gas quantity D _gas and a corresponding air quantity D _air to each power P. The desired gas and air flows are realized by Regelblö cke 22 a, 22 b by the motor 9 and the fan 15 are driven accordingly. However, the characteristic block 21 also receives the temperature signal from the temperature sensor 12 . If the characteristic curve block 21 now determines that the required flame core temperature is not reached, it switches over to an initially more suitable characteristic curve. This is then a characteristic curve for the gas with the next higher calorific value. If the flame temperature is too high, the block of characteristics switches to the characteristic of a gas type with a lower calorific value. In this way, the gas type is detected continuously, periodically or as required (depending on the embodiment) on the basis of the detected flame core temperature. The control process is simple and clear and, moreover, robust.

In Fig. 6 ist ein Verlauf der Temperatur des Flam menkerns für verschiedene Luftverhältnisse λ veranschau licht. Be einer ersten Ausführungsform optimiert die Ein richtung 3 das Luftverhältnis λ auf einen Wert, bei dem die die Temperatur T maximal ist (Arbeitspunkt B). Bei anderen Ausführungsformen wird eine Temperatur T_Soll einge stellt, die geringer ist als T_max. Existieren zwei Luftzah len λ₁, λ₂, bei denen sich Troll einstellt, wählt die Ein richtung 3 die Luftzahl λ₂ mit größerem Luftanteil.In Fig. 6 is a course of the temperature of the flame core for various air ratios λ illustrated light. In a first embodiment, the device 3 optimizes the air ratio λ to a value at which the temperature T is maximum (working point B). In other embodiments, a temperature T _Soll is set, which is less than T _max . If there are two air numbers λ ₁ , λ ₂ , at which Troll sets in, the device 3 selects the air number λ ₂ with a larger proportion of air.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass der Tem peratursensor auch als Glühzünder betrieben werden kann, z. B. bei Betriebsbeginn. Die Zündung erfolgt dann ohne Temperaturkontrolle durch den Temperatursensor. Das Gas- Luft-Gemisch kann bei der Zündung nach fest vorgegebenen Werten oder besser nach den beim vorausgegangenen Betrieb zuletzt eingestellten, abgespeicherten Werten erfolgen. Es ist auch möglich, diese Werte für den Zündvorgang zu Grun de zu legen und eine vorgegebene Abweichung dazu, z. B. eine zusätzliche Gasmenge, einzustellen.It is common to all embodiments that the tem temperature sensor can also be operated as a glow igniter, z. B. at the start of operations. The ignition then takes place without Temperature control by the temperature sensor. The gas- Air mixture can be specified according to the ignition Values or better according to the previous operation last set, saved values. It it is also possible to green these values for the ignition process de to lay and a predetermined deviation, z. B. an additional amount of gas.

Zur Steuerung bzw. Regelung eines Brenners, vorzugs weise eines Gasbrenners mit möglicherweise schwankender Gasqualität, wird die Flammenkerntemperatur mittels eines Sensorelements 12 überwacht, das bei jeder Leistung des Brenners 2 die Flammenkerntemperatur erfasst. Das Sensor element 12 ist vollständig im Flammenkern angeordnet und dabei so groß ausgebildet, dass es sich, zumindest bei kleinen Flammen (geringe Leistung), durch nahezu den ge samten Flammenkern erstreckt. Dadurch erzeugt das Sensorelement 12 einen gemittelten Temperaturwert, dem nur wenig Störungen überlagert sind. Die Regelung der Brennstoff- Luftzusammensetzung anhand der Flammenkerntemperatur er weist sich als robust und wenig fehleranfällig und gestat tet darüber hinaus die Ausbildung der Steuerungseinrich tung als Standardmodul, das zum Betrieb von Brennern un terschiedlicher Brennergeometrie und Leistung geeignet ist.To control or regulate a burner, preferably a gas burner with possibly fluctuating gas quality, the flame core temperature is monitored by means of a sensor element 12 , which detects the flame core temperature at each output of the burner 2 . The sensor element 12 is arranged completely in the flame core and is so large that it extends, at least with small flames (low power), through almost the entire flame core. As a result, the sensor element 12 generates an averaged temperature value, to which only a few disturbances are superimposed. The regulation of the fuel-air composition based on the flame core temperature proves to be robust and not prone to errors and also allows the control device to be designed as a standard module that is suitable for the operation of burners of different burner geometry and performance.

Claims

1. firing device ( 1 ), in particular firing device operable with gaseous fuels of different calorific values,
with a device ( 3 ) for the controlled generation of a fuel-air mixture with adjustable fuel / air ratio and adjustable volume flow,
with a burner ( 2 ) which is connected to the device ( 3 ) and receives fuel, air or a fuel / air mixture from it and which has outlet openings ( 15 ) for fuel / air mixture in front of which a flame is formed .
with a temperature sensor ( 12 ) which is arranged at such a distance from the burner ( 2 ) that it is completely in the main reaction zone of the flame ( 17 ) formed at each volume flow determined by the device ( 3 ) and other than zero is,
with a control device ( 11 ) which forms part of the device ( 2 ) for the controlled generation of a fuel-air mixture in order to determine the size of the fuel flow supplied by the device ( 3 ) to the burner ( 2 ) and / or the combustion air flow based on the he caught flame temperature.

2. Firing device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 12 ) is set up to detect the mean flame temperature.

3. Firing device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 12 ) has a length in the flow direction of the flame ( 17 ) measured with the length of the main reaction zone ( 16 ) of the smallest expected flame ( 17 ) expected during operation. about agrees.

4. Firing device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 12 ) is a ceramic element.

5. Firing device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 12 ) has a steady gene relationship between temperature and ohmic resistance.

6. Firing device according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 12 ) is an opposing element with a negative temperature coefficient (NTC characteristic).

7. Furnace according to claim 1, characterized in that the control device ( 3 ) determines the fuel flow in such a way that the mean flame temperature detected by the temperature sensor ( 12 ) is brought into agreement with a predetermined value.

8. Firing device according to claim 1, characterized in that the control device ( 3 ) determines the air flow in such a way that the average flame temperature detected by the temperature sensor ( 12 ) is brought into agreement with a predetermined value.

9. Firing device according to claim 1, characterized in that the control device ( 11 ) determines the composition of the fuel / air flow in such a way that the average flame temperature detected by the temperature sensor ( 12 ) is brought into agreement with a predetermined value.

10. firing device according to claim 1, characterized in that the control device (11) to Bren ner (2) in the entire power range, and in all types of fuel at a constant average flame Tempera ture (T _set or T _max) corrects.

11. Firing device according to claim 1, characterized in that the control device ( 11 ) for detecting the type of fuel the burner ( 2 ) operates a power range until the desired average flame temperature is reached that the control device ( 11 ) on the basis of this set fuel / air ratio and stored comparison values for this determines the supplied fuel type and that the Steuereinrich device ( 11 ) the setting of the fuel / air ratio ses for other performance values based on the determined fuel type and a stored map before.

12. Method for controlling a firing device with a burner, a control device and a tem temperature sensor, the control device together regulation of the fuel / air mixture so that a predetermined mean flame core temperature is reached and from the fuel / air ratio to the Fuel type closes and further regulation of the Brenner on the basis of the fuel type recorded in this way performs.

13. The method according to claim 12, characterized in net that the determination of the fuel type periodically before is taken.

14. The method according to claim 12, characterized in net that the determination of the type of fuel constantly before is taken.

15. The method according to claim 12, characterized in net that the determination of the fuel type if necessary is made.

16. The method according to claim 12, characterized in that the control device ( 11 ) sets a flame core temperature (T _max ).

17. The method according to claim 12, characterized net gekennzeich that the control means (11) comprises a Flammenkerntem temperature (T _soll) is adjusted, the lower is possible as a maxi male flame core temperature (T _max), said Steuereinrich device (11) to a plurality of Air ratio λ selects the largest possible.

18. The method according to claim 12, characterized in net that the temperature sensor used to ignite a flame Glow igniter is operated and that the control device the temperature sensor for this during a corresponding Ignition operating phase with an operating current or a Be driving voltage applied to the temperature sensor heated to a desired annealing temperature.