DE102015116458A1 - Method for distinguishing between two combustion gases provided for a combustion process with different levels of energy - Google Patents

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Manfred Dzubiella
Sebastian Hack
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterscheidung zweier für einen Verbrennungsprozess vorgesehener Brenngase mit unterschiedlich hohen Energiegehalten, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Zunächst wird eines der beiden Gase für den Verbrennungsprozess in einem überstöchiometrischen Verhältnis mit Luft vermischt; b) Dann wird der Verbrennungsprozess gestartet und ausgehend von dem überstöchiometrischen Verhältnis ein sich dabei ergebendes Ionisationssignal erfasst; c) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange in Richtung Stöchiometriepunkt verändert, bis das Ionisationssignal einen Maximalwert erreicht; d) Das sich beim Maximalwert ergebende Verhältnis von Gas und Luft wird als Referenzverhältnis erfasst; e) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange über den Stöchiometriepunkt hinaus verändert, bis das Ionisationssignal auf einen vorbestimmten, unterhalb des Maximalwertes liegenden Wert abfällt; f) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft wieder in Richtung Stöchiometriepunkt bis zum Referenzverhältnis verändert, wobei die sich dabei einstellenden Werte des Ionisationssignals währenddessen mathematisch verrechnet werden; g) Ein oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegender Verrechnungswert des Ionisationssignals wird als Erkennung eines Brenngases mit höherem und ein unterhalb des Grenzwertes liegender Verrechnungswert als Erkennung eines Brenngases mit niedrigerem Energiegehalt bewertet.The invention relates to a method for distinguishing two combustion gases provided for a combustion process with different energy contents, characterized by the following steps: a) First, one of the two gases for the combustion process is mixed in a superstoichiometric ratio with air; b) Then the combustion process is started and, based on the superstoichiometric ratio, a resulting ionization signal is detected; c) Subsequently, the ratio of gas and air is changed in the direction stoichiometry point until the ionization signal reaches a maximum value; d) The ratio of gas and air at the maximum value is recorded as a reference ratio; e) Subsequently, the ratio of gas and air is changed beyond the stoichiometric point until the ionization signal falls to a predetermined value below the maximum value; f) Subsequently, the ratio of gas and air is changed again in the direction Stoichiometriepunkt up to the reference ratio, wherein the thereby adjusting values of the ionization signal are mathematically offset during this; g) A calculation value of the ionization signal lying above a predetermined limit value is evaluated as a recognition of a fuel gas with a higher and a below the limit value as a detection of a fuel gas with a lower energy content.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterscheidung zweier für einen Verbrennungsprozess vorgesehener Brenngase mit unterschiedlich hohen Energiegehalten gemäß dem Titel des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for distinguishing two combustion gases provided with a combustion process with different energy contents according to the title of patent claim 1.

Ein Verfahren zur Unterscheidung zweier für einen Verbrennungsprozess vorgesehener Brenngase mit unterschiedlich hohen Energiegehalten wurde bereits für die Unterscheidung zweier Gasarten (zum Beispiel E-Gas und LL-Gas) und damit verbunden für die selbsttätige Anpassung einer gasartenspezifischen Einstellung der Verbrennungseinrichtung entwickelt. Dieses Verfahren ist unter der Bezeichnung ”Lambda Pro Control” bekannt (siehe hierzu auch http://www.viessmann.ch/de/flash/animation_lambda_pro.html ) und funktioniert wie folgt:
Ausgangssituation der folgenden Erläuterung sei, dass ein Gebläsebrenner eines Heizkessels mit E-Gas betrieben wird. Die Gasarmatur des Heizkessels ist für einen optimalen Verbrennungsprozess so eingestellt, dass die sich dabei ergebende Luftzahl λ = 1,3 (siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Verbrennungsluftverh%C3%A4ltnis&oldid=1379q52630 ) beträgt, d. h. die Verbrennung findet bei Luftüberschuss statt. Über eine so genannte Ionisationselektrode wird das sich bei dieser Verbrennung ergebende Ionisationssignal bzw. der sich ergebende Ionisationsstrom erfasst.A method for distinguishing between two combustion gases provided for a combustion process with different levels of energy has already been developed for the distinction of two types of gas (for example, e-gas and LL gas) and thus for the automatic adjustment of a gas-specific setting of the combustion device. This process is known as "Lambda Pro Control" (see also http://www.viessmann.ch/de/flash/animation_lambda_pro.html ) and works as follows:
The starting point of the following explanation is that a blast burner of a boiler is operated with e-gas. The gas valve of the boiler is set for an optimal combustion process so that the resulting air ratio λ = 1.3 (see also https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Verbrennungsluftverh%C3%A4ltnis&oldid=1379q52630 ), ie the combustion takes place with excess air. A so-called ionization electrode detects the ionization signal resulting from this combustion or the resulting ionization current.

Würde dem Heizkessel statt des E-Gases nunmehr LL-Gas, das einen niedrigeren Energiegehalt als das E-Gas aufweist, zugeführt, so ergibt sich daraus eine Zunahme der Luftzahl und eine Absenkung des Ionisationssignals, was von der ”Lambda Pro Control”-Regelung erfasst und in ein Steuersignal für die Gasarmatur umgesetzt wird, und zwar insofern, als dass diese weiter geöffnet wird und insofern mehr Gas zum Brenner strömen kann. Dies wiederum führt zu einer Abnahme der Luftzahl auf den angestrebten Wert von 1,3 und einer Zunahme des Ionisationssignals.Would the boiler instead of the e-gas now LL gas, which has a lower energy content than the e-gas supplied, it results in an increase in the air ratio and a reduction of the ionization signal, which is the "Lambda Pro Control" regulation is detected and converted into a control signal for the gas valve, in the sense that it is opened further and therefore more gas can flow to the burner. This in turn leads to a decrease in the air ratio to the desired value of 1.3 and an increase of the ionization signal.

Wird nunmehr wieder von LL-Gas auf E-Gas zurückgeschaltet, führt dies umgekehrt zu einer Erniedrigung der Luftzahl und einer Erhöhung des Ionisationssignals. Auf diese Änderungen reagiert die ”Lambda Pro Control”-Regelung, in dem sie über die Gasarmatur die Gaszufuhr zum Brenner reduziert.Switching back from LL gas to E gas now leads conversely to a reduction in the air ratio and an increase in the ionization signal. The "Lambda Pro Control" regulation responds to these changes by reducing the gas supply to the burner via the gas fitting.

Die ”Lambda Pro Control”-Regelung ist somit grundsätzlich in der Lage, zwei Brenngase mit unterschiedlich hohen Energiegehalten zu unterscheiden.The "Lambda Pro Control" regulation is thus basically able to distinguish two fuel gases with different levels of energy.

Wichtig zu beachten ist dabei allerdings, dass die genannten Brenngase E-Gas und LL-Gas zur gleichen Gasfamilie (siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Gasfamilie&oldid=53112274 ) gehören. Charakteristisch für diese beiden Brenngase ist, dass ihr so genannter Wobbe-Wert bzw. Wobbe-Index (siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wobbeindex&oldid=127370024 ) etwa 35 bis 55 MJ/m3 beträgt.It is important to note, however, that the mentioned fuel gases E-gas and LL-gas to the same gas family (see also https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Gasfamilie&oldid=53112274 ) belong. Characteristic of these two fuel gases is that their so-called Wobbe value or Wobbe index (see also https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wobbeindex&oldid=127370024 ) is about 35 to 55 MJ / m 3 .

Würde man beim oben genannten Brenner mit der ”Lambda Pro Control”-Regelung nunmehr die Gasfamilie wechseln, diesem also nicht mehr Erdgas (zum Beispiel E-Gas oder LL-Gas), sondern Flüssiggas (zum Beispiel Propangas) zuführen, so wäre die ”Lambda Pro Control”-Regelung nicht mehr in der Lage, diesen Wechsel richtig zu erkennen, da das Ionisationssignal aufgrund des deutlich höheren Energiegehaltes des Flüssiggases (Wobbe-Wert etwa zwischen 70 und 90 MJ/m3) einen Wert annimmt, der bei Erdgasen typischer Weise dann vorkommt, wenn die dem Verbrennungsprozess zugeführte Luft zum Beispiel durch Staub oder dergleichen verschmutzt ist.If, with the "Lambda Pro Control" regulation, the gas family would now be changed in the abovementioned burner, ie that it would no longer supply natural gas (for example E-gas or LL gas) but liquid gas (for example propane gas), the " Lambda Pro Control "regulation no longer able to recognize this change correctly, because the ionization signal due to the much higher energy content of the liquefied gas (Wobbe value approximately between 70 and 90 MJ / m 3 ) assumes a value that is more typical of natural gases Occurs when the air supplied to the combustion process, for example, by dirt or the like is dirty.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereit zu stellen, bei dem bei laufendem Betrieb des Brenners Brenngase unterschiedlicher Gasfamilien sicher voneinander unterschieden werden können.The invention is accordingly an object of the invention to provide a method of the type mentioned, in which fuel combustion gases of different gas families can be reliably distinguished from each other during operation of the burner.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Schritte gelöst.This object is achieved by a method of the type mentioned by the steps listed in the characterizing part of patent claim 1.

Nach der Erfindung ist also zur Unterscheidung zweier für einen Verbrennungsprozess vorgesehener, unterschiedlicher Gasfamilien die Durchführung folgender Schritte vorgesehen:

  • a) Zunächst wird eines der beiden Gase für den Verbrennungsprozess in einem überstöchiometrischen Verhältnis mit Luft vermischt (es ist also mehr Luft vorhanden, als für die Verbrennung tatsächlich benötigt wird);
  • b) Dann wird der Verbrennungsprozess gestartet und ausgehend von dem überstöchiometrischen Verhältnis ein sich dabei ergebendes Ionisationssignal erfasst;
  • c) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange in Richtung Stöchiometriepunkt verändert, bis das Ionisationssignal einen Maximalwert erreicht;
  • d) Das sich beim Maximalwert ergebende Verhältnis von Gas und Luft wird als Referenzverhältnis erfasst;
  • e) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange über den Stöchiometriepunkt hinaus verändert, bis das Ionisationssignal auf einen vorbestimmten, unterhalb des Maximalwertes liegenden Wert abfällt;
  • f) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft wieder in Richtung Stöchiometriepunkt bis zum Referenzverhältnis verändert, wobei die sich dabei einstellenden Werte des Ionisationssignals währenddessen mathematisch verrechnet, insbesondere summiert oder integriert, werden;
  • g) Ein oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegender Verrechnungswert, insbesondere Summenwert oder Integrationswert, des Ionisationssignals wird als Erkennung eines Brenngases mit höherem und ein unterhalb des Grenzwertes liegender Verrechnungswert, insbesondere Summenwert oder Integrationswert, als Erkennung eines Brenngases mit niedrigerem Energiegehalt bewertet.
According to the invention, the implementation of the following steps is thus provided for distinguishing between two different gas families intended for a combustion process:
  • a) First, one of the two gases for the combustion process is mixed in a superstoichiometric ratio with air (so there is more air than is actually needed for the combustion);
  • b) Then the combustion process is started and, based on the superstoichiometric ratio, a resulting ionization signal is detected;
  • c) Subsequently, the ratio of gas and air is changed in the direction stoichiometry point until the ionization signal reaches a maximum value;
  • d) The ratio of gas and air at the maximum value is recorded as a reference ratio;
  • e) Subsequently, the ratio of gas and air is changed beyond the stoichiometric point until the ionization signal drops to a predetermined value below the maximum value;
  • f) Subsequently, the ratio of gas and air is again in the direction stoichiometry point changed to the reference ratio, wherein the thereby adjusting values of the ionization during which mathematically offset, in particular summed or integrated, are;
  • g) A above a predetermined limit value lying settlement value, in particular sum value or integration value of the ionization is evaluated as detection of a fuel gas with a higher and below the limit lying settlement value, in particular sum value or integration value, as detection of a fuel gas with lower energy content.

Der im Schritt c) genannte Stöchiometriepunkt, den man auch (siehe https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Verbrennungsluftverh%C3%A4ltnis&oldid=139331669 ) stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis nennen kann, liegt dabei dann vor, wenn wenn alle Brennstoff-Moleküle mit dem Luftsauerstoff reagieren, ohne dass Sauerstoff fehlt oder unverbrannter Kraftstoff übrig bleibt. Das im Schritt d) genannte Referenzverhältnis entspricht dabei letztlich einem Öffnungsgrad der Gasarmatur. Der im Schritt f) verwendete Begriff ”währenddessen” bedeutet, dass der Verrechnungswert, insbesondere der Summenwert oder Integrationswert, gleichzeitig mit der Reduktion der Gaszufuhr bis zum Referenzverhältnis gebildet wird.The stoichiometric point mentioned in step c), which is also known (see https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Verbrennungsluftverh%C3%A4ltnis&oldid=139331669 ) can call stoichiometric combustion air ratio, is present when, if all fuel molecules react with the atmospheric oxygen, without missing oxygen or unburned fuel remains. The reference ratio mentioned in step d) corresponds to an opening degree of the gas fitting. The term "meanwhile" used in step f) means that the billing value, in particular the sum value or integration value, is formed simultaneously with the reduction of the gas supply up to the reference ratio.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.Other advantageous developments of the method according to the invention will become apparent from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The inventive method including its advantageous developments according to the dependent claims will be explained in more detail with reference to the drawing of a preferred embodiment.

Es zeigt schematischIt shows schematically

1 einen Heizkessel mit einem Brenner, dem ein Gebläse und eine Gasarmatur vorgeschaltet sind; und 1 a boiler with a burner, which are preceded by a fan and a gas valve; and

2 den erfindungsgemäßen Ablauf der Gasfamilienerkennung. 2 the sequence of the gas family detection according to the invention.

Die Verbrennung von Erdgas oder Flüssiggas findet über eine Vielzahl von Einzelreaktionen statt, bis letzten Endes die Hauptprodukte Kohlendioxid und Wasser gebildet werden. Ein Teil dieser Einzelreaktionen bildet elektrisch geladene Teilchen (so genannte Ionen), wodurch ein elektrischer Widerstand einer Flamme messbar ist. Dieser elektrische Widerstand ist in seiner Höhe abhängig von der Dichte der Ionen. Luftüberschuss bei der Verbrennung bedeutet eine Verringerung dieser Dichte der Ionen (λ > 1), genauso wie die Verbrennung unter Luftmangel (λ < 1). Die höchste Leitfähigkeit ist stets genau im Stöchometriepunkt (λ = 1) vorhanden, also wenn gerade soviel Luft zur Verfügung steht, wie für die Verbrennung erforderlich ist.The burning of natural gas or liquefied petroleum gas takes place via a large number of individual reactions, until at last the main products carbon dioxide and water are formed. Part of these individual reactions forms electrically charged particles (so-called ions), whereby an electrical resistance of a flame can be measured. This electrical resistance is dependent on the density of the ions in its height. Excess air during combustion means a reduction in this density of ions (λ> 1), as well as combustion under air deficiency (λ <1). The highest conductivity is always present exactly at the stoichiometric point (λ = 1), ie when just as much air is available as is required for the combustion.

Die Gase Methan (Hauptbestandteil der Erdgase) und Propan (Hauptbestandteil der Flüssiggase) unterscheiden sich, wie bereits erläutert, sehr in Bezug auf ihren Energiegehalt. Der Heizwert bzw. Wobbe-Wert von Methan liegt bei etwa 35 MJ/m3, der von Propan bei 90 MJ/m3.The gases methane (main component of the natural gas) and propane (main component of the liquefied gases), as already explained, differ greatly in terms of their energy content. The calorific value or Wobbe value of methane is about 35 MJ / m 3 , that of propane at 90 MJ / m 3 .

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in 1 zunächst ein Heizkessel mit einem Brenner 2 (so genannter Matrix-Brenner – siehe hierzu: http://www.heizung.de/de/lexikon/kbiso/matrix-strahlungsbrenner.html ) schematisch dargestellt, dem eine Gasarmatur 3 und ein Gebläse 4 vorgeschaltet sind. Außerdem weist dieser Heizkessel eine Ionisationselektrode 1 auf, die über eine Ionisationssignalleitung 8 mit einer Regelung 5 des Heizkessels verbunden ist. Die Regelung 5 ist darüber hinaus über eine Steuerleitung 6 mit der Gasarmatur 3 und über eine Steuerleitung 7 mit dem Gebläse 4 verbunden. Dem Brenner 2 wird über die Gasarmatur 3 Gas und über das Gebläse 4 Luft zugeführt. Die Vermischung von Gas und Luft findet kurz nach dem Ausgang des Gebläses und somit vor dem Eintritt in den Brenner 2 statt.For a better understanding of the invention is in 1 first a boiler with a burner 2 (so-called matrix burner - see: http://www.heizung.de/de/lexikon/kbiso/matrix-strahlungsbrenner.html ) shown schematically, the gas valve 3 and a fan 4 upstream. In addition, this boiler has an ionization electrode 1 on, via an ionization signal line 8th with a scheme 5 of the boiler is connected. The regulation 5 is beyond a control line 6 with the gas fitting 3 and via a control line 7 with the fan 4 connected. The burner 2 is via the gas valve 3 Gas and over the blower 4 Supplied with air. The mixing of gas and air takes place shortly after the outlet of the fan and thus before entering the burner 2 instead of.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterscheidung zweier für einen Verbrennungsprozess vorgesehener Brenngase mit unterschiedlich hohen Energiegehalten ist im Detail in 2 dargestellt, wobei die x-Achsen jeweils einen zeitlichen Verlauf darstellen, während die obere y-Achse links das Ionisationssignal (kurz Io-Signal, mit E für das Ionisationssignal des Erdgases [E-Gases] und P für das Ionisationssignal des Flüssiggases [P-Gases]) und rechts die Ansteuerung der Gasarmatur 3, I zeigt.The inventive method for distinguishing two provided for a combustion process fuel gases with different levels of energy is described in detail in 2 in each case the x-axes represent a time course, while the upper y-axis on the left represents the ionization signal (short Io-signal, with E for the ionization signal of the natural gas [E-gas] and P for the ionization signal of the liquefied gas [P] Gases]) and right the control of the gas valve 3 , I shows.

Zeitlich aufeinander folgend sind erfindungsgemäß nun folgende Schritte vorgesehen:

  • 1. Schritt: Zunächst wird eines der beiden Gase für den Verbrennungsprozess in einem überstöchiometrischen Verhältnis mit Luft vermischt.
  • 2. Schritt: Dann wird der Verbrennungsprozess gestartet und ausgehend von dem überstöchiometrischen Verhältnis ein sich dabei ergebendes Ionisationssignal E bzw. P erfasst.
  • 3. Schritt: Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange in Richtung Stöchiometriepunkt hinaus verändert bzw. die Gaszufuhr I im Verhältnis zur Luft solange erhöht, bis das Ionisationssignal E bzw. P einen Maximalwert erreicht (siehe hierzu Punkt (E.1/P.1) in 2).
  • 4. Schritt: Das sich beim Maximalwert ergebende Verhältnis von Gas und Luft wird als Referenzverhältnis erfasst (siehe hierzu Punkt (I.1) in 2). Dieses Referenzverhältnis wird dabei besonders bevorzugt auf Basis eines Öffnungsgrades einer die Gaszufuhr definierenden Gasarmatur 3 bestimmt.
  • 5. Schritt: Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange über den Stöchiometriepunkt hinaus verändert bzw. die Gaszufuhr im Verhältnis zur Luft weiter erhöht, bis das Ionisationssignal auf einen vorbestimmten, unterhalb des Maximalwertes liegenden Wert abfällt (siehe hierzu die Punkte (E.2), (P.2) und (I.2) in 2). Als vorbestimmter Wert wird dabei vorzugsweise ein Wert zwischen 85 bis 95%, insbesondere 90%, des Maximalwertes gewählt (orientiert an einem nicht dargestellten Nullpunkt des Ionisationssignals in 2).
  • 6. Schritt: Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft wieder in Richtung Stöchiometriepunkt bis zum Referenzverhältnis verändert bzw. die Gaszufuhr im Verhältnis zur Luft bis zum Referenzverhältnis reduziert (siehe hierzu Zielpunkt (I.3) in 2), wobei die sich dabei einstellenden Werte des Ionisationssignals währenddessen mathematisch verrechnet, insbesondere summiert oder integriert, werden (siehe hierzu die Linien II, VP und VE unten in 2).
  • 7. Schritt: Ein oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegender Verrechungswert, insbesondere Summenwert oder Integrationswert, des Ionisationssignals VP bzw. VE wird als Erkennung eines Brenngases mit höherem (siehe hierzu Punkt (VP.1) unten in 2) und ein unterhalb des Grenzwertes liegender Verrechnungswert, insbesondere Summenwert oder Integrationswert, als Erkennung eines Brenngases mit niedrigerem Energiegehalt bewertet (siehe hierzu Punkt (VE.1) unten in 2). Als vorbestimmter Grenzwert wird dabei (vgl. auch 2) besonders bevorzugt ein Verrechnungsgrenzwert, insbesondere Summen-Grenzwert oder Integrations-Grenzwert, von 0 verwendet.
In terms of time, the following steps are now provided according to the invention:
  • 1st step: First, one of the two gases for the combustion process is mixed in a superstoichiometric ratio with air.
  • 2nd step: Then the combustion process is started and, starting from the superstoichiometric ratio, a resulting ionization signal E or P is detected.
  • 3rd step: Subsequently, the ratio of gas and air is changed in the direction of the stoichiometric point and the gas supply I is increased in proportion to the air until the ionization signal E or P reaches a maximum value (see point (E.1 / P .1) in 2 ).
  • Step 4: The ratio of gas and air at the maximum value is recorded as the reference ratio (see point (I.1) in 2 ). This reference ratio is particularly preferred based on an opening degree of a gas supply defining the gas fitting 3 certainly.
  • 5th step: Subsequently, the ratio of gas and air is changed beyond the stoichiometric point or the gas supply in relation to the air is further increased until the ionization signal drops to a predetermined value lying below the maximum value (see the points (E. 2), (P.2) and (I.2) in 2 ). In this case, a value between 85 and 95%, in particular 90%, of the maximum value is preferably selected as the predetermined value (oriented at a zero point, not shown, of the ionization signal in FIG 2 ).
  • Step 6: The ratio of gas and air is then changed again in the direction of the stoichiometric point up to the reference ratio or the gas supply in relation to the air is reduced to the reference ratio (see point (I.3) in 2 ), whereby the values of the ionization signal which occur during this process are mathematically offset, in particular summed or integrated (see lines II, VP and VE below in FIG 2 ).
  • 7th step: A above a predetermined threshold lying Verrechungswert, in particular sum value or integration value of the ionization VP or VE is as detection of a fuel gas with higher (see point (VP.1) below in 2 ) and a settlement value below the limit value, in particular summation value or integration value, as detection of a fuel gas with a lower energy content (see point (VE.1) below in 2 ). As a predetermined limit is thereby (see also 2 ) particularly preferably uses a clearing limit, in particular sum limit or integration limit, of 0.

Nochmals in anderen Worten ausgedrückt, wird zur erfindungsgemäßen Erkennung der Gasfamilie über die Ansteuerung der Gasarmatur 3 kontinuierlich die Gasmenge erhöht, was zu einer Verschiebung der Luftzahl der Verbrennung auf λ < 1 (siehe hierzu Punkt E.1, P.1 in 2) führt. Die Regelung 5 ermittelt das Maximum des Ionisationssignals und die dazugehörige Ansteuerung der Gasarmatur 3 (siehe hierzu Punkt I.1 in 2). Die Gasmenge wird weiter gesteigert, bis das Ionisationssignal auf etwa 90% des Maximums abgefallen ist (siehe hierzu Punkt E.2, P.2 in 2). Im folgenden Schritt wird die Gasmenge kontinuierlich gesenkt und hierbei das Ionisationssignal zeitlich verrechnet, insbesondere summiert oder integriert. Die Verrechnung erfolgt dabei durch Summation oder Integration der Differenzen zwischen dem gemessenen Ionisationssignal und dem Ionisationssignal bei Umkehrung der Gasmengenänderung (also dem Ionisationssignal des jeweiligen Gases beim vorbestimmten [also zuvor ermittelten] Wert E.2 oder P.2). Beendet wird die Verrechnung bzw. Summation bzw. Integration, sobald die Gasarmaturansteuerung, die zum Zeitpunkt des Maximums des Ionisationssignals vorhanden war, erreicht wird (siehe hierzu Punkt I.3 in 2).Expressed again in other words, is for detecting the invention of the gas family on the control of the gas valve 3 continuously increases the amount of gas, resulting in a shift of the air ratio of combustion to λ <1 (see point E.1, P.1 in 2 ) leads. The regulation 5 determines the maximum of the ionization signal and the associated control of the gas fitting 3 (see point I.1 in 2 ). The amount of gas is further increased until the ionization signal has fallen to about 90% of the maximum (see point E.2, P.2 in 2 ). In the following step, the amount of gas is continuously reduced and this time the Ionisationssignal offset, in particular summed or integrated. The calculation is carried out by summation or integration of the differences between the measured ionization signal and the ionization when reversing the gas volume change (ie the ionization of the respective gas at the predetermined [ie previously determined] value E.2 or P.2). The calculation or summation or integration is terminated as soon as the gas fittings control, which was present at the time of the maximum of the ionization signal, is reached (see point I.3 in 2 ).

Bedingt durch den höheren Energiegehalt steigt das Ionisationssignal bei der Verbrennung von Flüssiggas, hier Propangas, deutlich schneller als bei der Verbrennung von Erdgas, hier Methangas. Die Verrechnung bzw. Summation bzw. Integration des Ionisationssignals liefert bei Propangas beispielsweise einen Wert > 0, mit Methangas beispielsweise einen Wert < 0 (siehe hierzu Punkt VP.1 und VE.1 unten in 2).Due to the higher energy content, the ionization signal increases significantly faster during the combustion of liquefied gas, here propane gas, than during the combustion of natural gas, here methane gas. The calculation or summation or integration of the ionization signal yields, for example, a value> 0 for propane gas, for example a value <0 with methane gas (see point VP.1 and VE.1 below in FIG 2 ).

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es anschließend möglich, das Verhältnis aus Gas- und Luftzufuhr optimal und an der Gasfamilie orientiert einzustellen. Dabei hat es sich als wichtig herausgestellt, einen referenzierten Zustand vor der Auswertung des Ionisationsverhaltens einzustellen. Hierzu eignet sich das erfindungsgemäß gewählte Maximum des Ionisationssignals besonders gut, denn damit kann der Einfluss von Störgrößen wie zum Beispiel der Oxidationszustand der Oberflächen oder ein Umwelteinfluss, insbesondere Staubeinfluß, ausgeschlossen werden.With the aid of the method according to the invention, it is then possible to set the ratio of gas and air supply optimally and oriented to the gas family. It has proven to be important to set a referenced state before the evaluation of the ionization behavior. For this purpose, the maximum of the ionization signal selected according to the invention is particularly well suited, because it allows the influence of disturbance variables, such as, for example, the oxidation state of the surfaces or an environmental influence, in particular dust influence, to be excluded.

Wie ersichtlich, wird beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass das Referenzverhältnis gemäß Schritt d) auf Basis eines Öffnungsgrades einer die Gaszufuhr definierenden Gasarmatur 3 bestimmt wird. Alternativ kann gemäß dem Patentanspruch 1 aber auch, was hier, da ohne weiteres nachvollziehbar, nicht extra beschrieben ist, vorgesehen sein, dass das Referenzverhältnis gemäß Schritt d) auf Basis eines mit der Luftzufuhr korrelierenden Signals bzw. insbesondere beispielsweise auf Basis einer Drehzahl eines die Luftzufuhr bestimmenden Gebläses 4 bestimmt wird. Das genannte Signal kann aber auch die Leistung des Gebläses sein oder von einem Massenstromsensor geliefert werden.As can be seen, in the embodiment described above, it is assumed that the reference ratio according to step d) is based on an opening degree of a gas fitting defining the gas supply 3 is determined. Alternatively, according to the patent claim 1, however, what is not described here, since it is readily comprehensible, be provided that the reference ratio according to step d) based on a correlating with the air supply signal or in particular, for example, based on a speed of the Air supply determining blower 4 is determined. However, the said signal can also be the power of the fan or can be supplied by a mass flow sensor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Ionisationselektrodeionisation
22
Brennerburner
33
Gasarmaturgas train
44
Gebläsefan
55
Regelungregulation
66
Steuerleitung GasarmaturControl line gas valve
77
Steuerleitung GebläseControl line blower
88th
IonisationssignalleitungIonisationssignalleitung
Ee
Io-Signal E-GasIo signal E-gas
E.1E.1
Maximalwert Ionisationssignal E-GasMaximum value ionization signal E-gas
E.2 E.2
Ionisationssignal E-Gas beim vorbestimmten WertIonization signal E gas at the predetermined value
PP
Io-Signal P-GasIo signal P-gas
P.1P.1
Maximalwert Ionisationssignal P-GasMaximum value of ionization signal P-gas
P.2P.2
Ionisationssignal P-Gas beim vorbestimmten WertIonization signal P-gas at the predetermined value
II
Ansteuerung GasarmaturControl of gas fitting
I.1I.1
Referenzverhältnisreference ratio
I.2I.2
Vorbestimmter WertPredetermined value
I.3I.3
ZielpunktEndpoint
IIII
Bezugspunkt VerrrechnungReference point offset
IIIIII
GasmengenbezugspunktGas quantity reference point
VPVP
Verrechnung Io-Signal P-GasCharging Io signal P-gas
VEVE
Verrechnung Io-Signal E-GasCharging Io signal E-gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (6)

Verfahren zur Unterscheidung zweier für einen Verbrennungsprozess vorgesehener Brenngase mit unterschiedlich hohen Energiegehalten, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Zunächst wird eines der beiden Gase für den Verbrennungsprozess in einem überstöchiometrischen Verhältnis mit Luft vermischt; b) Dann wird der Verbrennungsprozess gestartet und ausgehend von dem überstöchiometrischen Verhältnis ein sich dabei ergebendes Ionisationssignal erfasst; c) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange in Richtung Stöchiometriepunkt verändert, bis das Ionisationssignal einen Maximalwert erreicht; d) Das sich beim Maximalwert ergebende Verhältnis von Gas und Luft wird als Referenzverhältnis erfasst; e) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft solange über den Stöchiometriepunkt hinaus verändert, bis das Ionisationssignal auf einen vorbestimmten, unterhalb des Maximalwertes liegenden Wert abfällt; f) Anschließend wird das Verhältnis von Gas und Luft wieder in Richtung Stöchiometriepunkt bis zum Referenzverhältnis verändert, wobei die sich dabei einstellenden Werte des Ionisationssignals währenddessen mathematisch verrechnet werden; g) Ein oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegender Verrechnungswert des Ionisationssignals wird als Erkennung eines Brenngases mit höherem und ein unterhalb des Grenzwertes liegender Verrechnungswert als Erkennung eines Brenngases mit niedrigerem Energiegehalt bewertet.Method for distinguishing two combustion gases provided with a different energy content for a combustion process, characterized by the following steps: a) First, one of the two gases for the combustion process is mixed in a superstoichiometric ratio with air; b) Then the combustion process is started and, based on the superstoichiometric ratio, a resulting ionization signal is detected;  c) Subsequently, the ratio of gas and air is changed in the direction stoichiometry point until the ionization signal reaches a maximum value; d) The ratio of gas and air at the maximum value is recorded as a reference ratio; e) Subsequently, the ratio of gas and air is changed beyond the stoichiometric point until the ionization signal drops to a predetermined value below the maximum value; f) Subsequently, the ratio of gas and air is changed again in the direction Stoichiometriepunkt up to the reference ratio, wherein the thereby adjusting values of the ionization signal are mathematically offset during this; g) A calculation value of the ionization signal lying above a predetermined limit value is evaluated as a detection of a fuel gas with a higher and a below the threshold value as a detection of a fuel gas with lower energy content. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzverhältnis gemäß Schritt d) auf Basis eines Öffnungsgrades einer die Gaszufuhr definierenden Gasarmatur (3) bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the reference ratio according to step d) on the basis of an opening degree of a gas supply defining gas fitting ( 3 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzverhältnis gemäß Schritt d) auf Basis eines zur Luftzufuhr korrelierenden Signals bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the reference ratio is determined according to step d) on the basis of a correlated to the air supply signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Wert gemäß Schritt e) ein Wert zwischen 85 bis 95%, insbesondere 90%, des Maximalwertes gewählt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a predetermined value according to step e) a value between 85 to 95%, in particular 90%, of the maximum value is selected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt g) ein Summen-Grenzwert oder Integrations-Grenzwert von 0 verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in step g) a sum limit or integration limit of 0 is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Brenngase unterschiedlicher Gasfamilien verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that fuel gases of different gas families are used.
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