DE10341721B4

DE10341721B4 - Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage

Info

Publication number: DE10341721B4
Application number: DE10341721A
Authority: DE
Inventors: Werner Wager; Reiner Baumgärtner
Original assignee: Individual
Current assignee: Baumgaertner Reiner De; Reiner Baumgaertner De; Wager Werner De; Werner Wager De
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: DE10341721A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage, die einen zweistufigen Brenner aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennerstartanforderung zunächst nur eine erste Brennerstufe gestartet wird und dass die zweite Brennerstufe nur gestartet wird, wenn eine Kesseltemperatur bei Betrieb der ersten Brennerstufe nicht steigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kesselanlagen sind Heiz- und/oder Brauchwassererwärmungsanlagen mit üblicherweise einem Kessel und einem Brenner. Es können auch mehrere Kessel und/oder Brenner vorhanden sein. Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Kesselanlage mit einem zwei- oder mehrstufigen Brenner, wobei anstelle zweier oder mehrerer Stufen auch eine entsprechende Anzahl Brenner vorhanden sein können. Zwei- oder mehrstufig bedeutet letztendlich eine Erhöhung einer Brennerleistung durch Zuschalten einer weiteren Brennerstufe bzw. eines weiteren Brenners oder Einschalten einer leistungsstärkeren Brennerstufe bzw. eines leistungsstärkeren Brenners. Vereinfachend wird nachfolgend teilweise nur von Brennerstufen die Rede sein, worunter auch ein Zuschalten eines oder mehrerer zusätzlicher Brenner bzw. das Einschalten eines leistungsstärkeren Brenners oder einer leistungsstärkeren Brennerstufe verstanden werden soll.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend wegen der einfacheren Darstellbarkeit zunächst anhand einer Kesselanlage mit einem zweistufigen Brenner erläutert. Untersuchungen an in Betrieb befindlichen Kesselanlagen mit zweistufigen Brennern haben gezeigt, dass meist kurz nach Start der ersten Brennerstufe auch die zweite Brennerstufe gestartet wird. Dies bedeutet, dass im Regelfall beide Brennerstufen betrieben werden und nur im Ausnahmefall nur die erste Brennerstufe in Betrieb ist. Zweistufige Brenner sind jedoch zu dem Zweck entwickelt worden, dass die Brenner nur in der ersten Stufe betrieben werden, solange deren Heizleistung ausreicht. Grund dafür ist, dass ein Brenner bei voller Brennerleistung einen Kessel schnell bis zu einer Abschalttemperatur aufheizt sofern keine sehr niedrigen Außentemperaturen herrschen und deswegen ein Heizwärmeverbrauch gering ist. Folge davon sind eine erhöhte Anzahl an Brennerstarts und ein jeweils nur kurzer Betrieb des Brenners in einer instationären Startphase, die beispielsweise etwa 1 bis 2 Minuten nach dem Brennerstart dauert in der Startphase ist die Verbrennung unvollständig, der Wirkungsgrad ist gering (Anfahrverluste) und der Schadstoffausstoß groß. Zweistufige Brenner sollten daher so lange nur in der ersten Brennerstufe betrieben werden, wie deren Heizleistung ausreichend ist, damit sich die Betriebsdauer des Brenners nach einem Brennerstart verlängert und der Brenner möglichst lange in einer stationären Verbrennungsphase arbeitet, in der der Wirkungsgrad im Vergleich mit dem instationären Betrieb in der Startphase wesentlich erhöht und der Schadstoffausstoß verringert ist.
Aus der DE 196 31 833 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb von mehrstufigen Kessel- oder Brenneranlagen bekannt Bei einer geänderten Leistungsanforderung, d. h. bei einer Veränderung der Vorlaufsolltemperatur, ermittelt ein Regler aus drei Messwerten, nämlich der Vorlaufisttemperatur zu Beginn der Leistungsänderung, der Vorlaufisttemperatur nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne und der Dauer der Zeitspanne nach Art eines Dreisatzes die Zeit, die bis zum Erreichen der geänderten Vorlaufsolltemperatur verstreichen würde, wenn die Vorlauftemperatur linear ansteigen wurde. Überschreitet die errechnete Zeit einen vorgegebenen Grenzwert, wird ein zweiter oder auch mehrere Brenner zugeschaltet. Das Verfahren wird jeweils nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne wiederholt bis die geänderte Vorlaufsolltemperatur erreicht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage mit einem zwei- oder mehrstufigen Brenner vorzuschlagen, bei dem der Brenner möglichst nur in der ersten Brennerstufe betrieben wird, solange deren Heizleistung ausreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des nebengeordneten Anspruchs 3 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass bei einer Brennerstartanforderung zunächst nur die erste Brennerstufe gestartet wird. Nur wenn eine Kesseltemperatur bei Betrieb der ersten Brennerstufe nicht steigt, wird die zweite Brennerstufe gestartet. Die Kesseltemperatur steigt bei Betrieb der ersten Brennerstufe dann nicht, wenn der Wärmeverbrauch einer an die Kesselanlage angeschlossenen Heizungsanlage und der Wärmeverbrauch durch Warmwasserentnahme gleich oder größer als die Brennerleistung in der ersten Brennerstufe ist. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, dass der Brenner einer Kesselanlage solange nur in der ersten Brennerstufe betrieben wird, wie deren Heizleistung ausreichend ist. Die Betriebsdauer des Brenners ist dadurch verlängert, der Brenner arbeitet während eines größeren Teils seiner Betriebsdauer in einer stationären, wirtschaftlichen und schadstoffarmen Verbrennungsphase, der zeitliche Anteil der Startphase an der Betriebsdauer des Brenners ist verkleinert (die absolute Dauer der Startphase nach einem Brennerstart ändert sich selbstverständlich nicht durch das erfindungsgemäße Verfahren). Das erfindungsgemäße Verfahren sorgt dafür, dass ein zweistufiger Brenner wie vorgesehen nur in der ersten Brennerstufe arbeitet, wenn deren Heizleistung ausreicht und vermeidet, dass ein Brennerbetrieb in der zweiten Brennerstufe die Regel anstatt die Ausnahme ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Brennerstufe nur gestartet wird, wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb des Brenners in der ersten Brennerstufe während einer vorgegebenen Zeitspanne nicht steigt. Diese Ausgestaltung der Erfindung vermeidet, dass die zweite Brennerstufe gestartet wird, weil die Kesseltemperatur nach Start der ersten Brennerstufe wegen eines nach dem Brennerstart die Heizleistung der ersten Brennerstufe vorübergehend noch übersteigenden Wärmeverbrauchs sinkt. Erst wenn die Brennerleistung in der ersten Brennerstufe bei optimaler Verbrennung in der stationären Verbrennungsphase nicht zur Deckung des Wärmebedarfs ausreicht, wird die zweite Brennerstufe gestartet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage mit einem mehrstufigen und/oder mehreren Brennern mit den Merkmalen des Anspruchs 3 arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie vorstehend anhand des zweistufigen Brenners erläutert. Bei einer Brennerstartanforderung werden nicht alle Brennerstufen bzw. alle Brenner gestartet, sondern es wird zunächst nur eine oder ein Teil der Brennerstufen bzw. Brenner gestartet. Nur wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb der gestarteten Brennerstufe/n bzw. Brenner nicht steigt, wird eine oder werden mehrere weitere Brennerstufe/n bzw. Brenner gestartet. Solange nicht alle Brennerstufen bzw. Brenner in Betrieb sind, wird das Verfahren fortgesetzt, d. h. weitere Brennerstufen bzw. Brenner werden nur gestartet, wenn die Kesseltemperatur weiterhin nicht steigt.
Auch beim Betrieb einer Kesselanlage mit einem mehrstufigen Brenner oder mehreren Brennern wird oder werden vorzugsweise eine oder mehrere weitere Brennerstufen oder Brenner nur gestartet, wenn die Kesseltemperatur während einer vorgegebenen Zeitspanne nicht steigt. Die Gründe dafür sind oben dargelegt worden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite oder weitere Brennerstufe/n bzw. ein oder mehrere weitere Brenner nur gestartet werden, wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb der gestarteten Brennerstufe/n bzw. Brenner um eine bestimmte Temperaturdifferenz sinkt. Weitere Brennerstufe/n oder Brenner werden also nicht gestartet, wenn die Brennerleistung der gestarteten Brennerstufe/n bzw. Brenner ausreicht, um die Kesseltemperatur aufrechtzuerhalten. In diesem Fall herrscht Gleichgewicht zwischen der Heizleistung und einem Wärmeverbrauch. Eine Erhöhung der Heizleistung ist nicht erforderlich. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird die Betriebsdauer des oder der Brenner nach einem Brennerstart weiter verlängert und dadurch die Wirtschaftlichkeit erhöht und Schadstoffausstoß verringert. Die Temperaturdifferenz, um die die Kesseltemperatur sinken darf, bevor eine weitere Brennerstufe oder ein weiterer Brenner gestartet wird, kann fest oder einstellbar oder von einem oder mehreren Betriebsparametern der Kesselanlage, beispielsweise einer Außentemperatur, abhängig sein. Auch sollte bei allen erfindungsgemäßen Verfahren eine vom Kesselhersteller vorgeschriebene oder in anderer Weise bestimmte Kesselmindesttemperatur nicht oder allenfalls vorübergehend unterschritten werden, um eine Kondenswasserbildung im Kessel und in deren Folge Rostbildung und Korrosion zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten, erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage zur Heizung und zum Erwärmen von Brauchwasser erfolgt nach einer Brennerstartanforderung ein Start einer ersten Brennerstufe I. Vor, während oder nach dem Start der Brennerstufe I wird eine Kesseltemperatur gemessen. Der Brenner wird wieder abgeschaltet, wenn die Kesseltemperatur (T_K) eine vorgegebene Abschalttemperatur (T_Ab) übersteigt (T_K ≥ T_Ab). Ist dies nicht der Fall, wird die Kesseltemperatur nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne erneut gemessen. Hat sich die Kesseltemperatur während der Zeitspanne erhöht oder ist sie jedenfalls nicht gesunken (ΔT ≥ 0), erfolgt wieder die Prüfung, ob die Kesseltemperatur die Abschalttemperatur erreicht hat. Ist dies der Fall, wird der Brenner abgeschaltet. Ist dies wieder nicht der Fall, wird die Kesseltemperatur nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne wieder gemessen. Dieses Verfahren wiederholt sich so lange, bis die Abschalttemperatur des Kessels erreicht ist und der Brenner abgeschaltet wird. Sinkt die Kesseltemperatur innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne, wird die Brennerstufe II gestartet. Der Brenner wird in diesem Fall ebenfalls abgeschaltet, wenn die Kesseltemperatur die vorgegebene Abschalttemperatur erreicht Die zweite Brennerstufe II kann auch erst dann gestartet werden, wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb der Brennerstufe I während der vorgegebenen Zeitspanne um eine vorgegebene Temperaturdifferenz fällt. In diesem Fall sollte die zweite Brennerstufe II auch dann gestartet werden, wenn die Kesseltemperatur einen beispielsweise vom Hersteller vorgegebenen Mindestwert unterschreitet. Sind mehr als zwei Brennerstufen vorhanden, können die Brennerstufen nacheinander nach dem vorgegebenen Verfahrensablauf gestartet werden, d. h. eine weitere Brennerstufe wird gestartet, wenn bei Betrieb des Brenners mit der/den zuvor gestarteten Brennerstufe/n die Kesseltemperatur während der vorgegebenen Zeitspanne fällt oder um eine vorgegebene Temperaturdifferenz fällt.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage, die einen zweistufigen Brenner aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennerstartanforderung zunächst nur eine erste Brennerstufe gestartet wird und dass die zweite Brennerstufe nur gestartet wird, wenn eine Kesseltemperatur bei Betrieb der ersten Brennerstufe nicht steigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Brennerstufe nur gestartet wird, wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb der ersten Brennerstufe während einer vorgegebenen Zeitspanne nicht steigt.
Verfahren zum Betrieb einer Kesselanlage, die einen mehrstufigen und/oder mehrere Brenner aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennerstartanforderung zunächst nicht alle Brennerstufe/n und/oder nicht alle Brenner gestartet werden und dass eine oder mehrere weitere Brennerstufe/n und/oder Brenner nur gestartet werden, wenn eine Kesseltemperatur bei Betrieb der gestarteten Brennerstufe/n und/oder Brenner nicht steigt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere/n Brennerstufe/n und/oder Brenner nur gestartet werden, wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb der gestarteten Brennerstufe/n und/oder Brenner während einer vorgegebenen Zeitspanne nicht steigt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite oder weitere Brennerstufe/n und/oder ein weiterer Brenner nur gestartet wird, wenn die Kesseltemperatur bei Betrieb der gestarteten Brennerstufe/n und/oder Brenner um eine bestimmte Temperaturdifferenz sinkt.