DE19906583A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners für die Befeuerung eines Heizkessels mit Gasdüsen, welche in mindestens zwei Gruppen mit unterschiedlicher Position sowie eigener Gasversorgung für einen Hauptgasstrom (H) und einen Nebengasstrom (N1, N2) aufgeteilt sind. DOLLAR A Mit der Erfindung soll der Brennerstart optimiert werden, indem der Nebengasstrom (N1, N2) mit einer zeitlichen Verzögerung zum Hauptgasstrom (H) freigegeben wird. Die notwendigen Einstellungen für die zeitliche Verzögerung und die Nebengasmenge sind in einem Startprogramm in der Brennersteuerung enthalten. Dieses wird für vorzugsweise bis zu 10 Sekunden nach Freigabe des Hauptstromes (H) zur Steuerung des Nebengasstromes (N1, N2) wirksam.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines atmosphäri­ schen Gasbrenners für einen Heizkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige hochvormischende Gasbrenner kommen bei atmosphärischen Gasheizkesseln zum Einsatz. Sie besitzen eine dem Leistungsbedarf der Heizungsanlage entsprechende Anzahl von Brennerstäben. An jedem Brennerstab befindet sich ein Venturirohr mit einer zugeordneten Gasdüse. Deren Gasstrahl saugt an der Einmündung des Venturirohres durch seine Injektorwirkung Primärluft an und fördert diese in einen Mischraum. Die Gas­ düsen werden über eine Gasarmatur und einen Gasverteiler mit Brennstoff versorgt. Für den emissionsarmen und sicheren Betrieb eines Gasbrenners bilden Gasdüsen, Venturirohre, Mischräume, Brenneroberfläche und Gasarmatur mit dem eingestellten Gasdruck eine abgestimmte Einheit. Diese wird in der Regel bei der Inbetriebnahme auf die vorhandene Gasart eingestellt. Trotzdem kann sich die Gasbeschaffenheit im Versor­ gungsnetz ändern. Dann können im ungünstigsten Fall Probleme beim Starten des Gas­ brenners sowie ein Abheben oder Aufsitzen der Flamme mit Folgeschäden im Bereich der Brenneroberfläche auftreten.

Bekannt ist eine Verstelleinrichtung für die Primärluft-Zuführöffnung in Abhängigkeit der im Bereich Flammen an der Brenneroberfläche gemessenen Temperatur. Weiterhin ent­ hält die DE 196 29 966 A1 ein Gasbrenner, bei dem die Gasdüsen in mindestens zwei Gruppen mit unterschiedlicher Position am Gasverteiler sowie jeweils einer eigenen Gas­ versorgung, aufgeteilt sind. Damit ergibt sich ein Haupt- und ein Nebengasstrom, so daß jedem Venturirohr eine Haupt- und mindestens eine Nebengasdüse zugeordnet ist. In Abhängigkeit von Betriebsbedingungen und/oder dem Brennerbetriebszustand wird dabei mindestens ein Nebengasstrom zusätzlich zum Hauptgasstrom in den Mischraum einge­ bracht. Der Anteil von Primärluft im Mischraum wird reduziert, weil durch die Injektorwir­ kung des Hauptgasstromes auch das Nebengas angesaugt wird. Abhängig ist die einge­ brachte Nebengasmenge vom Brennerbetriebszustand.

Wenn die Nebengasmenge zu groß ist, kann es einerseits in der Startphase zu Proble­ men, d. h. sehr hartem Durchzünden, kommen. Andererseits muß bei Gasen mit niedri­ gem Wobbeindex sofort eine bestimmte Nebengasmenge vorhanden sein, um überhaupt ein sicheres Starten zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brennerstart bei einem atmosphärischen Gasbrenner, mit mindestens zwei Gruppen von Gasdüsen für einen Haupt- und Neben­ gasstrom, zu optimieren.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners für einen Heizkessel sind gekennzeichnet dadurch, daß der Nebengasstrom beim Brennerstart mit einer zeitlichen Verzögerung nach dem Hauptgasstrom freigegeben wird. Die notwendi­ gen Einstellungen für die zeitliche Verzögerung und die über den Druck zu regelnde Ne­ bengasmenge sind in einem Startprogramm in der Brennersteuerung enthalten. Dieses wird für vorzugsweise bis zu 10 Sekunden nach Freigabe des Hauptgasstromes zur Steuerung des Nebengasstromes wirksam. Damit wird erreicht, daß sich ein ausreichend großer Impuls aus der Hauptgasdüse eingestellt hat, bevor die Nebengasdüse zuge­ schaltet wird. Dadurch wird die Nebengasmenge ausreichend schnell im Hauptgasstrom mitgerissen und verteilt. Gegen Ende des Startprogrammes wird ein Sollwert für den Ne­ bengasstrom bei stationärem Brennerbetrieb angefahren.

Der Betrag von zeitlicher Verzögerung und/oder Nebengasmenge für den Brennerstart wird in der Brennersteuerung durch Eingaben bei der Inbetriebnahme des Brenners fest­ gelegt. Alternativ oder parallel dazu können auch die Einstellungen aus dem letzten Bren­ nerbetrieb in der Brennersteuerung gespeichert und für den nächsten Brennerstart vorge­ geben werden. Es ist daher leicht möglich, Startprogramme für verschiedene Gasverso~ gungsbedingungen, insbesondere bezüglich Gasart und Anschlußdruck, sowie Brenner­ konfigurationen, in der Brennersteuerung zu hinterlegen. Bei der Inbetriebnahme des Brenners oder bei einer Gasartumstellung erfolgt die entsprechende Auswahl.

Der Nebengasstrom wird vorzugsweise erst während der ersten 5 Sekunden nach der Freigabe des Hauptgasstromes freigegeben. Dabei steht umso mehr Gas zum Starten zur Verfügung, je früher die Freigabe erfolgt. Gesteigert wird der Druck für die Nebengas­ menge beim Brennerstart entweder mit einer Sprungfunktion oder kontinuierlich. Die Funktion ist dabei insbesondere vom Anstieg des Hauptgasstromes abhängig, so daß beispielsweise auch schon mit dessen Freigabe eine geringe Menge Nebengas zugege­ ben werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich ein sicherer Brennerstart bei allen Gasarten und auch die Bedienung bzw. Installation durch das Servicepersonal wird ver­ einfacht. Mehrere Startprogramme sind in der Brennersteuerung hinterlegt. Durch die Auswahl eines Programmes oder durch die Eingabe von wenigen Stützwerten erfolgt die Einstellung bzw. Umstellung für verschiedene Gasarten. Damit ist ein einheitlicher Bren­ neraufbau sichergestellt und es entfällt der Wechsel von Gasdüsen sowie aufwendige Meß- und Einstellarbeiten bei der Gasartumstellung.

Das Startprogramm ist unabhängig vom stationären Brennerbetrieb, läuft nach jeder Startanforderung ab und beeinflußt die Nebengasmenge vorzugsweise in den ersten 10 Sekunden nach der Freigabe des Hauptgasstromes. Durch den kontrollierten Neben­ gasstrom besteht ein direkter Einfluß auf die Verbrennung, denn das Brenngas-/Luft- Gemisch ändert sich durch die größere eingebrachte Gasmenge bei gleichzeitig verrin­ gerter Luftansaugung, weil der zusätzliche Strahl u. a. durch Wirbelbildung den Strahl aus der zentralen Gasdüse abschwächt.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in einer einzigen Figur den Verlauf von Haupt- und Nebengasdüsendruck in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Öffnen des zweiten Magnetventils an der Gasarmatur eines atmosphärischen Gasbrenners.

Ein atmosphärischer Gasbrenner startet mit einem Startprogramm in der Brennersteue­ rung. Durch Öffnen des zweiten Magnetventils wird an der Gasarmatur zuerst der Haupt­ gasstrom H freigegeben. Mit einer zeitlichen Verzögerung dazu erfolgt die Freigabe des Nebengasstromes N1 als Sprungfunktion nach ca. drei Sekunden. Der Druck bleibt da­ nach für weitere drei Sekunden auf einem konstanten Wert, bevor er auf den Sollwert für den Nebengasdüsendruck bei stationärem Brennerbetrieb gesteigert wird. Dieser ist nach ca. zwölf Sekunden erreicht.

Alternativ zu einer Sprungfunktion wird der Druck für die Nebengasstrom N2 beim Bren­ nerstart kontinuierlich bis auf den den Sollwert bei stationärem Brennerbetrieb gesteigert, beispielsweise wenn bei Gasen mit niedrigem Wobbeindex sofort mehr Gas zum Starten zur Verfügung stehen soll. Die Funktion ist dabei vorzugsweise vom Druckanstieg des Hauptgasstromes H abhängig. Allerdings ist der Gradient für den Druckanstieg beim Ne­ bengasstrom N2 immer geringer als beim Hauptgasstrom H.

Claims (8)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners für eine Heizkessel, insbesondere in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen und/oder dem aktuellen Betriebszustand, bestehend aus einer Brennersteuerung, mindestens einer Gasarmatur, einem Gasverteiler mit in Reihe angeordneten Gasdüsen, welche in minde­ stens zwei Gruppen mit unterschiedlicher Position sowie eigener Gasversorgung für einen Haupt- und Nebengasstrom aufgeteilt sind und durch Injektorwirkung Primärluft in einen Mischraum saugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebengasstrom (N1, N2) beim Brennerstart mit einer zeitlichen Verzögerung nach dem Hauptgasstrom (H) freigegeben wird.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellungen für die zeitliche Verzögerung und die Ne­ bengasmenge in einem Startprogramm in der Brennersteuerung enthalten sind, welches zur Steuerung des Nebengasstromes (N1, N2) für vorzugsweise bis zu 10 Sekunden nach Freigabe des Hauptgasstromes (H) wirksam wird und daß anschließend ein Sollwert für den Nebengasstrom (N1, N2) bei stationärem Brennerbetrieb angefahren wird.

3. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung und/oder die Nebengasmenge für den Brennerstart in der Brennersteuerung durch Eingaben bei der Inbetriebnahme des Brenners festgelegt sind.

4. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennersteuerung die Einstellungen aus dem letzten Brennerbetrieb speichert und für den nächsten Brennerstart vorgibt.

5. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Startprogramme für verschiedene Gasversorgungsbedin­ gungen sowie Brennerkonfigurationen in der Brennersteuerung hinterlegt sind und bei der Inbetriebnahme des Brenners ausgewählt werden.

6. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe des Nebengasstromes (N1, N2) vorzugsweise erst während der ersten 5 Sekunden nach der Freigabe des Hauptgasstromes (H) erfolgt.

7. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Nebengasstromes (N1, N2) beim Brenner­ start mit einer Sprungfunktion ansteigt.

8. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Nebengasstromes (N1, N2) beim Brenner start kontinuierlich ansteigt und die Funktion dabei insbesondere vom Druckanstieg des Hauptgasstromes (H) abhängt.