DE19936696A1 - Premix burner operation process, involving periodically briefly setting burner to full load or slight overload when operating in partial load region - Google Patents

Premix burner operation process, involving periodically briefly setting burner to full load or slight overload when operating in partial load region

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Abstract

The burner operation process involves creating an ionization signal in the flame, differentiation the actual air ratio, comparing it with preset air ratio and setting actual air ratio to the preset value. the burner is periodically briefly set to full load or slight overload when operating in the partial load region. The differentiation is made from the ionization signal created during such periods.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Vormischbrenners, wobei
The invention relates to a method for operating a premix burner, wherein

  • - in der Flamme ein Ionisationssignal erzeugt wird, aus dem Ionisationssignal die aktuelle Luftzahl abge­ leitet wird,An ionization signal is generated in the flame, the current air ratio from the ionization signal is leading
  • - die aktuelle Luftzahl mit einer vorgegebenen Luftzahl verglichen wird und, sofern die aktuelle Luftzahl von der vorgegebenen Luftzahl abweicht,- the current air ratio with a specified air ratio is compared and, provided the current air ratio from the specified air number deviates,
  • - die aktuelle Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl eingestellt wird.- the current air ratio to the value of the specified one Air ratio is set.

In modernen haushaltlichen Wärmeerzeugern werden seit einigen Jahren nahezu ausschließlich schadstoffarme Vor­ mischbrenner eingesetzt. Diese Brenner reagieren zum Teil sehr empfindlich auf ungünstige Betriebsbedingungen, insbe­ sondere auf wechselnde Gasbeschaffenheiten. Im Falle von Flüssiggas-Luft-Zumischungen zum Erdgas an kalten Winterta­ gen treten hier oftmals Betriebsstörungen auf.In modern household heat generators have been few years ago almost exclusively low-pollutant mixing burner used. Some of these burners react very sensitive to unfavorable operating conditions, especially especially on changing gas properties. In case of Liquid gas-air admixtures to natural gas on cold winter days conditions often occur here.

Zur Vermeidung dieser Betriebsstörungen wurde die ein­ gangs angegebene Luftzahlregelung entwickelt, die den Bren­ ner optimal auf das eingesetzte Gas einstellt. Es handelt sich um das sogenannte SCOT-Verfahren, DE-Patent Nr. 44 33 425, bei dem das Ionisationssignal elektronisch aufbereitet wird, um eine Aussage über die Flammentemperatur und damit über die aktuelle Luftzahl zu liefern. Die Luftzahl hängt eindeutig von der Gasbeschaffenheit ab. Um minimale Schad­ stoffemissionen zu erzielen, muß die Luftzahl auch bei Ände­ rung der Betriebsbedingungen, insbesondere der Gasbeschaf­ fenheit, konstant auf ihrem optimalen Wert gehalten werden. Allerdings hat es sich gezeigt, daß bei einigen Brenner­ typen eine zuverlässige Regelung nur im Vollastbereich mög­ lich ist. Im Teillastbereich fällt das SCOT-Signal in seiner Intensität stark ab und verliert seine eindeutige Zuordnung zur Luftzahl.To avoid these malfunctions, the one developed air ratio control, the Bren ner optimally adjusts to the gas used. It deals is the so-called SCOT process, DE Patent No. 44 33 425, in which the ionization signal is electronically processed is to make a statement about the flame temperature and thus to deliver the current air ratio. The air ratio depends clearly depends on the gas quality. To minimal damage To achieve emissions, the air ratio must also change operating conditions, especially gas procurement be kept constant at their optimal value. However, it has been shown that some burners reliable control is only possible in the full load range is. In the partial load range, the SCOT signal falls in its  Intensity decreases sharply and loses its clear assignment to the air ratio.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zu­ verlässige Luftzahlregelung auch im Teillastbereich zu er­ möglichen.The invention is therefore based on the object reliable air ratio control even in the partial load range possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver­ fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ mischbrenner bei Betrieb im Teillastbereich periodisch und kurzzeitig auf höhere Last, insbesondere auf Voll- oder geringe Überlast eingestellt wird und daß die aktuelle Luft­ zahl aus dem während der Perioden höherer Last erzeugten Ionisationssignal abgeleitet wird.To solve this problem is the Ver drive according to the invention characterized in that the front Mixing burner periodically during operation in the partial load range briefly to higher loads, especially to full or low overload is set and that the current air number from the higher load generated during the periods Ionization signal is derived.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das SCOT-Signal nur im Vollastbereich unabhängig von der Flä­ chenbelastung des Vormischbrenners ist. Mit sinkender Last nimmt die Abhängigkeit des Signals von der Flächenbelastung zu. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Flamme stärker auf die Brenneroberfläche auflegt und diese dadurch erhitzt. Die Brenneroberfläche strahlt Wärme ab und kühlt dadurch die Flamme.The invention is based on the knowledge that SCOT signal only in the full load range regardless of the area load on the premix burner. With falling load takes the dependence of the signal on the surface load to. This is due to the fact that the flame puts more on the burner surface and this heated. The burner surface radiates heat and cools thereby the flame.

Die meisten Brennwertkessel arbeiten mit modulierenden Brennern, deren Leistung zwischen 30% und 100% der Vollast (teilweise auch 10% bis 100%) variiert. Dabei wird die volle Leistung nur zu wenigen Zeiten gefordert. In der über­ wiegenden Betriebszeit arbeiten die Brenner mit Teillast. Dementsprechend wichtig ist eine zuverlässige Luftzahlrege­ lung im Teillastbereich, da andernfalls die Schadstoffemis­ sionen erheblich ansteigen.Most condensing boilers work with modulating Burners whose output is between 30% and 100% of full load (sometimes also 10% to 100%) varies. The full performance required at only a few times. In the over operating time, the burners work at partial load. Reliable air flow rain is therefore important development in the partial load range, otherwise the pollutant emissions sions increase significantly.

Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, daß ein Wechsel der Gasbeschaffenheit sich beim Kleinverbraucher nicht sprunghaft vollzieht, sondern üblicherweise über einen Zeitraum von mehreren Minuten bis zu einer Stunde. Dement­ sprechend werden die Intervalle gewählt, in denen der Vor­ mischbrenner kurzzeitig auf Voll- oder geringe Überlast ein­ gestellt wird. Wegen der kurzen Reaktionszeiten des SCOT- Verfahrens benötigen diese Prüfphasen weniger als 30 Sekun­ den. Dieser kurze Zeitraum führt zu keinen Betriebsproblemen der Kessel.The invention is also based on the finding that a change in gas quality for small consumers not carried out by leaps and bounds, but usually over one Period from several minutes to an hour. Dement speaking, the intervals in which the pre mixing burner briefly to full or low overload is provided. Because of the short response times of the SCOT These test phases require less than 30 seconds  the. This short period of time does not cause any operational problems the cauldron.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf solche Vormisch­ brenner, die bei Vollastbetrieb mit relativ geringer Flä­ chenbelastung arbeiten. Hier werden die Prüfperioden mit Überlast gefahren, und zwar auch bei Betrieb im Vollastbe­ reich.The invention is also applicable to such premix burner operating at full load with a relatively small area working load. Here are the test periods with Overload driven, even when operating at full load rich.

Die Erfindung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, den Vormischbrenner im Teillastbereich nicht geregelt, sondern gesteuert zu betreiben. Der Luftzahl-Parameter der Steuerung wird während der Voll- oder Überlastperioden festgelegt und bis zur nächsten Periode beibehalten. Der Abstand zwischen den Perioden beträgt beispielsweise eine Stunde.The invention offers the advantageous possibility of Premix burner not regulated in the partial load range, but operate controlled. The air ratio parameter of the control is set during the full or overload periods and maintained until the next period. The distance between the periods are, for example, one hour.

Vorzugsweise wird der Vormischbrenner bei einem Neustart nach Störabschaltung automatisch auf höhere Last eingestellt und dabei eine Einstellung der aktuellen Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl durchgeführt. Eine Störab­ schaltung, bedingt durch ein nicht ausreichendes Ionisati­ onssignal, kann beispielsweise durch starke Windböen (hoher Schornsteinzug) hervorgerufen werden, oder aber auch durch eine Gasbeschaffenheitsänderung, die das Ionisationssignal schnell und heftig absenkt. Beim anschließenden automati­ schen Neustart fährt der Vormischbrenner anfänglich und kurzzeitig auf Voll- oder geringe Überlast, wobei die Luft­ zahl für die folgende Periode auf den vorgegebenen Wert ein­ gestellt wird. Erforderlich ist lediglich eine entsprechende Gestaltung der Störabschaltungs-Restart-Routine in der Soft­ ware, wodurch eine hohe Vetfügbarkeit und Zuverlässigkeit erzielt wird.The premix burner is preferably used when restarting automatically set to higher load after lockout and setting the current air ratio to the Value of the specified air ratio carried out. A Störab circuit due to insufficient ionization onsignal, for example due to strong gusts of wind (high Chimney draft), or by a gas texture change that the ionization signal lowered quickly and violently. During the subsequent automat After the restart, the premix burner initially runs and briefly to full or slight overload, taking the air number for the following period to the specified value is provided. All that is required is an appropriate one Design of the lockout restart routine in the soft goods, which ensures high availability and reliability is achieved.

In Weiterbildung der Erfindung wird zur Überwachung des Gerätezustands vorgeschlagen, daß jede X-te periodische Ein­ stellung des Vormischbrenners auf höhere Last mit einem Ge­ räteprüfprogramm gekoppelt wird. Auf diese Weise lassen sich die Intervalle für externe Überprüfungsarbeiten bzw. Inspek­ tionen deutlich verlängern. In a development of the invention is used to monitor the Device state suggested that every Xth periodic on position of the premix burner at higher load with one Ge council test program is coupled. This way the intervals for external inspection work or inspec extend significantly.  

Das erfindungsgemäße Verfahren bedingt lediglich eine Hardware-Erweiterung des SCOT-Verfahrens. Zusätzlich zu den Bauteilen des Brenners, die ohnehin für das SCOT-Verfahren benötigt werden, bedarf es lediglich eines Timer-Bausteins, der die regelmäßigen Prüfphasen veranlaßt. Die Einstellung der Luftzahl kann bei atmosphärischen Brennern über eine verstellbare Düsenplatte (DE 198 28 111 A1) oder über eine Mehrlochdüse (DE 196 29 966 A1) erfolgen. Im letztgenannten Fall wird die Prüfphase bei Hauptdüsen-Nenndruck durchge­ führt. Bei Vormisch-Gebläsebrennern kann auf die Ventilator­ drehzahl und die Gasarmatur eingewirkt werden. Die Prüfphase erfolgt hier bei Nenn-Volumenstrom.The method according to the invention requires only one Hardware expansion of the SCOT process. In addition to the Components of the burner that are already used for the SCOT process are required, all that is required is a timer module, which initiates the regular test phases. The setting The air ratio can be above one for atmospheric burners adjustable nozzle plate (DE 198 28 111 A1) or via a Multi-hole nozzle (DE 196 29 966 A1). In the latter In this case, the test phase is carried out at the main nozzle nominal pressure leads. With premixed forced draft burners, the fan can be used speed and the gas valve. The test phase takes place here at nominal volume flow.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betreiben eines Vormischbrenners, wobei
  • - in der Flamme ein Ionisationssignal erzeugt wird,
  • - aus dem Ionisationssignal die aktuelle Luftzahl abge­ leitet wird,
  • - die aktuelle Luftzahl mit einer vorgegebenen Luftzahl verglichen wird und, sofern die aktuelle Luftzahl von der vorgegebenen Luftzahl abweicht,
  • - die aktuelle Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner bei Betrieb im Teillastbereich periodisch und kurzzeitig auf höhere Last, vorzugsweise auf Voll- oder geringe Überlast eingestellt wird und daß die aktuelle Luftzahl aus dem während der Perioden höherer Last erzeugten Ionisationssignal abgeleitet wird.
1. A method of operating a premix burner, wherein
  • an ionization signal is generated in the flame,
  • - the current air ratio is derived from the ionization signal,
  • the current air ratio is compared with a predetermined air ratio and, if the current air ratio deviates from the specified air ratio,
  • - the current air ratio is set to the value of the specified air ratio,
characterized in that the premix burner is periodically and briefly set to higher load, preferably full or low overload, during operation in the partial load range, and that the current air ratio is derived from the ionization signal generated during the periods of higher load.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormischbrenner im Teillastbereich gesteuert betrie­ ben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the premix burner operated in a controlled manner in the partial load range will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeich­ net, daß der Vormischbrenner bei einem Neustart nach Störab­ schaltung automatisch auf höhere Last eingestellt und dabei eine Einstellung der aktuellen Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl durchgeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2 characterized net that the premix burner when restarting after Störab circuit automatically set to higher load while doing so a setting of the current air ratio to the value of the specified air ratio is carried out. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede X-te periodische Einstellung des Vormischbrenners auf höhere Last mit einem Geräteprüfpro­ gramm gekoppelt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that every Xth periodic adjustment of the Premix burner for higher loads with a device test pro grams is coupled.
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