-
"VERBUNDREGIER FUR BRENNER" Die Erfindung betrifft einen abgasgesteuerten
Verbundregler für Gas-, Oel--oder Kohlestaubbrenner. Sie betrifft insbesondere solche
Verbundregler, bei denen das Brennstoff-Luftmengenverhältnis für die verschiedenen
Belastungs zustände des Brenners vorprogrammiert ist und durch eine von der Abgasseite
kommenden Information korrigiert wird, als auch solcher Brenner, bei denen die Steuerung
des Brennstoff-Luftmengenverhältnisses allein von der Abgasseite her erfolgt.
-
Die abgasgesteuerten Verbundregler für Gas-, Oel- oder Kohlestaubbrenner
müssen bei jedem Betriebszustand eine Verbrennung gewährleisten, die über lange
Zeiten hinweg auch unter wechselnden Bedingungen der Brennstoffe und der Verbrennungsluft
eine Minimierung des Schadstoffgehaltes der Abgase und günstige Verhältnisse des
Energieverbrauchs gewährleisten. Sie müssen außerdem sicherstellen, daß in Extrem-
und Ausnahmesituationen entweder eine Zusatzsteuerung eingreifen kann oder ein vollgeständiges
Abschalten des Brenners gewährleistet iste Bisher sind Verbrennungsregelungen bekannt,
bei denen zur Brennstoffeinsparung, Herabsetzung des Taupunktes und der Abgastemperatur
von Feuergasen die Zusammensetzung der Abgase, insbesondere deren O2-Gehalt, gemessen
wird und mit diesem Meßwert das Brennstoff-Luftmengenverhältnis, das für die verschiedenen
Belastungszustände des Brenners vorprogrammiert ist, korrigiert wird.(DT-AS 1 751
299 und XT-OS 2326395).
-
tei diesen bekannten Brennersteuerungen wird abgasseitig dem
Rauchgasstrom
mittels eines Rohres eine Probe entnommen, gegebenenfalls kontinuierlich abgesaugt,
und einem Analysegerät, z.B. einem Sauerstoffpartialdruckmeßgerät, zugeführt. Das
aus dem Analyseergebnis abgeleitete elektrische Signal dient dann der vorstehend
erwähnten Korrektur des Brennstof uCtmengenverhältnisses. Diese Regelsysteme besitzen
jedoch den Nachteil einer verhältnismäßig großen Tod zeit zwischen der änderung
im Zustand des Verbrennungsgases und der Auslösung des diese Veränderung kompensierenden
Steuersignals, da die Strömungsgeschwindigkeit in den Gasentnahmerohren begrenzt
ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen abgasgesteuerten Verbundregler
für Gas-, Oel- oder Kohlestaubbrenner anzugeben, bei dem die Regelgenauigkeit durch
Vermeidung der oben genannten Tod zeit erheblich gesteigert werden kann, und bei
dem dadurch auch kurzzeitliche Abweichutgen vom günstigsten Verbrennungszustand
vermieden werden können, und der daneben auch höchsten sicherheitstechnischen Anforderupgen
genügt, sowie die Emission von Schadstoffen sicher auszuschließen gestattet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anordnung eines durch
eine Zusatzheizung auf seiner Temperatur gehaltenen ersten festkörperelektrolytischen
Sauerstoffdetektors im Rauchgaskanal, dessen elektrische Spannung zum Einhalten
des optimalen Verbrennungszustandes zum Steuern des Brennstoff-T.uStmengenverhältnisses
verwertet wird, und eines zweiten festkörperelektrolytischen Sauerstoffdetektors
zur Feststellung des CO-Gehaltes im Verbrennungsprodukt gelöst. Dabei ist es zweckmäßig,
den zweiten festkörperelktrolytischen Sauerstoffdetektor im Bereich der Flammenspitze
des zu steuernden Brenners anzuordnen oder bei Brennern, die eine eigene Brennkammer
besitzen, ihn im Bereich des Ausganges der Brennkammer anzuordnen. Wenn auch bereits
beim Anfahren eines Brenners eine Uberwachung und gegebenenfalls Steuerung des Kohlenmonoxidgehaltes
notwendig ist, so kann es vorteilhaft sein, auch den
zweiten festkörperelektrolvtischen
Sauerstoffdetektor zu beheizen. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es vorteilhaft
beim Anfahren des Brenners eine Verzögerungszeit vorzusehen, die das einbringen
eines zündfähigen Gemisches aus Brennstoff und Tuft in den Brennraum erst zuläßt,
wenn der erste und gegebenenfalls auch der zweite Sauerstoffdetektor seine Betriebstemperatur
erreicht hat. Tn vielen Fällen wird es genügen den zweiten festkörperelektrolytischen
Sauerstoffdetektor, der der Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes dient, lediglich
als Grenzwertgeber zu benutzen, durch den bei berschreiten einer gewissen Signalgröße
ein Abschalten des Brenners erfolgt.
-
westkörperelektrolytische Sauerstoffdetektoren, die durch eine Zusatzheizung
auf ihrer Betriebstemperatur gehalten werden und die den sicherheitstechnischen
Anforderungen für den Einsatz in Brennräumen, Abgas- oder Rauchgaskanälen genügen,
sind mit einem Drahtnetz versehen, das alle Teile, die sich suf der Betriebstemperatur
befinden, umgibt.
-
ner mit der Frfindung erzielte Vorteil besteht primär darin, daß die
entscheidenden Funktionen der Abgasanalyse unmittelbar im Rrennraum selbst erfolgen.
Daher können alle Steuermaßnahmen zum Reienfluscen des Brennstoff-T.uftmengengemisches
praktisch ohne Todzeit, d.h. innerhalb von Millisekunden ausgelöst werden, so daß
günstigste Verbrennungsverhältnisse liber längere Zeiträume kontinuierlich aufrechterhalten
werden können. nies hinwiederum ergibt die sekundären Vorteile einer erheblichen
Brennstoffeinsparung, da die viel präzisere Steuerung des Brennstoff-TuStmengenverhältnisses
es gestattet dieses Verhältn9s erheblich näher an den günstigsten Verbrennungqzuctand
heranzuSi3hrent ohne in die Gefahr zu geraten in Verbrennungqzustände mit schädlicher
AbgaXrzusammensetzung zu gersten. Damit itt zugleich der andere sekundäre Vorteil
des erfindungsgemäßen Vorgehens genannt, nämlich die erheblich präzisere Vermeidung
von Terbrennungszuständen, bei denen umweltcchädliche arerbindungen
im
Abgas in Mengen auftreten können, die eine merkliche TTmweltbelastung darstellen.
niese Vorteile werden besonders wirksam, wenn Brenner mit unterschiedlichen Brennstoffen,
z.B. Gasen unterschiedlicher RerkunSt oder vasen oder neuen, die zwar die selbe
Handelsbezeichnung tragen, trotzdem jedoch in ihrer 7usammen.setzung verschieden
sind, verwendet werden müssen. Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Anordnung
das Aufrechterhalten optimaler Verbrennungszustände bei größeren Dichteänderungen
sowie bei starken Abweichungen der Tuftfeuchte vom Normalwert.
-
Ein abgaqgesteuerter Verbundregler für Brenner entsprechend dieser
Erfindung ist in Figur ischematisch dargestellt. Darin bedeuten 1 die Brennstoff-,
2 die LuStzuSuhr, 3 ein Aggregat oder eine Gruppe von Aggregaten, die der Einstellung
des Brennstoff-LuStmengenverhältnisses dienen, 4 und 5 die Zuleitungen von Brennstoff
und Luft zum Brenner 6. Im Brennraum 7 ist der zweite festkörperelektrolytische
Sauerstoffdetektor zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes im Bereich des Flammenendes
mit 8 bezeichnet, angeordnet. Im Rauchgaskanal 9 ist der erste festkörperelektrolytische
Sauerstoffdetektor 10 eingebaut. Die beiden festkörperelektrolytischen Sauerstoffdetektoren
8 und 10 sind über die Leitungen 11 und 12 mit einem Meßwertverarbeitungsglied 13
verbunden. Dieses Meßwertverarbeitusglied enthält alle elektrischen und elektronischen
Bauteile, die zur Aufrechterhaltung und Steuerung des einwandfreien Betriebes der
Sauerstoffdetektoren 10 und 11 notwendig sind. Die entsprechenden Steuerungen für
die Detektoren erfolgen ebenfalls über die Leitungen 11 und 12. Diese leitungen
11 und 12 bestehen also aus Kabelbündeln, die auch noch die Leitungen für die Zufuhr
der Referenzluft an die Vergleichselektrode der festkörperelektrolytischen Sauerstoffdetektoren
enthalten. Das Meßwertverarbeitungsglied 13 enthält außerdem alle an sich bekannten
elektrischen Hilfsmittel, mit deren Hilfe das vom Detektor 10 gelieferte elektrische
Signal in elektrische Steuerbefehle umgesetzt wird, die über die leitung 13 das
Brennstoff-Luftmengenverhältnis in den entsprechenden Aggregaten 3 beeinflußt.-Außerdem
enthält das Steuerglied 13 die elektrischen
oder elektronischen
Bestandteile, mit deren Hilfe das elektrische Signal, das über die Leitung 11 von
dem den Kohlenmonoxidgehalt erfassenden Detektor 8 kommt, zur Einwirkung auf die
Einstellung des Brennstoff-LuStmengenverhältnisses in den Aggregaten 3 über die
Leitung 14 verarbeitet wird. Diese Verarbeitung des elektrischen Signals aus dem
Detektor 8 über die Leitung 11 in dem Meßwertverarbeitungsglied 13 kann auch einfach
darin bestehen, daß bei Uberschreiten eines gewissen Grenzwertes der Brenner vollständig
abgeschaltet wird.
-
Aus der Darstellung der Figur 1 für den abgasgesteuerten Verbundregler
geht besonders deutlich hervor, daß sich die beiden Detektoren 8 und 10, die jeder
völlig unabhängig voneinander arbeiten, doch gegenseitig kontrollieren. Damit weist
der erfindungsgemäße Verbundregler einen erheblich höheren Grad an Sicherheit auf,
als bisherige Brenner-Steuerungssysteme.