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Wärmeerzeuger mit einer Programmsteuerung für die
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Inbetriebnahme Inbetriebnahme Die Erfindung betrifft einen Wärmeerzeuger
mit einer Brennkammer und einem Brenner, dem über Dosiereinrichtungen Verbrennungsluft
und Brennstoff zugeführt werden, und mit einer Programmsteuerung für die Inbetriebnahme,
die während der Inbetriebnahme die Zufuhr von Spülluft, Verbrennungsluft und Brennstoff
sowie das Zünden des Brenners steuert.
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Es ist bekannt, insbesondere bei gasbefeuerten Wärmeerzeugern, die
Gasleitung dieser Wärmeerzeuger dadurch auf Leckstellen zu überwachen, daß zwei
automatisch schaltende, in Reihe angeordnete Ventile vorgesehen werden. Vor jeder
Inbetriebnahme bzw. jedem Neustart wird das in Flußrichtung des Gases erste Ventil
kurzzeitig geöffnet. Danach wird der Druck für eine bestimmte Zeit geprüft, der
konstant bleiben muß, wenn die Gasleitung und das zweite Ventil dicht sind. Danach
wird der Gasraum zwischen den Ventilen druckmäßig entspannt und bezüglich des Druckes
über eine bestimmte Zeit in diesem Zustand überwacht. Wenn kein Druckanstieg
erfolgt,
so wird angenommen, daß das erste Ventil ebenfalls dicht ist. Diese Art der Überwachung
erfolgt nur vor dem Brennerstart, so daß während der Stillstandsphase keine Überwachung
gegeben ist und in dieser Zeit ein unzulässiger Zustand eintreten kann.
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Es ist weiter bekannt und auch eine gültige Vorschrift, daß vor jeder
Inbetriebnahme bzw. vor jedem Neustart eine Luftspülung durchgeführt wird, bei der
ein Vielfaches des Volumens des Wärmeerzeugers durchgesetzt werden muß. Es wird
dann angenommen, daß nach dieser Spülphase kein explosives Gemisch in dem Brennraum
vorhanden ist, so daß dann der Start erfolgen kann. Bei diesem Spülvorgang wird
der Wärmeerzeuger mit kalter Luft durchflutet, so daß ein erheblicher Energieverlust
erhalten wird, der sich deutlich auf die Energiebilanz auswirkt.
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Üblicherweise steht bei Wärmeerzeugern das Gebläse, das die Spülluft
und die Verbrennungsluft fördert, in dem gleichen Raum wie der Wärmeerzeuger. Selbst
wenn durch die vorstehend erläuterte bekannte Uberwachung die Dichtheit der Ventile
festgestellt wird, so kann der Fall gegeben sein, daß vor den Ventilen ein Leck
in der Gasleitung vorhanden ist, durch das das Gas in den Raum ausströmt und diesen
überflutet, so daß ein explosives Gemisch entstehen kann. Dieses explosive Gemisch
wird dann von dem Gebläse auch bei einem Spülvorgang in den Wärmeerzeuger gebracht,
so daß dann bei einem Brennerstart trotz der vorausgegangenen Spülung eine Explosion
entst-ehen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeerzeuger der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Überwachung des Vorhandenseins eines
explosiven Gemisches verbessert wird, während gleichzeitig die Energieverluste bei
der Inbetriebnahme oder einem Neustart nach einer Brennphase verringert werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in oder nach der Brennkammer
eine Sauerstoffmeßsonde angeordnet ist, die an die Programmsteuerung angeschlossen
ist und diese abhängig von einem Mindestsauerstoffgehalt des in der Brennkammer
vorhandenen Gases schaltet.
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Durch diese Ausbildung wird eine aktive Überwachung des in der Brennkammer
befindlichen Mediums durchgeführt, durch die festgestellt wird, ob vor der Zufuhr
von Brennstoff bei einer Inbetriebnahme oder einem Wiederstart nach einer Brennphase
ein explosives Gemisch vorliegt. Dabei wird davon ausgegangen, daß bei Unterschreiten
eines Mindestsauerstoffgehaltes von beispielsweise 20 Prozent ein explosives Gemisch
vorliegt. Es wird dann vorgesehen, daß die Programmschaltung nicht weiterläuft,
sondern eine Sicherheitsabschaltung durchführt. Damit werden alle Fälle von möglichen
Undichtheiten in der Brennstoffzuführung in- und außerhalb des Wärmeerzeugers mit
Sicherheit erfaßt. Außerdem kann die nach einer Brennphase vor einem Wiederstart
durchzuführende Luftspülung auf ein Minimum reduziert werden, bei welcher der Durchsatz
an Spülluft so gering gehalten werden kann, daß kein Einfluß auf die Energiebilanz
ausgeübt wird.
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Es sind Sauerstoffmeßsonden bekannt, die in dem Rauchgaskanal eines
Wärmeerzeugers angeordnet werden. Die Sauerstoffmeßsonden bestehen aus einem Sauerstoffionen
leitenden Festelektrolyt-en, der elektrisch auf eine Arbeitstemperatur beheizt wird
und der entsprechend dem Sauerstoffgehalt eine EMK abgibt. Diese Sauerstoffmeßsonden
werden bei elektronischen Verbundregelungen eingesetzt, mit denen das Verhältnis
zwischen Verbrennungsluft und Brennstoff entsprechend den jeweiligen Betribsbedingungen
optimiert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der in der Zei inung dargestellten Ausführungsform.
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Die Sichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmeerzeugers
mit einer vom Sauerstoffgehalt des Abgases abhängigen elektronischen Verbundregelung
und mit einer vom Sauer-Brennkammer abhängigen Programmschaltung für die Inbetriebnahme.
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In dem an eine Brennkammer 3 anschließenden Rauchgaskanal 8 ist eine
Sauerstoffmeßsonde angeordnet, die bevorzugt als Festkörper elektrolyt-ischer Sauerstoffdetektor
ausgebildet ist, der aus einem Sauerstoffionen leitenden keramischen Formteil insbesondere
aus Zirkoniumdioxfbesteht und die eine elektrische Heizeinrichtung enthält, die
dieses Formteil auf eine Betriebstemperatur von über 5500C hält. Entsprechend dem
festgestellten Sauerstoffgehalt gibt die Sauerstoffmeßsonde 1 eine elektromotorische
Kraft ab, die als Signal einer elektronischen Regeleinrichtung 5 zugeführt wird.
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In die Brennkammer 3 ragt ein Brenner 2, dem ein Brennstoff, beispielsweise
Gas, öl oder Kohlestaub o.dgl. über eine Dosiereinrichtung 6 zugeführt wird. Dem
Brenner wird ferner über eine Dosiereinrichtung 7 die notwendige Verbrennungsluft
zugeführt.
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Die elektronische Regeleinrichtung 5 steuert dabei abhängig von dem
Sauerstoffgehalt, der von der Sauerstoffmeßsonde in dem Abgaskanal 8 festgestellt
wird, in einer Verbundregelung abhängig von den Betriebsbedingungen die Zufuhr der
Verbrennungsluft.
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Die elektronische Regeleinrichtung 5 enthalt ferner eine Programmsteuerung
für die Inbetriebnahme des Wärmeerzeugers, die während der Inbetriebnahme die Zufuhr
von Spülluft, Verbrennungsluft und Brennstoff über die Dosiereinrichtungen 6 und
7 steuert. Außerdem wird von der Programmsteuerung der Regeleinrichtung 5 das Zünden
des Brenners 2 gesteuert. Um eine Überwachung vor und bei der Inbetriebnahme des
Brenners auf das Vorhandensein eines explosiven Gasgemisches durchzuführen, wird
ebenfalls die Sauerstoffmeßsonde 1 ausgenutzt, der in der Regeleinrichtung bzw.
der Programmsteuerung eine Marke zugeordnet wird, die beispielsweise einem Anteil
von
20% Sauerstoff entspricht. Wird diese Marke von 20% Sauerstoff des in der Brennkammer
vorhandenen Gemisches unterschritten, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß in der
Brennkammer 3 ein explosives Gemisch vorliegt. Das von der Sauerstoffmeßsonde abgegebene
und diesem Wert zugeordnete Signal kann dann beispielsweise das Weiterschalten der
Programmsteuerung verhindern. Es kann dann vorgesehen werden, daß eine Sicherheitsabschaltung
durchgeführt wird.
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Es ist auch möglich vorzusehen, daß in diesem Falle für eine bestimmte
Zeit die Spülluftphase verlängert wird um festzustellen, ob während dieser Phase
sich der Sauerstoffgehalt in der Brennkammer auf einen zulässigen Wert erhöht.In
diesem Falle kann dann die Programmsteuerung für die Inbetriebnahme weiterlaufen.
Die Programmsteuerung kann so ausgelegt werden, daß erst dann, wenn nach der verlängerten
Spülphase immer noch ein unzulässig niedriger Sauerstoffwert festgestellt wird,
eine Sicherheitsabschaltung erfolgt. Außerdem kann vorgesehen werden, daß dann ein
Signal an ein optisches und/oder akustisches Warngerät 4 abgegeben wird.
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Diese Art der Programmsteuerung für die Inbetriebnahme setzt selbstverständlich
voraus, daß die Sauerstoffmeßsonde während dieser Zeit betriebsbereit ist, d.h.
auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt wird.
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Es ist auch möglich, den Wärmeerzeuger auf das Vorhandensein oder
Entstehen eines explosiven Gemisches während der Zeit des Stillstandes zwischen
zwei Brennphasen zu überwachen, wenn während dieser Zeit die Sauerstoffmeßsonde
1 betriebsbereit gehalten wird.
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In diesem Falle kann dann ein Bestandteil der elektronischen Regeleinrichtung
5 bei Unterschreiten des eingestellten Sauerstoffwertes von beispielsweise 20 oder
21% ein Signal an das optische und/oder akustische Warngerät 4 abgeben.
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