DE4308484A1 - Method for controlling the start-up operation of a premix burner - Google Patents

Method for controlling the start-up operation of a premix burner

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Abstract

The object of the invention is to achieve, for a gas premix burner, a low-pollution start-up procedure during which, compared to normal operating behaviour, no increased pollution levels are generated. This is achieved, according to the invention, by the burner (1) being started up in a capacity range which is below the smallest settable nominal capacity range, while incorporating the measure known per se of running with an increased proportion of gas during start-up. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des Starvorgangs eines Vormischbrenners mit einem Gas/Luftverbund-Regelventil, bei dem nach einem jeweiligen Wärmebedarf die Drehzahl eines die Verbrennungsluft liefernden Gebläsemotors gesteuert, und der Menge dieser Verbrennungsluft eine entsprechende Brenngasmenge in einer Vormischkammer zugemischt wird.The invention relates to a method for control the start process of a premix burner with a Gas / air composite control valve, according to a respective The speed of the combustion air requires heat supplying fan motor, and the amount of these Combustion air a corresponding amount of fuel gas in one Premixing chamber is added.

Ein Gas/Luftverbund-Regelventil der vorbeschriebenen Art ist in der DE-OS 39 11 268 beschrieben. Hier wird mit einer Steuerung die Gebläsedrehzahl eingestellt und der dabei sich aufbauende Druck an einer Meßstelle abgegriffen und zur Einstellung eines Gasventils herangezogen.A gas / air composite control valve of the type described above is described in DE-OS 39 11 268. Here with one Control set the fan speed and the building up pressure tapped at a measuring point and used to adjust a gas valve.

Aus der DE-OS 40 11 690 ist es bekannt, bei einem Gasbrenner während einer Startphase den Luftanteil zu verringern, damit das mit Gas übersättigte Verbrennungsgemisch mit Sicherheit gezündet werden kann.From DE-OS 40 11 690 it is known in one Gas burner closes the air proportion during a start phase decrease so that the gas becomes oversaturated Combustion mixture can be ignited with certainty.

Aus der DE-OS 41 42 841 ist darüber hinaus ein Regler bekannt, bei dem während einer Startphase die Luftmenge herab- bzw. die Gasmenge heraufgesetzt, und dieser Vorgang zyklisch so lange bei gleichzeitiger Veränderung des Gas/Luftgemisches wiederholt wird, bis ein sicheres Zünden erfolgt ist. Diese Maßnahmen dienen aber in erster Linie dem Zweck, eine derartige Heizungsanlage im Dauerbetrieb möglichst schadstoffarm betreiben zu können, d. h. den NOx- Anteil unter 15 ppm zu legen, was während des Brennerbetriebs durchaus möglich ist, aber während der Startphase zu Startschwierigkeiten führt.From DE-OS 41 42 841 is also a controller known in which the amount of air during a start phase reduced or increased the amount of gas, and this process cyclically so long while changing the Gas / air mixture is repeated until a safe ignition is done. However, these measures serve primarily the purpose of such a heating system in continuous operation to be able to operate with as little pollution as possible, d. H. the NOx Share below 15 ppm, which during the Burner operation is quite possible, but during the Starting phase leads to starting difficulties.

Der Nachteil beim Stand der Technik liegt insbesondere darin, daß das Gas/Luftgemisch immer sofort auf den Wert einer geforderten Soll-Heizleistung eingestellt wird und während der Startphase der Soll-Luftanteil verringert oder der Soll-Gasanteil erhöht wird, wodurch es zu einem erhöhten Ausstoß von Schadstoffen kommt, die es durch die Erfindung zu vermeiden gilt.The disadvantage of the prior art is in particular  in that the gas / air mixture always immediately reaches the value a required target heating output is set and during the start-up phase the target air percentage is reduced or the target gas content is increased, which leads to a increased emissions of pollutants that it comes from Avoid invention.

Dies erreicht die Erfindung mit den im Kennzeichen aufgeführten einzelnen Verfahrensschritten.The invention achieves this with the in the license plate listed individual process steps.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß - gleichgültig bei welcher zu schaltenden Soll-Heizleistung - während des Startvorgangs an dem Gas/Luftverbund-Regelventil eine Mindest-Gasmenge eingestellt wird, die der kleinsten Soll- Gasmenge entspricht, daß die Luftmenge in jedem Fall während des Zündens kleiner als die kleinste Sollmenge ist, und daß die Leistungszufuhr zum Gerät immer von einem niedrigen Leistungswert auf den Soll-Heizleistungswert allmählich hochgefahren wird. Damit läuft der Brennvorgang mit gleitender Verbrennungsleistung "sanft" an, und der Schadstoff-Ausstoß wird deutlich vermindert.The essence of the invention is that - indifferent which target heating power to be switched - during the Start process on the gas / air composite control valve Minimum gas volume is set, which is the smallest target The amount of gas corresponds to the amount of air in any case is smaller than the smallest target quantity during ignition, and that the power supply to the device is always from one low power value to the target heating power value is started up gradually. The burning process is now running with sliding combustion performance "gently", and the Pollutant emissions are significantly reduced.

Anhand einer Zeichnung soll ein Beispiel der Erfindung beschrieben werden:With the aid of a drawing, an example of the invention is intended to be discribed:

Fig. 1 zeigt eine Verbrennungsanlage schematisch, Fig. 1 shows an incineration plant schematically,

Fig. 2 verdeutlicht den zeitlichen Ablauf eines Startvorgangs. Fig. 2 illustrates the timing of a starting process.

Ein Brenner (1) wird über eine Vormischkammer (2) mit Gas und Luft versorgt. Die Luft wird der Vormischkammer (2) mittels eines Lüftergebläses (3), und das Gas über eine Gasleitung (4) zugeführt. Vor dem Eintritt der Luft in die Vormischkammer (2) muß sie eine Düse (5) passieren, an der sich ein Staudruck aufbaut, der über eine Leitung (6) einem Gas/Luftverbund-Regelventil (7) zugeführt wird. Der Aufbau dieses Regelventils ist der DE-OS 39 11 268 im wesentlichen zu entnehmen.A burner ( 1 ) is supplied with gas and air via a premixing chamber ( 2 ). The air is fed to the premixing chamber ( 2 ) by means of a fan blower ( 3 ) and the gas via a gas line ( 4 ). Before the air enters the premixing chamber ( 2 ), it must pass through a nozzle ( 5 ), at which a back pressure builds up, which is fed to a gas / air composite control valve ( 7 ) via a line ( 6 ). The structure of this control valve can be found in DE-OS 39 11 268 essentially.

Das Regelventil (7) enthält neben anderen Bauteilen im wesentlichen ein Gasventil, das von einer Membran gesteuert wird, die ihrerseits unter dem Einfluß des Steuerluftdrucks der Leitung (6) steht. Normalerweise verläuft dabei die Öffnungsstellung des Gasventils zum Steuerluftdruck in etwa linear. Durch einen zusätzlichen Eingriff ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Mindest- Gasdurchtritts-Querschnitt einzustellen, was aber im weiteren noch näher beschrieben wird.The control valve ( 7 ) contains, in addition to other components, essentially a gas valve which is controlled by a membrane which in turn is under the influence of the control air pressure of the line ( 6 ). Normally, the opening position of the gas valve to the control air pressure is approximately linear. Through an additional intervention, it is possible according to the present invention to set a minimum gas passage cross section, but this will be described in more detail below.

Anhand der Fig. 2 soll die Funktion des Startablaufs näher verdeutlicht werden. In dem Diagramm zeigt die Ordinate oben den Brennerdruck (PG) und unten den Steuerdruck (PL). Auf der Abszisse ist der zeitliche Ablauf der Start- und Betriebsphase dargestellt. Einem Brennerstart, ausgelöst beispielsweise durch Wärmeanforderung eines zu beheizenden Raumes, schließt sich eine Vorspülphase (a) an, in der über eine gewisse Zeit das Gebläse (3) mit voller Leistung (PLII) läuft, um das gesamte Verbrennungssystem von Restgasen zu befreien, so daß optimale, reproduzierbare Verhältnisse innerhalb des Brennbereichs geschaffen werden.The function of the starting sequence is to be illustrated in more detail with reference to FIG. 2. In the diagram, the ordinate shows the burner pressure (P G ) at the top and the control pressure (P L ) at the bottom. The time sequence of the start and operating phase is shown on the abscissa. A burner start, triggered, for example, by heat demand from a room to be heated, is followed by a pre-purge phase (a), in which the blower ( 3 ) runs at full power (P L II) for a certain time in order to rid the entire combustion system of residual gases , so that optimal, reproducible conditions are created within the firing range.

Noch innerhalb dieser Vorspülphase (a) wird die Drehzahl des Gebläses (3) auf einen Wert (PLI) abgesenkt, der kleiner ist als der Sollwert bei kleinster Soll-Heizleistung, während gleichzeitig das Gasregelventil (7) noch völlig verschlossen ist. Nach Ablauf der Vorspülphase (a) schließt sich dieser eine Vorzündphase (b) an, die gegenüber der Vorspülphase (a) relativ kurz ist. Während dieser Vorzündphase (b) wird das Gasventil auf einen unteren Gas-Durchtritts-Wert (PGI) eingestellt, bei dem eine Gasmenge strömt, die etwa der Höhe der kleinsten Soll-Heizleistung entspricht. Das Gemisch aus Gas/Luft weist jetzt einen höheren Gasanteil auf und ist daher besonders zündfähig.Even within this pre-purge phase (a), the speed of the fan ( 3 ) is reduced to a value (P L I) that is less than the setpoint with the lowest set heating output, while at the same time the gas control valve ( 7 ) is still completely closed. After the pre-rinse phase (a) has elapsed, this is followed by a pre-ignition phase (b), which is relatively short compared to the pre-rinse phase (a). During this pre-ignition phase (b), the gas valve is set to a lower gas passage value (P G I), at which a quantity of gas flows which corresponds approximately to the level of the smallest desired heating output. The mixture of gas / air now has a higher gas content and is therefore particularly ignitable.

An die Vorzündphase (b) schließt sich zunächst eine Zündphase (c) an, während der das Gas/Luftgemisch gezündet wird. Damit sich der Zündvorgang stabilisiert, schließt sich der Zündphase (c) noch eine Haltephase (d) an, die in etwa der doppelten Zeit der Zündphase entspricht.The pre-ignition phase (b) is followed by one Ignition phase (c) during which the gas / air mixture ignites becomes. So that the ignition process stabilizes, closes the ignition phase (c) still a hold phase (d), which in corresponds to approximately twice the ignition phase.

Erst jetzt wird die Drehzahl des Gebläses (3) auf einen Wert angehoben, der einer gewünschten Soll-Heizleistung entspricht. Dies ist die Betriebsphase (e), bei der der Steuerdruck schließlich einen Wert überschreitet, bei dem das Gasregelventil (7) aus seiner Passiv-Funktion in eine Regel-Funktion überführt wird (Pos. e1, Fig. 2). Erst jetzt erfolgt die Einstellung einer Gas/Luftmenge entsprechend einer gewünschten Solleistung, die in festen Werten, aber auch gleitend zwischen einem kleinsten (PGI) und einem höchsten (PGII) Wert liegen kann.Only now is the speed of the fan ( 3 ) raised to a value that corresponds to a desired target heating output. This is the operating phase (e), in which the control pressure finally exceeds a value at which the gas control valve ( 7 ) is converted from its passive function into a control function (item e1, Fig. 2). Only now is a gas / air quantity set according to a desired target output, which can be in fixed values, but also sliding between a lowest (P G I) and a highest (P G II) value.

Claims (1)

Verfahren zur Steuerung des Startvorgangs eines Vormischbrenners mit einem Gas/Luftverbund-Regelventil, bei dem nach einem jeweiligen Wärmebedarf die Drehzahl eines die Verbrennungsluft liefernden Gebläsemotors gesteuert, und dieser Verbrennungsluft eine der Menge derselben angepaßte Brenngasmenge in einer Vormischkammer zugemischt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Einem erfolgten Brennerstart schließt sich eine Vorspülphase (a) an, in der der Gebläsemotor zunächst mit voller Drehzahl läuft und dann auf verminderte Drehzahl abgesenkt wird, bei der weniger als die kleinste Soll- Luftmenge bei kleinster Soll-Wärmeleistung produziert wird, bei gleichzeitig geschlossenem Gasventil.
  • - Der Vorspülphase (a) schließt sich eine dieser gegenüber kurze Vorzündphase (b) an, in der der Gebläsemotor mit der in der Vorspülphase (a) eingestellten Drehzahl weiterläuft und das Gasventil auf einen Wert öffnet, bei dem eine Gasmenge strömt, die dem Soll-Gaswert bei kleinster Soll-Wärmeleistung entspricht.
  • - Der Vorzündphase (b) schließt sich eine Zündphase (c) an, in welcher das Gas/Luftgemisch gezündet wird, wobei die Luftmenge unterhalb des Wertes liegt, der betriebsmäßig dem Gasanteil entsprechen müßte.
  • - Der Zündphase (c) schließt sich eine Haltephase (d) an, innerhalb welcher sich der Zündvorgang stabilisiert.
  • - Aus der Haltephase (d) folgt die Betriebsphase (e), in der auf die jeweilig gewünschte Soll-Heizleitung hochgefahren wird, wobei durch Erhöhung des Steuerdrucks an dem Gasregelventil (7) eine Stellung erreicht wird, bei der dasselbe aus einer Passiv- in eine Aktivstellung überführt wird (e1).
Method for controlling the starting process of a premix burner with a gas / air composite control valve, in which the speed of a blower motor supplying the combustion air is controlled according to a particular heat requirement, and this combustion air is admixed with a quantity of fuel gas in a premixing chamber that is adapted to the quantity thereof, characterized by the following process steps:
  • - A burner start is followed by a pre-purge phase (a), in which the blower motor first runs at full speed and then is reduced to a reduced speed at which less than the smallest target air volume is produced with the lowest target heat output, while the fan is closed Gas valve.
  • - The pre-purge phase (a) is followed by a short pre-ignition phase (b), in which the blower motor continues to run at the speed set in the pre-purge phase (a) and the gas valve opens to a value at which a gas volume flows that matches the target -Gas value corresponds to the lowest target heat output.
  • - The pre-ignition phase (b) is followed by an ignition phase (c) in which the gas / air mixture is ignited, the amount of air being below the value that should correspond to the gas content in operation.
  • - The ignition phase (c) is followed by a hold phase (d), during which the ignition process stabilizes.
  • - From the holding phase (d) follows the operating phase (e) in which the desired heating line is started up, a position being reached by increasing the control pressure on the gas control valve ( 7 ), in which the same from a passive in an active position is transferred (e1).
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