DE4309934A1 - Verfahren zum Einleiten eines Bennvorgangs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einleitung und Überwachung des Brennvorgangs eines mit Gas/Luftgemisch betriebenen Brenners. Derartige Brenner können Vormischbrenner sein, bei denen in einem dem Brenner vorgeschalteten Raum Brenngas und Verbrennungsluft in einem optimalen Verhältnis zueinander vorgemischt werden. Dabei ist es in der Regel so, daß die Verbrennungsluft unter Zuhilfenahme eines Gebläses bereitgestellt wird.

Die EPS 0 225 655 zeigt und beschreibt einen solchen Brenner. Aus dieser Patentschrift ist es bekannt, die Drehzahl eines die Luftmenge fördernden Gebläses zu steuern, wobei zu einer Luftmenge ein entsprechender Gasmengenwert eingestellt wird. Zum sicheren Zünden ist in dieser EPS vorgesehen, das Luft/Brennstoff-Verhältnis nach und nach zu verringern, bis die Zündung erfolgt, um dann auf normale Betriebswerte hochzufahren. Dabei kann der Luftanteil verringert und/oder der Gasanteil erhöht werden (Spalte 3, Zeilen 1-10).

Die DE-OS 41 42 841 schlägt ebenfalls vor, den Zündvorgang mehrfach mit reduziertem Luftanteil bis zum Erreichen eines stabilen Brennprozesses zu wiederholen.

In der DIN 4788, Teil 3, wird gefordert, daß ein Zündvorgang dann abzubrechen ist, wenn ein solcher zweimal erfolglos gestartet wurde. Dies ist im übrigen indirekt auch der obengenannten DE-OS 41 42 841 sinngemäß zu entnehmen (Spalte 2, Zeilen 23-27).

Es hat sich nun gezeigt, daß Vormischbrenner, die auf eine feste Gasart eingestellt waren, in einer mit vermindertem Luftanteil behafteten Zündphase zwar sicher zünden, aber dann nicht störungsfrei weiterbrennen, wenn das Gasversorgungs-Institut für den Betreiber einer Anlage unbemerkt energieärmeres Gas bereitstellt. Die Beseitigung dieses Mangels ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß nach einer im niedrigsten Leistungsbereich erfolgten Zündung und der danach folgenden Drehzahlerhöhung des Gebläses auf Soll- Drehzahl eine Unterbrechung des Brennvorgangs zu einem Wiederanlauf mit zunächst gleichen Luft-Ausgangswerten führt, nach einer erneuten Unterbrechung des Brennvorgangs mit einem um zwischen 10 und 40% reduzierten Luftanteil gefahren wird, und daß eine dritte Unterbrechung des Brennvorgangs zu einer Stillsetzung und Störungsmeldung des Brenners führt. Der Grund, warum der erste Wiederholungs- Brenneranlauf mit gleichen Luftwerten wie beim ersten Brenneranlauf gefahren wird, liegt darin, daß nicht bekannte Umstände einen erfolgreichen Brenneranlauf verhindert haben könnten, und man auf diese Weise erneut eine reproduzierbare Ausgangslage schaffen will.

Im Anspruch 2 ist eine die Erfindung erweiternde Alternative eines Brenneranlaufs wiedergegeben.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Heizungskessel schematisch mit einer Steuerung, die einen Brennerstart überwacht,

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, nach dem der Brennerstart abläuft.

In Fig. 1 ist ein Heizkessel gezeigt, der mit der erfindungsgemäßen Überwachungs-Einrichtung gefahren wird. In einem Gehäuse (1) befindet sich ein Kesselblock (2), unter dem eine oder mehrere Brennerlanzen (3) angeordnet sind. An die Brennerlanzen (3) ist eine Gasleitung (4) angeschlossen, die über ein Gasregelventil (5) aus einer Gasversorgungs­ leitung (6) versorgt wird. Die zum Verbrennungsvorgang notwendige Verbrennungsluft wird den Brennerlanzen (3) über ein Gebläse (7) zugeführt, welches sich in seiner Drehzahl variabel steuern läßt.

Die Steuerung sowohl des Gasregelventils (5) wie auch des Gebläses (7) wird von einer Steuerung (8) vorgenommen, die sich hinter einem Bedienungsplateau (9) auf der Vorderseite des Gerätes befindet. Der Steuerungsablauf wird anhand des Diagramms in Fig. 2 näher beschrieben.

Abgase sammeln sich in einem Abgassammelraum (10), von wo aus eine Rohrleitung (11) zu einem Schornstein abgeht. Ein Heizungsrücklauf (12) führt unten in den Kesselblock (2), von dem aus ein Heizungsvorlauf (13) zu einer nicht dargestellten Heizungsanlage abgeht.

In Fig. 2 sind drei Zeitachsen (t₁, t₂, t₃) gezeigt. Der Zeitachse (t₁) sind auf ihrer Ordinate Flammenüberwachungs- Signale (FS) zugeordnet. Auf der Ordinate der Zeitachse (t₂) sind die Luftdrücke (PL), und auf der Ordinate der Zeitachse (t₃) die Gasdrücke (PG) veranschaulicht.

Einem Brennerstart, ausgelöst beispielsweise durch Wärmeanforderung eines zu beheizenden Raumes, schließt sich eine Vorspülphase (a) an, in der über eine Zeit von beispielsweise 30 Sek. das Gebläse mit voller Leistung (PL₂) läuft, um das gesamte Vebrennungssystem von Restgasen zu befreien. Noch innerhalb dieser Vorspülphase (a) wird die Drehzahl des Gebläses auf einen Wert (PL₁) abgesenkt, der geringfügig kleiner ist, als der Sollwert bei kleinster Soll-Heizleistung, während gleichzeitig das Gasventil noch verschlossen ist. Nach Ablauf der Vorspülphase (a) schließt sich die zweiteilige Sicherheitszeit an. Im ersten Teil, der Vorzündphase (b), die gegenüber dem zweiten Teil (c) relativ kurz ist, ist nur die Zündung eingeschaltet. Im längeren zweiten Teil (c) wird zudem das Gasventil zunächst auf einen unteren Gas-Durchtrittswert (PG₁) eingestellt, bei dem eine Gasmenge strömt, die etwa der Höhe der kleinsten Soll-Heizleistung entspricht. Das Gas/Luftgemisch weist jetzt einen verringerten Luftanteil auf und ist daher besonders zündfähig.

Zündet das Gas/Luftgemisch innerhalb des zweiten Teils (c) der Sicherheitszeit, dann registriert eine photo- oder ionisations-sensorische Einrichtung das Erscheinen der Flamme, was durch das Flammenüberwachungs-Signal (FS₁) der Steuerungs-Überwachung mitgeteilt wird. Damit sich die Flamme stabilisiert, schließt sich dem zweiten Teil (c) der Sicherheitszeit noch eine Haltephase (d) an, während der die Zündung bereits ausgeschaltet ist. Der Zündvorgang ist damit beendet und funktioniert aufgrund des verringerten Luftanteils auch dann sicher, wenn das Gasversorgungs- Institut von einem energiereichen auf ein energieärmeres Gas umgestellt haben sollte.

Nachdem die Haltephase (d) abgeschlossen ist, erfolgt die Überleitung in die normale Betriebsphase (e), bei der im vorliegenden Fall angenommen wird, daß maximale Heizleistung gefahren werden soll, was bedeutet, daß die Steuereinrichtung das Gasregelventil auf einen vollen Gasdurchsatz (PG₂) steuert. Sollte das Gasversorgungs- Institut auf ein energieärmeres Gas umgestellt haben, ist es möglich, daß beim Hochfahren auf eine Soll- Luftmenge (PL₂) das Gas/Luftgemisch nicht mehr zündfähig ist, so daß es am Punkt (f1) zu einem Abriß der Flamme kommt. Dies wird zunächst durch das Flammenüberwachungs- Signal (FS₁) signalisiert, mit dem die Steuerungseinrichtung so aktiviert wird, daß das Gas-Stellventil geschlossen wird, und der Zündvorgang mit gleicher Luftdurchsatzmenge - wie zuvor beschrieben - wiederholt wird. Das Gerät befindet sich jetzt also in einer ersten Brenn-Wiederholungsphase.

Nach Ablauf der Brenn-Wiederholungsphase erfolgt ein erneutes Hochfahren auf Soll-Luftdurchsatzmenge (PL₂). Sollte es jetzt erneut zu einem Abbruch (f2) der Zündung kommen, führt dies dazu, daß nicht nur das Gas-Stellventil geschlossen wird, es folgt jetzt eine erneute Wiederholung des Zündvorgangs mit gegenüber den vorangegangenen Zündvorgängen verminderter Luftdurchsatzmenge (PL₃). Diese Luftdurchsatzmenge liegt deutlich unter derjenigen, bei der ein Abbruch des Brennvorgangs registriert wurde.

Nach Ablauf dieser zweiten Zünd-Wiederholungsphase wird der Gebläsemotor auf eine Drehzahl hochgefahren, bei der maximal eine Luftmenge (PL₃) produziert wird, die deutlich unterhalb des Wertes liegt, bei dem eine Zünd- Unterbrechung (f2) registriert wurde. Damit ist mit Sicherheit davon auszugehen, daß jetzt ein ungestörter Weiterbrennvorgang erwartet werden kann.

Das Verhältnis Luft/Gas hat sich dadurch zwar verringert, dies ist aber notwendig aufgrund der offensichtlichen Tatsache, daß das Gasversorgungs-Institut mit energieärmeren Gasen versorgt.

Sollte nach Ablauf des zweiten Startversuches und beim Hochfahren auf Soll-Luftdurchsatzmenge (PL₃) erneut ein Abbruch des Zündvorgangs festzustellen sein, führt dies augenblicklich zu einer Abschaltung des Heizgerätes und damit zu einer Störanzeige, so daß das Gerät jetzt nicht erneut gezündet werden kann, sondern das Hinzuziehen des Kundendienstes erforderlich wird.

Der zuvor geschilderte Brennvorgang bezieht sich darauf, daß eine maximale Heizleistung gefahren wird.

Selbstverständlich kommen diese Verfahrensschritte auch dann zur Anwendung, wenn kleinere Leistungen bis hin zur Minimalleistung gefahren werden. Im Rahmen der Erfindung liegt nicht nur das Betreiben eines Vormischbrenners, es können auch typische atmosphärische Brenner auf diese Weise betrieben werden, bei denen die Sekundär-Verbrennungsluft durch ein Gebläse bereitgestellt wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Einleitung und Überwachung eines Brennvorgangs eines mit Gas/Luftgemisch betriebenen Brenners, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer im niedrigsten Leistungsbereich erfolgten Zündung und der danach folgenden Drehzahlerhöhung des Gebläses auf Soll- Drehzahl eine Unterbrechung des Brennvorgangs zu einem Wiederanlauf mit zunächst gleichen Luft-Ausgangswerten führt, nach einer erneuten Unterbrechung des Brennvorgangs mit einem um zwischen 10 und 40% reduzierten Luftanteil gefahren wird, und daß eine dritte Unterbrechung des Brennvorgangs zu einer Stillsetzung und Störungsmeldung des Brenners führt.

2. Verfahren zu Einleitung und Überwachung eines Brennvorgangs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Augenblick des Unterbrechens des Brennvorgangs die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Ist-Drehzahl ermittelt und gespeichert wird, und der erneute Start des Brenners mit einer um einen Mindestsicherheitsabstand zu dieser ermittelten Ist-Drehzahl verminderten Soll-Drehzahl während des zweiten Wiederholvorgangs durchgeführt wird.