DE4435145A1 - Verfahren zum Überwachen einer katalytischen Reaktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die katalytische Reaktion eines Brenngas-Luft-Gemisches an einer Katalysatoroberfläche stellt einen altbekannten Stand der Technik dar. Als Einsatzgebiete kommen Gasheizgeräte und insbesondere gasbeheizte Wassererwärmer in Frage.

Die katalytische Reaktion kann nicht mit den üblichen Flammenüberwachungsmethoden überprüft werden, da keine sichtbare Flamme vorhanden ist. Es kann nur die bei der Reak­ tion entstehende Temperatur festgestellt werden. Die absolute Temperatur gibt aber noch nicht in allen Fällen den Hinweis, ob auch tatsächlich eine ausreichende Reaktion erfolgt. Trotz der gemessenen Temperaturen können Betriebszustände vorliegen, die einen Eingriff in die Brennersteuerung erforderlich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein funktionsfähiges Verfahren zum Überwa­ chen der katalytischen Reaktion unter Anwendung von Temperaturfühlern zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Anwendung der im Patentanspruch 1 ge­ nannten Maßnahmen.

Die Überwachung erfolgt nicht einfach anhand der zu messenden Absoluttemperaturen. Vielmehr ist der Temperaturbereich aufgeteilt in einen unteren Bereich bis zu einer Min­ desttemperatur und einen darüber liegenden Bereich. Unterhalb der Mindesttemperatur ge­ ben die Absoluttemperaturen keine verläßliche Auskunft über die ausreichende Reaktion. Hier wird deshalb der Temperaturgradient, d. h. der Anstieg der Temperatur je Zeiteinheit, als Maß gewertet. Nur dann, wenn ein einstellbarer, positiver Grenzwert überschritten wird, liegt eine ausreichende Reaktion vor. Oberhalb der Mindesttemperatur bis zu einer Höchsttemperatur können hingegen die Absoluttemperaturen als Maß herangezogen werden.

Empfehlenswert ist dabei eine Überwachung anhand einer Differenzmessung. So können an einer Meßstelle mehrere Fühler angeordnet werden, wobei es sich immer um eine gerade Anzahl handeln muß. Auch eine Anordnung von Fühlern an unterschiedlichen Meßstellen vor und hinter dem Katalysator ist möglich. Die Temperaturdifferenz an zusammengehö­ renden Fühlern dient hier als Maß für die Reaktion. Diese ist dann ausreichend, wenn die Temperaturdifferenz in einem einstellbaren Grenzbereich liegt.

Das Einstellen der Mindesttemperatur, des Temperaturgradienten und des Grenzbereiches der Temperaturdifferenz kann manuell anhand von Richtwerten vorgenommen werden, die durch Versuche zu ermitteln sind. Es ist auch eine automatische Einstellung möglich, wobei insbesondere die Brennerleistung, nämlich die Gegenüberstellung des maximalen und des momentanen Wertes und die Anordnung der Meßstellen vor oder hinter dem Katalysator von Bedeutung sind. Für die Festlegung des Temperaturgradienten spielt auch die momen­ tane Absoluttemperatur eine Rolle.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur ein Temperatur-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Erfindung dar.

Nach dem Starten über einen separaten Startbrenner ergibt sich ein Anstieg der Temperaturkurve bis etwa 350°C. Von diesem Wert bis zu einer Mindesttemperatur M von beispielsweise 500°C wird als Maß für eine ausreichende Reaktion der Temperaturgradient gewertet. Unterhalb einer vorgegebenen Steilheit, d. h. unterhalb eines einstellbaren, positiven Grenzwertes G ist die Reaktion nicht ausreichend, was zu einem Eingriff in die Brennersteuerung führt. Oberhalb des Grenzwertes ist die Reaktion hingegen ausreichend.

Ab der Mindesttemperatur M erfolgt die Wertung hingegen anhand der Absoluttemperatur bis zu einer Höchsttemperatur H. Bei einer Annäherung an die Höchsttemperatur H erfolgt zunächst ein Heruntermodulieren der Brennerleistung. Bei einem Überschreiten erfolgt eine Störabschaltung, da dann ein NO_x-freier Betrieb als eigentlicher Vorteil der katalytischen Reaktion nicht mehr gewährleistet ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Überwachen der katalytischen Reaktion eines Brenngas-Luft-Ge­ misches an einer Katalysatoroberfläche in einem Gasheizgerät, vorzugsweise in einem gas­ beheizten Wassererwärmer, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer einstellbaren Mindesttemperatur M der Tempe­ raturgradient und oberhalb dieser Mindesttemperatur M die Absoluttemperatur als Maß für eine ausreichende Reaktion und ein eventuell notwendiges Eingreifen in die Brennersteue­ rung gewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überschreiten eines einstellbaren, positiven Grenzwertes G des Temperaturgradienten als Maß für eine ausreichende Reaktion dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmessung an mindestens zwei zusammengehö­ renden Fühlern je Meßstelle oder an unterschiedlichen Meßstellen vor und hinter dem Ka­ talysator erfolgt, wobei eine Temperaturdifferenz in einem einstellbaren Grenzbereich als Maß für eine ausreichende Reaktion dient.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Werte der Mindesttemperatur, des Tempera­ turgradienten und des Grenzbereiches der Temperaturdifferenz in Abhängigkeit von der Brennerleistung (Maximal- und Momentanwert) und der Anordnung der Meßstellen (vor oder hinter dem Katalysator) festgelegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Annäherung der Absoluttemperatur an eine Höchsttemperatur H die Brennerleistung reduziert wird und daß beim Überschreiten dieser Höchsttemperatur eine Störabschaltung erfolgt.