EP4148325A1 - Verfahren und anordnung zur sicherstellung des vorhandenseins von flammen in einem verbrennungsraum bei einer modulation eines heizgerätes - Google Patents

Verfahren und anordnung zur sicherstellung des vorhandenseins von flammen in einem verbrennungsraum bei einer modulation eines heizgerätes Download PDF

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EP4148325A1
EP4148325A1 EP22194305.3A EP22194305A EP4148325A1 EP 4148325 A1 EP4148325 A1 EP 4148325A1 EP 22194305 A EP22194305 A EP 22194305A EP 4148325 A1 EP4148325 A1 EP 4148325A1
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EP
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modulation
heater
flames
combustion chamber
during
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Marco Hahn
Michael Paul
Tim Nettingsmeier
Bodo Oerder
Jochen Grabe
Andreas Reinert
Klaus Richter
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/02—Starting or ignition cycles

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for ensuring the presence of flames in a combustion chamber when modulating a gas-fired heater, in particular a heater that can be operated with hydrogen and/or a fuel gas containing hydrogen. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water. Modern heaters are not only simply switched on and off, they can also be operated with different outputs, which allows good adaptation to different needs. In particular, the power of such heaters can be changed during operation, ie while a combustion process is running, which is also referred to as modulation.
  • a modulation requires stable flames to be present in the combustion chamber before, during and after a power change.
  • a device for flame detection also known as a flame monitor
  • a flame monitor must therefore be implemented, in many countries even due to legal requirements, which ensures that no unburned air-combustion gas mixture is fed into the combustion chamber of the heater for longer than a maximum permissible time .
  • Simple and robust sensors for temperature, light or thermal radiation, pressure, volume flow and the like are generally used in heaters in order to regulate the heaters and ensure their safe operation.
  • An important task of such sensors is to determine the presence of stable flames (a so-called flame monitor), another is to set a ratio of combustion air to fuel gas (lambda value) that is suitable for stable and environmentally friendly combustion.
  • a flame monitor can ensure that combustion always takes place when fuel gas is supplied or that the system is switched off if the flames do not ignite or go out.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and in particular unnecessary shutdowns due to incorrect reporting of the extinguishing of the flames and a critical supply of air-fuel gas mixture despite an undetected (immediately) extinguishing of the flames, without any additional expenditure on measuring devices or other facilities.
  • a method for ensuring the presence of flames in a combustion chamber during modulation of a heating device, in which an ignition device in the combustion chamber is activated during modulation, contributes to solving the problem.
  • Every heater has an ignition device for igniting combustion when starting a combustion process. It has hitherto generally only been used for this purpose, which is typically an ignition electrode which is supplied with high voltage by ignition electronics and can generate an arc.
  • an ignition device By activating the ignition device during a modulation of the power of the heater, i.e. a change in the air and/or fuel gas supply, even a brief extinction of the flames would not pose a problem, because the ignition device would immediately re-ignite the air-fuel gas mixture that was then supplied (if not a non-flammable mixture is supplied, but this can hardly occur in practice with a modulation). An (immediate) shutdown is not necessary, even if the extinguishing of the flames would be detected by a flame monitor.
  • the ignition device is preferably activated at least from the start of the modulation to the end of the modulation. Then processes at the beginning and at the end of a power change cannot lead to the flames going out without re-ignition.
  • the igniter may be turned on at intervals during modulation, the time between two intervals being less than a maximum allowable time for air-fuel inflow -Mixture without flames. In this way, overloads, excessive wear or damage to the ignition device can be avoided.
  • Evaluation electronics particularly preferably check during the modulation whether the supply of fuel gas and air has at least one condition, in particular all of them Conditions for generating an ignitable mixture in the combustion chamber are met.
  • the position of a fuel gas valve and the speed of a fan are always available in control and regulation electronics, often also other parameters such as the temperature of the air/fuel gas mixture, the moisture content of the air, etc., so that an evaluation of this data provides a reliable result whether a supplied air/fuel gas mixture is ignitable. If this is the case, when the ignition device is activated, it is not to be expected that the flames will go out without immediate re-ignition (within the maximum permissible time without flames).
  • the signals from a flame monitor can be (briefly) ignored during the modulation (at least for triggering measures), thereby avoiding unnecessary shutdowns.
  • the invention finds a preferred application when an ionization measuring device and/or at least one thermal sensor are used as a flame detector during operation of the heating device, the signals of which are (briefly) ignored during a modulation. This is particularly advantageous when using fuel gas with a high proportion of hydrogen. It is obvious that these signals cannot and should not be ignored permanently or forever. Rather, this is a short-term process section that is required for a verification process. After the start of this process section, these sensor data are taken into account again at the latest when the maximum permissible time of operation of the heater with gas supply but without flames has been reached.
  • the ignition device is preferably only activated in the case of a modulation in which a flame monitor is closed with erroneous signals count is. This depends on the type of flame monitor and the power ranges between which it is modulated. As a rule, smaller services and rapid changes and reductions in performance are more critical than e.g. B. slow increases at high load. In particular, thermal flame monitors can erroneously interpret an intentional power reduction as an unintentional extinguishing of the flames, so that the invention brings great advantages precisely for such modulations.
  • An arrangement for ensuring the presence of flames in a combustion chamber when a heater is modulated also contributes to solving the problem, the heater having an ignition device and a control and regulation unit as well as an evaluation unit which are set up during modulation of the heater to activate the ignition device.
  • the evaluation unit is preferably set up to detect whether an ignitable mixture is being fed to the combustion chamber. If this is the case and the ignitor is activated, the maximum allowable time without a flame exists to provide a reliable flame detector statement. For this reason, signals from flame monitors can be temporarily ignored or evaluated with a delay for the time of the modulation, without this resulting in an increased risk. Unnecessary shutdowns are also avoided.
  • a further aspect also relates to a computer program product comprising instructions which cause the arrangement described to carry out the method described.
  • the evaluation electronics requires z. B. a program and data to be able to perform the desired function as a replacement for a flame monitor in a modulation, both of which must be updated occasionally.
  • the explanations for the method can be used for a more detailed characterization of the arrangement, and vice versa.
  • the arrangement can also be set up in such a way that the method is carried out with it.
  • the heater 1 1 shows a schematic of a heating device 1 designed in particular for operation with hydrogen as the fuel gas or with hydrogen-containing fuel gas. However, it can also be used for other fuel gases.
  • the heater 1 has a fan 2 which supplies a burner 3 with air from an air supply 4 .
  • a fuel gas from a fuel gas supply 6 is added to the air via a fuel gas valve 5 .
  • a control and regulation unit 7 is connected to the fan 2 and the fuel gas valve 5 via data lines 13, so that a mixture suitable for ignition and/or continuous operation is generated and the settings made for this (e.g. speed of the fan 2 and Opening of the fuel gas valve 5) can be reported back.
  • the sensor 10 serves as a flame detector and can be used to control the air/fuel ratio. It can be an ionization meter, a UV sensor, a temperature sensor or another measuring system can be used, depending on the requirements of the respective heating device 1.
  • the sensor 10 is also connected to the control and regulation unit 7 via a data line 13.
  • the combustion chamber 15 is surrounded by a housing 8 in which heat exchanger surfaces are only indicated here. Combustion gases produced are discharged to the environment via an exhaust system 9 .
  • an ignition electrode 17 in the combustion chamber 15 which is connected to an ignition controller 12 by means of an ignition line 14 .
  • a display 18 (which can also be at a different location during remote maintenance) provides information about the status of the heater 1.
  • evaluation electronics 11 (which can be integrated into the control and regulation unit 7) B. the speed of the fan 2 or a correlating parameter and a position of the fuel gas valve 5 to check whether the combustion chamber 15 an ignitable mixture is supplied.
  • the diagram shows an example of the power of the heater 1, the speed n of the blower 2 (y-axis) as a function of the time t (x-axis) before, during and after a modulation.
  • the activity z of the ignition device 12, 14, 17 is located, where it can be seen that the ignition device 12, 14, 17 is not active before and after the modulation, but is active during the modulation.
  • the present invention increases the safety and availability of a heater 1 in the event of power modulations, avoids unnecessary shutdowns due to faulty or delayed signals from a flame monitor and causes safe and rapid re-ignition if the flames go out during the modulation process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Sicherstellen des Vorhandenseins von Flammen (16) in einem Verbrennungsraum (15) bei einer Modulation der Leistung eines Heizgerätes (1), wobei während einer Modulation eine Zündeinrichtung (12, 14, 17) im Verbrennungsraum (15) aktiviert wird. Die Erfindung erhöht die Sicherheit und Verfügbarkeit eines Heizgerätes (1) bei Modulationen der Leistung, vermeidet dabei unnötige Abschaltungen wegen fehlerhafter bzw. zeitverzögerter Signale eines Flammenwächters und bewirkt eine sichere und schnelle Wiederzündung bei einem Erlöschen der Flammen (16) während des Modulationsvorganges.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Sicherstellung des Vorhandenseins von Flammen in einem Verbrennungsraum bei einer Modulation eines gasbefeuerten Heizgerätes, insbesondere eines Heizgerätes, das mit Wasserstoff und/oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas betreibbar ist. Dabei geht es nicht nur um große Anlagen, sondern auch um Wandgeräte zur Erwärmung von Wasser und generell um Heizgeräte für die Beheizung von Gebäuden und/oder die Bereitstellung von warmem Wasser. Moderne Heizgeräte werden nicht nur einfach ein- und ausgeschaltet, sondern sie können mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden, was eine gute Anpassung an verschiedene Bedarfssituationen erlaubt. Insbesondere können solche Heizgeräte während des Betriebes, also während ein Verbrennungsprozess läuft, in der Leistung verändert werden, was auch als Modulation bezeichnet wird. Eine solche Modulation erfordert für einen sicheren und umweltfreundlichen Betrieb, dass vor, während und nach einer Leistungsänderung stabile Flammen in dem Verbrennungsraum vorhanden sind. In gasbefeuerten Heizgeräten muss deshalb, in vielen Ländern sogar auf Grund gesetzlicher Vorgaben, eine Vorrichtung zur Flammerkennung (auch Flammenwächter genannt) implementiert sein, die sicherstellt, dass nicht länger als eine maximal zulässige Zeit unverbranntes Luft-Brenngas-Gemisch dem Verbrennungsraum des Heizgerätes zugeführt wird.
  • In Heizgeräten werden im Allgemeinen einfache und robuste Sensoren für Temperatur, Licht- oder Wärme-Strahlung, Druck, Volumenstrom und dergleichen eingesetzt, um die Heizgeräte zu regeln und deren sicheren Betrieb zu gewährleisten. Eine wichtige Aufgabe solcher Sensoren ist das Feststellen des Vorhandenseins von stabilen Flammen (ein sogenannter Flammenwächter), eine andere die Einstellung eines für eine stabile und umweltschonende Verbrennung geeigneten Verhältnisses von Verbrennungsluft zu Brenngas (Lambda-Wert).
  • Zünden Flammen ordnungsgemäß, so wird dies von mindestens einem Sensor im oder am Verbrennungsraum festgestellt, ebenso ein (unerwartetes) Erlöschen der Flammen. Als Sensoren kommen lonisationsmessgeräte, Temperatursensoren oder optische Sensoren, z. B. für UV-Strahlung, zur Anwendung. Durch die Funktion eines Flammenwächters kann sichergestellt werden, dass bei Zufuhr von Brenngas auch immer eine Verbrennung stattfindet bzw. eine Abschaltung erfolgt, falls die Flammen nicht zünden oder erlöschen.
  • Aus Kostengründen und um die Komplexität eines Heizgerätes gering zu halten, sind solche Flammenwächter zwar sehr zuverlässig, aber meist nur einfach vorhanden, so dass eine Überprüfung ihrer Funktion oder eine Redundanz von Messsystemen nicht immer realisierbar ist. Insbesondere bei einer Modulation der Leistung eines Heizgerätes kann es aber schwierig sein, die Signale von vorhandenen Messsystemen Signale innerhalb kurzer Zeit sicher auszuwerten und korrekt in (a) "Flamme vorhanden" oder (b) "Flamme nicht vorhanden" einzuordnen. Insbesondere lonisationsmessungen sind bei kleinen Leistungen, insbesondere bei hohen Anteilen von Wasserstoff im Brenngas, nicht immer zuverlässig auswertbar. Auch thermische Sensoren können bei Änderungen der Leistung falsche bzw. zeitverzögerte Signale liefern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen und insbesondere unnötige Abschaltungen wegen fälschlicher Meldung des Erlöschens der Flammen und eine kritische Zufuhr von Luft-Brenngas-Gemisch trotz eines nicht (sofort) erkannten Erlöschens der Flammen zu vermeiden, und zwar ohne zusätzlichen Aufwand an Messgeräten oder anderen Einrichtungen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Anordnung sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Zur Lösung der Aufgabe trägt ein Verfahren bei zum Sicherstellen des Vorhandenseins von Flammen in einem Verbrennungsraum bei einer Modulation eines Heizgerätes, bei dem während einer Modulation eine Zündeinrichtung im Verbrennungsraum aktiviert wird.
  • Jedes Heizgerät hat eine Zündeinrichtung zur Zündung der Verbrennung beim Start eines Verbrennungsprozesses. Sie wird bisher im Allgemeinen nur zu diesem Zweck eingesetzt, wobei es sich typischerweise um eine Zündelektrode handelt, die von einer Zündelektronik mit Hochspannung versorgt wird und einen Lichtbogen erzeugen kann. Durch Aktivieren der Zündeinrichtung während einer Modulation der Leistung des Heizgerätes, also einer Veränderung von Luft- und/oder Brenngaszufuhr, würde selbst ein kurzes Erlöschen der Flammen kein Problem darstellen, weil die Zündeinrichtung das dann zugeführte Luft-Brenngasgemisch sofort wieder zünden würde (sofern nicht ein nicht zündfähiges Gemisch zugeführt wird, was aber in der Praxis bei einer Modulation kaum vorkommen kann). Eine (sofortige) Abschaltung ist nicht erforderlich, selbst wenn das Erlöschen der Flammen von einem Flammenwächter erkannt werden würde. Umgekehrt ist auch keine (sofortige) Abschaltung erforderlich, falls ein Flammenwächter (kurzzeitig) irrtümlich das Erlöschen der Flammen meldet, da ein Erlöschen mit Wiederzündung kein Problem darstellt. Auch vom Flammenwächter unbemerktes Erlöschen hat daher keine Folgen für die Sicherheit des Betriebes. Dadurch, dass hier Zündbedingungen hergestellt werden, steht die zulässige Zeit für die Flammenerkennung zur Verfügung, die länger als die zulässige Zeit für das Erkennen eines Flammenverlustes ist. Spätestens nach Ablauf der maximal zulässigen Zeit für das Zuführen von unverbranntem Luft-Brenngas-Gemisch muss wieder ein zuverlässiges Signal des Flammenwächters vorliegen.
  • Vorzugsweise wird die Zündeinrichtung mindestens von Beginn der Modulation bis zu deren Ende aktiviert. Dann können gerade Vorgänge zu Beginn und am Ende einer Leistungsänderung nicht zu einem Erlöschen der Flammen führen, ohne dass eine Wiederzündung erfolgt.
  • Falls eine längere ununterbrochene Aktivierung der Zündeinrichtung nicht gewünscht oder für diese schädlich ist, kann die Zündeinrichtung in einer besonderen Ausführungsform während der Modulation in Intervallen eingeschaltet werden, wobei die Zeit zwischen zwei Intervallen kleiner ist als eine maximal zulässige Zeit für das Zuströmen von Luft-Brennstoff-Gemisch ohne Flammen. Auf diese Weise können Überlastungen, übermäßiger Verschleiß oder Schäden an der Zündeinrichtung vermieden werden.
  • Besonders bevorzugt überprüft eine Auswerteelektronik während der Modulation, ob die Zufuhr von Brenngas und Luft mindestens eine Bedingung, insbesondere alle Bedingungen, zur Erzeugung eines zündfähigen Gemisches im Verbrennungsraum erfüllt. Bei typischen Heizgeräten stehen die Stellung eines Brenngasventils und die Drehzahl eines Gebläses immer in einer Steuer- und Regelelektronik zur Verfügung, oft auch weitere Parameter wie Temperatur des Luft-Brenngasgemisches, Feuchtegehalt der Luft etc., so dass eine Auswertung dieser Daten ein verlässliches Ergebnis liefert, ob ein zugeführtes Luft-Brenngas-Gemisch zündfähig ist. Ist dies der Fall, so muss bei aktivierter Zündeinrichtung nicht mit einem Erlöschen der Flammen ohne sofortige Wiederzündung (innerhalb der maximal zulässigen Zeit ohne Flammen) gerechnet werden.
  • Bei Implementierung des Verfahrens wie bisher beschrieben können während der Modulation die Signale eines Flammenwächters (kurzzeitig) ignoriert werden (jedenfalls für die Auslösung von Maßnahmen), wodurch unnötige Abschaltungen vermieden werden.
  • Bevorzugte Anwendung findet die Erfindung, wenn als Flammenwächter während des Betriebs des Heizgerätes ein lonisationsmessgerät und/oder mindestens ein thermischer Sensor eingesetzt werden, deren Signale während einer Modulation (kurzzeitig) ignoriert werden. Dies ist insbesondere bei Verwendung von Brenngas mit hohem Wasserstoffanteil von Vorteil. Offensichtlich ist, dass diese Signale nicht dauerhaft bzw. für immer ignoriert werden können bzw. sollen. Vielmehr handelt es sich hierbei um einen kurzzeitigen Prozessabschnitt, der für einen Überprüfungsvorgang benötigt wird. Diese Sensordaten werden nach Beginn dieses Prozessabschnitts insbesondere spätestens dann wieder berücksichtigt, wenn die maximal zulässige Zeit des Betriebes des Heizgerätes mit Gaszufuhr aber ohne Flammen erreicht ist.
  • Zur Vermeidung von unnötigen Maßnahmen wird die Zündeinrichtung bevorzugt nur bei einer Modulation aktiviert, bei der mit fehlerhaften Signalen eines Flammenwächters zu rechnen ist. Dies hängt von der Art der Flammenwächter ab und von den Leistungsbereichen, zwischen denen moduliert wird. In aller Regel sind kleinere Leistungen und schnelle Leistungsänderungen und Leistungsreduzierungen kritischer als z. B. langsame Erhöhungen bei hoher Last. Insbesondere können thermische Flammenwächter eine gewollte Leistungsreduzierung irrtümlich als ungewolltes Erlöschen der Flammen interpretieren, so dass die Erfindung gerade für solche Modulationen große Vorteile bringt.
  • Zur Lösung der Aufgabe trägt auch eine Anordnung bei zum Sicherstellen des Vorhandenseins von Flammen in einem Verbrennungsraum bei einer Modulation eines Heizgerätes, wobei das Heizgerät eine Zündeinrichtung und eine Steuer- und Regeleinheit sowie eine Auswerteeinheit aufweist, die eingerichtet sind, während einer Modulation des Heizgerätes die Zündeinrichtung zu aktivieren.
  • Bevorzugt ist die Auswerteeinheit eingerichtet zu erkennen, ob dem Verbrennungsraum ein zündfähiges Gemisch zugeführt wird. Ist dies der Fall und ist die Zündeinrichtung aktiviert, besteht die maximal zulässige Zeit ohne Flammen, um eine zuverlässige Aussage des Flammenwächters bereitzustellen. Daher können Signale von Flammenwächtern für die Zeit der Modulation zwischenzeitlich ignoriert bzw. verzögert ausgewertet werden, ohne dass daraus ein erhöhtes Risiko entsteht. Auch unnötige Abschaltungen werden vermieden.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Anordnung das beschriebene Verfahren ausführt. Die Auswerteelektronik benötigt z. B. ein Programm und Daten, um die gewünschte Funktion als Ersatz eines Flammenwächters bei einer Modulation durchführen zu können, wobei beides gelegentlich aktualisiert werden muss.
  • Die Erläuterungen zum Verfahren können zur näheren Charakterisierung der Anordnung herangezogen werden, und umgekehrt. Die Anordnung kann auch so eingerichtet sein, dass damit das Verfahren durchgeführt wird.
  • Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
    • Fig. 1:
    ein Heizgerät mit Gebläse und Steuer- und Regeleinheit und
    Fig. 2:
    ein Diagramm zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Abläufe bei einer Modulation der Leistung eines Heizgerätes.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein insbesondere für den Betrieb mit Wasserstoff als Brenngas oder mit wasserstoffhaltigem Brenngas ausgelegtes Heizgerät 1. Sie ist aber auch für andere Brenngase anwendbar. Das Heizgerät 1 weist ein Gebläse 2 auf, welches einen Brenner 3 mit Luft von einer Luftzufuhr 4 versorgt. Über ein Brenngasventil 5 wird ein Brenngas aus einer Brenngasversorgung 6 der Luft beigemischt. Eine Steuer- und Regeleinheit 7 steht über Datenleitungen 13 mit dem Gebläse 2 und dem Brenngasventil 5 in Verbindung, so dass ein für eine Zündung und/oder einen Dauerbetrieb geeignetes Gemisch erzeugt und die dafür vorgenommenen Einstellungen (z. B. Drehzahl des Gebläses 2 und Öffnung des Brenngasventils 5) rückgemeldet werden können. Bei der Verbrennung dieses Gemisches in einem Verbrennungsraum 15 entstehen Flammen 16, deren Wirkung (und damit deren Vorhandensein) anhand von mindestens einem Sensor 10 an einer Messstelle 19 beobachtet wird. Der Sensor 10 dient als Flammenwächter und kann zur Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses genutzt werden. Es kann ein lonisationsmessgerät, ein UV-Sensor, ein Temperatursensor oder ein anderes Messsystem verwendet werden, je nach den Anforderungen des jeweiligen Heizgerätes 1. Der Sensor 10 ist ebenfalls über eine Datenleitung 13 mit der Steuer- und Regeleinheit 7 verbunden. Der Verbrennungsraum 15 ist von einem Gehäuse 8 umgeben, in dem sich hier nur angedeutete Wärmetauscherflächen befinden. Entstehende Verbrennungsgase werden über eine Abgasanlage 9 an die Umgebung abgeleitet. Zum Zünden der Verbrennung ist im Verbrennungsraum 15 eine Zündelektrode 17 vorhanden, die mittels einer Zündleitung 14 mit einer Zündsteuerung 12 verbunden ist. Eine Anzeige 18 (die bei einer Fernwartung auch an anderer Stelle sein kann) liefert Informationen über den Zustand des Heizgerätes 1. Bei der vorliegenden Erfindung wertet eine Auswerteelektronik 11 (die in die Steuer- und Regeleinheit 7 integriert sein kann) z. B. die Drehzahl des Gebläses 2 oder einen damit korrelierenden Parameter und eine Stellung des Brenngasventils 5 aus, um zu prüfen, ob dem Verbrennungsraum 15 ein zündfähiges Gemisch zugeführt wird.
  • Es hat sich nämlich gezeigt, wie in Fig. 2 veranschaulicht wird, dass es sinnvoll sein kann, zumindest bei kritischen Modulationen der Leistung eines Heizgerätes 1, insbesondere bei Reduzierung der Leistung in einem schon niedrigen Leistungsbereich, während der Modulation die Zündeinrichtung 12, 14, 17 zu aktivieren. Dadurch würde selbst bei einem Erlöschen der Flammen 16, z. B. auf Grund einer Unregelmäßigkeit bei der Zufuhr von Luft-Brennstoff-Gemisch, sehr schnell wieder eine Zündung erfolgen, so dass keine Warnung oder Abschaltung erforderlich ist, ja sogar die Signale eines als Flammenwächter dienenden Sensors 10 kurzzeitig ignoriert bzw. zeitverzögert ausgewertet werden könnten. Das Diagramm zeigt beispielhaft für die Leistung des Heizgerätes 1 die Drehzahl n des Gebläses 2 (Y-Achse) in Abhängigkeit von der Zeit t (x-Achse) vor, während und nach einer Modulation. Außerdem ist die Aktivität z der Zündeinrichtung 12, 14, 17 eingezeichnet, wobei erkennbar ist, dass die Zündeinrichtung 12, 14, 17 vor und nach der Modulation nicht aktiv ist, wohl aber während der Modulation.
  • Die vorliegende Erfindung erhöht die Sicherheit und Verfügbarkeit eines Heizgerätes 1 bei Modulationen der Leistung, vermeidet dabei unnötige Abschaltungen wegen fehlerhafter bzw. zeitverzögerter Signale eines Flammenwächters und bewirkt eine sichere und schnelle Wiederzündung bei einem Erlöschen der Flammen während des Modulationsvorganges.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Gebläse
    3
    Brenner
    4
    Luftzufuhr
    5
    Brenngasventil
    6
    Brenngasversorgung
    7
    Steuer- und Regeleinheit
    8
    Gehäuse
    9
    Abgasanlage
    10
    Sensor (Flammenwächter)
    11
    Auswerteelektronik
    12
    Zündsteuerung
    13
    Datenleitungen
    14
    Zündleitung
    15
    Verbrennungsraum
    16
    Flammen
    17
    Zündelektrode
    18
    Anzeige
    19
    Messstelle

Claims (10)

  1. Verfahren zum Sicherstellen des Vorhandenseins von Flammen (16) in einem Verbrennungsraum (15) bei einer Modulation eines Heizgerätes (1), wobei während einer Modulation eine Zündeinrichtung (12, 14, 17) im Verbrennungsraum (15) aktiviert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zündeinrichtung (12, 14, 17) von Beginn der Modulation bis zu deren Ende aktiviert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zündeinrichtung (12, 14, 17) während der Modulation in Intervallen eingeschaltet wird, wobei die Zeit zwischen zwei Intervallen kleiner ist als eine zulässige Zeit für das Zuströmen von Luft-Brennstoff-Gemisch ohne Flammen (16).
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Auswerteelektronik (11) während der Modulation überprüft, ob die Zufuhr von Brenngas und Luft mindestens eine Bedingung zur Erzeugung eines zündfähigen Gemisches im Verbrennungsraum (15) erfüllt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Modulation die Signale eines Flammenwächters ignoriert werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Flammenwächter (10) während des Betriebs des Heizgerätes (1) ein lonisationsmessgerät und/oder mindestens ein thermischer Sensor eingesetzt werden, deren Signale während einer Modulation ignoriert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zündeinrichtung (12, 14, 17) nur bei einer Modulation aktiviert wird, bei der mit fehlerhaften und/oder zeitverzögerten Signalen eines Flammenwächters (10) zu rechnen ist.
  8. Anordnung zum Sicherstellen des Vorhandenseins von Flammen (16) in einem Verbrennungsraum (15) bei einer Modulation eines Heizgerätes (1), wobei das Heizgerät (1) eine Zündeinrichtung (12, 14, 17) sowie eine Steuer- und Regeleinheit (7) sowie eine Auswerteeinheit (11) aufweist, die eingerichtet sind, während einer Modulation des Heizgerätes (1) die Zündeinrichtung (12, 14, 17) zu aktivieren.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Auswerteeinheit (11) eingerichtet ist, zu erkennen, ob dem Verbrennungsraum (15) ein zündfähiges Gemisch zugeführt wird.
  10. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9 das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
EP22194305.3A 2021-09-08 2022-09-07 Verfahren und anordnung zur sicherstellung des vorhandenseins von flammen in einem verbrennungsraum bei einer modulation eines heizgerätes Active EP4148325B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021123229.5A DE102021123229A1 (de) 2021-09-08 2021-09-08 Verfahren und Anordnung zur Sicherstellung des Vorhandenseins von Flammen in einem Verbrennungsraum bei einer Modulation eines Heizgerätes

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EP4148325A1 true EP4148325A1 (de) 2023-03-15
EP4148325B1 EP4148325B1 (de) 2026-03-18

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EP22194305.3A Active EP4148325B1 (de) 2021-09-08 2022-09-07 Verfahren und anordnung zur sicherstellung des vorhandenseins von flammen in einem verbrennungsraum bei einer modulation eines heizgerätes

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EP (1) EP4148325B1 (de)
DE (1) DE102021123229A1 (de)

Citations (3)

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