JP2022524534A - 調節バーナーの運転方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーを運転するための方法に関する。バーナーは、最小負荷と全負荷との間で調整するように構成され、最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４である。同方法は、可燃性ガスと空気の予混合物を空気対可燃性ガス比でバーナーに供給するステップを含み、バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む。同方法では、バーナーが最小負荷で運転されるときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーが全負荷で運転されるときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように、機構によって設定される。

Description

本発明は、調節表面安定化ガス予混合型バーナー、より詳しくは、可燃性ガスが少なくとも２０体積パーセントの水素を含むバーナーを運転する方法の技術分野に関する。

ガスバーナーの調整はますます一般的になりつつある。これは、バーナーの負荷をかなり広い範囲で変化させることを意味する。例えば、最小バーナー負荷に対する最大バーナー負荷の比率が４以上である場合である。

天然ガスを使用したガスバーナーが定着している。このようなバーナーの使用は、二酸化炭素を排出するとして批判されている。１００パーセントの水素、または天然ガスと水素の混合物を用いるガスバーナーの使用は、二酸化炭素排出量を削減するには興味深い解決策と思われる。ただし、水素（または水素の含有量が多いガス燃料）は、天然ガスやプロパンなどの他の炭化水素ガスとは異なる燃焼作用をする。燃焼作用が異なると、多くの問題が発生する。例えば、バーナーが火炎の逆火を起こしがちである。

可燃性ガスと空気の混合物が、表面安定化予混合型ガスバーナーに供給される。空気対可燃性ガス比によって、バーナーの性能が決まる。完全燃焼（一酸化炭素の排出を減らすなど）には、十分な空気を供給する必要がある。表面安定化ガスバーナーが使用されているヒートセルでの熱伝達効率を高めるには、空気の量が多すぎないようにする必要がある。したがって、天然ガスバーナーを、空気圧ガス弁を介して、またはバーナー火炎のイオン化電流の測定を使用するなどの制御機構を介して、事前に決められた一定の空気対可燃性ガス比で運転することが知られている。

ＤＥ３９３７２９０Ａ１は、例えば、最適な比率を維持するために、バーナー加熱器具への空気および／または燃料供給を制御することを開示する。火炎イオン化プローブは、火炎伝導率を測定し、測定された伝導率と基準値との差を利用して、例えばガス弁および／またはファン速度を調整する。

ＵＳ２００８／３１８１７２Ａは、特にガスバーナーを用いる場合は、温度および／またはバーナー負荷を考慮して点火装置を調整するための方法を提案する。この方法は、ある特性を使用して、点火装置によって生成される温度の調整を含む。ある特性は、バーナー負荷に対応する第１のパラメータに依存する所望の温度に対応する値の範囲を示し、その特性を表す場合、第２のパラメータ、好ましくは実際に供給された空気と、最適な化学量論的燃焼に理論上必要な空気量との比として定義される空気比率（ラムダ）は一定である。

ＷＯ２０１４／０６０９９１Ａ１は、バーナーにより使用されるガスの種類や電力供給業者に関係なく、二酸化炭素、酸化炭素、および窒素酸化物の最適な排出を得るために、空気／ガス比の最適値を維持することができる燃料ガスバーナーにおける燃焼の調整および制御の装置を開示する。この装置は、以下の相互に統合された構成要素を含む。ベンチュリミキサーを備え、それに対応して燃料ガス供給ダクトが開く、燃焼ガス／燃料ガス混合パイプ、燃料ガスの流量調整手段、少なくとも一部が混合パイプに収容されたファン、ファンの下流に配置されたバーナー、バーナーに存在する火炎の検出に基づく安全システム、および装置に属する装置の電子制御ユニット。この装置は、バーナーの内面に配置された温度プローブと、ダクト内の燃料ガス流量を調整するための弁であって、制御手段に属し、アクチュエータによって機械的に制御される弁と、プローブ、ファン、およびアクチュエータに電子的に接続された電子カードとを備える。

本発明によれば、表面安定化完全予混合型ガスバーナーを運転するための方法であって、バーナーは、最小負荷と全負荷との間で調整するように構成されており、最小負荷に対する全負荷の比率は、少なくとも４であるガスバーナーが提供される。

同方法は、以下のステップを含む。
－可燃性ガスおよび空気の予混合物を、空気対可燃性ガス比でバーナーに供給するステップであって、バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む、ステップ。
－バーナーが最小負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０体積パーセント高くなるように機構によって設定されることを特徴とするステップ。

バーナーは、例えば、バーナーシステムの一部であり、バーナーを運転および制御するためのさらなるコンポーネントを備える。任意の選択であるが、機構ははバーナーと同じバーナーシステムの一部である。

バーナーは、最小負荷と全負荷の間で調整するように提供される（特に構成される）。最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４であり、例えば４よりも大きく、より好ましくは５を超え、より好ましくは７を超え、さらにより好ましくは１０を超える。

本発明によれば、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーの最小負荷において、全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高く設定される。空気対可燃性ガス比を正しく設定するための機構が存在する。

例として、バーナーの全負荷での空気対可燃性ガス比が１．３の場合、最小負荷での空気対可燃性ガス比が少なくとも１．２０＊１．３、つまり少なくとも１．５６であることを意味する。

「空気対可燃性ガス比」とは、可燃性ガスの完全燃焼に理論上化学量論的に必要な空気量に関して、空気と可燃性ガスの予混合物における空気量の比を意味する。

「バーナー負荷」（ｋＷで表される）とは、単位時間にバーナーに供給されるエネルギーの量を意味する。エネルギー量は、質量流量に単位質量あたりの可燃性ガスの発熱量を乗じたものに等しくなる。

本発明の利点は、通常の動作条件下で火炎の逆火が防止される一方で、表面安定化ガス予混合型バーナーが使用される熱交換器の全体的な効率への影響は非常に小さいことである。可燃性ガス中に水素が供給される表面安定化完全予混合型ガスバーナーは、バーナー負荷が低いと火炎の逆火を生じさせる傾向が見られる。これは、天然ガスの燃焼速度よりもはるかに速い水素の高い燃焼速度が原因であると考えられている。本発明の方法は、より低い負荷レベルで空気対可燃性ガス比を増加させることによって、逆火の確率を大幅に低減させるか、解消する。このように、より低い負荷レベルでは、バーナーデッキから流出する予混合ガスの出口速度が増加し、火炎速度が低下し、バーナーデッキが冷やされる。これらの効果は相乗的に作用して、火炎の逆火の可能性を減らす。空気対ガス比は、低い負荷レベルでのみ増加するため、バーナーによって生成された煙道ガスから別の媒体（水など）に熱を伝達する、接続された熱交換器の高い負荷レベルでの効率は、高いレベルのままである。予混合供給の過剰空気量が多いため、負荷が低い場合にのみ効率がやや低くなる。しかしながら、効率がバーナーによって一定期間にわたって変換された可燃性ガスの総量または質量で平均化される場合、より低いバーナー負荷でのより低効率の影響は非常に低い。

好ましくは、表面安定化完全予混合型ガスバーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも４０体積パーセントの水素を含み、より好ましくは、少なくとも６０体積パーセントの水素。より好ましくは、少なくとも８０体積パーセントの水素を含む。任意の選択であるが、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも９５体積パーセントの水素、少なくとも９８体積パーセントの水素、または９５体積パーセントから９８体積パーセントの水素を含む。より好ましくは、可燃性ガスは、不純物および／または任意の匂い物質および／または着色剤を除いて、１００パーセント水素である。

任意の選択であるが、本発明による方法で使用されるバーナーは、バーナーが動作しているときにその上で燃焼が安定化されるバーナーデッキを含む。例えば、バーナーデッキは、有孔金属プレートであるか、またはそれを含み、例えば、バーナーデッキは、円筒形の有孔金属プレートであるか、またはそれを含む。空気と可燃性ガスの予混合物は、円筒形の有孔金属プレートの内側から円筒形の有孔金属プレートの孔を通ってその外側に流れ、そこで燃焼される。任意の選択であるが、円筒形の有孔金属プレートは、一端が金属エンドキャップによって閉じられる。

任意の選択であるが、バーナーは、有孔プレート（すなわち、複数の孔のあるプレート）、例えば、繊維金属材料、例えば、織成のまたは編成の繊維金属材料で全てまたは部分的に覆われた有孔金属プレートを含む。例えば、「ＮＩＴ」として知られている当技術分野の繊維状材料を使用することができる。例えば、繊維状金属材料は、孔を含む有効プレートの領域を完全にまたは部分的に覆う。

任意の選択であるが、バーナーは、有孔プレート、例えば、有孔金属プレートを含み、その有孔プレートは、その有孔プレートの表面の一部のみ、例えば、バーナーの軸方向端部またはバーナーのバーナーデッキの軸方向端部を形成するプレートの領域のみに孔を備える。任意の選択であるが、繊維状金属材料、例えば、織成または編成された繊維状金属材料、例えば、「ＮＩＴ」として知られる当技術分野の繊維状材料は、孔を含む有孔プレートの表面の部分を覆う。

任意の選択であるが、バーナーは、ガーゼを含むバーナーデッキを備える。任意の選択であるが、ガーゼは、繊維状金属材料、例えば、織成または編成され繊維状金属材料で覆われている。例えば、「ＮＩＴ」として知られている当技術分野の繊維状材料を使用することができる。

任意の選択であるが、バーナーのバーナーデッキは、織成または編成デッキ、特に織成または編成の繊維状金属材料のデッキであるか、またはそれを含む。

任意の選択であるが、バーナーデッキは、孔のあるセラミックプレートであるか、またはそれを備える。

任意の選択であるが、本発明による方法においては、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーの全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、バーナーの最小負荷では、少なくとも２５パーセント高く、より好ましくは３５パーセント高く設定される。例えば、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーの全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、バーナーの最小負荷では、少なくとも４０パーセント高く、選択的には６０パーセント高く設定される。

任意の選択であるが、本発明による方法は、バーナー、またはバーナーに空気を供給するため、またはバーナーに可燃性空気とガスの予混合物を供給するためのファンを備えるバーナーシステムを使用して実行される。ファンは、例えば、バーナー負荷コントローラーの一部を形成する。

任意の選択であるが、本発明による方法は、本発明によるバーナーシステムまたはバーナーを使用して実行される。

本発明による方法の一実施形態では、平均負荷での空気対可燃性ガス比は、全負荷での空気対可燃性ガス比に比べ、１０パーセント未満高い。平均負荷は、最小負荷と全負荷の平均として定義される。任意の選択であるが、空気対可燃性ガス比は、平均負荷では、全負荷での空気対可燃性ガス比よりも５パーセント未満高い。

本発明による方法の一実施形態では、平均負荷での空気対可燃性ガス比は、最小負荷および全負荷での空気対可燃性ガス比間の平均に比べ、５パーセント以上、好ましくは１０パーセント以上小さい。平均負荷は、最小負荷と全負荷の平均として定義される。

本発明による方法の一実施形態では、全負荷でバーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比は、１．３未満、好ましくは１．２５未満である。

本発明による方法の一実施形態では、バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比は、バーナー負荷の所定の関数として機構によって設定される。

これは、例えば、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比を、バーナー負荷の定義済み関数として設定するために、機構が空気圧ガス弁を使用してバーナーへの可燃性ガスの供給速度を設定する場合に達成することができる。

任意の選択であるが、ばねを含む空気圧ガス弁が使用され、ばねの１つまたは複数の特性により、少なくとも部分的に定義済み関数が決められる。

本発明による方法の一実施形態では、空気または可燃性空気とガスとの予混合物は、ファン（例えば、バーナー負荷コントローラーのファン）によってバーナーまたはバーナーシステムに供給され、バーナーに供給される空気量は、センサーによって測定される。あるいはまたはこれに加えて、ファン速度は、バーナーまたはバーナーシステムに供給される空気量の指標として使用され、または圧力降下は、バーナーまたはバーナーシステムに供給される空気量の計測として記録される。この実施形態では、バーナーに供給される可燃性ガスの量は、バーナーに供給される空気量との定義済み関係に従って設定される。例えば、電気制御弁を使用して、バーナーに供給される可燃性ガスの量を設定することができる。

本発明による方法の一実施形態では、空気または可燃性空気とガスの予混合物は、ファン（例えば、バーナー負荷コントローラーのファン）によってバーナーまたはバーナーシステムに供給され、バーナーに供給される可燃性ガスの量がセンサーによって測定される。この実施形態では、バーナーに供給される空気量は、バーナーに供給される可燃性ガスの量との定義済み関係に従って設定される。例えば、ファン速度制御を使用して、バーナーに供給される空気量を設定できる。

本発明による方法の一実施形態では、空気または可燃性空気とガスの予混合物は、ファン（例えば、バーナー負荷コントローラーのファン）によってバーナーに供給され、燃焼、煙道ガスおよび／またはバーナーに供給される空気からガスへの混合物の情報を提供する値が、少なくとも１つのセンサーによって測定される。この実施形態では、この値は、空気対可燃性ガス比を設定するため、バーナー負荷、ファン速度、および／またはバーナーに供給される空気の流量を示す値と組み合わせて使用される。

任意の選択であるが、この実施形態では、少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、煙道ガス温度またはバーナーの火炎温度を表す。

任意の選択であるが、この実施形態では、本発明による方法で使用されるバーナーは、バーナーが運転されているときに燃焼が安定化するバーナーデッキを含み、少なくとも１つのセンサーは、温度センサー（例えば、熱電対）であるかまたはそれを含み、燃焼の情報を提供する値は、バーナーのバーナーデッキの温度を表す。

任意の選択であるが、この実施形態では、代替的または追加的に、少なくとも１つのセンサーが、バーナーによって生成される煙道ガスの酸素含有量を表す値、または予混合型バーナーに供給される空気と可燃性ガスの予混合物の酸素含有量を表す値を測定するために設けられる。

本発明による方法の一実施形態では、使用されるバーナーは、火炎を安定化する有孔金属プレートを備える。

本発明による方法は、例えば、本発明による表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーシステムを使用して実施することができる。

本発明はさらに、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーシステムに関し、バーナーシステムは、以下を備える。
－バーナーデッキを備えるバーナーであって、バーナーデッキは、複数の孔を備える。
－空気入口、可燃性ガス入口、および空気入口および可燃性ガス入口と連絡しているミキサーであって、ミキサーは、空気および可燃性ガスを混合して、空気対可燃性ガス比で可燃性ガスおよび空気の予混合物とするように構成され、可燃性ガス入口は、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受け入れるのに適している。
－可燃性ガスと空気の予混合物を受け取り、それをバーナーに供給するように構成されたバーナー入口。
－バーナーの負荷を最小負荷と全負荷の間で変化させるように構成され、最小負荷に対する全負荷の比率が少なくとも４であるバーナー負荷コントローラーであって、これにより、バーナーは、最小負荷と全負荷間で調整される。
－ミキサーによって生成される可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するように構成される機構であって、可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比の設定は、バーナーの負荷に少なくとも部分的に応じて行われ、バーナーが最小負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように機構によって設定される。

本発明によるバーナーシステムのバーナーでは、好ましくは、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大５パーセントである。これにより、バーナーシステムは少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを使用することができる。水素を２０パーセント以上含む可燃性ガスは、ガスバーナーで使用される通常の天然ガスとはかなり異なる挙動を示す。特に、水素の体積パーセントが高い（例えば、少なくとも４０パーセント、少なくとも５０パーセント、少なくとも８０パーセント、少なくとも９５パーセント、少なくとも９８パーセント、９５パーセントから９８パーセントの間、および不可避の不純物を含む１００パーセント）可燃性ガスは、孔の合計表面積がバーナーデッキの表面積の最大５パーセントであることにより有利となる。

孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の０パーセントを超える。

任意の選択であるが、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の０．５パーセントから５パーセントの間、例えば、バーナーデッキの表面積の１パーセントから５パーセントの間である。

任意の選択であるが、可燃性ガス入口は、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適しており、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大１０パーセントである。

任意の選択であるが、可燃性ガス入口は、少なくとも５０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適しており、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大９．５パーセントである。

任意の選択であるが、可燃性ガス入口は、少なくとも９５体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適しており、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大５パーセントである。

任意の選択であるが、可燃性ガス入口は、少なくとも９８体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適しており、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大５パーセントである。

任意の選択であるが、可燃性ガス入口は、９５体積パーセントから９８体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適しており、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大５パーセントである。

任意の選択であるが、可燃性ガス入口は、不可避の不純物を除いて、１００体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適しており、孔の合計表面積は、バーナーデッキの表面積の最大５パーセントである。

表面安定化ガスバーナーでは、火炎の位置は、バーナーのバーナーデッキによって少なくとも実質的に決められる。バーナーデッキは、可燃性ガスと空気の予混合物がバーナーを出て燃焼するための孔が存在するバーナーの一部である。特にバーナーデッキは、例えば円筒形バーナーの軸方向一端部または両端部に隣接するする、孔のないブラインドエリアを含まない。ブラインドエリアの場合、バーナーデッキとブラインドエリアの境目は、バーナーデッキの最も外側の孔又は複数の孔の中心から、バーナーデッキの孔のピッチの半分の距離にあるとして定義できる。ピッチは、バーナーデッキの２つの隣接する孔の中心間距離である。

本発明によるバーナーシステムは、バーナーデッキを備えるバーナーを備える。バーナーデッキは、複数の孔を備える。バーナーシステムの使用中、可燃性ガスと空気の予混合物は、これらの孔を通ってバーナーを出て燃焼される。したがって、火炎は複数の孔を介して供給される。運転中、火炎はバーナーデッキ上で安定化される。

任意の選択であるが、バーナーデッキは、有孔金属プレートであるか、またはそれを含む。例えば、バーナーデッキは円筒形の有孔金属プレートであり、空気と可燃性ガスの予混合物は、円筒形の有孔金属プレートの内側から円筒形の有孔金属プレートの孔を通ってその外側に流れ、燃焼される。任意の選択であるが、円筒形の有孔金属プレートは、一端が金属エンドキャップによって閉じられる。

任意の選択であるが、バーナーは、所定の方法でバーナーデッキ上にガスを分配するように構成されたガス分配器を含む。

本発明によるバーナーシステムは、空気入口、可燃性ガス入口、および空気入口および可燃性ガス入口と連絡しているミキサーをさらに備える。ミキサーは、空気と可燃性ガスを混合して、空気対可燃性ガス比で可燃性ガスと空気の予混合物とするように構成されている。任意の選択であるが、ミキサーはベンチュリであるか、またはベンチュリを含む。

可燃性ガス入口は、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受けるのに適している。これは、例えば、可燃性ガス入口がかかる可燃性ガスを保持するための規制要件を満たし、可燃性ガス入口が適切な材料でできていること、および／または可燃性ガス入口が、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスの供給源に直接的または間接的に接続可能であることによって達成される。

「空気対可燃性ガス比」とは、可燃性ガスの完全燃焼に理論上化学量論的に必要な空気量に関して、空気と可燃性ガスの予混合物における空気量の比を意味する。

本発明によるバーナーシステムは、可燃性ガスと空気の予混合物を受け取り、それをバーナーに供給するように構成されたバーナー入口をさらに備える。バーナー入口は、バーナーシステムを通る可燃性ガスおよび空気の流れの方向から見て、ミキサーの上流であってバーナーの下流に配置されている。

本発明によるバーナーシステムは、バーナーの負荷を最小負荷と全負荷との間で変化させるように構成されたバーナー負荷コントローラーをさらに備える。最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４、例えば４より大きく、それによりバーナーは最小負荷と全負荷の間で調整することができる。

「バーナー負荷」（ｋＷで表される）とは、単位時間にバーナーに供給されるエネルギーの量を意味する。エネルギー量は、質量流量に単位質量あたりの可燃性ガスの発熱量を乗じたものに等しくなる。

バーナーは、最小負荷と全負荷の間で調整するように提供される（特に構成される）。最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４、例えば４よりも大きく、より好ましくは５より大きく、より好ましくは７より大きく、さらにより好ましくは１０より大きい。

本発明によるバーナーシステムは、ミキサーによって生成される可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するように構成された機構をさらに備える。可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比の設定は、少なくとも部分的にバーナーの負荷に応じたものである。バーナーが最小負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように機構によって設定される。

例として、バーナーの全負荷での空気対可燃性ガス比が１．３の場合、最小負荷での空気対可燃性ガス比は少なくとも１．２０＊１．３、つまり少なくとも１．５６であることを意味する。

好ましくは、機構は、バーナーの最小負荷時では、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比を、バーナーの全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２５パーセント高く、より好ましくは３５パーセント高く設定するように構成される。より好ましくは、同機構は、バーナーの最小負荷時では、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比を、バーナーの全負荷時にバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも４０パーセント高く、より好ましくは少なくとも６０パーセント高く設定するように構成される。

本発明によるバーナーシステムの一実施形態では、バーナーシステムは、コントローラーをさらに備える。コントローラーは、バーナーが最小負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように機構によって設定されるように、機構を制御するようにプログラムされている。

コントローラーは、例えば、マイクロプロセッサ、ＰＬＣシステム、および／または空気圧システムであるか、またはそれらを含む。

一実施形態では、コントローラーは、センサーまたはセンサーシステムによって生成される測定データを含む信号を受信するためにセンサーまたはセンサーシステムに接続可能なデータ入力ポートを備える。コントローラーは、センサーまたはセンサーシステムから受信した測定データを含む信号に基づいて制御信号を生成するように構成されている。制御信号は、機構に接続可能なデータ出力に送信され、機構の設定を決定して、空気対可燃性ガス比を制御する。センサーまたはセンサーシステムとコントローラーのデータ入力ポートとの間の接続は、直接または間接のいずれであってもよく、有線または無線のいずれであってもよい。コントローラーのデータ出力ポートと機構の間の接続は、直接または間接のいずれであってもよく、有線または無線のいずれであってもよい。

本発明によるバーナーシステムの実施形態では、機構は、バーナー負荷の定義済み関数としてバーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定するように構成されている。

本発明によるバーナーシステムの実施形態では、機構は、バーナー負荷の定義済み関数としてバーナーに供給される予混合の空気対可燃性ガス比を設定するために、バーナーへの可燃性ガスの供給速度を設定するように構成された空気圧ガス弁を備える。

任意の選択であるが、空気圧ガス弁はばねを備え、ばねの特性が少なくとも部分的に定義済み関数を決める。

本発明によるバーナーシステムの実施形態では、バーナーシステムは、ファンをさらに備え、このファンは、ミキサーに空気を供給するか、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配されている。ファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。

本発明によるバーナーシステムの実施形態では、バーナーシステムは、ファンをさらに備え、そのファンは、ミキサーに空気を供給するか、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配されており、バーナーシステムはさらに次のものを備える。
－センサーであって、バーナーに供給される空気の量を測定するように構成されたセンサー。
－ミキサーおよび／またはバーナーに供給される可燃性ガスの量を制御するように構成された可燃性ガス供給コントローラーであって、センサーによって測定されたバーナーに供給される空気の量に対する定義済み関係に従って、バーナーに供給される可燃性ガスの量を設定するように構成される、ガス供給コントローラー。

ファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。

本発明によるバーナーシステムの実施形態では、バーナーシステムは、ファンをさらに備え、このファンは、ミキサーに空気を供給するか、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配され、ファンは可変のファン速度を有する。この実施形態では、バーナーシステムはさらに次のものを備える。
－ミキサーおよび／またはバーナーに供給される可燃性ガスの量を制御するように構成された可燃性ガス供給コントローラーであって、バーナーに供給される空気の量との定義済み関係に従ってバーナーに供給される可燃性ガスの量を設定するように構成され、ファン速度がその空気の量の測定尺度である、ガス供給コントローラー。

ファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。

本発明によるバーナーシステムの実施形態では、バーナーシステムは、ファンをさらに備え、そのファンは、ミキサーに空気を供給するか、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配されており、バーナーシステムはさらに次のものを備える。
－バーナーに供給される可燃性ガスの量を測定するように構成されたセンサー。
－ミキサーおよび／またはバーナーに供給される空気の量を制御するように構成された空気供給コントローラーであって、センサーによって測定されたバーナーに供給される可燃性ガスの量との定義済み関係に従ってバーナーに供給される空気の量を設定するように構成された、空気供給コントローラー。

ファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。

本発明によるバーナーシステムのさらなる実施形態では、バーナーシステムは、コントローラーをさらに備える。コントローラーは、バーナーが最小負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように、機構を制御するようにプログラムされている。この実施形態では、バーナーシステムはさらに次のものを備える。
－ファンであって、ミキサーに空気を供給する、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配されたファン。
－燃焼、煙道ガス、および／またはバーナーに供給される空気とガスの混合物の情報を提供する値を測定するように構成され、前記値に関する測定データを生成するセンサー。

ここでは、コントローラーは、センサーから前記値に関連する測定データを受信し、バーナー負荷、ファン速度、および／またはバーナーに供給される空気の流量を示す値と組み合わせて前記測定データを使用するように構成されており、予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するように機構を制御する。

ファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。

任意の選択であるが、少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか、または温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、煙道ガス温度および／またはバーナーの火炎温度を表す。

任意の選択であるが、少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか、または温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、バーナーのバーナーデッキの温度を表す。

任意の選択であるが、少なくとも１つのセンサーは、バーナーによって生成される煙道ガスの酸素含有量を表す値、またはバーナーに供給される空気と可燃性ガスの予混合物の酸素含有量を表す値を測定するように構成される。

本発明はさらに、表面安定化完全予混合ガス予混合バーナーを運転する方法に関し、可燃性ガスと空気の予混合物がバーナーに供給され、バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも２０体積パーセントの水素を含み、バーナーは、最小負荷と全負荷との間で調整するように設けられ、最小負荷に対する全負荷の比率は４を超え、バーナーは、バーナーの最小負荷において、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーの全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高く設定されるような機構を備えることを特徴とする。

このさらなる方法では、可燃性ガスと空気の予混合物は、バーナーに供給される。バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む。バーナーは、最小負荷と全負荷の間で調整するように設けられている。最小負荷に対する全負荷の比率は４より大きく、より好ましくは５より大きく、より好ましくは７より大きく、さらにより好ましくは１０より大きい。任意の選択であるが、最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４である。バーナーは、バーナーの最小負荷において、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーの全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高く設定されるような機構を備える。

一例として、バーナーの全負荷での空気対可燃性ガス比が１．３の場合、最小負荷での空気対可燃性ガス比は少なくとも１．２０＊１．３、つまり少なくとも１．５６であることを意味する。

「空気対可燃性ガス比」とは、可燃性ガスの完全燃焼に理論上化学量論的に必要な空気量に関して、空気と可燃性ガスの予混合物における空気量の比を意味する。

「バーナー負荷」（ｋＷで表される）とは、単位時間にバーナーに供給されるエネルギーの量を意味する。エネルギー量は、質量流量に単位質量あたりの可燃性ガスの発熱量を乗じたものに等しくなる。

本発明の利点として、表面安定化ガス予混合型バーナーが使用される熱交換器の全体的な効率への影響が非常に低い一方で、火炎の逆火が防止されることがある。可燃性ガス中に水素が供給される表面安定化完全予混合型ガスバーナーは、バーナー負荷が低いと火炎の逆火を生じさせる傾向が見られる。これは、天然ガスの燃焼速度よりもはるかに速い水素の高い燃焼速度が原因であると考えられている。本発明の方法は、より低い負荷レベルで空気対可燃性ガス比を増加させることによって、火炎の逆火の確率を大幅に低減させるか、解消する。このように、より低い負荷レベルでは、バーナーデッキから流出する予混合ガスの出口速度が増加し、火炎速度が低下し、バーナーデッキが冷やされる。これらの効果は相乗的に作用して、火炎の逆火の可能性を減らす。空気対ガス比は、低い負荷レベルでのみ増加するため、バーナーによって生成された煙道ガスから別の媒体（水など）に熱を伝達する、接続された熱交換器の高い負荷レベルでの効率は、高いレベルのままである。予混合供給の過剰空気量が多いため、負荷が低い場合にのみ効率がやや低くなる。しかしながら、バーナーによって一定時間変換された可燃性ガスの総量または質量にわたって効率が平均化される場合、より低いバーナー負荷でのより低効率の影響は非常に低い。

好ましくは、表面安定化完全予混合型ガスバーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも４０体積パーセントの水素を含み、より好ましくは、少なくとも６０体積パーセントの水素を含み、より好ましくは、少なくとも８０体積パーセントの水素を含む。より好ましくは、可燃性ガスは、不純物を除いて、１００パーセント水素である。

好ましい方法では、バーナーまたはバーナーシステムは、バーナーに空気を供給するためのファン、またはバーナーに可燃性空気とガスの予混合物を供給するためのファンを備える。ファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。

好ましくは、バーナーは、バーナーの運転中に燃焼が安定化されるバーナーデッキを備える。より好ましくは、バーナーデッキは、有孔金属プレートであるか、またはそれを含む。さらにより好ましくは、バーナーデッキは円筒形の有孔金属プレートである。ここで、空気と可燃性ガスの予混合物は、円筒形の有孔金属プレートの内側から円筒形の有孔金属プレートの孔を通ってその外側に流れ、そこで燃焼される。さらにより好ましくは、円筒形の有孔金属プレートは、一端が金属のエンドキャップによって閉じられている。

好ましくは、バーナーまたはバーナーシステムは、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーの最小負荷において、全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２５パーセント高く、より好ましくは少なくとも３５パーセント高く設定されるような機構を備える。より好ましくは、バーナーは、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーの最小負荷において、全負荷でバーナーに供給される空気対可燃性ガス比よりも少なくとも４０パーセント高く、より好ましくは少なくとも６０パーセント高く設定されるような機構を備える。

好ましい方法では、平均負荷での空気対可燃性ガス比は、最小負荷時および全負荷時の空気対可燃性ガス比間の平均よりも、５パーセントを超え、好ましくは１０パーセントを超える。平均負荷は、最小負荷と全負荷間の平均として定義される。

好ましくは、平均負荷での空気対可燃性ガス比は、全負荷での空気対可燃性ガス比よりも１０パーセント未満高い。さらにより好ましくは、平均負荷における空気対可燃性ガス比が、全負荷における空気対可燃性ガス比よりも５パーセント未満高い場合である。平均負荷は、最小負荷と全負荷間の平均として定義される。

好ましくは、全負荷でバーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比は、１．３未満であり、好ましくは１．２５未満である。

好ましくは、機構は、バーナー負荷の定義済み関数として、バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定することを含む。

機構がバーナー負荷の定義済み関数としてバーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定する好ましい方法では、機構は、バーナー負荷の定義済み関数としてバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するために、空気圧ガス弁を使用して可燃性ガスのバーナーへの供給速度を設定する。より好ましくは、空気圧ガス弁のばねの特性は、少なくとも部分的に定義済み関数を実行する。

機構がバーナー負荷の定義済み関数としてバーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定する好ましい方法では、バーナーまたはバーナーシステムは、空気の供給のためのファン、またはバーナーへの可燃性空気とガスの予混合物の供給のためのファンを備える。バーナーに供給される空気量を測定するためにセンサーが使用されるか、バーナーに供給される空気量の測定尺度としてファン速度が使用され、または、バーナーに供給される空気量の測定尺度として圧力降下が記録される。バーナーに供給される可燃性ガスの量は、例えば電子制御弁を介して、バーナーに供給される空気量との定義済み関係に従って設定される。

好ましい方法では、バーナーまたはバーナーシステムは、バーナーに空気を供給するためのファン、またはバーナーに可燃性空気とガスの予混合物を供給するためのファンを備える。バーナーに供給される可燃性ガスの量を測定するためにセンサーが使用され、バーナーに供給される空気量は、例えばファン速度を制御することによって、バーナーに供給される可燃性ガスの量によって決定されるバーナー負荷との定義済み関係に従って設定される。

好ましい方法では、バーナーまたはバーナーシステムは、空気または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するためのファンを備える。少なくとも１つのセンサーを使用して、燃焼、煙道ガス、またはバーナーに供給される空気とガスの混合物の情報を提供する値を測定する。この値は、バーナーの負荷、ファン速度、またはバーナーに供給される空気の流量を示す値と組み合わせて使用され、空気とガスの比率を設定する。

少なくとも１つのセンサーが使用される好ましい方法では、少なくとも１つのセンサーは温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、煙道ガス温度またはバーナーの火炎温度を表す。

少なくとも１つのセンサーが使用される好ましい方法では、少なくとも１つのセンサーは温度センサー（例えば熱電対）を含み、燃焼の情報を提供する値は、バーナーのバーナーデッキの温度を表す。かかる方法では、バーナーは、バーナーの運転中に燃焼が安定化されるバーナーデッキを備える。

少なくとも１つのセンサーが使用される好ましい方法では、少なくとも１つのセンサーは、バーナーによって生成される煙道ガスの酸素含有量を表す値、バーナーに供給される空気と可燃性ガスの予混合物の酸素含有量を表す値を測定するように設けられる。

好ましくは、バーナーは、火炎が安定化される有孔金属プレートを備える。

本発明はさらに、本発明の第１の態様の任意の実施形態における方法を実行するための機構を備える、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーに関する。

好ましくは、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーは、コントローラーを備える。コントローラーは、本発明の第１の態様の任意の実施形態と同様の方法に従ってバーナーを運転するようにプログラムされている。

好ましくは、バーナーは、バーナーが運転中に燃焼が安定化されるバーナーデッキを備える。より好ましくは、バーナーデッキは、有孔金属プレートである。さらにより好ましくは、バーナーデッキは円筒形の有孔金属プレートである。ここで、空気と可燃性ガスの予混合物は、円筒形の有孔金属プレートの内側から円筒形の有孔金属プレートの孔を通ってその外側に流れ、そこで燃焼される。さらにより好ましくは、円筒形の有孔金属プレートは、一端が金属のエンドキャップによって閉じられている。

図１は、最小負荷から全負荷までのバーナー運転の全範囲にわたって一定の空気対可燃性ガス比を使用して、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーを制御する方法を概略的に説明する。 図２および図３は、本発明による方法を概略的に説明する。 図４は、本発明による方法の実施例を示す。 図５は、バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定するための定義済み関数の例を示す。 図６は、本発明によるバーナーシステムの実施形態を概略的に示す。 図７は、図６の実施形態の変形例を概略的に示す。 図８は、図６の実施形態の別の変形例を概略的に示す。

本発明は、バーナーに供給される可燃性ガスが少なくとも２０体積パーセントの水素を含み、火炎の逆火が防止されるという利点を有する、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーを運転する方法に関する。火炎の逆火は複雑な現象であるが、バーナーデッキを通過する予混合ガスの出口速度（ｍ／ｓ）と可燃性ガスの燃焼速度（ｍ／ｓ）の比率に関係する。出口速度は、予混合ガスの体積流量を、燃焼が安定化されるバーナーデッキの貫通孔の表面で割ったものに比例する。燃焼速度は、ガス予混合物の温度および／またはガス予混合物の空気対燃焼比などの複数のパラメータに依存するが、最初の推定値および他のパラメータが等しいと見なされる場合、バーナーの最小負荷から全負荷まで一定であると見なすことができる。バーナーデッキを通る予混合ガスの出口速度（ｍ／ｓ）の、可燃性ガスの燃焼速度（ｍ／ｓ）対する比が低くなると、火炎が逆火するリスクが高くなることがわかっている。

図１は、最小負荷から全負荷までのバーナー運転の全範囲にわたる一定の空気対可燃性ガス比を使用して、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーを制御する方法を概略的に説明する。図１（ａ）は、最小バーナー負荷（ｍ）から全バーナー負荷（Ｍ）までのバーナー負荷（Ｘ、単位ｋＷ）の関数として空気対可燃性ガス比（Ｙ）を示す。図１の方法では、空気対可燃性ガス比は一定に保たれている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す制御方法の場合において、バーナー負荷（Ｘ）の関数として、縦軸に、バーナーデッキを通過する予混合ガスの出口速度（ｍ／ｓ）と可燃性ガスの燃焼速度（ｍ／ｓ）との比（Ｚ）を示す。この比率は直線であり、最小のバーナー負荷で最小である、したがって火炎の逆火のリスクが最も高くなる。

図２は、本発明による表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーを制御するための方法を概略的に説明する。図２（ａ）は、最小負荷（ｍ）から全バーナー負荷（Ｍ）までの、バーナー負荷（Ｘ、単位ｋＷ）の関数として使用される、空気対可燃性ガス比（Ｙ）を示す。バーナーの全負荷からバーナー負荷Ａまで、空気対可燃性ガス比の第１の値が使用される。Ａ未満のバーナー負荷の場合、空気対可燃性ガス比の値を高く設定される（バーナー負荷の減少に従い増加する）。同比は、最小バーナー負荷においては、第１の値よりも少なくとも２０パーセント高い。結果は、このバーナーを制御する方法の燃焼速度に対する出口速度の対応する比率（Ｚ）を示す図２（ｂ）で確認できる。バーナー負荷レベルＡで、曲線が変化し、バーナーデッキを通過する予混合ガスの出口速度（ｍ／ｓ）と可燃性ガスの燃焼速度（ｍ／ｓ）との比率（Ｚ）の最小値は、図１（ａ）の状況と比較して、大幅に増加している。したがって、火炎の逆火のリスクが大幅に減少する。さらに、（より多くの空気が供給されるため）予混合ガスの量が多いと、バーナーデッキの冷却が強化され、火炎の逆火のリスクをさらに低減する。予混合物の量が多いと、混合物の火炎速度が低下し、火炎の逆火のリスクがさらに低減する。

図３は、本発明による表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーを制御するための方法を概略的に説明する。図３（ａ）は、最小負荷（ｍ）から全バーナー負荷（Ｍ）までの、バーナー負荷（Ｘ、単位ｋＷ）の関数として使用される空気対可燃性ガス比（Ｙ）を示す。最小負荷では、空気対可燃性ガス比は、全バーナー負荷時よりも少なくとも２０パーセント高い。バーナー負荷における空気対可燃性ガス比の結果は、図３（ｂ）で確認でき、同図は、このバーナーを制御する方法の燃焼速度に対する出口速度の比率（Ｚ）を示す。バーナー負荷レベルＢで、曲線は最小に達する。バーナー速度に対する出口速度の最小値は、図１（ａ）の状況と比較して大幅に増加される。したがって、火炎の逆火のリスクが大幅に減少する。さらに、（より多くの空気が供給されるため）予混合ガスの量が多いと、バーナーデッキの冷却が強化され、火炎の逆火のリスクをさらに低減する。予混合物の量が多いと、混合物の火炎速度が低下し、火炎の逆火のリスクがさらに低減する。

図１、２および３の実施形態では、通常の動作条件が適用される。

図４は、本発明による方法の実施例を示す。図４は、表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナー４００を示す。バーナーは、バーナーデッキとして円筒形の有孔プレート４１０を有する。空気と可燃性ガスの予混合物は、円筒形の有孔プレートの内部に供給される。バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む。予混合物は、円筒形の有孔プレートの貫通孔を通って流れる。ガスは円筒形の有孔プレートの外側で燃焼する。円筒形の有孔プレートの外側で燃焼が安定化される。ファン４２０は、予混合物を円筒形の有孔プレートに供給するように設けられる。ファンは空気を吸引し（供給ライン４３０を介して吸引される）、可燃性ガス（供給ライン４４０を介して）が空気流に供給される。空気圧ガス弁４５０が使用され、その動作特性は、例えば、図２（ａ）、３（ａ）または図５に示されるように、バーナー負荷の関数としての空気対可燃性ガス比が得られるように事前定義される。

あるいは、ガスの量は、事前定義された関数を使用して、制御された弁を介してファン速度（バーナー制御を介して知るか、測定される）の関数として設定することができ、それによって、バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定するための事前定義された関数、例えば、図２（ａ）、３（ａ）または図５に示されるよう関数を実行する。

図５は、バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定するための定義済み関数の実際的な例を示す。円筒形の有孔プレートバーナーは、最小負荷５ｋＷから全負荷２５ｋＷの間で運転される。表面安定化完全予混合型の円筒形バーナーは、直径６３ｍｍ、長さ１５８．４ｍｍであった。円筒形バーナーは、その長さに沿って、予混合物供給用のフランジに長さ３２ｍｍの孔無し部分を有し、プレート端部では、１４．６ｍｍの長さで孔無しであった。孔はは直径０．８ｍｍの円形で、バーナーの長さ１１１．８ｍｍにわたって均一に分布していた。バーナーデッキの多孔率はは１．５パーセントであった。バーナーは、可燃性ガスとして１００パーセント水素を使用して運転された。そして、バーナー負荷（軸Ｘ、単位ｋＷ）の関数としての空気対可燃性ガス比（Ｙ軸）について、図５に示す関数を使用した。実験では、火炎の逆火がまったくないことが示された。

図６は、本発明によるバーナーシステム５００の実施形態を概略的に示す。

バーナーシステム５００は、バーナーデッキ５０２を含むバーナー５０１を備える。バーナーデッキ５０２は、複数の孔５０３を備える。バーナーシステム５００のバーナー５０１において、孔５０３の合計表面積は、バーナーデッキ５０２の表面積の最大５パーセントである。これにより、バーナーシステムは少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを使用することができる。ブラインドゾーン５０４は、それらに孔５０３を持たず、したがって、バーナーデッキ５０２の一部ではない。

図６の実施形態では、バーナーデッキ５０２は、円筒形の有孔金属プレートによって形成されている。空気と可燃性ガスの予混合物は、円筒形の有孔金属プレートの内側から円筒形の有孔金属プレートの孔（すなわち孔５０３）を通ってその外側に流れ、そこで燃焼される。任意の選択であるが、円筒形の有孔金属プレートは、一端が金属エンドキャップによって閉じられる。

任意の選択であるが、バーナー５０１は、所定の方法でバーナーデッキ上にガスを分配するように構成されたガス分配器を備える。

バーナーシステム５００は、空気入口５１０、可燃性ガス入口５２０、および空気入口５１０および可燃性ガス入口５２０と連絡しているミキサー５３０をさらに備える。ミキサー５３０は、空気と可燃性ガスを混合して、空気対可燃性ガス比の可燃性ガスと空気の予混合物とするように構成されている。任意の選択であるが、ミキサー５３０は、ベンチュリであるか、またはベンチュリを含む。

可燃性ガス入口５２０は、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受け入れるのに適している。これは、例えば、可燃性ガス入口５２０がそのような可燃性ガスを保持するための規制要件を満たし、可燃性ガス入口が適切な材料でできていること、および／または可燃性ガス入口が直接的または間接的に少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスの供給源に接続可能であることによって達成される。

バーナーシステム５００は、ミキサー５３０から可燃性ガスと空気の予混合物を受け取り、それをバーナー５０１に供給するように構成されたバーナー入口５４０をさらに備える。バーナー入口５４０は、バーナーシステムを通る可燃性ガスおよび空気の流れの方向から見て、ミキサー５３０の上流およびバーナー５０１の下流に配される。

バーナーシステム５００は、バーナーの負荷を最小負荷と全負荷との間で変化させるように構成されたバーナー負荷コントローラー５６１をさらに備える。最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４であり、選択的に４を超え、これにより、バーナーは最小負荷と全負荷との間で調整できる。バーナー負荷コントローラーは、例えば弁またはファン５６３によってバーナーの負荷を制御する。

図６の実施形態では、バーナー負荷コントローラーは、全体的なバーナー制御システム５６０の一部を形成する。

バーナー５０１は、最小負荷と全負荷との間で調整するように構成されている。最小負荷に対する全負荷の比率は少なくとも４であり、選択的には４を超え、より好ましくは５を超え、より好ましくは７を超え、さらにより好ましくは１０を超える。

バーナーシステム５００は、ミキサー５３０によって生成される可燃性ガスと空気との予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するように構成された機構５７０をさらに備える。可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比の設定は、バーナー５０１の負荷に少なくとも部分的に依存している。バーナー５０１が最小負荷で運転されるときにバーナー５０１に供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナー５０１が全負荷で運転されるときにバーナー５０１に供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように機構５７０によって設定される。

機構５７０は、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比を、バーナーの所定の関数として設定するために、例えば、バーナーへの可燃性ガスの供給速度を設定するように構成された空気圧ガス弁を備える。例えば、空気圧ガス弁はばねを含み、ばねの特性が少なくとも部分的に定義済み関数を決める。

図６のバーナーシステム５００は、コントローラー５６２をさらに備える。コントローラー５６２は、バーナーが最小負荷で運転されるときにバーナー５０１に供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナー５０１が全負荷で運転されるときにバーナー５０１に供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように、機構５７０によって設定されるように、機構５７０を制御するようにプログラムされる。

図６の実施形態では、コントローラー５６２は、全体的なバーナー制御システム５６０の一部を形成する。

図６の実施形態では、バーナー負荷コントローラー５６１のファン５６３は、可燃性空気とガスの予混合物をバーナー５０１に供給するように配されている。

図７は、図６の実施形態の変形例を概略的に示す。

図７の実施形態では、バーナーシステム５００は、センサー５９０をさらに備える。センサー５９０は、バーナー５０１に供給される空気の量を測定するように構成される。センサー５９０は、この実施形態では、バーナー入口５４０に配置されているが、代わりには、例えば、空気入口５１０に配置することができる。

図７の実施形態では、バーナーシステム５００は、ミキサー５３０に供給される可燃性ガスの量を制御し、それと共にバーナー５０１に供給される可燃性ガスの量も制御するように構成される可燃性ガス供給コントローラー５９１をさらに備える。

可燃性ガス供給コントローラー５９１は、センサー５９０によって測定されたバーナー５０１に供給される空気の量に対する定義済みの関係に従って、バーナ５０１に供給される可燃性ガスの量を設定するように構成される。

可燃性ガス供給コントローラー５９１は、任意の選択であるが、ファンを備える。このファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。かかるファンが可燃性ガス供給コントローラー５９１内で使用される場合、図６の実施形態のファン５６３は省略されてもよい。

図８は、図６の実施形態の変形例を概略的に示す。

図８の実施形態では、バーナーシステム５００は、センサー５９２をさらに備える。センサー５９２は、バーナー５０１に供給される可燃性ガスの量を測定するように構成される。センサー５９２は、この実施形態では、バーナー入口５４０に配されているが、代わりに、例えば、可燃性ガス入口５２０に配されることができる。

図８の実施形態では、バーナーシステム５００は、ミキサーに供給される空気の量と、これと共にバーナー５０１に供給される空気の量もを制御するように構成された空気供給コントローラー５９３をさらに備える。空気供給コントローラー５９３は、センサー５９２によって測定されたバーナー５０１に供給される可燃性ガスの量に対する定義済み関係に従って、バーナー５０１に供給される空気の量を設定するように構成されている。

空気供給コントローラー５９３は、任意の選択であるが、ファンを備える。このファンは、任意の選択であるが、バーナー負荷コントローラーの一部を形成し、および／またはバーナー負荷コントローラーまたはその要素によって制御される。かかるファンが空気供給コントローラー５９３内で使用される場合、図６の実施形態のファン５６３は省略されてもよい。

Claims (26)

1. 表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーの運転方法であって、
   バーナーは、最小負荷と全負荷との間で調整するように構成されており、最小負荷に対する全負荷の比率は、少なくとも４であり、
   同方法は、
   －可燃性ガスと空気の予混合物を、空気対可燃性ガス比でバーナーに供給するステップであって、バーナーに供給される可燃性ガスは、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む、ステップを含み、
   －バーナーが最小負荷で運転されるときのバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーが全負荷で運転されるときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように、機構によって設定されることを特徴とする、方法。
2. 平均負荷での空気対可燃性ガス比は、全負荷での空気対可燃性ガス比に比べ、１０パーセント未満高く、平均負荷は、最小負荷と全負荷間の平均として定義される、請求項１に記載の方法。
3. 全負荷でバーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比は、１．３未満、好ましくは１．２５未満である、請求項１または２に記載の方法。
4. バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比は、バーナー負荷の定義済み関数として前記機構によって設定される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. バーナー負荷の定義済み関数としてのバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するため、バーナーへの可燃性ガスの供給速度を設定する空気圧ガス弁が前記機構によって使用される、請求項４に記載の方法。
6. ばねを含む空気圧ガス弁が使用され、ばねの特性が、少なくとも部分的に前記定義済み関数を決める、請求項５に記載の方法。
7. 空気または可燃性空気とガスの予混合物は、ファンによってバーナーに供給され、
   バーナーに供給される空気の量は、センサーによって測定されるか、またはファン速度がバーナーに供給される空気の量の指標として使用され、
   バーナーに供給される可燃性ガスの量は、バーナーに供給される空気の量に対す定義済みの関係に従って設定される、
   請求項１から４のいずれかに記載の方法。
8. 空気または可燃性空気とガスの予混合物は、ファンによってバーナーに供給され、
   バーナーに供給される可燃性ガスの量は、センサーによって測定され、
   バーナーに供給される空気の量は、バーナーに供給される可燃性ガスの量に対する定義済みの関係に従って設定される、
   請求項１から４のいずれかに記載の方法。
9. 空気または可燃性空気とガスの予混合物は、ファンによってバーナーに供給され、
   燃焼、煙道ガス、および／またはバーナーに供給される空気とガスのの混合物の情報を提供する値は、少なくとも１つのセンサーによって測定され、
   この値は、バーナーの負荷、ファン速度、および／またはバーナーに供給される空気の流量を示す値と組み合わせて使用され、空気対可燃性ガス比を設定する、
   請求項１から４のいずれかに記載の方法。
10. 前記少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか、または温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、煙道ガス温度またはバーナーの火炎温度を表す、請求項９に記載の方法。
11. 前記バーナーは、バーナーが運転されているときに燃焼が安定化するバーナーデッキを含み、
    前記少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか、または温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、バーナーのバーナーデッキの温度を表す、
    請求項９に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つのセンサーは、バーナーによって生成される煙道ガスの酸素含有量を表す値、または予混合型バーナーに供給される空気と可燃性ガスの予混合物の酸素含有量を表す値を測定するために設けられる、請求項９に記載の方法。
13. 使用される前記バーナーは、火炎が安定化する有孔金属プレートを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 表面安定化完全予混合ガス予混合型バーナーシステムであって、
    同バーナーシステムは、
    －バーナーデッキを含むバーナーであって、バーナーデッキは複数の孔を含み、任意選択で、孔の合計表面積が、バーナーデッキの表面積の最大５パーセントである、バーナーと、
    －空気入口、可燃性ガス入口、および空気入口および可燃性ガス入口と連絡しているミキサーであって、ミキサーは、空気および可燃性ガスを混合して、空気対可燃性ガス比で可燃性ガスおよび空気の予混合物とするように構成され、可燃性ガス入口は、少なくとも２０体積パーセントの水素を含む可燃性ガスを受け入れるのに適している、空気入口、可燃性ガス入口、および空気入口および可燃性ガス入口と連絡しているミキサーと、
    －可燃性ガスと空気の予混合物を受け取り、それをバーナーに供給するように構成されたバーナー入口と、
    －バーナーの負荷を最小負荷と全負荷の間で変化させるように構成され、最小負荷に対する全負荷の比率が少なくとも４であるバーナー負荷コントローラーであって、これにより、バーナーは、最小負荷と全負荷間で調整される、バーナー負荷コントローラーと、
    －ミキサーによって生成される可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するように構成される機構であって、可燃性ガスと空気の予混合物の空気対可燃性ガス比の設定は、バーナーの負荷に少なくとも部分的に応じて行われ、バーナーが最小負荷で運転されるときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比は、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高くなるように機構によって設定される、機構と、
    を備える、バーナーシステム。
15. 前記バーナーシステムは、コントローラーをさらに備え、
    同コントローラーは、バーナーが最小負荷で運転されるときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比が、バーナーが全負荷で運転されているときにバーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比に比べ、少なくとも２０パーセント高く設定されるように前記機構を制御するようにプログラムされる、
    請求項１４に記載のバーナーシステム。
16. 前記機構は、バーナー負荷の定義済み関数としての、バーナーに供給される予混合ガスの空気対可燃性ガス比を設定するように構成される、請求項１４または１５に記載のバーナーシステム。
17. 前記機構は、空気圧ガス弁を含み、
    同空気圧ガス弁は、バーナーに供給される予混合物の空気対可燃性ガス比をバーナー負荷の定義済み関数として設定するために、バーナーへの可燃性ガスの供給速度を設定するように構成される、
    請求項１４から１６のいずれかに記載のバーナーシステム。
18. 前記空気圧ガス弁はばねを含み、ばねの特性は、少なくとも部分的に定義済み関数を決める、請求項１７に記載のバーナーシステム。
19. 前記バーナーシステムは、ファンをさらに備え、
    同ファンは、ミキサーに空気を供給するか、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配される、
    請求項１４から１８のいずれかに記載のバーナーシステム。
20. 前記バーナーシステムはさらに、
    －センサーであって、バーナーに供給される空気の量を測定するように構成されるセンサーと、
    －ミキサーおよび／またはバーナーに供給される可燃性ガスの量を制御するように構成される可燃性ガス供給コントローラーであって、センサーによって測定されたバーナーに供給される空気の量に対する定義済み関係に従って、バーナーに供給される可燃性ガスの量を設定するように構成される、ガス供給コントローラーと、
    を備える、請求項１９に記載のバーナーシステム。
21. ファンは可変のファン速度を有し、
    前記バーナーシステムはさらに、
    －ミキサーおよび／またはバーナーに供給される可燃性ガスの量を制御するように構成される可燃性ガス供給コントローラーであって、バーナーに供給される空気の量との定義済み関係に従ってバーナーに供給される可燃性ガスの量を設定するように構成され、ファン速度がその空気の量の測定尺度である、ガス供給コントローラー、
    を備える、請求項１９に記載のバーナーシステム。
22. 前記バーナーシステムはさらに、
    －バーナーに供給される可燃性ガスの量を測定するように構成されたセンサーと、
    －ミキサーおよび／またはバーナーに供給される空気の量を制御するように構成された空気供給コントローラーであって、センサーによって測定されたバーナーに供給される可燃性ガスの量に対する定義済み関係に従ってバーナーに供給される空気の量を設定するように構成される、空気供給コントローラー、
    を備える請求項１９に記載のバーナーシステム。
23. 前記バーナーシステムはさらに、
    －空気をミキサーに供給する、または可燃性空気とガスの予混合物をバーナーに供給するように配されたファンと、
    －燃焼、煙道ガス、および／またはバーナーに供給される空気とガスの混合物の情報を提供する値を測定するように構成され、前記値に関する測定データを生成するセンサーと、を備え、
    前記コントローラーは、センサーから前記値に関連する測定データを受信し、バーナー負荷、ファン速度、および／またはバーナーに供給される空気の流量を示す値と組み合わせて前記測定データを使用するように構成され、予混合物の空気対可燃性ガス比を設定するように前記機構を制御する、
    請求項１５に記載のバーナーシステム。
24. 少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか、または温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、煙道ガス温度および／またはバーナーの火炎温度を表す、請求項２３に記載のバーナーシステム。
25. 少なくとも１つのセンサーは、温度センサーであるか、または温度センサーを含み、燃焼の情報を提供する値は、バーナーのバーナーデッキの温度を表す、請求項２３に記載のバーナーシステム。
26. 少なくとも１つのセンサーは、バーナーによって生成される煙道ガスの酸素含有量を表す値、またはバーナーに供給される空気と可燃性ガスの予混合物の酸素含有量を表す値を測定するように構成される、請求項２３に記載のバーナーシステム。
    

Images