NL9000824A - Werkwijze voor het verbranden van een brandstof-luchtmengsel. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het verbranden van een brandstof-lucht-mengsel.

De uitvinding heeft allereerst betrekking op een werkwijze voor het verbranden van een brandstof-luchtmengsel in een verbrandingsruimte waaraan een stroom verbrandingslucht wordt toegevoerd en heeft in samenhang met deze werkwijze ook betrekking op een voor het toepassen daarvan geschikte brander.

Zoals de ervaring leert is bij een koud starten van de verbranding van een dergelijk mengsel het luchtaandeel eerst te hoog en gevoelige ventilatorbranders reageren daarop ongunstig, in het bijzonder wordt de ontstekingsgeschiktheid van het mengsel bij een dergelijke koude start verminderd.

Het doel van de uitvinding is daarom er voor zorg te dragen, dat voor het verbrandingsproces in de startfase van de verbranding een bijzonder gemakkelijk te ontsteken mengsel ter beschikking staat, dat bij een geringe vlamhoogte een sterke ionisatiestroom en daardoor een hoge zekerheid bij de start van de brander waarborgt en wel ook dan, wanneer het brandstofaandeel van een deelcapa-citeit van de brander dienovereenkomstig is gesmoord en/of moeilijk ontsteekbare brandstof wordt toegepast.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat aan de verbrandingsruimte in de startfase van de verbranding een verbrandingslucht-aandeel wordt toegevoerd, dat kleiner is dan het voor het er op aansluitende verbrandingsproces voorziene gewenste luchtaandeel, dat steeds optimaal is bemeten voor de warme brander.

Dit in de startfase van de brander bewust en doelgericht verminderde luchtaandeel zorgt voor het door de uitvinding beoogde effect, namelijk het aan de brander toevoeren van een goed ontsteekbaar mengsel, ook bij een laag ingestelde brandercapaciteit.

Een voor toepassing van de werkwijze geschikte brander met een, door een ventilatormotor aangedreven, ventilator voor toevoer van verbrandingslucht aan de verbran dingsruimte is gekenmerkt door een de capaciteit van deze ventilatormotor besturend en in de startfase van de in bedrijfstelling van de brander verlagend schakelcircuit.

Voor een verlaging van het luchtgetal binnen de startfase door middel van een dergelijk schakelcircuit staan in het kader van de uitvinding verschillende mogelijkheden ter beschikking.

Zo kan volgens een zeer eenvoudig uit te voeren variant van het schakelcircuit de ventilatormotor een slechts in de startfase inschakelbare, door middel van een shuntleiding overbrugbare, de capaciteit verminderende voorschakelweerstand omvatten.

Om de reductie van het luchtgetal tijdelijk tot de startfase te beperken kan, volgens een verder kenmerk van de uitvinding, zijn voorzien in een de shuntleiding na afloop van de startfase met de ventilatormotor verbindend en slechts in de startfase onderbrekend scha-kelcontact.

Een dergelijk schakelcontact kan worden bestuurd door een tijdschakelaar of ook door een temperatuur gevoelig schakelorgaan, bijvoorbeeld een thermoelement. Bij beide uitvoeringsvormen kan de duur van de startfase van geval tot geval optimaal worden begrensd.

Bovendien bestaat binnen het kader van de uitvinding ook nog de. mogelijkheid in het schakelcircuit van de ventilatormotor een temperatuur gevoelige voorschakelweerstand op te nemen, bijvoorbeeld een zogenaamde temperatuur gevoelige weerstand. De waarde van een dergelijke weerstand verandert continu bij toenemende temperatuur en past daardoor de capaciteit van de ventilatormotor traploos aan op de toenemende luchtbehoefte van de brander.

Een dergelijke voorschakelweerstand kan zijn aangebracht op een plaats waar hij bij in bedrijfstelling van de brander zelf geleidelijk aan warmer wordt, hetzij direct ofwel doordat hij is aangebraeht op een warmer wordend onderdeel, bijvoorbeeld aan de verbrandingsgasverzamel-kap van de branderruimte en indirect door dit onderdeel wordt verwarmd.

Om voor het verbrandingsproces tijdens de startfase van de verbranding een bijzonder gemakkelijk te ontsteken mengsel ter beschikking te stellen, dat bij een geringe vlamhoogte een sterke ionisatiestroom in een passende vlam-bewakingsinrichting en daardoor een hoge zekerheid bij de start van de brander waarborgt, ook dan wanneer het brandstof-aandeel van een deelcapaciteit van de brander passend is gesmoord en/of moeilijk ontsteekbare brandstof wordt toegepast, is er bij de werkwijze volgens de uitvinding verder in voorzien, dat de verlaging van het verbrandings-I luchtaandeel plaatsvindt in een voorspoel-fase en zich uitstrekt over de ontstekingsfase heen tot aan het einde van een vooraf bepaalde zekerheids-periode, waarna de toegevoerde stroom verbrandingslucht wordt vergroot.

Daardoor wordt een vermindering van het luchtgetal i bereikt en daardoor een voeding van de brander in de startfase met een bijzonder goed ontsteekbaar mengsel voor en tijdens de ontstekingsfase. Dit waarborgt een zeker ontsteken ook onder zeer moeilijke omstandigheden, zoals bijvoorbeeld de toepassing van moeilijk ontsteekbare brandstoffen.

Een verdere moeilijkheid bij branders ontstaat, wanneer tijdens het bedrijf de capaciteit van de brander sterk moet worden gesmoord.

Volgens een verder kenmerk wordt daarom voorgesteld, dat de verlaging van het verbrandingslucht-aandeel ook tijdens het bedrijf van de brander plaatsvindt in afhankelijkheid van een, van de vlam in de branderruimte afgeleid, signaal bij voorkeur een ionisatiesignaal, waarbij de verlaging plaatsvindt bij het onderschrijden van een vooraf bepaalde drempelwaarde.

In dit verband wordt bij een brander, waaraan via een gasklep en een ventilator een brandstof-lucht-mengsel kan worden toegevoerd en in de nabijheid waarvan tenminste één onder hoogspanning staande bewakingselektrode is aangebracht, volgens een verder kenmerk van de uitvinding voorgesteld, dat de gasklep en de ventilator zijn verbonden met een stuurschakeling waarvan de ene ingang is verbonden met de bewakingselektrode en die bij het onderschrijden van een bepaalde waarde van de door de bewakingselektrode opgenömen ionisatiestroom, het toerental van de ventilator verlaagt.

Door deze maatregelen wordt een eenvoudige opbouw van een brander verkregen, respectievelijk van de besturing daarvan, die een toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk maakt.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de tekening/ waarin:

Fig.1-5 branderinrichtingen overeenkomstig de uitvinding tonen; en

Fig.6 en 7 diagrammen tonen van de ventilator-spanning en van het ionisatiesignaal voor het koude startbe-drijf en van het branderbedrijf.

In de fig.l tot 5 is de ventilatormotor van de ventilator aangeduid met 1 en aan het schakelcircuit 2 daarvan wordt de spanning U aangelegd en door middel van een schakelcontact 3 wordt dit circuit gesloten wanneer dit gewenst is, namelijk voor het toevoeren van verbrandingslucht aan de brander. In de fig. 2 en 4 is aanvullend ook de brander 4 zelf aangegeven welke brander zich bevindt binnen een door een wand 5 omsloten branderruimte 6, die ook de warmtewisselaar 7, bijvoorbeeld van een water-verhitter, omvat. Deze branderruimte 6 gaat via een verbran-dingsgasverzamelkap 8 over in een verbrandingsgasafvoer 9, die uitmondt in een schoorsteen of direct in de atmosfeer.

Volgens de in fig.l weergegeven uitvoeringsvorm van het schakelcircuit 2 van de ventilatormotor 1 omvat dit schakelcircuit 2 een slechts in de startfase inschakel-bare voorschakelweerstand 11, die door middel van een shuntleiding 10 kan worden overbrugd en die de capaciteit van de ventilatormotor 1 verlaagt. Het schakelcircuit 2 omvat verder een deze shuntleiding 10 na afloop van de startfase met de ventilatormotor 1 verbindend en slechts in de startfase onderbrekend schakelcontact 12, dat volgens fig.l wordt bestuurd door middel van een tijdschakelaar 13 en een instelorgaan 14.

In de op deze wijze tijd-afhankelijk bestuurde en tijdelijk begrensde startfase sluit dit schakelcontact 12 het schakelcircuit 2 in via de voorschakelweerstand 11, die er voor zorgt dat de capaciteit van de venti-latormotor 1 wordt gesmoord en dus naar de branderruimte van de brander slechts een naar verhouding gering verbran-dingslucht-aandeel stroomt.

In de weergegeven stand van het schakelcircuit 12, die overeenkomt met het normale bedrijf van de brander en met de warme toestand daarvan, wordt daarentegen aan de ventilatormotor 1 via de shuntleiding 10 de volledige stroom toegevoerd, zodat de ventilatormotor zijn volle capaciteit levert en de ventilator aan de branderruimte de gewenste hoeveelheid lucht toevoert.

De uitvoeringsvorm van het schakelcircuit 2 volgens fig.2 onderscheidt zich van dat volgens fig.l slechts daarin, dat het schakelcontact 12 wordt bestuurd door een temperatuur-gevoelig schakelorgaan, bij voorkeur een thermoelement 15, dat zich bevindt aan de verbran-dingsgasverzamelkap 8 van de branderruimte 6 van de brander 4 en door de verbrandingsgassen van de brander 4 indirect wordt verwarmd en via een stuurleiding 16 is verbonden met de spoel 17 van het elektromagnetische schakelcontact 12.

Tengevolge van de na de in bedrijfstelling van de brander 4 voortdurend toenemende verwarming van het thermoelement 15 sluit, na afloop van een bepaalde tijdsperiode, het schakelcontact 12 de shuntleiding 10 en na deze thermisch beperkte tijdsperiode wordt aan de brander 4 door de ventilatormotor 1 volledig het optimale aandeel aan verbrandingslucht toegevoerd.

Volgens de in de fig.3 en 4 weergegeven uitvoeringsvormen omvat het schakelcircuit 2 een temperatuur-gevoelige voorschakelweerstand, waarvan de weerstand door een temperatuur-gevoelige geleider 18, bij toenemende temperatuur voortdurend vermindert. Hierdoor wordt allereerst in de koude toestand de capaciteit van de ventilatormotor 1 gesmoord maar neemt de capaciteit, bij toenemende verwarming, continu toe tot aan de volledige waarde.

Deze temperatuur-gevoelige voorschakelweerstand 18 is aangebracht op een plaats waar hij continu wordt opgewarmd bij het in bedrijf nemen van de brander 4, hetzij direct of indirect.

Fig.4 toont een uitvoeringsvorm waarbij deze voorschakelweerstand 18 is aangebracht op de verbrandings-gasverzamelkap 8 van de branderruimte 6 en daardoor bij het in bedrijf nemen van de brander 4 indirect wordt verwarmd door dit onderdeel van de door de brander verhitte inrichting, bijvoorbeeld een waterverhitter.

Volgens fig.5 is de van een keramische poreuze branderplaat voorziene brander 4 aangebracht in een branderruimte 6, waarin ook een warmtewisselaar 7 is ondergebracht. De voeding van de brander 4 vindt plaats via een gasklep 22, die de gastoevoer regelt en een ventilator 1, die de luchttoevoer naar de brander 4 bestuurt.

Verder zijn iri het gebied van de brander 4 ontstekings-elektroden 20 en een bewakingselektrode 21 aangebracht die beide onder hoogspanning kunnen staan.

Deze elektroden 20 en 21 zijn verbonden met een stuurschakeling 23, die de gasklep 22 en de ventilator 1 bestuurt.

De besturing 23 werkt daarbij, zoals blijkt uit fig.6, bij koude start op die wijze, dat tijdens de voorspoel-fase, waarin de branderruimte 6 vrijgemaakt wordt van een ontsteekbaar mengsel, de ventilatorspanning en daardoor het toerental van de ventilator 1 wordt gereduceerd. Daarbij blijft het toerental van de ventilator 1 ook tijdens het voor de ontsteking plaatsvindende- openen van de gasklep gehandhaafd voor een daarop aansluitende zekerheidsperiode, gedurende welke de brander moet ontsteken en eventueel ook gedurende een verdere periode.

Daarna wordt het toerental van de ventilator continu of trapsgewijs weer verhoogd.

Öp doelmatige wijze vindt daarbij de verhoging van het toerental van de ventilator 1 plaats vanaf het tijdstip dat het ionisatiesignaal, dat bij toenemende temperatuur in het gebied van de bewakingselektrode 21 optreedt, een bepaalde drempelwaarde Is overtreft, zoals dit blijkt uit een vergelijking van de beide diagrammen van fig.6.

Verder wordt er volgens de uitgevonden werkwijze in voorzien dat, zoals blijkt uit fig.7, zodra vanwege een vermindering van de brandercapaciteit het ionisatie-signaal onder een drempelwaarde Is daalt, de ventilator-spanning en daardoor het toerental van de ventilator 1 wordt verlaagd, terwijl de ventilatorspanning weer wordt verhoogd zodra het ionisatiesignaal stijgt tot boven de drempelwaarde Is. Daarbij kan de ventilatorspanning bij het stijgen van het ionisatiesignaal tot boven de drempelwaarde sprongsgewijs tot de normale waarde worden verhoogd.

Deze wijze van werken wordt beperkt tot ongeveer vijf maal per uur.

Claims (13)

1. Werkwijze voor het verbranden van een brandstof-lucht-mengsel in een verbrandingsruimte waaraan een stroom verbrandingslucht wordt toegevoerd, met het ken merk, dat aan de verbrandingsruimte in de startfase van de verbranding een verbrandingslucht-aandeel wordt toegevoerd dat kleiner is dan het, voor het er op aansluitende verbrandingsproces voorziene, gewenste luchtaandeel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het k e n m e r k, dat de verlaging van het verbrandingslucht-aandeel plaatsvindt in een voorspoelfase en zich uitstrekt over de ontstekingsfase heen tot aan het einde van een vooraf bepaalde zekerheids-periode, waarna de toegevoerde stroom verbrandingslucht wordt vergroot.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t h e t k e n m e r k, dat de verlaging van het verbrandingslucht-aandeel ook tijdens bedrijf van de brander plaatsvindt in afhankelijkheid van een, van de vlam van de branderruimte afgeleid, signaal bij voorkeur een ionisatie-signaal, waarbij de verlaging plaatsvindt bij het onderschrijden van een vooraf bepaalde drempelwaarde.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vergroting van het verbrandingslucht-aandeel na beëindiging van de verlagings· fase stapsgewijs plaatsvindt.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, m e t het k e n m er k, dat binnen een brander-huis het aantal fasen, tijdens welke het verbrandingslucht-aandeel wordt verlaagd, beperkt is.

6. Brander voor toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1 met een,door een ventilatormotor aangedre- ven, ventilator voor toevoer van verbrandingslucht aan de verbrandingsruimte, gekenmerkt door een de capaciteit van de ventilatormotor (1) besturend en in de startfase van de in bedrijfstelling van de brander (4) verlagend schakelcircuit (2) (fig. 1 tot 4).

7. Brander volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat het schakelcircuit (2) van de ventilatormotor (1) een slechts in de startfase inschakel-bare, door middel van een shuntleiding (10) overbrugbare, de capaciteit verminderende voorschakelweerstand (11) omvat (fig. 1,2).

8. Brander volgens conclusie 7, gekenmerkt door een de shuntleiding (10) na afloop van de startfase met de ventilatormotor (1) verbindend en slechts in de startfase onderbrekend, door een tijdschakelaar (10) bestuurd schakelcontact (12) (fig.l).

9. Brander volgens conclusie 7, gekenmerkt door een de shuntleiding (10) na afloop van de startfase met de ventilatormotor (1) verbindend en slechts in de startfase onderbrekend, door een temperatuur-gevoelig schakelorgaan, bijvoorbeeld een thermoelement (15) , bestuurd schakelcontact (12) (fig.2).

10. Brander volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat het schakelcircuit (2) van de ventilator (1) een temperatuur-gevoelige voorschakelweerstand, bijvoorbeeld een temperatuur-gevoelige geleider (18) omvat, die bij toenemende temperatuur de grootte van zijn weerstand vermindert (fig.3,4).

11. Brander volgens conclusie 10, m e t het kenmerk, dat deze voorschakelweerstand (18) is aangebracht op een plaats waar hij bij in bedrijfstelling van de brander (4) wordt verwarmd (fig.3,4).

12. Brander volgens conclusie 11, m e t het fc e n m e r k, dat de voorschakelweerstand (18) is aangebracht op een bij in bedrijfstelling van de brander (4) warmer wordend onderdeel, bijvoorbeeld op de verbrandingsgasver zamelkap (8) van de branderruimte (6) (fig.4).

13. Brander voor toepassing van de werkwijze volgens conclusie 2, waaraan via een gasklep en een ventilator een brandstof-lucht-mengsel kan worden toegevoerd en in de nabijheid waarvan tenminste één onder hoogspanning staande bewakingselektrode is aangebracht, met het k e n m e r k, dat de gasklep (4) en de ventilator (5) zijn verbonden met een stuurschakeling (8) waarvan de ene ingang is verbonden met de bewakingselektrode (7) en die bij het onderschrijden van een bepaalde waarde van de door de bewakingselektrode (7) opgenomen ionisatiestroom, het toerental van de ventilator (5) verlaagt.