DE19912076A1 - Vormischbrenner für gasförmige Brennstoffe - Google Patents

Abstract

Der Vormischbrenner (1) weist eine Ionisationselektrode (8) auf, die an eine Regeleinrichtung angeschlossen ist. Im Bereich der Ionisationselektrode (8) arbeitet der Vormischbrenner (1) mit erhöhter Flächenbelastung. Dabei ist der Ionisationselektrode ein Pilotbrenner (9) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vormischbrenner für gasför­ mige Brennstoffe, mit einer Ionisationselektrode, die an ei­ ne Regeleinrichtung angeschlossen ist.

Der Brenner arbeitet nach dem sogenannten SCOT-Verfah­ ren, bei den das von der Ionisationselektrode gelieferte Io­ nisationssignal elektronisch aufbereitet wird, um eine Aus­ sage über die Flammentemperatur und damit über die Luftzahl zu liefern. Das Verfahren zielt darauf ab, die Luftzahl kon­ stant zu halten und damit eine schadstoffarme Verbrennung von Gasen mit wechselnder Zusammensetzung zu ermöglichen.

Allerdings hängt die Güte der Regelung von der Geradli­ nigkeit des Verlaufs des Ionisationssignals über der Bren­ nerleistung ab.

Insbesondere im unteren, häufig aber auch bereits im oberen Leistungsbereich ist eine starke Verminderung des Si­ gnals zu beobachten. Die Brenner sind aufgrund ihrer techni­ schen Konzeption und ihrer Materialeigenschaften nicht in der Lage, der Regelung ein Ionisationssignal zur Verfügung zu stellen, welches über der Leistung weitgehend linear ver­ läuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennerre­ gelung dahingehend zu verbessern, daß ihr ein Ionisationssi­ gnal geliefert wird, dessen Linearität über der Brennerlei­ stung erhöht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Vor­ mischbrenner erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbelastung des Vormischbrenners im Bereich der Ionisa­ tionselektrode erhöht ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Qualität des Ionisationssignals von der Flächenbelastung des Brenners abhängt. Je niedriger die Flächenbelastung ist, de­ sto schwächer ist das Ionisationssignal und desto früher beginnt sein Abfall mit sinkender Brennerleistung. Anderer­ seits geht der allgemeine technische Trend in Richtung auf niedrige Flächenbelastungen, um möglichst geringe Schad­ stoffemissionen zu erzielen.

Die Erfindung schafft eine örtliche Erhöhung der Flä­ chenbelastung und ermöglicht in vielen Fällen erst den Ein­ satz des SCOT-Verfahrens durch entsprechende Verbesserung der Qualität des Ionisationssignals. Unter allen Umständen wird der nutzbare Leistungsbereich des Brenners nach unten hin erweitert. Die Erhöhung der Flächenbelastung ist lokal begrenzt und führt daher zu keiner, im schlimmsten Falle nur zu einer unerheblichen Beeinflussung der Emissionswerte.

Häufig ist es vorteilhaft, den Vormischbrenner mit einem Pilotbrenner zu versehen, der der Ionisationselektrode zuge­ ordnet wird und mit höherer Flächenbelastung als der eigent­ liche Brenner arbeitet.

Handelt es sich bei dem Vormischbrenner um einen sol­ chen, der mit einem Flammenhalter oder Gemischverteiler ar­ beitet, welcher eine Mehrzahl von Gemischaustrittsöffnungen aufweist, so wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschla­ gen, die Gemischdurchtrittsfläche des Flammenhalters im Be­ reich der Ionisationselektrode zu vergrößern. Der zusätzli­ che Aufwand für einen Pilotbrenner wird also ersetzt durch eine geringfügige konstruktive Umgestaltung des Flammenhal­ ters.

Dabei können dessen Gemischdurchtrittsöffnungen im Be­ reich der Ionisationselektrode vergrößert werden. Vorteil­ hafter für einen stabilen Brennerbetrieb kann es sein, im kritischen Bereich die Dichte der Gemischdurchtrittsöffnun­ gen zu erhöhen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Vormischbrenners samt Regeleinrichtung;

Fig. 2 ein zu Fig. 1 gehörendes Diagramm;

Fig. 3 einen Teil eines abgewandelten Brenners.

Der Vormischbrenner 1 nach Fig. 1 ist an eine Luftlei­ tung 2 sowie an eine Gasleitung 3 angeschlossen. In der Luftleitung arbeitet ein Gebläse 4, während in der Gaslei­ tung ein Druckregler 5 angeordnet ist. Der Druckregler 5 ar­ beitet in Abhängigkeit von einer Zusatzelektronik 6, die ih­ rerseits an eine kundenspezifische Kesselelektronik 7 ange­ schlossen ist. Letztere steuert außerdem das Gebläse 4.

Eine als Linie angedeutete Ionisationselektrode 8 lie­ fert ihr Signal an die Zusatzelektronik 6, in der dieses Si­ gnal derart verarbeitet wird, daß es die Luftzahl des Vor­ mischbrenners 1 repräsentiert.

Die Ionisationselektrode 8 ist im Bereich eines Pilot­ brenners 9 angeordnet, der sowohl mit der Luftleitung 2 als auch mit der Gasleitung 3 in Verbindung steht und daher ein Gemisch verbrennt, wie es auch dem Brennerkopf 1', zugeführt wird. Allerdings ist der Pilotbrenner 9 auf eine höhere Flä­ chenbelastung als der Brennerkopf 1', eingestellt. Die Zu­ satzelektronik 6 erzeugt also ein Ionisationssignal hoher Qualität.

In Fig. 2 ist dieses Signal über der Kesselleistung auf­ getragen, und zwar im Vergleich zu demjenigen Signal, das sich ergibt, wenn die Ionisationselektrode im Bereich des mit niedriger Flächenbelastung arbeitenden Brennerkopfes 1', angeordnet ist. Ersichtlich fällt dann das Ionisationssignal mit sinkender Brennerleistung sehr stark ab, worunter die Qualität der Regelung leidet, und zwar mit der Folge, daß die Luftzahl des Vormischbrenners 1 bei Gasänderungen nicht mehr konstant gehalten werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Gemischverteiler 10 eines Vormisch­ brenners in Form einer Brennerplatte, die mit einer Mehrzahl von Gemischdurchtrittsöffnungen 11 versehen ist. Über dem größten Flächenbereich der Brennerplatte ist die Dichte der Gemischdurchtrittsöffnungen 11 so gewählt, daß der Brenner mit niedriger Flächenbelastung arbeitet und daher günstige Emmissionswerte erzielt.

Die Ionisationselektrode 8 ist am linken Rand der Bren­ nerplatte angeordnet und erstreckt sich in deren Bereich hinein. Wie dargestellt, ist hier die Dichte der Gemisch­ durchtrittsöffnungen 11 erhöht. Die Gemischdurchtrittsfläche ist also vergrößert, so daß der Brenner in diesem Bereich mit erhöhter Flächenbelastung arbeitet. Der Effekt ent­ spricht dem des Pilotbrenners 9 nach Fig. 1. Da die Erhöhung der Flächenbelastung lokal begrenzt ist, werden die Emmissi­ onswerte kaum beeinflußt.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmög­ lichkeiten gegeben. So besteht die. Möglichkeit, im Bereich der Ionisationselektrode die Größe der Gemischdurchtritts­ öffnungen zu erhöhen. Auch kann abweichend von Fig. 1 der Pilotbrenner direkt mit dem Brennerkopf gekoppelt sein. Die Art der Regelelektronik ist beliebig, allerdings unter der Voraussetzung, daß aus dem Ionisationsstrom der Elektrode ein die Luftzahl repräsentierendes Signal abgeleitet werden kann.

Claims (4)

1. Vormischbrenner für gasförmige Brennstoffe, mit einer Ionisationselektrode (8), die an eine Regeleinrichtung ange­ schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbelastung des Vormischbrenners (1) im Be­ reich der Ionisationselektrode (8) erhöht ist.

2. Vormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ionisationselektrode (8) ein Pi­ lotbrenner (9) zugeordnet ist.

3. Vormischbrenner nach Anspruch 1, mit einem Gemisch­ verteiler (10), der eine Mehrzahl von Gemischdurchtrittsöff­ nungen (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischdurchtrittsfläche des Gemischverteilers (10) im Bereich der Ionisationselektrode vergrößert ist.

4. Vormischbrenner nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichte der Gemischdurchtritts­ öffnungen (11) des Gemischverteilers (10) im Bereich der Io­ nisationselektrode (8) erhöht ist.