DE10045272A1 - Feuerungseinrichtung mit Überwachung der Flammenlänge - Google Patents

Abstract

Eine Feuerungseinrichtung weist einen Temperatursensor auf, dessen Länge so groß bemessen ist, dass er im Teillastbereich des Brenners nur zum Teil von dem Flammenkern, der sich vor dem Brenner ausbildenden Flamme erfasst wird. Vorzugsweise taucht der Temperatursensor frühestens bei Volllast und maximaler denkbarer Flammenlänge vollständig in den Flammenkern ein. Dieser Temperatursensor ist dazu geeignet, anhand der sich bei gegebener Gasmenge und Luftmenge einstellenden Flammenlänge L die Gasart zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerungseinrichtung und ein Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Feuerungsein­ richtung.

Feuerungseinrichtungen dienen der Erzeugung von Wär­ meleistung durch Verbrennung eines bspw. gasförmigen Brennstoffs. Die Feuerungseinrichtung muss meist an ver­ schiedene Betriebsfälle anpassbar sein, zu denen unter­ schiedliche Leistungsanforderungen, unterschiedliche Umge­ bungsbedingungen und unterschiedlichen Brennstoffarten gehören. Im dem gesamten Betriebsbereich sind in der Regel vorgegebene Rahmenbedingungen einzuhalten, wie bspw. Ab­ gasgrenzwerte oder ähnliches. Außer Schwankungen der Gas­ qualität, d. h. der chemischen Zusammensetzung des Brenns­ toffs und seines Heizwerts, wirken weitere Randbedingungen auf den Betrieb eines Brenners ein, die die Verbrennung beeinflussen können. Dazu gehören Luftdruck- oder Tempera­ turänderungen, Änderungen der Luftfeuchtigkeit, der Brennstofffeuchtigkeit und ähnliches.

Aus der DE 197 34 574 A1 ist die Erfassung des Betriebs eines Brenners durch Temperaturüberwachung am Flammenfuss­ punkt bekannt. Bei der vorbekannten Einrichtung ist an dem Flammenfusspunkt ein Temperatursensor angeordnet. Der Flammenfusspunkt markiert den Beginn oder Anfang der Hauptreaktionszone der Flamme. Der Temperatursensor dient der Erfassung von Verlagerungen der Hauptreaktionszone, wobei eine solche Verlagerung als Kriterium für die Nach­ regelung des Brenners herangezogen wird. Hat die Flamme sich relativ stark verlagert und berührt das Sensorelement nicht mehr, kann dies nachteiligen Einfluss auf die an­ geschlossene Regelung haben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und ro­ bustes Verfahren zur Regelung oder Steuerung eines Bren­ ners sowie eine entsprechende Feuerungseinrichtung zu schaffen, wobei die Feuerungseinrichtung auf einfache Wei­ se eine Anpassung an schwankende Gasqualität und/oder ge­ änderte Umgebungsbedingungen vornehmen soll.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, eine Feuerungsein­ richtung und ein zugehöriges Regel- oder Steuerungsverfah­ ren für diese zu schaffen, wobei die Anpassung der Regeleinrichtung an unterschiedliche Brenner sowie die Anpas­ sung der Feuerungseinrichtung an unterschiedliche Gasarten und Einsatzbedingungen ohne aufwendige Einstellarbeiten oder Programmierarbeiten erforderlich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 16 ge­ löst.

Die erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung weist einen Temperatursensor auf, der die Flammenlänge erfasst, und zwar vorzugsweise weitgehend unabhängig von der Kerntempe­ ratur der Flamme. Es wird als vorteilhaft angesehen, den Temperatursensor so auszubilden, dass er insbesondere die Länge der Hauptreaktionszone der Flamme (Flammenkern) er­ fasst. Die Flammenlänge ist bei gegebenem Brennstoff/Luft- Verhältnis (Luftzahl λ) und gegebenem Gesamt-Massenstrom charakteristisch für die dem Brenner zugeführte Gasart. Auf dieser Basis sind einfachste Regelstrategien zur Rege­ lung oder Steuerung des Brenners und einfachste Strategien zur Erkennung der verwendeten Gasart möglich. Wird bspw. dem Brenner ein unbekannter Brennstoff mit einer festge­ legten und somit bekannten Luftzahl λ und festgelegtem Massen- und Volumenstrom zugeführt und die sich ergebende Flammenlänge erfasst, kann die Steuereinrichtung anhand dessen auf die Gasart schließen und die weitere Steuerung oder Regelung des Brenners anhand vorhandener abgespei­ cherter oder erlernter Kennfelder vornehmen. Stimmt die beim Betrieb des Brenners erzielte Flammenlänge nicht mehr mit dem für die zugrundegelegte Gasart in dem betreffenden Betriebspunkt erwarteten Werten überein, kann daraus auf eine Änderung der Brennstoffqualität geschlossen werden und entweder unmittelbar oder nach einem weiteren Testlauf auf die andere. Brennstoffart umgeschaltet werden. Der wei­ tere Testlauf beinhaltet bspw. den kurzzeitigen Betrieb des Brenners mit vorgegebener Luftzahl und Gemischmenge oder Leistung und die Beobachtung der sich einstellenden Flammenlänge.

Zur Erfassung der Flammenlänge dient ein Temperatur­ sensor, der in einem ersten Betriebspunkt des Brenners von der Flamme bzw. dem Flammenkern ganz erfasst wird und in einem zweiten Betriebspunkt nur teilweise erfasst wird und somit aus der Flamme herausragt. Der Temperatursensor kann bspw. ein länglicher temperaturabhängiger Widerstand sein, dessen Widerstand in charakteristischer Weise von der Län­ ge seines beheizten Abschnitts abhängt. Ist der Widerstand des beheizten Abschnitts sehr viel kleiner als der des nichtbeheizten Abschnitts, spielt der sich im heißen Ab­ schnitt einstellende Widerstand eine untergeordnete Rolle. Der Gesamtwiderstand des Widerstandselements wird durch die Länge des hochohmigen Abschnitts, d. h. des vergleichs­ weise kalten Abschnitts, bestimmt. Unabhängig davon, wie präzise der sich einstellende Widerstandswert die tatsäch­ liche Flammenlänge kennzeichnet, ist der von dem Tempera­ tursensor gelieferte Widerstandswert bei festgelegtem Vo­ lumenstrom oder Massenstrom und festgelegter Luftzahl ein meist eindeutiges Kennzeichen für die Brennstoffart. Der gleiche Widerstandswert kann mit einer längeren, weniger heißen und mit einer kürzeren heißeren Flamme erreichbar. Er kennzeichnet somit eine Vergleichsflammenlänge, d. h. die Länge einer Flamme mit gegebener Temperatur, die den gleichen Widerstandswert erzeugen würde, wie die tatsäch­ liche Flamme.

Alternativ kann der Temperatursensor aus einer Reihe von Einzelwiderständen bestehen oder durch mehrere in ei­ ner Reihe angeordnete Widerstände. Diese können in glei­ chen oder unterschiedlichen Abständen zueinander angeord­ net sein und einzeln mit der Steuereinrichtung verbunden sein. Alternativ können sie auch insgesamt oder gruppen­ weise in Reihe oder parallel geschaltet oder anderweitig zusammengefasst sein.

Zusätzlich zu dem die Flammenlänge bzw. die Ver­ gleichsflammenlänge erfassenden Temperatursensor kann ein zweiter Temperatursensor vorgesehen sein, der bspw. bei allen Betriebsbereichen des Brenners vollständig in den Flammenkern eintaucht. Dieser Sensor kann dazu dienen, die mittlere Flammentemperatur zu erfassen. Dies hat den Vor­ teil, dass unabhängige Signale existieren, von denen eines die Vergleichsflammenlänge und das andere die Flammenkern­ temperatur charakterisiert. Damit kann eines der Signale zur Einstellung eines optimalen Brennstoff/Luft­ verhälnisses (λ) und das andere zur Einstellung der ge­ wünschten Brennerleistung herangezogen werden. Außerdem lässt sich aus der Vergleichsflammenlänge und der Flammen­ kerntemperatur die tatsächliche Flammenlänge ermitteln.

Die Temperatursensoren sind vorzugsweise korrosions­ feste Keramikelemente mit einem stetigen Zusammenhang zwi­ schen Temperatur und ohmschen Widerstand. Dies ist bspw. bei negativer Temperaturcharakteristik gegeben, wobei die Kennlinie, d. h. der Temperatur-Widerstands-Zusammenhang eine Kennlinie ist, die monoton verläuft. Die erste und die zweite Ableitung dieser Kennlinie weisen vorzugsweise keine Vorzeichenwechsel auf.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie den Brennstoffstrom und/oder den Luftstrom und/oder die Zusammensetzung des Brennstoff/Luftstroms und/oder den Gesamtstrom so festlegt, dass die Flammen­ temperatur, die Flammenlänge (bzw. die Vergleichsflammen­ länge) oder beides jeweils mit einem vorgegebenen Wert in Übereinstimmung gebracht wird. Dies kann durch Regel­ schleifen erfolgen, die jeweils die Flammenkerntemperatur und/oder die Flammenlänge regulieren. Derartige Regel­ schleifen können einen Kennzeichnblock enthalten, der durch einen Speicher und eine zugehörige Verarbeitungsein­ richtung gebildet ist. Der Kennzeichenblock ordnet den gemessenen Wert der Flammenlänge (oder der Vergleichsflam­ menlänge) der Gasart zu und speichert diese ab. Alternativ kann ein Teil der Betriebsführung des Brenners anhand der erfassten Verhältnisse von einer Steuereinrichtung über­ nommen werden.

Bspw. kann die Feuerungseinrichtung den Brenner zu­ nächst mit einem gegebenen Gasstrom betreiben und die zu­ gehörige Luftmenge solange variieren, bis eine gewünschte Flammenlänge und/oder eine gewünschte Flammentemperatur erreicht wird. Aus dem dazu erforderlichen Luftstrom kann die Steuereinrichtung das Luftverhältnis (λ) bestimmen. Alternativ kann die Steuereinrichtung ausgehend von einem gegebenen Gasstrom die Luftzumischung solange variieren, bis eine maximale Länge des heißen Flammenkerns oder eine gewünschte Länge des heißen Flammenkerns (bzw. einer Ver­ gleichsflammenlänge) erreicht ist und daraus auf die Gas­ art schließen. Diese kann dann der weiteren Regulierung des Brenners zugrundegelegt werden.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Feuerungseinrichtung mit einer einfachen Regelungsstrategie an wechselnde Gasqualitäten an­ passbar ist. Die Anpassung kann im Rahmen des gewöhnlichen Betriebs ohne gesonderten Testlauf vorgenommen werden. Damit ist insbesondere die Reaktion auf schleichende, d. h. allmählich auftretende Änderungen des Heizwerts oder der chemischen Zusammensetzung des Brennstoffs möglich.

Der Temperatursensor kann zusätzlich zum Zünden einer Flamme als Glühzünder betrieben werden. Dies insbesondere, wenn er aus einem relativ niederohmigen Widerstandsmateri­ al mit vorzugsweise nichtlinearer Temperatur-Widerstands­ kennlinie besteht. Insbesondere ist hier ein Material mit PTC-Charakteristik (z. B. spezielle Keramik) von Vorteil. Die Steuereinrichtung beaufschlagt den Temperatursensor dazu während einer entsprechenden Zündbetriebsphase mit einem Betriebsstrom oder einer Betriebsspannung, die den Temperatursensor auf eine gewünschte Glühtemperatur er­ hitzt.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, der Zeich­ nung oder der Beschreibung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Feuerungseinrichtung mit Flammenlängen­ erfassung, in schematischer Darstellung,

Fig. 2 und Fig. 3 die Feuerungseinrichtung nach Fig. 1, in ei­ ner ausschnittsweisen und schematisierten Darstellung,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform einer Feue­ rungseinrichtung, in schematisierter Darstellung,

Fig. 5 eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Feuerungseinrichtung, in schematisierter Darstellung,

Fig. 6 eine Darstellung verschiedener Vergleichsflam­ menlängen unterschiedlicher Gasarten, als Diagramm, und

Fig. 7 einen Brenner mit radial angeordnetem Flammen­ sensor, in Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist eine Feuerungseinrichtung 1 ver­ anschaulicht, zu der ein Brenner 2 und eine Betriebsein­ richtung 3 gehören. Die Betriebseinrichtung 3 beinhaltet ein Mittel zur Zuführung von Luft oder Gas/Luftgemisch zu dem Brenner 2. Dieses Mittel ist z. B. ein Gebläse 4, das über einen nicht weiter veranschaulichten Gebläsemotor betrieben wird. Eine von dem Gebläse 4 zu dem Brenner 2 führende Leitung 5 dient der Gemischzuführung zu dem Bren­ ner 2. Der Gebläsemotor des Gebläses 4 ist über eine Lei­ tung 5 mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden, die zu dem Betriebsgerät 3 gehört.

Zur Zuführung von Brennstoff, bspw. Gas zu dem Bren­ ner 2, dient eine Gaszuführungsleitung 7, die von einem Gasspeicher oder dem öffentlichen Gasnetz zu der Leitung 5 oder einer zu dem Gebläse 4 führenden Luftansaugleitung 9 führt. In der Gaszuführungsleitung 7 ist eine Dosierein­ richtung, bspw. ein Steuerventil 11 angeordnet, das über eine Leitung 12 mit der Steuereinrichtung 6 verbunden ist und den durchgelassenen Gasstrom festlegt.

Der Brenner 2 weist Brenneraustrittsöffnungen 14 auf, aus denen Gas/Luftgemisch austritt, wobei sich oberhalb des Brenners bzw. seiner Austrittsöffnungen 14 eine Flamme 15 ausbildet. Oberhalb des Brenners 2 ist ein Temperatur­ sensor 16 angeordnet, der sich in Flammenlängsrichtung erstreckt und so lang ausgebildet ist, dass zumindest eine Teillastflamme nur einen Teil des Temperatursensors 16 erfasst und erwärmt. Dies ist insbesondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Der Temperatursensor 16 ist ein stab­ förmiges längliches, vorzugsweise aus Keramik bestehendes Element, dessen ohmscher Widerstand temperaturabhängig ist. Vorzugsweise weist dieses Material eine NTC-Charakte­ ristik (negativer Temperaturkoeffizient) auf. Es erwärmt sich nur über einen Teil seiner Länge und zwar über den Teil, der in die Flamme 15 bzw. ihren Flammenkern 17 ragt. Dieser stellt die Hauptreaktionszone dar.

Der Temperatursensor 16 ist an die Steuereinrichtung 6 angeschlossen. Dieser erhält an einem Eingang 18 ein Leistungssignal P, das die gewünschte Wärmeleistung des Brenners 2 kennzeichnet. Das Leistungssignal P wird an einen Kennfeldblock 19 geleitet, der Bestandteil der Steu­ ereinrichtung 6 ist und für die verwendete Gasart, bspw. Erdgas, eines bestimmten Lieferanten zugehörigen Luftströ­ me und Gasströme D_luft, D_Gas abgespeichert hat. Diese den Luftstrom D_Luft und den Gasstrom D_Gas kennezeichnenden Werte oder Signale werden an einen Regelblock 21 geliefert, der dann das Gebläse 4 und das Gasventil 11 entsprechend ein­ stellt. Außerdem kann der Kennfeldblock 19 bedarfsweise mehrere Kennfelder für unterschiedliche Gasarten beinhal­ ten. Um diese zu unterscheiden, kann in dem Kennfeldblock 19 für jede Gasart bei einem charakteristischen Gas/Luft- Verhältnis λ die zugehörige Flammenlänge abgespeichert sein. Dabei genügt es, die Flammenlänge oder die Ver­ gleichsflammenlänge für einen bestimmten Gasstrom und ein bestimmtes Gas/Luft-Verhältnis abzuspeichern, wenn die sich dann ergebende Flammenlänge für die Gasart charakte­ ristisch ist. Dies ist in Fig. 6 veranschaulicht. Zur Erfassung der Flammenlänge ist der Temperatursensor 16 mit einem Auswerteblock 22 verbunden, der aus dem von dem Tem­ peratursensor 16 abgegebenen Signal an seinem Ausgang ein Flammenlängensignal bereitstellt und dieses über eine Ver­ bindung 23 an den Kennfeldblock 19 liefert. Dieser kann für die weitere Steuerung des Brenners die so erfasste Gasart zugrundelegen.

Die insoweit beschriebene Feuerungseinrichtung 1 ar­ beitet wie folgt:
Bei Inbetriebnahme setzt der Kennfeldblock 19 zu­ nächst eine erwartete oder voreingestellte Gasart voraus. Kommt ein Leistunganforderungssignal P, das eine bestimmte Wärmeleistung kennzeichnet, bestimmt dieser Kennfeldblock 19 anhand der zugrundegelegten Gasart und der Leistung den dafür erforderlichen Gasstrom D_Gas und den zugehörigen Luftstrom D_Luft. Der Ansteuerblock 21 stellt das Gasventil 11 und das Gebläse 4 entsprechend ein und der Brenner 2 erzeugt eine bestimmte Flamme. Stimmt die tatsächliche Gasart, d. h. der Heizwert des tatsächlich vorhandenen Ga­ ses mit dem in dem Kennfeldblock 19 zugrundegelegten Gas überein, entspricht auch die sich einstellende Flammenlän­ ge dem erwarteten Wert. Dies wird über den Temperatursen­ sor 16 und den Flammenlängenerfassungsblock 22 fest­ gestellt und über die Verbindung 23 entsprechend an den Kennfeldblock 19 zurückgemeldet.

Stimmt die Gasqualität jedoch nicht mit den Grund­ annahmen überein, stellt sich eine vom Sollwert verschie­ dene Flammenlänge ein. Über den Temperatursensor 16 und den Auswerteblock 22 wird dies erfasst und an den Kenn­ feldblock 19 gemeldet. Dieser sucht nun nach der Gasart, die bei dem eingestellten Gasstrom und Luftstrom die tat­ sächlich vorhandene Flammenlänge ergeben würde. Wird eine solche Gasart eindeutig aufgefunden, wird diese für die weitere Steuerung und Einstellung des Brenners 2 zugrunde­ gelegt und der Luftstrom D_Luft und der Gasstrom D_Gas werden entsprechend dem sich für die gegebene Leistung P ergebenden neuen Werten festgelegt und an dem Gasventil 11 und dem Gebläse 4 eingestellt.

Kann in dem Kennfeldblock 19 keine Kennlinie gefunden werden, die für den anfänglich eingestellten Arbeitspunkt die tatsächlich vorhandene Flammenlänge liefern müßte, geht die Steuereinrichtung 6 in eine Probebetriebsart über, in der ein Probegasstrom und ein zugehöriger Luft­ gasstrom festgelegt werden. Dieser Probegasstrom und der zugehörige Luftgasstrom sind so gewählt, dass sie für jede bekannte und anzunehmende Gasart charateristische Flammen­ längen oder eine charakteristische Vergleichsflammenlänge ergeben. Anhand der sich nun einstellenden Flammenlänge kann die Steuereinrichtung 6 die Gasart eindeutig unter­ scheiden und erfassen und der weiteren Steuerung zugrunde­ legen.

Abweichend davon ist es möglich, insbesondere wenn der Kennfeldblock 19 leer ist oder nicht vorhanden ist, anstelle des Kennfeldblocks 19 einen Steuerblock einzuset­ zen, der bei gegebener Leistung P und daraus einen Gas­ strom D_Gas ableitet und den Luftstrom D_Luft so bemisst, dass die Flammenlänge je nach Anwendungsfall maximal oder mini­ mal wird. Alternativ kann die zu dem Gasstrom D_Gas beige­ mischte Luftmenge (Luftstrom) auch so bemessen werden, dass sich jeweils eine gewünschte Flammenlänge einstellt. Umgekehrt ist es ebenso möglich, von einem leistungsspezi­ fisch vorgegebenen Luftstrom D_Luft auszugehen und eine sol­ che Gasmenge D_Gas beizumischen, dass sich die gewünschte Flammenlänge ergibt. Allerdings wird bei dieser Regel- oder Steuerstrategie die gewünschte Leistung P nicht prä­ zise eingeregelt.

Bei einer erweiterten Ausführungsform der Feuerungs­ einrichtung 1, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist, ist zusätzlich zu dem als Flammenlängensensor dienenden Tempe­ ratursensor 16 ein räumlich weniger ausgedehnter Tempera­ tursensor 26 vorgesehen. Dieser ist ebenfalls ein Keramik­ sensor und so angeordnet und ausgebildet, dass er in jedem Fall vollständig in den Flammenkern 17 eintaucht. Der Steuer- oder Regeleinrichtung 6 stehen somit ein die Flam­ menkerntemperatur T und ein die Flammenlänge L kennzeich­ nendes Signal unabhängig voneinander zur Verfügung. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für Feuerungsein­ richtungen 1, die mit Brennstoffarten konfrontiert werden, deren Heizwert im Vorhinein nicht bekannt ist. Die Steuer­ einrichtung 6 enthält einen Kennfeldblock 19, der für ge­ wünschte Leistungen P jeweils einen zugehörigen Wert für die Flammenkerntemperatur T und die Flammenkernlänge L bereithält. Diese werden als Führungssignale für die Tem­ peratur T_Soll und für die Flammenkernlänge L_Soll an entspre­ chende Regler 21a, 21b ausgegeben. Dabei wird davon ausge­ gangen, dass die Flammentemperatur im Wesentlichen von der Luftzufuhr und die Flammenlänge im Wesentlichen von der Gaszufuhr bestimmt werden. Entsprechend regelt der Regel­ block 21a für die Temperatur das Gebläse 4, während der Regelblock 21b für die Flammenlänge das Gasventil 11 re­ gelt.

Alternativ können sowohl der Temperatursensor 16 für die Flammenlänge L als auch der Temperatursensor 26 für die Flammentemperatur T an den Kennfeldblock 19 an­ geschlossen sein, der dann im Wesentlichen wie der Kenn­ feldblock 19 nach Fig. 1 arbeitet, wobei zusätzlich die Flammenkerntemperatur als Regelkriterium herangezogen wird.

Eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Feue­ rungseinrichtung 1 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Mit vorstehend beschriebenen Ausführungsformen identische oder funktionsähnliche Baugruppen sind ohne erneute Erläuterung und Bezugnahme mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Auf die entsprechenden Teile der vorstehenden Beschreibung wird in diesem Zusammenhang verwiesen.

Die Besonderheit der in Fig. 5 veranschaulichten Feuerungseinrichtung 1 liegt gegenüber den vorstehend be­ schriebenen Ausführungsformen in dem Temperatursensor 16, der durch eine Vielzahl einzelner Temperatursensoren 16i gebildet wird. Jeder der einzelnen Temperatursensoren 16i liefert ein entsprechendes Temperatursignal T_i an die Steu­ ereinrichtung 6. Diese erfasst somit anhand der Anzahl der heißen und somit im Flammenkern 17 befindlichen Sensor­ elemente die Länge des Flammenkerns 17 und über den jewei­ ligen Widerstandswert der von dem Flammenkern 17 erfassten Sensorelemente die Flammenkerntemperatur. Damit sind der. Steuereinrichtung 6 die Flammenkernlänge L und die Flam­ menkerntemperatur T bekannt. Die Steuereinrichtung 6 kann nun ohne vorhandene Kennfelder die Luftzahl λ bspw. so einstellen, dass eine gewünschte Flammenkerntemperatur erreicht wird und die Gesamtgemischmenge so einstellen, dass eine bei dieser Flammenkerntemperatur der gewünschten Leistung P entsprechende Flammenkernlänge 17 auftritt. Damit ist diese Steuereinrichtung prinzipiell dazu geeig­ net, mit unbekannten Gasarten umzugehen, ohne für jede Gasart umfangreiche Testläufe durchführen zu müssen.

Eine weitere Ausführungsform einer Brenneranordnung mit Flammenlängensensor ist in Fig. 7 veranschaulicht. Der Brenner 2 ist ein zylindrischer Körper, mit an seiner Mantelfläche angeordneten Austrittsöffnungen 2a für Brennstoff/Luftgemisch. Sich ausbildende Flammen 15 er­ strecken sich im Wesentlichen radial von dem Brenner weg. Die Flammen 15 sind dabei in einem entsprechenden Raum eingeschlossen, bspw. ist koaxial zu dem Brenner 2 eine Heizfläche H vorgesehen.

Der Temperatursensor 16, der insbesondere zur Erfas­ sung der Länge der Flammen oder der Länge der Flammenkerne 17 dienen soll, ist an der Heizfläche H angeordnet oder durchgreift diese bei einer entsprechenden Öffnung 30. Der Temperatursensor 16 erstreckt sich somit von einem Punkt, der von der längstmöglichen Flamme erreichbar ist, bspw. der Heizfläche H, etwa in Radialrichtung auf den Brenner 2 bis zu einer Stelle, die von der kleinstmöglichen Flamme 15 gerade noch erreicht wird.

Bedarfsweise können mehrere derartige Temperatursen­ soren 16 vorgesehen werden, die gemeinsam an eine Auswer­ teschaltung oder parallel zueinander an mehrere Auswerte­ schaltungen angeschlossen sind, bspw. aus Redundantsgrün­ den oder um unterschiedliche Vorgänge zu steuern.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass der Tem­ peratursensor 16, 26 auch als Glühzünder betrieben werden kann, z. B. bei Betriebsbeginn. Die Zündung erfolgt dann ohne Temperaturkontrolle durch den Temperatursensor. Das Gas-Luft-Gemisch kann bei der Zündung nach fest vorgegebe­ nen Werten oder besser nach den beim vorausgegangenen Be­ trieb zuletzt eingestellten, abgespeicherten Werten erfol­ gen. Es ist auch möglich, diese Werte für den Zündvorgang zu Grunde zu legen und eine vorgegebene Abweichung dazu, z. B. eine zusätzliche Gasmenge, einzustellen.

Eine Feuerungseinrichtung 1 weist einen Temperatur­ sensor 16 auf, dessen Länge so groß bemessen ist, dass er im Teillastbereich des Brenners 2 nur zum Teil von dem Flammenkern 17, der sich vor dem Brenner 2 ausbildenden Flamme 15 erfasst wird. Vorzugsweise taucht der Tempera­ tursensor 16 frühestens bei Volllast und maximaler denk­ barer Flammenlänge vollständig in den Flammenkern 17 ein. Dieser Temperatursensor 16 ist dazu geeignet, anhand der sich bei gegebener Gasmenge und Luftmenge einstellenden Flammenlänge L die Gasart zu bestimmen.

Claims (20)

1. Feuerungseinrichtung (1), insbesondere mit gasför­ migen Brennstoffen unterschiedlichen Heizwerts betreibbare Feuerungseinrichtung,
mit einer Steuereinrichtung (6) zur gesteuerten Er­ zeugung eines Brennstoff/Luftgemischs mit einstellbarem Brennstoff/Luft-Verhältnis und einstellbarem Volumenstrom zur Anpassung an wenigstens zwei unterschiedliche Wärme­ leistungen und/oder Brennstoffe,
mit einem Brenner (2), der an die Steuereinrichtung (6) angeschlossen ist und von dieser Brennstoff, Luft oder ein Brennstoff/Luftgemisch erhält und der Austrittsöff­ nungen (14) für Brennstoff/Luftgemisch aufweist, vor denen sich eine Flamme (15) ausbildet, deren Flammenkern (17) in einem ersten Betriebspunkt eine geringere Länge und in einem zweiten Betriebspunkt eine größere Länge aufweist,
mit einem Temperatursensor (16), der mit der Steuer­ einrichtung (6) verbunden ist und der eine solche Länge aufweist und derart angeordnet ist, dass er zumindest in dem ersten Betriebspunkt von der Flamme (17) auf einer geringeren Länge erwärmt wird als in dem zweiten Betriebs­ punkt.

2. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Temperatursensor (16) einen sich in Flammenlängsrichtung erstreckenden länglichen Körper auf­ weist, dessen ohmscher Widerstand temperaturabhängig ist.

3. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (16) mehrere in Längsrichtung der Flamme (17) hintereinander angeordnete Sensorelemente (16i) aufweist.

4. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Temperatursensor (16) in der Haupt­ reaktionszone (Flammenkern 17) der sich ausbildenden Flam­ me (15) angeordnet ist.

5. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) zur gesteu­ erten Erzeugung eines Brennstoff-Luftgemischs einen Regel­ kreis für die Brennerleistung aufweist und diese anhand des von dem Temperatursensor (16) gelieferten Signals re­ guliert.

6. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass diese mehrere Temperatursensoren (16, 26) aufweist, zu denen ein erster Temperatursensor (16), dessen erwärmte Länge von der Flammenlänge abhängig ist, und ein zweiter Temperatursensor (26) gehören, der in je­ dem Betriebszustand in dem Flammenkern (17) angeordnet ist.

7. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der zweite Temperatursensor (26) zur Erfassung der mittleren Flammentemperatur eingerichtet ist.

8. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der zweite Temperatursensor (26) zur Einstellung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses (λ) dient.

9. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der zweite Temperatursensor (26) eine in Strömungsrichtung der Flamme gemessene Länge aufweist, die mit der Länge der Hauptreaktionszone der kleinsten bei vorgesehenem Betrieb erwarteten Flamme übereinstimmt.

10. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (16, 26) ein Keramikelement ist.

11. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (16, 26) einen stetigen Zusammenhang zwischen Temperatur und ohm­ schen Widerstand aufweist.

12. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (16, 26) ein Widerstandselement mit negativem Temperaturkoeffizien­ ten (NTC-Charakteristik) ist.

13. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) den Brennstoffstrom, den Luftstrom oder die Zusammensetzung des Brennstoff/Luft-Stroms derart festlegt, dass die von dem zweiten Temperatursensor (26) erfasste mittlere Flam­ mentemperartur T mit einem vorgegebenen Wert in Überein­ stimmung gebracht wird.

14. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) den Brenns­ toffstrom, den Luftstrom oder die Zusammensetzung des Brennstoff/Luft-Stroms derart festlegt, dass die von dem ersten Temperatursensor (16) erfasste Flammenlänge L mit einem vorgegebenen Wert in Übereinstimmung gebracht wird.

15. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) zur Erfas­ sung der Brennstoffart den Brenner (2) mit einem gegebenen Gasstrom betreibt und den Luftstrom variiert, bis die ge­ wünschte mittlere Flammenlänge L erreicht ist, dass die Steuereinrichtung (6) anhand des dazu eingestellten Brennstoff/Luft-Verhältnisses λ und abgespeicherter Ver­ gleichswerte für diese die zugeführte Brennstoffart be­ stimmt und dass die Steuereinrichtung (6) die Einstellung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses λ für andere Gasströme anhand der festgestellten Brennstoffart und eines abge­ speicherten Kennfeldes vornimmt.

16. Verfahren zum Regeln oder Steuern einer Feue­ rungseinrichtung mit einem Brenner, einer Steuereinrich­ tung und einem Temperatursensor, wobei die Steuereinrich­ tung die Zusammensetzung des Brennstoff/Luft-Gemischs so reguliert, dass eine vorgegebene mittlere Flammenlänge erreicht wird und aus dem Brennstoff/Luft-Verhältnis auf die Brennstoffart schließt und die weitere Regulierung des Brenners auf der Basis der derart erfassten Brennstoffart vornimmt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, dass die Bestimmung der Brennstoffart periodisch vor­ genommen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, dass die Bestimmung der Brennstoffart ständig vor­ genommen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, dass die Bestimmung der Brennstoffart bedarfsweise vorgenommen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, dass der Temperatursensor zum Zünden einer Flamme als Glühzünder betrieben wird und dass die Steuereinrichtung den Temperatursensor dazu während einer entsprechenden Zündbetriebsphase mit einem Betriebsstrom oder einer Be­ triebsspannung beaufschlagt, die den Temperatursensor auf eine gewünschte Glühtemperatur erhitzt.