EP4083506B1 - Verfahren und anordnung zum zünden eines brennstoff-luft-gemisches in einem heizgerät, das mit unterschiedlichen brennstoffen betreibbar ist - Google Patents

Verfahren und anordnung zum zünden eines brennstoff-luft-gemisches in einem heizgerät, das mit unterschiedlichen brennstoffen betreibbar ist Download PDF

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EP4083506B1
EP4083506B1 EP22161091.8A EP22161091A EP4083506B1 EP 4083506 B1 EP4083506 B1 EP 4083506B1 EP 22161091 A EP22161091 A EP 22161091A EP 4083506 B1 EP4083506 B1 EP 4083506B1
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EP
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fuel
ignition
air
time interval
mixture
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Christian Fischer
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/20—Systems for controlling combustion with a time program acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
    • F23N5/203—Systems for controlling combustion with a time program acting through electrical means, e.g. using time-delay relays using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2204/00—Burners adapted for simultaneous or alternative combustion having more than one fuel supply
    • 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 igniting a fuel-air mixture in a heating device that can be operated with different fuels.
  • so-called adaptive combustion systems e.g. systems controlled by an ionization current, are able to burn a wide range of fuel gases. Natural gases from different sources or with admixtures of hydrogen can be used. This does not only apply to large systems, but also to wall-mounted devices for heating water and generally to heating devices for heating buildings and/or providing hot water.
  • Combustion in such systems is generally carried out in a closed loop control system that is designed to maintain a desired fuel-air mixture (often characterized by a lambda value that indicates the ratio of air to fuel gas relative to a stoichiometric ratio).
  • a desired fuel-air mixture often characterized by a lambda value that indicates the ratio of air to fuel gas relative to a stoichiometric ratio.
  • Such a control system typically has a feedback loop that takes into account the characteristics of a fuel. This allows the control system to recognize different fuels and react accordingly, while also burning equally cleanly.
  • the DE 20 2018101271 U1 relates to a fuel gas-operated heating device for carrying out a method for fuel gas type detection.
  • the heating device has a gas mass sensor against which the fuel gas flows, which detects both the fuel gas mass supplied to the burner and another physical property of the fuel gas, with which conclusions can be drawn about the composition of the fuel gas.
  • a control unit determines the type of fuel gas from this measured property of the fuel gas.
  • the control unit then regulates a first starting gas mass flow on a gas actuator depending on the specific fuel gas type, which is below an ignition limit of the fuel gas of the specific fuel gas type.
  • the gas mass flow supplied is then increased at a constant air volume flow starting from the starting gas mass flow with constant ignition attempts by the ignition unit until an ignition range of the previously determined fuel gas type is exceeded and ignition occurs.
  • the DE 102 00 128 A1 discloses a method for detecting gas types in a combustion device for air-gas mixtures.
  • the air volume flow contributing to the air-gas mixture and/or the gas volume flow contributing to the air-gas mixture is changed until the air-gas mixture ignites in the combustion chamber or until the flame of an ongoing combustion process goes out.
  • the gas type is determined from the air volume flow and gas volume flow contributing to the air-gas mixture at the time of ignition or at the time of extinction. It has been shown that the mixing ratio of air and gas at the time of ignition or at the time of extinction is characteristic for each gas type and is therefore different, so that the gas type can be determined from this with a high degree of certainty.
  • the lambda value is varied within a time interval over a predeterminable range (mixture range) within which ignition is to be expected for all fuel gases present. This is done according to the state of the art by varying the fuel gas supply with a constant air supply. The fuel gas supply can be changed very quickly, which is advantageous when the time intervals for ignition are typically very short (e.g. 0.5 to 5 s [seconds]) and thus for varying the mixture.
  • a change in the fuel gas supply also changes the fuel energy (ignition load), which indicates how much energy is available and (suddenly) released during ignition. If more fuel is supplied, the energy released during ignition changes accordingly, which can lead to violent explosions or even damage to components if the ignition load is high and the ignition is delayed. Estimates show that the ignition load can change by more than 30% [percent] upwards (or downwards) with typical variations in the fuel gas supply.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • a method and an arrangement are to be created in which the ignition load does not change or changes only slightly despite variation of the lambda value during a time interval for ignition.
  • operable heater This heater has a premix burner to which air can be supplied through an air supply and fuel can be supplied through a fuel supply in a premixed mixture ratio.
  • the mixture ratio of fuel to air is varied within a preset time interval for ignition to cover a preset mixture range, and this is done (solely) by varying the air supply.
  • the process can be used to ignite various fuel-air mixtures.
  • the fuel can be provided in liquid (oil, etc.) and/or solid (pellets, etc.) and/or gaseous form.
  • the fuel is particularly preferably a combustible gas, so this application is particularly highlighted here - without wishing to limit the use of the process.
  • the air supply is generally provided by a fan, which generates a volume flow that depends on its speed. By varying the speed, the volume flow and thus the air supply can be changed. This is a preferred way of varying the air supply, but this does not exclude other ways, such as changing the position of a throttle valve, orifice or the like.
  • the time interval and the mixture range are selected so that a maximum ignition load is not exceeded by the end of the time interval, regardless of the type of fuel or fuel gas supplied. This ensures that even under the most unfavorable conditions, there cannot be excessively violent (hard) ignitions with the fuel or fuel gas that generates the highest ignition load, so that a safe ignition can be carried out successfully or a repetition of the ignition process can be initiated.
  • the fuel supply is kept constant during the ignition time interval. This is always the simplest and preferred method when the options for changing the air flow rate are sufficient to cover the entire mixture range within the time interval.
  • the air supply is varied as much as possible in the time interval and the fuel supply or combustion gas supply is only varied as much as is necessary to cover the entire mixture range. This can be necessary in particular if a fan whose rotating parts cannot be accelerated or decelerated as quickly as desired (i.e. whose so-called speed dynamics are not sufficient for a desired rapid change) is not sufficient for the necessary mixture change in the time interval.
  • the supply of fuel or combustion gas is then also varied, but only to the smallest possible extent due to the disadvantage of this procedure described. To do this, the position of a combustion gas valve can preferably be changed, but here too, other ways of changing the combustion gas supply are in principle possible.
  • an arrangement for igniting a fuel-air mixture in a heating device that can be operated with different fuels and has a premix burner to which air can be supplied through an air supply and fuel can be supplied through a fuel supply in a premixed mixing ratio, wherein an ignition control is provided which is set up to vary the air supply during a time interval for ignition in order to cover a predeterminable mixture range.
  • the ignition control is also set up in such a way that the time interval and the mixture range are selected so that a maximum Ignition load is not exceeded regardless of the type of fuel or fuel gas supplied.
  • the ignition control is configured to vary a fan for supplying air with a maximum speed dynamic and additionally to vary the fuel supply if the speed dynamic is not sufficient to cover a mixture range within the time interval.
  • a further aspect also relates to a computer program product comprising instructions that cause the described arrangement to carry out the described method. Carrying out the described ignition sequence requires a program and data, both of which must be updated occasionally.
  • the explanations of the procedure can be used to characterize the arrangement in more detail, and vice versa.
  • the arrangement can also be set up in such a way that the procedure is carried out with it.
  • Fig. 1 shows a schematic of a heater 1 with an air supply 2, which is equipped with a fan 4 and conveys air to a burner 6.
  • Fuel gas G is mixed with the air L via a fuel supply, here in the form of a fuel gas supply 3 with a fuel gas valve 5.
  • the resulting fuel gas-air mixture is ignited and burned in a combustion chamber 7 by means of an ignition device 10.
  • the resulting exhaust gases give off most of their heat to a heat exchanger 9 and are then discharged into the environment through an exhaust system 8.
  • An ignition control 12, usually integrated in a control and regulating unit 11 of the heater 1, controls each start of the heater 1 and the actual ignition process that takes place during this.
  • the ignition control 12 controls the fan 4 and the fuel gas valve 5 via data or control lines 13.
  • An ignition line 14 connects the ignition control 12 to the ignition device 10, in most cases an ignition electrode for generating ignition sparks.
  • Fig. 2 illustrates the invention using examples of the temporal sequences and the mixture ratios and ignition loads that occur.
  • the upper diagram shows the state of the art and the ignition load Z that occurs (curve A) when the mixture ratio of air L and fuel gas G is changed by varying the fuel gas supply 3.
  • the ignition load Z increases in direct proportion to an increasing fuel gas supply 3, while the mixture ratio lambda (curve B) decreases.
  • the time t is plotted on the X-axis (e.g. in seconds), with the time interval ⁇ t for the ignition here being 10 s.
  • the ignition load Z is plotted on the left Y-axis, and the mixture ratio lambda on the right Y-axis.
  • time t is plotted on the X-axis, a mass flow of air L on the right Y-axis and a mass flow of Fuel gas G.
  • the fuel gas supply 3 (curve C) is kept constant, but the air supply 2 (curve D) is reduced in the time interval ⁇ t.
  • the present invention makes it possible to safely ignite a heating device 1 which can be operated with different fuel gases G without running the risk of an undesirably high ignition load Z with possible consequential damage.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Heizgerät, das mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbar ist. Insbesondere sogenannte adaptive Verbrennungssysteme, z. B. mittels eines lonisationsstromes geregelte Systeme, sind in der Lage, ein breites Spektrum von Brenngasen zu verbrennen. So können Erdgase aus unterschiedlichen Quellen oder auch mit Beimischungen von Wasserstoff genutzt werden. 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.
  • Die Verbrennung in solchen Systemen wird im Allgemeinen in einem geschlossenen Regelkreis ausgeführt, der für die Einhaltung eines gewünschten Brenngas-Luft-Gemisches (oft mit einem Lambda-Wert charakterisiert, der das Verhältnis von Luft zu Brenngas im Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis angibt). Ein solcher Regelkreis verfügt typischerweise über eine Rückkopplungsschleife, in der die Charakteristika eines Brennstoffes berücksichtigt werden. So kann der Regelkreis unterschiedliche Brennstoffe erkennen und entsprechend reagieren und gleichermaßen sauber verbrennen.
  • Die DE 20 2018101271 U1 betrifft ein brenngasbetriebenes Heizgerät zur Durchführung eines Verfahrens zur Brenngasartenerkennung. Das Heizgerät hat einen von dem Brenngas angeströmten Gasmassensensor, der sowohl die an den Brenner zugeführte Brenngasmasse als auch eine weitere physikalische Eigenschaft des Brenngases erfasst, mit der Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Brenngases möglich sind. Ein Steuergerät bestimmt dann aus dieser gemessenen Eigenschaft des Brenngases die Brenngasart. Anschließend regelt das Steuergerät an einem Gasstellglied in Abhängigkeit von der bestimmten Brenngasart einen ersten Start-Gasmassenstrom ein, der unterhalb einer Zündgrenze des Brenngases der bestimmten Brenngasart liegt. Dann wird der zugeführte Gasmassenstrom bei konstantem Luftvolumenstrom ausgehend von dem Start-Gasmassenstrom unter ständigen Zündversuchen der Zündeinheit erhöht, bis ein Zündbereich der vorab bestimmten Brenngasart überschritten ist und die Zündung erfolgt.
  • Die DE 102 00 128 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung von Gasarten bei einer Brennvorrichtung für Luft-Gasgemische. In einem ersten Verfahrensschritt wird der zu dem Luft-Gasgemisch beitragende Luftvolumenstrom und/oder der zu dem Luft-Gasgemisch beitragende Gasvolumenstrom verändert, bis das Luft-Gasgemisch in dem Brennraum zündet oder bis ein Verlöschen der Flamme eines ablaufenden Brennvorgangs auftritt. In einem zweiten Verfahrensschritt werden aus dem zum Zündzeitpunkt oder zum Erlöschungszeitpunkt zum Luft-Gasgemisch beitragenden Luftvolumenstrom und Gasvolumenstrom die Gasart ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass das Mischungsverhältnis von Luft und Gas zum Zündzeitpunkt bzw. zum Zeitpunkt des Erlöschens für jede Gasart charakteristisch und somit unterschiedlich ist, so dass sich daraus mit hoher Sicherheit die Gasart ermitteln lässt.
  • Bei der Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches, die zum größten Teil gesteuert und ohne Rückkopplung abläuft, liegt eine Information zum zugeführten Brenngas jedoch (noch) nicht vor. Da aber unterschiedliche Brenngase nur bei unterschiedlichen Lambda-Werten zuverlässig zünden, wird bei der Zündung innerhalb eines Zeitintervalls der Lambda-Wert über einen vorgebbaren Bereich (Gemischbereich) variiert, innerhalb dessen eine Zündung für alle vorkommenden Brenngase zu erwarten ist. Dies wird nach dem Stand der Technik durch Variation der Brenngaszufuhr bei konstanter Luftzufuhr erreicht. Die Brenngaszufuhr lässt sich sehr schnell verändern, was bei typischerweise sehr kurzen Zeitintervallen zur Zündung (z. B. 0,5 bis 5 s [Sekunden]) und damit zur Variation des Gemisches von Vorteil ist.
  • Ein Nachteil ist jedoch, dass mit einer Änderung der Brenngaszufuhr sich auch die Brennstoffenergie (Zündbelastung) ändert, die angibt, wieviel Energie bei einer Zündung zur Verfügung steht und (schlagartig) frei wird. Wird mehr Brennstoff zugeführt, so ändert sich die Energie, die während einer Zündung freigesetzt wird, entsprechend, was bei einer hohen Zündbelastung und zeitlich verzögerter Zündung zu heftigen Verpuffungen oder sogar Beschädigungen an Komponenten führen kann. Abschätzungen ergeben, dass sich die Zündbelastung bei typischen Variationen der Brenngaszufuhr um mehr als 30 % [Prozent] nach oben (oder unten) verändern kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Insbesondere sollen ein Verfahren und eine Anordnung geschaffen werden, bei denen sich die Zündbelastung trotz Variation des Lambda-Wertes während eines Zeitintervalls zur Zündung nicht oder nur wenig ändert.
  • 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.
  • Hierzu trägt ein Verfahren bei zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen, insbesondere mit unterschiedlichen Brenngasen, betreibbaren Heizgerät. Dieses Heizgerät hat einen Vormischbrenner, dem Luft durch eine Luftzufuhr und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr in einem Mischungsverhältnis vorgemischt zugeführt werden kann. Dabei wird innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls zum Zünden das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Luft zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches variiert, und zwar (allein) durch Variation der Luftzufuhr.
  • Das Verfahren kann zur Zündung verschiedener Brennstoff-Luft-Gemische eingesetzt werden. Der Brennstoff kann z. B. flüssig (Öl, etc.) und/oder fest (Pellets, etc.) und/oder gasförmig bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt, handelt es sich bei dem Brennstoff um ein Brenngas, so dass dieser Anwendungsfall hier besonders hervorgehoben wird - ohne damit den Einsatz des Verfahrens beschränken zu wollen.
  • Die Luftzufuhr wird im Allgemeinen durch ein Gebläse bewirkt, welches einen von seiner Drehzahl abhängigen Volumenstrom erzeugt. Durch Variation der Drehzahl kann daher der Volumenstrom und damit die Luftzufuhr verändert werden. Dies ist ein bevorzugter Weg der Variation der Luftzufuhr, jedoch schließt dies andere Wege, wie z. B. die Veränderung der Stellung einer Drosselklappe, Blende oder dergleichen nicht aus.
  • Dabei werden das Zeitintervall und der Gemischbereich so gewählt, dass bis zum Ende des Zeitintervalls eine maximale Zündlast unabhängig von der Art des zugeführten Brennstoffes bzw. Brenngases nicht überschritten wird. Dies stellt sicher, dass es auch unter ungünstigsten Bedingungen mit dem Brennstoff bzw. Brenngas, welches die höchste Zündlast erzeugt, keine zu heftigen (harten) Zündungen geben kann, so dass ein sicheres Zünden erfolgreich durchgeführt oder aber eine Wiederholung des Zündvorganges eingeleitet werden kann.
  • Bevorzugt wird in dem Zeitintervall zum Zünden die Brennstoffzufuhr konstant gehalten. Dies ist immer dann der einfachste und bevorzugte Weg, wenn die Möglichkeiten zur Veränderung des Volumenstromes an Luft ausreichen, um den ganzen Gemischbereich innerhalb des Zeitintervalls zu durchfahren bzw. abzudecken.
  • In einer speziellen Variante wird in dem Zeitintervall die Luftzufuhr in maximal möglicher Weise variiert und die Brennstoffzufuhr bzw. Brenngaszufuhr nur so stark variiert, wie zur Abdeckung des gesamten Gemischbereiches erforderlich ist. Dies kann insbesondere notwendig sein, wenn ein Gebläse, dessen rotierende Teile sich nicht beliebig schnell beschleunigen oder abbremsen lassen (dessen sogenannte Drehzahldynamik also nicht für eine gewünschte schnelle Änderung ausreicht), allein für die notwendige Gemischveränderung in dem Zeitintervall nicht ausreicht. Dann wird auch die Zufuhr von Brennstoff bzw. Brenngas variiert, aber wegen des beschriebenen Nachteils dieser Vorgehensweise nur im geringstmöglichen Maße. Dazu kann bevorzugt die Stellung eines Brenngasventil geändert werden, aber auch hier sind prinzipiell andere Wege zur Veränderung der Brenngaszufuhr möglich.
  • Zur Lösung der Aufgabe dient auch eine Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät mit einem Vormischbrenner, dem Luft durch eine Luftzufuhr und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr in einem Mischungsverhältnis vorgemischt zuführbar ist, wobei eine Zündsteuerung vorhanden ist, die eingerichtet ist, während eines Zeitintervalls zum Zünden die Luftzufuhr zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches zu variieren.
  • Die Zündsteuerung ist zudem so eingerichtet, dass das Zeitintervall und der Gemischbereich so gewählt sind, dass bis zum Ende des Zeitintervalls eine maximale Zündlast unabhängig von der Art des zugeführten Brennstoffes bzw. Brenngases nicht überschritten wird.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist die Zündsteuerung eingerichtet, ein Gebläse zur Luftzufuhr mit einer maximalen Drehzahldynamik zu variieren und zusätzlich die Brennstoffzufuhr zu variieren, wenn die Drehzahldynamik nicht für eine Abdeckung eines Gemischbereiches innerhalb des Zeitintervalls ausreicht.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Anordnung das beschriebene Verfahren ausführt. Die Durchführung des beschriebenen Ablaufs der Zündung benötigt ein Programm und Daten, 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 einer Zündautomatik und
    Fig. 2
    Diagramme zur Veranschaulichung der Zündlast des hier vorgeschlagenen Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein Heizgerät 1 mit einer Luftzufuhr 2, die mit einem Gebläse 4 ausgestattet ist und Luft zu einem Brenner 6 befördert. Über eine Brennstoffzufuhr, hier in Form einer Brenngaszufuhr 3 mit einem Brenngasventil 5 wird Brenngas G der Luft L beigemischt. Das entstehende Brenngas-Luft-Gemisch wird mittels einer Zündeinrichtung 10 in einem Verbrennungsraum 7 gezündet und verbrannt. Entstehende Abgase geben den größten Teil ihrer Wärme an einen Wärmetauscher 9 ab und werden dann durch eine Abgasanlage 8 in die Umgebung abgeführt. Eine Zündsteuerung 12, meistens integriert in eine Steuer- und Regeleinheit 11 des Heizgerätes 1, steuert jeden Start des Heizgerätes 1 und den dabei ablaufenden eigentlichen Zündvorgang. Die Zündsteuerung 12 steuert über Daten- bzw. Steuerleitungen 13 das Gebläse 4 und das Brenngasventil 5. Eine Zündleitung 14 verbindet die Zündsteuerung 12 mit der Zündeinrichtung10, in den meisten Fällen eine Zündelektrode zur Erzeugung von Zündfunken.
  • Fig. 2 veranschaulicht die Erfindung anhand von Beispielen für die zeitlichen Abläufe und die dabei auftretenden Gemischverhältnisse und Zündlasten. Das obere Diagramm zeigt den Stand der Technik und die dabei auftretende Zündlast Z (Kurve A), wenn das Mischungsverhältnis von Luft L und Brenngas G durch Variation der Brenngaszufuhr 3 geändert wird. Die Zündlast Z steigt direkt proportional mit einer zunehmenden Brenngaszufuhr 3 an, während das Mischungsverhältnis lambda (Kurve B) abnimmt. Auf der X-Achse ist die Zeit t aufgetragen (z. B. in Sekunden), wobei das Zeitintervall Δt für die Zündung hier 10 s beträgt. Auf der linken Y-Achse ist die Zündlast Z aufgetragen, auf der rechten Y-Achse das Mischungsverhältnis lambda.
  • Im mittleren Diagramm ist wiederum auf der X-Achse die Zeit t aufgetragen, auf der rechten Y-Achse ein Massenstrom an Luft L und auf der linken Y-Achse ein Massenstrom an Brenngas G. Gemäß der Erfindung wird hier die Brenngaszufuhr 3 (Kurve C) konstant gehalten, dafür aber die Luftzufuhr 2 (Kurve D) im Zeitintervall Δt abgesenkt.
  • Das Ergebnis ist aus dem unteren Diagramm zu erkennen, in dem die Zündlast Z (Kurve E) konstant bleibt, während sich das Mischungsverhältnis lambda (Kurve F) ändert (und zwar in gleicher Weise wie im oberen Diagramm nach dem Stand der Technik). Die Darstellung im unteren Diagramm entspricht der im oberen, und man erkennt, dass bei Durchfahren des gleichen Mischungsbereiches die Zündlast Z konstant und damit deutlich geringer ist als beim Stand der Technik. Auch hier verhält sich die Zündlast Z praktisch proportional zur Brenngaszufuhr 3 und diese bleibt während des gesamten Zeitintervalls Δt konstant.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt es, ein Heizgerät 1, welches mit unterschiedlichen Brenngasen G betreibbar ist, sicher zu zünden, ohne dabei das Risiko einer unerwünscht hohen Zündlast Z mit eventuellen Folgeschäden einzugehen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Luftzufuhr
    3
    Brenngaszufuhr
    4
    Gebläse
    5
    Brenngasventil
    6
    (Vormisch-)Brenner
    7
    Verbrennungsraum
    8
    Abgasanlage
    9
    Wärmetauscher
    10
    Zündeinrichtung
    11
    Steuer- und Regeleinheit
    12
    Zündsteuerung
    13
    Steuerleitungen
    14
    Zündleitung
    A
    Kurve Zündlast nach Stand der Technik
    B
    Kurve Gemischverhältnis (lambda) bei Änderung der Brenngaszufuhr
    C
    Kurve Brenngas
    D
    Kurve Luft
    E
    Kurve Zündlast bei Änderung der Luftzufuhr
    F
    Kurve Gemischverhältnis (lambda) bei Änderung der Luftzufuhr
    G
    Brenngas
    L
    Luft
    Z
    Zündlast
    t
    Zeit
    Δ t
    (Delta t) Zeitintervall

Claims (7)

  1. Verfahren zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät (1) mit einem Vormischbrenner (6), dem Luft (L) durch eine Luftzufuhr (2) und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr (3) in einem Mischungsverhältnis vorgemischt zugeführt werden, wobei innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls (Δt), innerhalb dessen eine Zündung für die unterschiedlichen Brennstoffe zu erwarten ist, zum Zünden das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Luft (L) zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches variiert wird, und zwar durch Variation der Luftzufuhr (2), und weiter das Zeitintervall (Δt) und der Gemischbereich so gewählt werden, dass bis zum Ende des Zeitintervalls (Δt) eine maximale Zündlast (Z) unabhängig von der Art des zugeführten Brennstoffes nicht überschritten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Zeitintervall (Δt) zum Zünden die Brennstoffzufuhr (3) konstant gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Zeitintervall (Δt) die Luftzufuhr (2) in maximal möglicher Weise variiert und die Brennstoffzufuhr (3) nur so stark variiert wird, wie zur Abdeckung des gesamten Gemischbereiches erforderlich ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zündung gesteuert und ohne Rückkopplung abläuft.
  5. Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät (1) mit einem Vormischbrenner (6), dem Luft (L) durch eine Luftzufuhr (2) und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr (3) in einem Mischungsverhältnis vorgemischt zuführbar ist, wobei eine Zündsteuerung (12) vorhanden ist, die eingerichtet ist, während eines Zeitintervalls (Δt), innerhalb dessen eine Zündung für die unterschiedlichen Brennstoffe zu erwarten ist, zum Zünden die Luftzufuhr (2) zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches zu variieren, und weiter das Zeitintervall (Δt) und der Gemischbereich so gewählt sind, dass bis zum Ende des Zeitintervalls (Δt) eine maximale Zündlast (Z) unabhängig von der Art des zugeführten Brennstoffes nicht überschritten wird.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Zündsteuerung (12) eingerichtet ist, ein Gebläse (4) der Luftzufuhr (2) mit einer maximalen Drehzahldynamik zu variieren und zusätzlich die Brennstoffzufuhr (3) zu variieren, wenn die Drehzahldynamik nicht für eine Abdeckung eines Gemischbereiches innerhalb des Zeitintervalls (Δt) ausreicht.
  7. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6 das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt.
EP22161091.8A 2021-04-27 2022-03-09 Verfahren und anordnung zum zünden eines brennstoff-luft-gemisches in einem heizgerät, das mit unterschiedlichen brennstoffen betreibbar ist Active EP4083506B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021110711.3A DE102021110711A1 (de) 2021-04-27 2021-04-27 Verfahren und Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Heizgerät, das mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbar ist

Publications (3)

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