DE102007017501A1 - Method of checking a reformer and electric control unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Reformers (12) mit einer ersten Reaktionszone (14) und einer zweiten Reaktionszone (16) sowie mindestens einer der ersten Reaktionszone zugeordneten und/oder vorgelagerten, mit einer elektrischen Steuereinheit (18) verbundenen elektrischen Einrichtung (20), wobei die erste Reaktionszone eine erste Brennstoffzuführung (22) und die zweite Reaktionszone eine zweite Brennstoffzuführung (26) aufweisen und im Normalbetrieb des Reformers Brennstoff über beide Brennstoffzuführungen zugeführt wird und wobei das Verfahren, ausgehend von dem Normalbetrieb, die folgenden Schritte aufweist: - Abschalten der Zuführung von Brennstoff über die erste Brennstoffzuführung (22), - Aufrechterhalten der Zuführung von Brennstoff über die zweite Brennstoffzuführung (26), - Prüfen der mindestens einen elektrischen Einrichtung (20) und - Zuschalten der Zuführung von Brennstoff über die erste Brennstoffzuführung (22). Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Steuereinheit zum Überprüfen eines Reformers.The invention relates to a method for checking a reformer (12) having a first reaction zone (14) and a second reaction zone (16) and at least one electrical device (20) associated with and / or upstream of the first reaction zone and connected to an electrical control unit (18) ), wherein the first reaction zone, a first fuel supply (22) and the second reaction zone, a second fuel supply (26) and is supplied in normal operation of the reformer fuel via both fuel feeds and wherein the method, starting from the normal operation, comprising the following steps: - Switching off the supply of fuel via the first fuel supply (22), - maintaining the supply of fuel via the second fuel supply (26), - checking the at least one electrical device (20) and - switching on the supply of fuel via the first fuel supply (22 ). The invention further relates to an electrical control unit for checking a reformer.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Reformers.The The invention relates to a method for checking a reformer.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Steuereinheit.Farther The invention relates to an electrical control unit.
Reformer kommen in Brennstoffzellensystemen zum Einsatz, um aus Brennstoff, beispielsweise Diesel, Benzin oder Erdgas und Oxidationsmittel, insbesondere Luftsauerstoff, ein wasserstoffreiches Reformat zu erzeugen, das dann zum Zwecke der Stromerzeugung einem Brennstoffzellenstapel zugeführt werden kann. Im Zusammenhang mit derartigen Brennstoffzellensystemen ist man bestrebt, die Stromerzeugung möglichst kontinuierlich aufrechterhalten zu können, insbesondere auch während der Regeneration von Teilkomponenten des Systems, etwa durch Abbrennen von Rußablagerungen im Reformer, oder während der Überprüfung von elektrischen Komponenten des Systems, wobei es sich bei diesen elektrischen Komponenten insbesondere um eine dem Reformer zugeordnete Sensorik sowie um eine Zündeinrichtung des Reformers handelt.reformer are used in fuel cell systems to produce fuel, for example diesel, gasoline or natural gas and oxidizing agents, in particular atmospheric oxygen, a hydrogen-rich reformate generate, then for the purpose of generating electricity a fuel cell stack can be supplied. In connection with such fuel cell systems one strives to generate electricity as continuously as possible to be able to maintain, especially during the regeneration of subcomponents of the system, such as by burning of soot deposits in the reformer, or during the review of electrical components of the Systems, wherein these electrical components in particular to a sensor associated with the sensor and an ignition device of the reformer.
Um eine zuverlässige Prüfung der elektrischen Komponenten des Reformers durchführen zu können, das heißt insbesondere einer Zündeinrichtung, einer Lambdasonde, einer Temperaturmesseinrichtung und einer Flammenerkennungseinrichtung, muss ein Reformer herkömmlicherweise abgeschaltet werden. Um die Stromerzeugung währen dieser Abschaltphase des Reformers aufrechtzuerhalten ist es daher erforderlich, aufwendige Maßnahmen zu ergreifen, etwa einen Reformatpuffer zur Verfügung zu stellen oder einen weiteren Reformer parallel zu dem zu überprüfenden Reformer zu betreiben.Around a reliable test of the electrical components to carry out the reformer, that is in particular an ignition device, a lambda probe, a temperature measuring device and a flame detection device must a reformer conventionally be switched off. Around the power generation during this shutdown phase of the reformer It is therefore necessary to maintain costly measures to provide, for example, to provide a reformate buffer or another reformer parallel to the one to be reviewed To run reformers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überprüfen eines Reformers und eine elektrische Steuereinheit zur Verfügung zu stellen, so dass die kontinuierliche Reformaterzeugung und somit die kontinuierliche Stromerzeugung durch ein Brennstoffzellensystem mit geringem Aufwand sichergestellt werden kann.Of the Invention is based on the object, a method for checking a reformer and an electrical control unit available so that the continuous reformulation and thus the continuous power generation by a fuel cell system can be ensured with little effort.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.These The object is achieved with the features of the independent claims solved.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the dependent Claims specified.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Überprüfen eines Reformers mit einer ersten Reaktionszone und einer zweiten Reaktionszone sowie mindestens einer der ersten Reaktionszone zugeordneten und/oder vorgelagerten, mit einer elektrischen Steuereinheit verbundenen elektrischen Einrichtung, wobei die erste Reaktionszone eine erste Brennstoffzuführung und die zweite Reaktionszone eine zweite Brennstoffzuführung aufweisen und im Normalbetrieb des Reformers Brennstoff über beide Brennstoffzuführungen zugeführt wird und wobei das Verfahren, ausgehend von dem Normalbetrieb, die folgenden Schritte aufweist:
- – Abschalten der Zuführung von Brennstoff über die erste Brennstoffzuführung,
- – Aufrechterhalten der Zuführung von Brennstoff über die zweite Brennstoffzuführung,
- – Prüfen der mindestens einen elektrischen Einrichtung und
- – Zuschalten der Zuführung von Brennstoff über die erste Brennstoffzuführung.
- Switching off the supply of fuel via the first fuel supply,
- Maintaining the supply of fuel via the second fuel supply,
- - Check the at least one electrical device and
- - Connecting the supply of fuel via the first fuel supply.
Ein
Beispiel für einen speziellen Reformer mit mehreren Reaktionszonen
ist in der
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Aufrechterhalten der Zuführung von Brennstoff ein Anpassen der Zuführrate über die zweite Brennstoffzuführung im Hinblick auf eine Sicherstellung einer brauchbaren Reformatqualität umfasst. Da die Qualität des dem Reformer entnommenen Reformats maßgeblich von den Zuführraten von Brennstoff und Sauerstoff sowie dem Verhältnis der in den einzelnen Reaktionszonen ablaufenden Teilreaktionen abhängt, ist es nützlich, beim Abschalten der ersten Brennstoffzuführung die Zuführrate der zweiten Brennstoffzuführung so zu verändern, dass trotz des eingeschränkten Reformerbetriebs während der Prüfphase eine möglichst hohe Reformatqualität zur Verfügung gestellt werden kann. Da die globale Luftzahl des Reformers beim Abschalten der ersten Brennstoffzuführung ansteigt, wird es in der Regel erforderlich sein, die Zuführrate der zweiten Brennstoffzuführung zu erhöhen, um so wiederum eine Luftzahl zu erhalten, auf deren Grundlage ein Reformierungsprozess stattfinden kann. Ebenfalls ist es möglich, zusätzlich oder alternativ die Sauerstoffzuführrate anzupassen und auf die se Weise eine geeignete Luftzahl für den Reformierungsprozess während der Überprüfung zur Verfügung zu stellen.In particular, it is contemplated that maintaining the supply of fuel includes adjusting the feed rate across the second fuel supply to ensure a useful reformate quality. Since the quality of the reformate removed from the reformer is largely dependent on the feed rates of fuel and oxygen and the ratio of the partial reactions taking place in the individual reaction zones, it is useful to change the feed rate of the second fuel feed when switching off the first fuel feed so that despite the limited Reformerbetriebs during the testing phase as high as possible reformate quality can be provided. Since the global air ratio of the reformer increases when switching off the first fuel supply, it will usually be necessary to increase the feed rate of the second fuel supply, so as to again obtain an air ratio, on the basis of which a reforming process can take place. It is also possible to additionally or alternatively adjust the oxygen supply rate and in the se a suitable way Air quantity for the reforming process during the review.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die elektrische Einrichtung eine Zündeinrichtung umfasst. Die Überprüfung der Zündeinrichtung erfolgt beispielsweise so, dass jeweils nach 24 Stunden die Flamme durch Abschalten der ersten Brennstoffzuführung gelöscht wird. Nachfolgend wird die Zündeinheit überprüft, indem Spannung an die Zündelektroden angelegt und deren Stromaufnahme ermittelt wird. Nach der Zündung der Flamme im Reformer wird ein Signal des Ionisationsstromes der Zündeinrichtung erfasst.Usefully it is provided that the electrical device is an ignition device includes. Checking the ignition device For example, in such a way that in each case after 24 hours the flame cleared by switching off the first fuel supply becomes. Subsequently, the ignition unit is checked, by applying voltage to the ignition electrodes and their Current consumption is determined. After the ignition of the flame In the reformer, a signal of the ionization of the ignition device detected.
Ebenfalls ist es möglich, dass die elektrische Einrichtung eine Lambdasonde umfasst. Nach Abschalten der ersten Brennstoffzuführung wird der Lambdasonde kein Brennstoff mehr, sondern nur noch Luft zugeführt, so dass sich deren Ausgangssignal in charakteristischer Weise ändern muss.Also it is possible that the electrical device is a lambda probe includes. After switching off the first fuel supply The lambda probe is no longer fuel, but only air fed, so that their output signal in a characteristic Must change way.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die elektrische Einrichtung eine Flammerkennungseinrichtung umfasst. Auch die Flammerkennungseinheit muss beim Abschalten der Brennstoffzuführung und dem hierdurch verursachten Erlöschen der Flamme ein charakteristisches Signal liefern.Farther it can be provided that the electrical device is a flame detection device includes. The flame detection unit must shutdown the Fuel supply and the resulting extinction provide the flame with a characteristic signal.
Weiterhin ist möglich, dass die elektrische Einrichtung einen Schadstoffsensor umfasst. Dabei kann es sich beispielsweise um einen CO-Sensor handeln.Farther it is possible that the electrical device is a pollutant sensor includes. This may be, for example, a CO sensor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Reaktionszone eine Oxidationszone und die zweite Reaktionszone eine Reaktionszone zur katalytischen partiellen Oxidation (CPOX) ist.According to one preferred embodiment it is provided that the first Reaction zone, an oxidation zone and the second reaction zone, a reaction zone for catalytic partial oxidation (CPOX).
Die Erfindung besteht weiterhin in einer elektrischen Steuereinheit zum Überprüfen eines Reformers mit einer ersten Reaktionszone und einer zweiten Reaktionszone sowie mindestens einer der ersten Reaktionszone zugeordneten und/oder vorgelagerten mit der elektrischen Steuereinheit verbundenen elektrischen Einrichtung, wobei die erste Reaktionszone eine erste Brennstoffzuführung und die zweite Reaktionszone eine zweite Brennstoffzuführung aufweisen und im Normalbetrieb des Reformers Brennstoff über beide Brennstoffzuführungen zugeführt wird und wobei die elektrische Steuereinheit geeignet ist, ausgehend von dem Normalbetrieb, ein Verfahren mit den folgenden Schritten zu steuern:
- – Abschalten der Zuführung von Brennstoff über die erste Brennstoffzuführung,
- – Aufrechterhalten der Zuführung von Brennstoff über die zweite Brennstoffzuführung,
- – Prüfen der mindestens einen elektrischen Einrichtung und
- – Zuschalten der Zuführung von Brennstoff über die erste Brennstoffzuführung.
- Switching off the supply of fuel via the first fuel supply,
- Maintaining the supply of fuel via the second fuel supply,
- - Check the at least one electrical device and
- - Connecting the supply of fuel via the first fuel supply.
Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens auch im Rahmen einer Vorrichtung umgesetzt. Dies gilt auch für die nachfolgend angegebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen Steuereinheit.On This way, the advantages and peculiarities of the invention Method implemented as part of a device. this applies also for the following particularly preferred Embodiments of the invention electrical control unit.
Diese ist nützlicherweise dadurch weitergebildet, dass das Aufrechterhalten der Zuführung von Brennstoff ein Anpassen der Zuführrate über die zweite Brennstoffzuführung im Hinblick auf eine Sicherstellung einer brauchbaren Reformatqualität umfasst.These is usefully developed by maintaining the feeding of fuel adjusting the feed rate over the second fuel supply with a view to ensuring a useful reformate quality.
Weiterhin ist nützlich, dass die elektrische Einrichtung eine Zündeinrichtung umfasst.Farther is useful in that the electrical device is an ignition device includes.
Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die elektrische Einrichtung eine Lambdasonde umfasst.It can also be provided that the electrical device includes a lambda probe.
Die Erfindung ist in nützlicher Weise dadurch weitergebildet, dass die elektrische Einrichtung eine Flammerkennungseinrichtung umfasst.The Invention is usefully developed by the electrical device is a flame detection device includes.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die elektrische Einrichtung einen Schadstoffsensor umfasst.Also it can be provided that the electrical device is a pollutant sensor includes.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die erste Reaktionszone eine Oxidationszone und die zweite Reaktionszone eine Reaktionszone zur katalytischen partiellen Oxidation (CPOX) ist.It can also be provided that the first reaction zone a Oxidation zone and the second reaction zone to a reaction zone to catalytic partial oxidation (CPOX).
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The Invention will now be described with reference to the accompanying drawings particularly preferred embodiments exemplified.
Es zeigen:It demonstrate:
Im
Normalbetrieb arbeitet das Brennstoffzellensystem
Soll
nun ausgehend von dem geschilderten Normalbetrieb eine Überprüfung
der elektrischen Einrichtungen
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the Claims disclosed features can both individually or in any combination for the realization be essential to the invention.
- 1010
- BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
- 1212
- Reformerreformer
- 1414
- erste Reaktionszonefirst reaction zone
- 1616
- zweite Reaktionszonesecond reaction zone
- 1818
- elektrische Steuereinheitelectrical control unit
- 2020
- elektrische Einrichtungelectrical Facility
- 2222
- erste Brennstoffzuführungfirst fuel supply
- 2424
- Luftzuführungair supply
- 2626
- zweite Brennstoffzuführungsecond fuel supply
- 2828
- Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
- 3030
- Nachbrennerafterburner
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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