EP4143486B1 - Device and method for combustion control for a fuel gas with a proportion of additive gas - Google Patents

Description

TECHNISCHES FELDTECHNICAL FIELD

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbrennungsregelung, wobei ein Zusatzgas im Brenngas detektiert und Regelgrößen für die Verbrennung entsprechend angepasst werden können.The invention relates to a device and a method for controlling combustion, wherein an additional gas in the fuel gas can be detected and control variables for the combustion can be adjusted accordingly.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung, sowie ein Verfahren zur Verbrennungsregelung bereitzustellen, welches ermöglicht, die Art eines Zusatzgases, insbesondere Wasserstoff, in einem Brenngas zu detektieren. Insbesondere soll dabei auch ein Anteil des Zusatzgases im Brenngas bestimmt werden können.One object of the invention is to provide a device and a method for controlling combustion, which makes it possible to detect the type of additional gas, in particular hydrogen, in a fuel gas. In particular, a proportion of the additional gas in the fuel gas should also be able to be determined.

Als Brenngas wird im Allgemeinen Erdgas verwendet. Natürliches Erdgas ist ein kohlenwasserstoff-haltiges Gasgemisch, dessen chemische Zusammensetzung je nach Fundstätte beträchtlich schwanken an. Der Hauptbestandteil ist aber in der Regel Methan, wobei der Anteil zwischen 75 und 99 Mol-% schwanken kann.Natural gas is generally used as a fuel gas. Natural gas is a hydrocarbon-containing gas mixture whose chemical composition can vary considerably depending on the location. However, the main component is usually methane, with the proportion varying between 75 and 99 mol%.

Brennerprüfgase können neben Methan eine Beimengung an Zusatzgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Propan, enthalten. Brennerprüfgase können aber auch zu 100% aus Methan oder sogar zu 100% aus einem Zusatzgas wie Propen bestehen. Beispiele sind die Brennerprüfgase G271 und G21 oder auch G20 und G32.In addition to methane, burner test gases can contain an admixture of additional gas, such as nitrogen or propane. However, burner test gases can also consist of 100% methane or even 100% of an additional gas such as propane. Examples are the burner test gases G271 and G21 or G20 and G32.

Motiviert durch eine langfristige Einsparung an CO₂-Emissionen, ist die Einspeisung klimaneutral erzeugten Wasserstoffs als Zusatzgas im bestehenden Erdgasnetz mit Volumenanteilen von bis zu 40 Vol.-% geplant.Motivated by long-term savings in _CO2 emissions, the injection of climate-neutrally produced hydrogen as additional gas into the existing natural gas network with volume shares of up to 40 vol.% is planned.

Die Beimengung von Wasserstoff zum Grundgas erzeugt jedoch zahlreiche technische Herausforderungen, insbesondere für den Betrieb und die Verbrennungsregelung in Gasbrennern. Zunächst weist Wasserstoff im Vergleich zu Erdgas einen volumenbezogen niedrigeren Brennwert auf. Das bedeutet, um eine vergleichbare Leistung zu erzielen, muss der Volumenstrom an Brenngas im Fall einer Wasserstoffbeimengung erhöht werden. Außerdem ist die Reaktionskinetik der Verbrennung gegenüber reinem Erdgas verändert, wodurch etwa die Flammengeschwindigkeit, -länge, und -geometrie, sowie die Flammentemperatur, die Zündeigenschaften und die Wärmeabstrahlung stark beeinflusst werden.However, the addition of hydrogen to the base gas creates numerous technical challenges, especially for the operation and combustion control in gas burners. First of all, hydrogen has a lower calorific value per volume than natural gas. This means that in order to achieve a comparable performance, the volume flow of fuel gas must be increased when hydrogen is added. In addition, the reaction kinetics of the Combustion is different from that of pure natural gas, which has a strong influence on the flame speed, length and geometry, as well as the flame temperature, ignition properties and heat radiation.

So konnte beispielsweise festgestellt werden, dass bei einem linearen Anstieg der Wasserstoffkonzentration die Flammengeschwindigkeit exponentiell zunimmt. Außerdem verschiebt sich das Maximum der laminaren Flammengeschwindigkeit in den brennstoffreicheren Bereich der Verbrennung, d.h. zu kleineren Lambda Werten. Dabei erreicht Wasserstoff mit etwa 3,5 m/s die höchste maximale Flammengeschwindigkeit bei nicht vorgewärmten Brenngemisch. Dabei gilt, je höher die Flammengeschwindigkeit, desto wahrscheinlicher ist ein Übergang von der Deflagration, d.h. der Ausbreitung der Reaktionsfront durch Diffusion, zur Detonation, d.h. der Ausbreitung der Reaktionsfront aufgrund einer Druckwelle. Außerdem ist die Zündungsverzugszeit von Wasserstoff um den Faktor 1000 geringer als die von Erdgas, bei ebenfalls deutlich geringerer Zündenergie und höherer oberer Zündgrenze.For example, it was found that with a linear increase in hydrogen concentration, the flame speed increases exponentially. In addition, the maximum laminar flame speed shifts to the fuel-richer area of combustion, i.e. to lower lambda values. Hydrogen reaches the highest maximum flame speed of around 3.5 m/s with a non-preheated combustion mixture. The higher the flame speed, the more likely a transition from deflagration, i.e. the spread of the reaction front by diffusion, to detonation, i.e. the spread of the reaction front due to a pressure wave. In addition, the ignition delay time of hydrogen is 1000 times shorter than that of natural gas, with significantly lower ignition energy and a higher upper ignition limit.

Die Kenntnis, welches Zusatzgas, insbesondere Wasserstoff, im Brenngas vorhanden ist und in welchem Anteil, ist also für den Betrieb und die Verbrennungsregelung in Gasbrennern unabdingbar sowohl unter brenntechnischen, als auch unter sicherheitstechnischen Aspekten.Knowing which additional gas, in particular hydrogen, is present in the fuel gas and in what proportion is therefore essential for the operation and combustion control in gas burners, both from a combustion engineering and safety perspective.

Die DE 10 2013 224 246 A1 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung zur Bestimmung des H₂-Gehalts von H₂/Erdgasmischungen, mit einer Eingabeschnittstelle für das Einlesen eines Brennwerts der H_2/Erdgasmischung, welcher an einer Übergabe-Station eines Gasnetzes ermittelt wurde; einer Eingabeschnittstelle für die H_2/Erdgasmischung, zum Einleiten der H₂/Erdgasmischung in die Vorrichtung; einer protonenleitenden Schicht, welche die Bestimmung einer Strom-Spannungskennlinie ermöglicht, wobei die protonenleitende Schicht mit der Eingabeschnittstelle für die H₂/Erdgasmischung fluidisch verbunden ist, und einem Steuergerät, welches mit der protonenleitenden Schicht und der Eingabeschnittstelle für die H₂/Erdgasmischung verbunden und dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte auszuführen:

1. a) Feststellen, mit Hilfe der Strom-Spannungskennlinie der protonenleitenden Schicht, ob bei einem Durchströmen der protonenleitenden Schicht mit einem Volumenstrom der H₂/Erdgasmischung eine Wasserstoffverarmung der protonenleitenden Schicht vorliegt, und Messen des Volumenstroms mit einem Sensor zur Messung des Volumenstroms der H₂/Erdgasmischung in die protonenleitende Schicht, welcher mit dem Steuergerät verbunden ist;
2. b) Falls keine Wasserstoffverarmung der protonenleitenden Schicht vorliegt, dann Verändern des Volumenstroms der H₂/Erdgasmischung mittels einer Steuereinrichtung und Wiederholen des vorherigen Schritts;
3. c) Falls eine Wasserstoffverarmung der protonenleitenden Schicht vorliegt, dann Ermitteln der kritischen Stromdichte der protonenleitenden Schicht, bei welcher die Wasserstoffverarmung an der protonenleitenden Schicht mit dem zugehörigen gemessenen Volumenstrom der H₂/Erdgasmischung vorliegt;
4. d) Feststellen, mittels eines Kennfeldes, des H₂-Gehalts der H₂/Erdgasmischung basierend auf der ermittelten kritischen Stromdichte;
5. e) Bestimmen des aktuellen Brennwerts der H₂/Erdgasmischung, basierend auf dem festgestellten H₂-Gehalt der H₂/Erdgasmischung und dem Brennwert der H₂/Erdgasmischung von der Übergabe-Station des Gasnetzes;
6. f) Ausgeben des aktuellen Brennwerts der H_2/Erdgasmischung.

The EN 10 2013 224 246 A1 describes, for example, a device for determining the H ₂ content of H ₂ /natural gas mixtures, with an input interface for reading in a calorific value of the H _{2 /} natural gas mixture, which was determined at a transfer station of a gas network; an input interface for the H _{2 /} natural gas mixture, for introducing the H ₂ /natural gas mixture into the device; a proton-conducting layer, which enables the determination of a current-voltage characteristic curve, wherein the proton-conducting layer is fluidically connected to the input interface for the H ₂ /natural gas mixture, and a control device which is connected to the proton-conducting layer and the input interface for the H ₂ /natural gas mixture and is set up to carry out the following steps:

1. a) Determine, using the current-voltage characteristic of the proton-conducting layer, whether a volume flow of the H ₂ /natural gas mixture flows through the proton-conducting layer and measures the volume flow with a sensor for measuring the volume flow of the H ₂ /natural gas mixture into the proton-conducting layer, which is connected to the control unit;
2. b) If there is no hydrogen depletion of the proton-conducting layer, then changing the volume flow of the H ₂ /natural gas mixture by means of a control device and repeating the previous step;
3. c) If there is a hydrogen depletion of the proton-conducting layer, then determining the critical current density of the proton-conducting layer at which the hydrogen depletion at the proton-conducting layer occurs with the associated measured volume flow of the H ₂ /natural gas mixture;
4. (d) determining, by means of a characteristic map, the H ₂ content of the H ₂ /natural gas mixture based on the determined critical current density;
5. (e) determining the current calorific value of the H ₂ /natural gas mixture based on the determined H ₂ content of the H ₂ /natural gas mixture and the calorific value of the H ₂ /natural gas mixture from the gas network transfer station;
6. f) Output of the current calorific value of the H _2/ natural gas mixture.

EP 2 821 705 A1 offenbart einen Gasbrenner bei dem die Flammentemperatur und die Luftzahl über jeweilge Sensoren erfasst werden EP 2 821 705 A1 discloses a gas burner in which the flame temperature and the air ratio are measured by respective sensors

LÖSUNG DES PROBLEMSTHE SOLUTION OF THE PROBLEM

Die oben genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf besondere Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.The above object is solved with the features of independent claim 1 and subordinate claim 11. The dependent claims are directed to particular embodiments of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regelung der Verbrennung von Brenngas mittels eines Gasbrenners, wobei der Gasbrenner eine Messeinrichtung und eine Regelschaltung aufweist, und wobei das Brenngas Erdgas und ein Zusatzgas enthält, umfasst den Schritt a) des Einstellens einer Brennerlast auf einen ersten vorbestimmten Lastwert L1 bei einer Ist-Luftzahl λ_Ist.A method according to the invention for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner, wherein the gas burner has a measuring device and a control circuit, and wherein the fuel gas contains natural gas and an additional gas, comprises the step a) of setting a burner load to a first predetermined load value L1 at an actual air ratio λ _Ist .

Der Begriff Brenngas beschreibt hierin Mischungen aus Erdgas als Grundgas mit Beimengungen eines Zusatzgases unterschiedlicher Art, wie beispielsweise Stickstoff, Wasserstoff, Propan oder Propen, in veränderbaren Anteilen.The term fuel gas describes mixtures of natural gas as the base gas with admixtures of an additional gas of various kinds, such as nitrogen, hydrogen, propane or propene, in variable proportions.

Die Luftzahl oder auch der Lambda-Wert λ beschreibt ein Luft zu Brenngas Verhältnis eines Luft-Brenngas-Gemisches.The air ratio or lambda value λ describes an air to fuel gas ratio of an air-fuel gas mixture.

Der erste vorbestimmte Lastwert L1 ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Lastwert L1 jedoch in einem Bereich von 5 bis 10kW liegen.The first predetermined load value L1 is not limited according to the invention. In a preferred embodiment, however, the load value L1 can be in a range of 5 to 10 kW.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin den Schritt b) des Anfahrens einer vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll in einem vorbestimmten Zeitraum Δt_L1.The method according to the invention further comprises the step b) of approaching a predetermined target air ratio λ _Soll in a predetermined period of time Δt _L1 .

Die Soll-Luftzahl λ_Soll ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, so lange sie von der Ist-Luftzahl verschieden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann dabei gelten λ_Ist > λ_Soll. Besonders bevorzugt kann jedoch die Soll-Luftzahl λ_Soll = 1 betragen. In diesem Fall kann somit die Ist-Luftzahl λ_Ist in den Bereich der stöchiometrischen Verbrennung bei λ = 1 abgesenkt werden.According to the invention, the target air ratio λ _target is not restricted as long as it is different from the actual air ratio. In a preferred embodiment, λ _actual > λ _target can apply. However, the target air ratio λ _target can particularly preferably be 1. In this case, the actual air ratio λ actual can _be reduced to the range of stoichiometric combustion at λ = 1.

Auch der vorbestimmte Zeitraum Δt_L1 ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt und kann derart gewählt sein, dass der in diesem Zeitraum in Schritt c) ermittelte Verlauf der Flammentemperatur T_{F, L1}, die zur Bestimmung des Brenngasparameters in Schritt d) notwendigen Informationen beinhaltet. Beispielsweise kann der vorbestimmte Zeitraum Δt_L1 zwischen 10s und 60s betragen, bevorzugt zwischen 20s und 40s, besonders bevorzugt 30s.The predetermined time period Δt _L1 is also not restricted according to the invention and can be selected such that the course of the flame temperature T _{F, L1} determined in this time period in step c) contains the information necessary for determining the fuel gas parameter in step d). For example, the predetermined time period Δt _L1 can be between 10s and 60s, preferably between 20s and 40s, particularly preferably 30s.

Generell sind verschiedene Varianten der zeitlichen Luft-Brenngas-Gemischführung (Anfetten) im Gasbrenner denkbar. Vorzugsweise kann das Anfahren der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll aber linear über die Zeit-Konstante Änderung der Gasdurchflussmenge im Gasbrenner erfolgen. Alternativ kann das Anfahren der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll aber auch parabelförmig oder exponentiell über die Zeit erfolgen.In general, various variants of the temporal air-fuel gas mixture control (enrichment) in the gas burner are conceivable. Preferably, the predetermined target air ratio λ _{target can be} approached linearly over the time-constant change in the gas flow rate in the gas burner. Alternatively, the predetermined target air ratio λ target _can also be approached parabolically or exponentially over time.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin den Schritt c) des Ermittelns eines Verlaufs einer Flammentemperatur T_{F, L1} in dem Zeitraum Δt_L1.The method according to the invention further comprises the step c) of determining a profile of a flame temperature T _{F, L1} in the time period Δt _L1 .

Der Begriff Flammentemperatur, wie hierin verwendet, beschreibt genauer einen Temperaturmesswert der Flamme aus der Brennkammer des Gasbrenners. Der Einfachheit halber wird im Folgenden jedoch der Begriff Flammentemperatur verwendet.The term flame temperature as used herein more accurately describes a temperature measurement of the flame from the combustion chamber of the gas burner. However, for simplicity, the term flame temperature will be used below.

Die Flammentemperatur kann dabei generell auf unterschiedliche Weise bestimmt werden, beispielsweise über ein oder mehrere Thermoelemente. Vorzugsweise kann die Flammentemperatur jedoch unter Ausnutzung des glühelektrischen Effekts an der Zündelektrode (Temperatur der Flamme an der Zündelektrode) bestimmt werden, wie beispielsweise in der EP 2 549 187 B1 beschrieben.The flame temperature can generally be determined in different ways, for example using one or more thermocouples. Preferably, however, the flame temperature can be determined using the thermoelectric effect at the ignition electrode (temperature of the flame at the ignition electrode), as for example in the EP 2 549 187 B1 described.

Der obengenannte glühelektrische Effekt (auch Richardson-Effekt, Edison-Effekt oder Edison-Richardson-Effekt, siehe beispielweise Neil W. Ashcroft, N. David Mermin: Solid State Physics. Saunders College Publishing, New York 1976, S. 362-364 ) bezeichnet die Tatsache, dass aus einer beheizten Metallelektrode oberhalb einer materialabhängigen Mindesttemperatur Elektronen die Austrittsarbeit überwinden, und aus der Elektrode austreten können. Der dadurch erzeugte Strom erlaubt es, auf die Temperatur der Elektrode zu schließen. Die Flammentemperatur kann so durch eine an der Zündelektrode des Brenners abgegriffene Spannung in einfacher Weise bestimmt werden. Eine solche Zündelektrode ist bei jedem Brenner zwingend im Brennerraum vorhanden und wird, nachdem das Luft-Brenngas-Gemisch einmal gezündet worden ist, für den Betrieb des Gasbrenners nicht weiter benötigt.The above-mentioned thermionic effect (also Richardson effect, Edison effect or Edison-Richardson effect, see for example Neil W. Ashcroft, N. David Mermin: Solid State Physics. Saunders College Publishing, New York 1976, pp. 362-364 ) refers to the fact that electrons can overcome the work function of a heated metal electrode above a material-dependent minimum temperature and can exit the electrode. The current generated in this way allows the temperature of the electrode to be determined. The flame temperature can thus be easily determined using a voltage tapped from the ignition electrode of the burner. Such an ignition electrode is mandatory in the burner chamber of every burner and, once the air-fuel gas mixture has been ignited once, is no longer required for the operation of the gas burner.

Die Erfinder haben herausgefunden, dass der Verlauf der Flammentemperatur T_F als Funktion der Zeit bei vorgegebenem Lastwert charakteristische Merkmale aufweist, deren Auswertung einen Rückschluss darauf zulässt, welcher Art das Zusatzgas ist und in welchem Anteil es im Brenngas vorliegt.The inventors have discovered that the course of the flame temperature T _F as a function of time at a given load value has characteristic features, the evaluation of which allows a conclusion to be drawn as to the type of additional gas and the proportion in which it is present in the fuel gas.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst hierzu den Schritt d) des Bestimmens eines Brenngasparameters aus dem Verlauf der Flammentemperatur T_{F, L1} und des Ableitens einer Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner in Abhängigkeit des Brenngasparameters.For this purpose, the method according to the invention comprises the step d) of determining a fuel gas parameter from the profile of the flame temperature T _{F, L1} and deriving a control variable for controlling the combustion in the gas burner as a function of the fuel gas parameter.

Der Begriff Brenngasparameter ist hierin breit auszulegen und bezieht sich auf die Art und den Anteil des Zusatzgases im Brenngas. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Brenngasparameter daher einem Volumenanteil des Zusatzgases im Brenngas entsprechen.The term fuel gas parameter is to be interpreted broadly here and refers to the type and proportion of the additional gas in the fuel gas. In a preferred embodiment, the fuel gas parameter can therefore correspond to a volume proportion of the additional gas in the fuel gas.

Wie eingehend bereits beschrieben, können unterschiedliche Zusatzgase dem Brenngas beigemischt sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Zusatzgas jedoch Wasserstoff sein. Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einer geplanten Einspeisung von Wasserstoff in das Erdgasnetz flexibel begegnet werden.As already described in detail, different additional gases can be mixed with the fuel gas. In a further preferred embodiment, however, the additional gas can be hydrogen. In this way, the inventive A planned injection of hydrogen into the natural gas network can be flexibly addressed.

Der Brenngasparameter kann also beispielsweise angeben, welches Zusatzgas im Brenngas vorliegt und wie hoch der Anteil an Zusatzgas ist. Abhängig von dem bestimmten Brenngasparameter kann dann eine entsprechende Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner abgeleitet werden.The fuel gas parameter can therefore, for example, indicate which additional gas is present in the fuel gas and what the proportion of additional gas is. Depending on the specific fuel gas parameter, a corresponding control variable can then be derived for controlling the combustion in the gas burner.

Zur Bestimmung des Anteils des Zusatzgases können Kalibrationskoeffizienten in Form einer Kennlinie hinterlegt sein. Je nach ermitteltem Anteil kann dann die Regelgröße für die Verbrennung selbstständig durch eine im Gasbrenner vorhandene Regelschaltung abgeleitet und die Verbrennung angepasst werden.Calibration coefficients can be stored in the form of a characteristic curve to determine the proportion of additional gas. Depending on the proportion determined, the control variable for combustion can then be derived independently by a control circuit in the gas burner and the combustion can be adjusted.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren zwischen den Schritten c) und d) weiterhin den Schritt i) des Zurückfahrens auf die Luftzahl λ_Ist und des Einstellens der Brennerlast auf einen zweiten vorbestimmten Lastwert L2 > L1, sowie den Schritt ii) des erneuten Anfahrens der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll in einem vorbestimmten Zeitraum Δt_L2, und den Schritt iii) des Ermittelns des Verlaufs der Flammentemperatur T_{F, L2} in dem Zeitraum Δt_L2, umfassen, wobei dann in Schritt d) der Brenngasparameter aus den Verläufen der Flammentemperatur T_{F, L1} und T_{F, L2} bestimmt werden kann.In a preferred embodiment, the method according to the invention can further comprise, between steps c) and d), the step i) of returning to the air ratio λ _Ist and setting the burner load to a second predetermined load value L2 > L1, as well as the step ii) of restarting the predetermined target air ratio λ _Soll in a predetermined period of time Δt _L2 , and the step iii) of determining the course of the flame temperature T _{F, L2} in the period Δt _L2 , wherein in step d) the combustion gas parameter can then be determined from the courses of the flame temperature T _{F, L1} and T _{F, L2} .

Auf diese Weise kann vorteilhaft der Brenngasparameter in Schritt d) noch genauer ermittelt und die Regelung der Verbrennung noch genauer abgeleitet werden.In this way, the fuel gas parameter in step d) can advantageously be determined even more precisely and the combustion control can be derived even more precisely.

Auch der Lastwert L2 ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, so lange sich die Flammenkinetik signifikant zum Lastwert L1 unterscheidet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Lastwert L2 jedoch in einem Bereich von 10 bis 20kW liegen.The load value L2 is also not restricted according to the invention as long as the flame kinetics differ significantly from the load value L1. According to a preferred embodiment, however, the load value L2 can be in a range of 10 to 20 kW.

In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann der Brenngasparameter durch einen Vergleich des jeweiligen ermittelten Flammentemperaturverlaufs T_F mit einem entsprechenden Referenzverlauf der Flammentemperatur T_{F, Ref.} für Erdgas als Brenngas bestimmt werden. Hierzu kann beispielsweise der Flammentemperaturverlauf bei vorgegebenem Lastwert für Erdgas als Brenngas in der Regelschaltung des Gasbrenners hinterlegt sein. Aus einem Vergleich eines aktuell ermittelten Flammentemperaturverlaufs bei gleichem Lastwert kann dann bestimmt werden, welches Zusatzgas im aktuell vorliegenden Brenngas vorhanden ist und wie hoch der Anteil ist.In a further preferred embodiment, the fuel gas parameter can be determined by comparing the respective determined flame temperature curve T _F with a corresponding reference curve of the flame temperature T _{F, Ref.} for natural gas as fuel gas. For this purpose, for example, the flame temperature curve at a predetermined load value for natural gas as fuel gas can be stored in the control circuit of the gas burner. From a comparison of a currently determined flame temperature curve at the same load value, it can then be determined, which additional gas is present in the currently available fuel gas and what the proportion is.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann der Brenngasparameter jeweils anhand einer minimalen Flammentemperatur T_{F, min.} und/oder anhand einer oder mehrerer aus dem jeweiligen Verlauf der Flammentemperatur T_F ermittelter Flammentemperatur-Differenzen ΔT_F bestimmt werden. Beispielsweise kann die Art und der Anteil eines Zusatzgases anhand der Messung eines Minimums und/oder Maximums ausgehend von einem Ausgangszustand bestimmt werden. Für Wasserstoff, beispielsweise, ist die Höhe der Differenz zu einem charakteristisch auftretenden Maximum im Flammentemperaturverlauf spezifisch. In der Ausprägung des Höhenunterschieds zeigt sich überdies der Anteil an Wasserstoff.In a further preferred embodiment, the fuel gas parameter can be determined based on a minimum flame temperature T _{F, min.} and/or based on one or more flame temperature differences ΔT _F determined from the respective course of the flame temperature T _F. For example, the type and proportion of an additional gas can be determined based on the measurement of a minimum and/or maximum starting from an initial state. For hydrogen, for example, the height of the difference to a characteristically occurring maximum in the flame temperature course is specific. The extent of the height difference also shows the proportion of hydrogen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, kann der Gasbrenner zusätzlich eine Zündelektrode, Mittel zum Erzeugen einer Zündspannung und eine Schalteranordnung zum Verbinden der Zündelektrode mit und zum Trennen der Zündelektrode von den Mitteln zur Erzeugung der Zündspannung aufweisen und der Verlauf der Flammentemperatur T_F kann jeweils anhand der Zündelektrode ermittelt werden. Wie oben bereits erwähnt, kann der Verlauf der Flammentemperatur vorteilhaft insbesondere anhand der Ausnutzung des glühelektrischen Effekts an der Zündelektrode bestimmt werden.In a further preferred embodiment, the gas burner can additionally have an ignition electrode, means for generating an ignition voltage and a switch arrangement for connecting the ignition electrode to and for disconnecting the ignition electrode from the means for generating the ignition voltage, and the course of the flame temperature T _F can be determined in each case using the ignition electrode. As already mentioned above, the course of the flame temperature can advantageously be determined in particular using the thermionic effect at the ignition electrode.

Ein erfindungsgemäßer Gasbrenner umfasst eine Regelschaltung und eine Messeinrichtung, welche zur Durchführung eines Verfahrens konfiguriert sind, das den Schritt a) des Einstellens einer Brennerlast auf einen ersten vorbestimmten Lastwert L1 bei einer Ist-Luftzahl λ_Ist; den Schritt b) des Anfahrens einer vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll in einem vorbestimmten Zeitraum Δt_L1; den Schritt c) des Ermittelns eines Verlaufs einer Flammentemperatur T_{F, L1} in dem Zeitraum Δt_L1; und den Schritt d) des Bestimmens eines Brenngasparameters aus dem Verlauf der Flammentemperatur T_{F, L1} und des Ableitens einer Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner in Abhängigkeit des Brenngasparameters, umfasst.A gas burner according to the invention comprises a control circuit and a measuring device which are configured to carry out a method which comprises the step a) of setting a burner load to a first predetermined load value L1 at an actual air ratio λ _Ist ; the step b) of approaching a predetermined target air ratio λ _Soll in a predetermined period of time Δt _L1 ; the step c) of determining a profile of a flame temperature T _{F, L1} in the period Δt _L1 ; and the step d) of determining a combustion gas parameter from the profile of the flame temperature T _{F, L1} and deriving a control variable for controlling the combustion in the gas burner depending on the combustion gas parameter.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die Regelschaltung und die Messeinrichtung zusätzlich zur Durchführung eines Verfahrens konfiguriert sein, welches zwischen den Schritten c) und d) zusätzlich den Schritt i) des Zurückfahrens auf die Luftzahl λ_Ist und des Einstellens der Brennerlast auf einen zweiten vorbestimmten Lastwert L2 > L1; den Schritt ii) des erneuten Anfahrens der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll in einem vorbestimmten Zeitraum Δt_L2;; und den Schritt iii) des Ermittelns des Verlaufs der Flammentemperatur T_F, _L2 in dem Zeitraum Δt_L2, umfasst, wobei in Schritt d) der Brenngasparameter aus den Verläufen der Flammentemperatur T_{F, L1} und T_{F, L2} bestimmt werden kann.In a preferred embodiment, the control circuit and the measuring device can additionally be configured to carry out a method which, between steps c) and d), additionally _comprises the step i) of returning to the air ratio λ and setting the burner load to a second predetermined Load value L2 >L1; the step ii) of restarting the predetermined target air ratio λ _target in a predetermined period of time Δt _L2; ; and the step iii) of determining the course of the flame temperature T _F , _L2 in the period Δt _L2 , wherein in step d) the combustion gas parameter can be determined from the courses of the flame temperature T _{F, L1} and T _{F, L2} .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Gasbrenner zusätzlich eine Zündelektrode, Mittel zum Erzeugen einer Zündspannung und eine Schalteranordnung zum Verbinden der Zündelektrode mit und zum Trennen der Zündelektrode von den Mitteln zur Erzeugung der Zündspannung aufweisen.In a further preferred embodiment, the gas burner can additionally comprise an ignition electrode, means for generating an ignition voltage and a switch arrangement for connecting the ignition electrode to and for disconnecting the ignition electrode from the means for generating the ignition voltage.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Gasbrenner weisen zahlreiche Vorteile auf. Während beispielsweise die Kalibration mittels lonisation bei Anfahren von Lambda 1 ausreichend ist, um zu differenzieren, ob etwa ein Brennerprüfgas wie G21 oder G271 vorliegt, so kann mittels des oben beschriebenen Verfahrens ermittelt werden, ob generell ein Zusatzgas im Brenngas vorliegt, welcher Art es ist und wie hoch der Anteil ist. Wasserstoffanteile sind mit der vorstehend beschriebenen Kalibration mittels lonisation aufgrund anderer Kausalitäten der SollWerte nicht bestimmbar.The method according to the invention and the gas burner according to the invention have numerous advantages. For example, while calibration by means of ionization when starting up to lambda 1 is sufficient to differentiate whether a burner test gas such as G21 or G271 is present, the method described above can be used to determine whether there is an additional gas in the fuel gas, what type it is and how high the proportion is. Hydrogen proportions cannot be determined with the calibration by means of ionization described above due to other causalities of the target values.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Gasbrenner sind überdies die Nennluftzahlen und somit auch die Geräteleistung für Wasserstoffanteilige Brenngase erreichbar, sowie geringe NO_x Werte. Dies kann die Gefahr von Thermoakustik und die Überhitzung des Gasbrenners vermeiden.With the method according to the invention and the gas burner according to the invention, the nominal air ratios and thus also the device performance for hydrogen-containing fuel gases can be achieved, as well as low NO _x values. This can avoid the risk of thermoacoustics and overheating of the gas burner.

Außerdem ist kein vorgelagertes System mit entsprechendem Datenaustausch notwendig, da die Erkennung des Zusatzgases und dessen Anteils im Gasbrenner stattfindet. Hierzu kann eine einfache Sensorik verwendet werden, Lambda-Sensoren sind nicht notwendig.In addition, no upstream system with corresponding data exchange is necessary, since the detection of the additional gas and its proportion takes place in the gas burner. A simple sensor system can be used for this; lambda sensors are not necessary.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENSHORT DESCRIPTION OF THE CHARACTERS

• Figuren 1 bis 5 zeigen schematisch Ausführungsformen des Verfahrens zur Regelung der Verbrennung von Brenngas mittels eines Gasbrenners, sowie Ausführungsformen des Gasbrenners.
  Insbesondere zeigt Figur 1 ein Flussdiagramm zur Illustration einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Regelung der Verbrennung von Brenngas mittels eines Gasbrenners, wobei der Gasbrenner eine Messeinrichtung und eine Regelschaltung aufweist, und wobei das Brenngas Erdgas und ein Zusatzgas enthält. Figures 1 to 5 show schematically embodiments of the method for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner, as well as embodiments of the gas burner.
  In particular, Figure 1 a flow chart to illustrate an embodiment of a method for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner, wherein the gas burner has a measuring device and a control circuit, and wherein the fuel gas contains natural gas and an additional gas.
• Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Regelung der Verbrennung von Brenngas mittels eines Gasbrenners, wobei der Gasbrenner eine Messeinrichtung und eine Regelschaltung aufweist, und wobei das Brenngas Erdgas und ein Zusatzgas enthält. Figure 2 shows a flow chart of a further embodiment of a method for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner, wherein the gas burner has a measuring device and a control circuit, and wherein the fuel gas contains natural gas and an additional gas.
• Figur 3 zeigt zwei Flammentemperaturverläufe bei einem ersten vorbestimmten Lastwert L1 für Methan als Brenngas und für ein Gemisch aus Methan und Wasserstoff als Brenngas. Figure 3 shows two flame temperature curves at a first predetermined load value L1 for methane as fuel gas and for a mixture of methane and hydrogen as fuel gas.
• Figur 4 zeigt die beiden Flammentemperaturverläufe bei dem ersten vorbestimmten Lastwert L1 aus Figur 3 und zusätzlich die Flammentemperaturverläufe bei einem zweiten vorbestimmten Lastwert L2 ebenfalls für Methan als Brenngas und für ein Gemisch aus Methan und Wasserstoff als Brenngas. Figure 4 shows the two flame temperature curves at the first predetermined load value L1 from Figure 3 and additionally the flame temperature curves at a second predetermined load value L2 also for methane as fuel gas and for a mixture of methane and hydrogen as fuel gas.
• Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Gasbrenners gemäß einer Ausführungsform. Figure 5 shows a block diagram of a gas burner according to an embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN UND BEVORZUGTERDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES AND PREFERRED AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

Im Folgenden werden Beispiele bzw. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein, manchmal allerdings auch mit unterschiedlichen Bezugszeichen.In the following, examples or embodiments of the present invention are described in detail with reference to the accompanying figures. Identical or similar elements in the figures may be designated by the same reference numerals, but sometimes also by different reference numerals.

Es sei hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung jedoch in keiner Weise auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt bzw. eingeschränkt ist, sondern weiterhin Modifikationen der Ausführungsbeispiele umfasst, insbesondere diejenigen, die durch Modifikation der Merkmale der beschriebenen Beispiele bzw. durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Beispiele im Rahmen des Schutzumfanges der Ansprüche umfasst sind.It should be emphasized that the present invention is in no way limited or restricted to the embodiments described below and their design features, but further comprises modifications of the embodiments, in particular those which are included within the scope of the claims by modifying the features of the examples described or by combining individual or several features of the examples described.

Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Regelung der Verbrennung von Brenngas mittels eines Gasbrenners, wobei der Gasbrenner eine Messeinrichtung und eine Regelschaltung aufweist, und wobei das Brenngas Erdgas und ein Zusatzgas enthält. Figure 1 shows a flow chart to illustrate an embodiment of a method for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner, wherein the gas burner has a measuring device and a control circuit, and wherein the fuel gas contains natural gas and an additional gas.

In Schritt S101 wird eine Brennerlast auf einen ersten vorbestimmten Lastwert L1 bei einer Ist-Luftzahl λ_Ist eingestellt. Der Lastwert ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Lastwert L1 in einem Bereich von 5 bis 10kW liegen. Der Lastwert L1 kann dabei vorteilhaft in der Regelschaltung des Gasbrenners hinterlegt und bei Durchführung des Verfahrens automatisch in Schritt S101 angefahren werden.In step S101, a burner load is set to a first predetermined load value L1 at an actual air ratio λ _Ist . The load value is not restricted according to the invention. In a preferred embodiment, the load value L1 can be in a range from 5 to 10 kW. The load value L1 can advantageously be stored in the control circuit of the gas burner and automatically approached in step S101 when the method is carried out.

Die Ist-Luftzahl λ_Ist ist erfindungsgemäß ebenfalls nicht eingeschränkt und kann sich beispielsweise aus einer aktuellen Gemischführung während des Regelbetriebs des Gasbrenners ergeben. Auf diese Weise kann das Verfahren während eines laufenden Gasbrennerbetriebs durchgeführt, und die Gemischführung flexibel und optimal an variierende Brenngase, beispielsweise durch Beimengung eines Zusatzgases, insbesondere Wasserstoff, angepasst werden.The actual air ratio λ _Actual is also not limited according to the invention and can, for example, result from a current mixture control during the normal operation of the gas burner. In this way, the method can be carried out during ongoing gas burner operation and the mixture control can be flexibly and optimally adapted to varying combustion gases, for example by adding an additional gas, in particular hydrogen.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, erfolgt in einem nächsten Schritt S102 das Anfahren einer vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll in einem vorbestimmten Zeitraum Δt_L1. Auch die Soll-Luftzahl λ_Soll ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, sie ist aber von der Ist-Luftzahl λ_Ist verschieden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann gelten λ_Ist > λ_Soll. Dies trägt vorteilhaft der Tatsache Rechnung, dass im Regelbetrieb eines Gasbrenners mit Erdgas als Brenngas die Gemischführung im mageren Bereich liegt, so dass durch Anfetten des Gemischs die Luftzahl λ_Soll erreicht werden kann. Besonders bevorzugt kann dabei eine stöchiometrische Verbrennung bei λ_Soll = 1 angefahren werden. Generell sind dabei verschiedene Varianten der zeitlichen Gemischführung (Anfetten) im Gasbrenner denkbar. Vorzugsweise kann das Anfahren der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll aber linear über die Zeit-Konstante Änderung der Gasdurchflussmenge im Gasbrenner erfolgen. Alternativ kann das Anfahren der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll aber auch parabelförmig oder exponentiell über die Zeit erfolgen.As from Figure 1 As can be seen, in a next step S102 a predetermined target air ratio λ _{Soll is} approached in a predetermined period of time Δt _L1 . The target air ratio λ _Soll is also not restricted according to the invention, but it is different from the actual air ratio λ _Ist . In a preferred embodiment, λ _Ist > λ _Soll can apply. This advantageously takes into account the fact that in normal operation of a gas burner with natural gas as the fuel gas, the mixture control is in the lean range, so that the air ratio λ _Soll can be achieved by enriching the mixture. Particularly preferably, stoichiometric combustion can be started at λ _Soll = 1. In general, various variants of the temporal mixture control (enrichment) in the gas burner are conceivable. Preferably, the predetermined target air ratio λ _Soll can be approached linearly over the time constant change in the gas flow rate in the gas burner. Alternatively, the predetermined target air ratio λ _Soll can also be approached parabolically or exponentially over time.

Auch die Länge des Zeitraums Δt_L1 ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, insofern der in diesem Zeitraum in Schritt S103 ermittelte Verlauf einer Flammentemperatur T_F, _L1, die zur Bestimmung des Brenngasparameters in Schritt S104 notwendigen Informationen beinhaltet. Beispielsweise kann der vorbestimmte Zeitraum Δt_L1 zwischen 10s und 60s betragen, bevorzugt zwischen 20s und 40s, besonders bevorzugt 30s.The length of the period Δt _L1 is also not limited according to the invention, insofar as the course of a flame temperature T _F , _L1 determined in this period in step S103, which is used to determine the fuel gas parameter in step S104 necessary information. For example, the predetermined period Δt _L1 can be between 10s and 60s, preferably between 20s and 40s, particularly preferably 30s.

Wie bereits erwähnt, wird in Schritt S103 der Verlauf der Flammentemperatur T_F, _L1 in dem Zeitraum Δt_L1 ermittelt. Die Messung der Flammentemperatur T_{F, L1} kann dabei auf unterschiedliche Arten erfolgen, etwa über ein oder mehrere Thermoelemente. Bevorzugt kann die Flammentemperatur T_F, _L1 jedoch unter Ausnutzung des glühelektrischen Effekts mittels einer Zündelektrode bestimmt werden. Hierzu kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gasbrenner zusätzlich eine Zündelektrode, Mittel zum Erzeugen einer Zündspannung und eine Schalteranordnung zum Verbinden der Zündelektrode mit und zum Trennen der Zündelektrode von den Mitteln zur Erzeugung der Zündspannung aufweisen. Zur Ermittlung des Flammentemperaturverlaufs T_{F, L1} in dem Zeitraum Δt_L1, kann die Flammentemperatur T_F, L1 kontinuierlich gemessen werden, es können aber auch einzelne Messwerte in einem bestimmten zeitlichen Abstand innerhalb des Zeitraums Δt_L1, erfasst werden, so lange ein hinreichend genauer Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} erfasst werden kann. Hierzu kann beispielsweise die Anzahl der erfassten Messwerte in den Bereichen erhöht werden, in welchen charakteristische Merkmale im Flammentemperaturverlauf T_F, _L1 zu erwarten sind, beispielsweise Minima und/oder Maxima, wohingegen in uncharakteristischen Bereichen, etwa bei konstantem Flammentemperaturverlauf T_F, _L1, weniger Messwerte erfasst werden können.As already mentioned, in step S103 the profile of the flame temperature T _F , _L1 in the time period Δt _L1 is determined. The flame temperature T _{F, L1} can be measured in different ways, for example using one or more thermocouples. Preferably, however, the flame temperature T _F , _L1 can be determined using an ignition electrode by utilizing the thermoelectric effect. For this purpose, according to a preferred embodiment, the gas burner can additionally have an ignition electrode, means for generating an ignition voltage and a switch arrangement for connecting the ignition electrode to and for disconnecting the ignition electrode from the means for generating the ignition voltage. To determine the flame temperature profile T _{F, L1} in the time period Δt _L1 , the flame temperature T _F , L1 can be measured continuously, but individual measured values can also be recorded at a certain time interval within the time period Δt _L1 , as long as a sufficiently accurate flame temperature profile T _{F, L1} can be recorded. For this purpose, for example, the number of measured values recorded can be increased in the areas in which characteristic features in the flame temperature curve T _F , _L1 are to be expected, for example minima and/or maxima, whereas in uncharacteristic areas, for example with a constant flame temperature curve T _F , _L1 , fewer measured values can be recorded.

Wie in Figur 1 gezeigt, wird in Schritt S104 dann ein Brenngasparameter aus dem Verlauf der Flammentemperatur T_F, _L1 bestimmt und eine Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner in Abhängigkeit des Brenngasparameters abgeleitet. Die Bestimmung des Brenngasparameters und die Ableitung der Regelgröße wird weiter unten mit Bezug auf die Figuren 3 bis 5 näher beschrieben.As in Figure 1 As shown, in step S104 a fuel gas parameter is then determined from the course of the flame temperature T _F , _L1 and a control variable for controlling the combustion in the gas burner is derived depending on the fuel gas parameter. The determination of the fuel gas parameter and the derivation of the control variable are described below with reference to the Figures 3 to 5 described in more detail.

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Regelung der Verbrennung von Brenngas mittels eines Gasbrenners, wobei der Gasbrenner eine Messeinrichtung und eine Regelschaltung aufweist, und wobei das Brenngas Erdgas und ein Zusatzgas enthält. Figure 2 shows a flow chart of a further embodiment of a method for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner, wherein the gas burner has a measuring device and a control circuit, and wherein the fuel gas contains natural gas and an additional gas.

Die in Figur 2 gezeigten Verfahrensschritte S201 bis S204 können an die in Figur 1 gezeigten Verfahrensschritte S101 bis S103 anschließen, wobei der Schritt S204 den Schritt S104 ersetzen kann. Wie in Figur 2 gezeigt, kann in Schritt S201 auf die Luftzahl λ_Ist zurückgefahren und die Brennerlast auf einen zweiten vorbestimmten Lastwert L2 > L1 eingestellt werden. Dabei kann die Luftzahl λ_Ist der in Figur 1 gezeigten ursprünglichen Luftzahl λ_Ist entsprechen. Auf diese Weise kann vorteilhaft bei erneutem Anfahren der vorbestimmten Soll-Luftzahl λ_Soll in einem vorbestimmten Zeitraum Δt_L2 in Schritt S202, der gleiche Luftzahl-Bereich bei unterschiedlichem Lastwert L2 abgefahren werden.In the Figure 2 The process steps S201 to S204 shown can be adapted to the Figure 1 shown process steps S101 to S103, whereby step S204 Step S104 can be replaced. As in Figure 2 As shown, in step S201 the air ratio λ _Ist can be reduced and the burner load can be set to a second predetermined load value L2 > L1. The air ratio λ _Ist can be the value in Figure 1 shown original air ratio λ _actual . In this way, when the predetermined target air ratio λ _{target is} approached again in a predetermined period of time Δt _L2 in step S202, the same air ratio range can be run at a different load value L2.

Der Lastwert L2 ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, so lange sich die Flammenkinetik signifikant zum Lastwert L1 unterscheidet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Lastwert L2 jedoch in einem Bereich von 10 bis 20kW liegen.According to the invention, the load value L2 is not restricted as long as the flame kinetics differ significantly from the load value L1. According to a preferred embodiment, however, the load value L2 can be in a range of 10 to 20 kW.

Schritt S203 in Figur 2 kann dann das Ermitteln des Verlaufs der Flammentemperatur T_F, _L2 in dem Zeitraum Δt_L2 vorsehen. Analog zu Figur 1 ist auch hier die Messung der Flammentemperatur T_{F, L2} sowie die Länge des Zeitraums Δt_L2 erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Vorteilhaft wird jedoch auch hier die Flammentemperatur anhand der Zündelektrode gemessen und die Länge des Zeitraums Δt_L2 entspricht vorteilhaft der Länge des Zeitraums Δt_L1.Step S203 in Figure 2 can then provide for the determination of the course of the flame temperature T _F , _L2 in the period Δt _L2 . Analogous to Figure 1 Here too, the measurement of the flame temperature T _{F, L2} and the length of the time period Δt _L2 are not restricted according to the invention. However, here too, the flame temperature is advantageously measured using the ignition electrode and the length of the time period Δt _L2 advantageously corresponds to the length of the time period Δt _L1 .

In Schritt S204, wie in Figur 2 gezeigt, kann dann der Brenngasparameter aus den Verläufen der Flammentemperatur T_{F, L1} und T_{F, L2} bestimmt und eine Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner abgeleitet werden.In step S204, as in Figure 2 As shown, the combustion gas parameter can then be determined from the flame temperature curves T _{F, L1} and T _{F, L2} and a control variable for controlling the combustion in the gas burner can be derived.

Im Folgenden wird nun die Ermittlung des Brenngasparameters aus dem Verlauf der Flammentemperatur T_{F, L1} bzw. T_{F, L2} mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert. Die Erfinder haben vorteilhaft gefunden, dass der Verlauf der Flammentemperatur T_F für Erdgas als Brenngas im Vergleich zu Mischungen aus Erdgas und einem Zusatzgas spezifische Merkmale bei den jeweiligen vorbestimmten ersten und zweiten Lastwerten L1 und L2 aufweist. Anhand der Auswertung dieser spezifischen Merkmale kann dann die Art des Zusatzgases und dessen Anteil im Brenngas als Brenngasparameter bestimmt werden.In the following, the determination of the fuel gas parameter from the course of the flame temperature T _{F, L1} or T _{F, L2} with reference to the Figures 3 and 4 explained in more detail. The inventors have found it advantageous that the course of the flame temperature T _F for natural gas as a fuel gas has specific characteristics at the respective predetermined first and second load values L1 and L2 in comparison to mixtures of natural gas and an additional gas. Based on the evaluation of these specific characteristics, the type of additional gas and its proportion in the fuel gas can then be determined as a fuel gas parameter.

Zunächst zeigt Figur 3 Flammentemperaturverläufe T_F, _L1 bei einem ersten vorbestimmten Lastwert L1 für reines Methan (G20) als Brenngas 1 und für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas 2. Da der Hauptbestandteil von Erdgas Methan ist, wird im vorliegenden Beispiel reines Methan stellvertretend für Erdgas verwendet. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein einheitlicher Bezugspunkt geschaffen werden, unabhängig von Fundstätten bedingten Schwankungen.First, Figure 3 Flame temperature curves T _F , _L1 at a first predetermined load value L1 for pure methane (G20) as fuel gas 1 and for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas 2. Since the main component of natural gas is methane, pure methane is used as a substitute for natural gas in the present example. In this way, a uniform reference point can be advantageously created, independent of variations caused by sites.

Im Beispiel in Figur 3 ist der Lastwert L1 auf 10kW eingestellt. Die Ist-Luftzahl λ_Ist lag im mageren Bereich und das jeweilige Luft-Brenngas-Gemisch wurde im Zeitraum Δt_L1 = 30s von λ_Ist > 1 auf die Soll-Luftzahl λ_Soll = 1 angefettet mittels linearer Gemischführung. In diesem Zeitraum wurde ebenfalls der Flammentemperaturverlauf T_F, _L1 ermittelt. Auf der y-Achse sind normierte und anhand einer Zündelektrode bestimmte Werte für die Flammentemperatur T_F, _L1 aufgetragen. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die in den Figuren 3 und 4 aufgetragenen Flammentemperaturwerte in einer künstlichen Einheit [I] angegeben sind, welche sich umgekehrt zur tatsächlichen Temperatur verhält. Die in Figur 3 und 4 gezeigten Werte sind digitalisierte Messwerte, die ein AD-Wandler im Feuerungsautomaten des Gasbrenners aus einem entsprechenden Eingangskanal ermitteln kann. Auf der x-Achse ist die Zeit t in [s] aufgetragen.In the example in Figure 3 the load value L1 is set to 10kW. The actual air ratio λ _Ist was in the lean range and the respective air-fuel gas mixture was enriched from λ _Ist > 1 to the target air ratio λ _Soll = 1 in the period Δt _L1 = 30s using linear mixture control. The flame temperature curve T _F , _L1 was also determined during this period. Standardized values for the flame temperature T _F , _L1 determined using an ignition electrode are plotted on the y-axis. At this point it is pointed out that the values in the Figures 3 and 4 The flame temperature values plotted are given in an artificial unit [I] which is inversely related to the actual temperature. The values Figure 3 and 4 The values shown are digitized measured values that an AD converter in the gas burner's automatic firing system can determine from a corresponding input channel. The time t in [s] is plotted on the x-axis.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, zeigen die jeweiligen Kurvenverläufe für reines Methan als Brenngas 1 und für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas 2 unterschiedlich ausgeprägte charakteristische Merkmale als Funktion der Zeit t. Beide Kurven 1, 2 zeigen ein unterschiedlich stark ausgeprägtes Minimum 1a, 2a (angedeutet durch den Pfeil 3). Das Minimum 2a für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas ist zudem dem Minimum 1a für reines Methan als Brenngas zeitlich vorgelagert.As from Figure 3 As can be seen, the respective curves for pure methane as fuel gas 1 and for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas 2 show different characteristic features as a function of time t. Both curves 1, 2 show a different degree of pronounced minimum 1a, 2a (indicated by arrow 3). The minimum 2a for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas also occurs earlier than the minimum 1a for pure methane as fuel gas.

Figur 4 zeigt die Flammentemperaturverläufe bei dem ersten vorbestimmten Lastwert L1 = 10kW aus Figur 3 und zusätzlich die Flammentemperaturverläufe bei einem zweiten vorbestimmten Lastwert L2 = 20kW ebenfalls für reines Methan als Brenngas und für das Gemisch aus 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas. Figure 4 shows the flame temperature curves at the first predetermined load value L1 = 10kW from Figure 3 and additionally the flame temperature curves at a second predetermined load value L2 = 20 kW also for pure methane as fuel gas and for the mixture of 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas.

Vor der Ermittlung der Flammentemperaturverläufe T_{F, L2} bei dem Lastwert L2 = 20kW wurde die Luftzahl jeweils auf die ursprüngliche Ist-Luftzahl λ_Ist zurückgefahren (ersichtlich aus den stufenartigen Sprüngen in den Kurven 1 und 2). In den in Figur 4 gezeigten Flammentemperaturverläufen läuft der Gasbrenner dabei in den Bereichen, in welchen die Flammentemperatursignale konstant sind, jeweils auf konstanter Last mit derselben Luftzahl, beispielsweise λ = 1,34. Grundsätzlich gilt, dass mit den verschiedenen Lastwerten (Lastniveaus) unterschiedliche Grundniveaus der Flammentemperatur einhergehen. Bei dem Lastwert L2 = 20kW wurde dann ebenfalls das entsprechende Luft-Brenngas-Gemisch im Zeitraum Δt_L2 = 60s von λ_Ist < 1 wieder auf die Soll-Luftzahl λ_Soll = 1 angefettet mittels linearer Gemischführung. In diesem Zeitraum wurde dann ebenfalls der Flammentemperaturverlauf T_F, _L2 ermittelt.Before determining the flame temperature curves T _{F, L2} at the load value L2 = 20kW, the air ratio was reduced to the original actual air ratio λ _Actual (as can be seen from the step-like jumps in curves 1 and 2). In the Figure 4 In the flame temperature curves shown, the gas burner runs at a constant load with the same air ratio, for example λ = 1.34, in the areas in which the flame temperature signals are constant. Basically, the different load values (load levels) are accompanied by different base levels of the flame temperature. At the load value L2 = 20kW, the corresponding air-fuel gas mixture was enriched from λ _actual < 1 to the target air ratio λ _target = 1 by means of linear mixture control in the period Δt _L2 = 60s. The flame temperature curve T _F , _L2 was also determined during this period.

Wie aus Figur 4 ersichtlich, zeigen die jeweiligen Kurvenverläufe für reines Methan als Brenngas 1 und für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas 2 auch bei dem Lastwert L2 = 20kW unterschiedlich ausgeprägte charakteristische Merkmale als Funktion der Zeit t. Beide Kurven 1, 2 zeigen wiederum ein unterschiedlich stark ausgeprägtes Minimum 1b, 2b (angedeutet durch den Pfeil 4), wobei die Kurve 2 für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas zusätzlich ein dem Minimum 2b nachgelagertes Maximum 2c aufweist. Auch bei dem Lastwert L2 = 20kW ist das Minimum 2b für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas dem Minimum 1b für reines Methan als Brenngas zeitlich vorgelagert.As from Figure 4 As can be seen, the respective curves for pure methane as fuel gas 1 and for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas 2 also show different characteristic features as a function of time t at the load value L2 = 20kW. Both curves 1, 2 again show a different degree of pronounced minimum 1b, 2b (indicated by arrow 4), with curve 2 for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas additionally showing a maximum 2c following the minimum 2b. Even at the load value L2 = 20kW, the minimum 2b for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas is ahead of the minimum 1b for pure methane as fuel gas.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Brenngasparameter durch einen Vergleich des jeweiligen ermittelten Flammentemperaturverlaufs T_F mit einem entsprechenden Referenzverlauf der Flammentemperatur T_{F, Ref.} für Erdgas als Brenngas bestimmt werden.According to a preferred embodiment, the fuel gas parameter can be determined by comparing the respective determined flame temperature curve T _F with a corresponding reference curve of the flame temperature T _{F, Ref.} for natural gas as fuel gas.

Bezugnehmend auf die Figuren 3 und 4 kann beispielsweise der Flammentemperaturverlauf T_F für reines Methan als Referenzverlauf bei den Lastwerten L1 = 10kW und L2 = 20kW dienen. Aus dem Vergleich mit dem für 70% Methan und 30% Wasserstoff als Brenngas ermittelten Flammentemperaturverlauf T_F bei den gleichen Lastwerten L1 und L2 kann dann der Brenngasparameter anhand der unterschiedlichen charakteristischen Merkmale, wie oben beschrieben, bestimmt werden.Referring to the Figures 3 and 4 For example, the flame temperature curve T _F for pure methane can serve as a reference curve at the load values L1 = 10kW and L2 = 20kW. From the comparison with the flame temperature curve T _F determined for 70% methane and 30% hydrogen as fuel gas at the same load values L1 and L2, the fuel gas parameter can then be determined based on the different characteristic features, as described above.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Brenngasparameter jeweils anhand einer minimalen Flammentemperatur T_{F, min.} und/oder anhand einer oder mehrerer aus dem jeweiligen Verlauf der Flammentemperatur T_F ermittelter Flammentemperatur-Differenzen ΔT_F bestimmt werden.According to a further preferred embodiment, the fuel gas parameter can be determined in each case based on a minimum flame temperature T _{F, min.} and/or based on one or more flame temperature differences ΔT _F determined from the respective course of the flame temperature T _F.

Wie bezugnehmend auf die Figuren 3 und 4 beschrieben, zeigt beispielsweise ein Gemisch aus 70% Methan und 30% Wasserstoff im Vergleich zu reinem Methan bei dem ersten vorbestimmten Lastwert L1 ein zeitlich vorgelagertes Minimum im Verlauf der Flammentemperatur T_{F, L1}. Die Differenz in Bezug auf den Ausgangswert (angedeutet durch den Pfeil 3 in den Figuren 3 und 4) ist überdies geringer bei dem Gemisch aus 70% Methan und 30% Wasserstoff. Bei dem Lastwert L2 = 20kW zeigt das Gemisch aus 70% Methan und 30% Wasserstoff im Vergleich zu reinem Methan ebenfalls ein zeitlich vorgelagertes Minimum im Verlauf der Flammentemperatur T_F, _L2, sowie ein dem Minimum nachfolgendes Maximum. Auch bei dem Lastwert L2 ist die Differenz des Minimums in Bezug auf den Ausgangswert (angedeutet durch den Pfeil 4 in Figur 4) geringer bei dem Gemisch aus 70% Methan und 30% Wasserstoff. Aus dem Höhenunterschied des Maximums in Bezug auf den Ausgangswert (angedeutet durch den Pfeil 5 in Figur 4) kann überdies der Anteil an Wasserstoff im Brenngas bestimmt werden, da dieser für Wasserstoff spezifisch ist.As referring to the Figures 3 and 4 As described, for example, a mixture of 70% methane and 30% hydrogen shows a temporally advanced minimum in the course of the flame temperature T _{F, L1} compared to pure methane at the first predetermined load value L1. The difference in relation to the initial value (indicated by arrow 3 in the Figures 3 and 4 ) is also lower for the mixture of 70% methane and 30% hydrogen. At the load value L2 = 20kW, the mixture of 70% methane and 30% hydrogen also shows a temporally preceding minimum in the course of the flame temperature T _F , _L2 , compared to pure methane, as well as a maximum following the minimum. Also at the load value L2, the difference of the minimum in relation to the initial value (indicated by the arrow 4 in Figure 4 ) is lower for the mixture of 70% methane and 30% hydrogen. From the height difference of the maximum in relation to the initial value (indicated by arrow 5 in Figure 4 ) the proportion of hydrogen in the fuel gas can also be determined, since this is specific for hydrogen.

Derartige charakteristische Merkmale weisen beispielsweise auch andere Zusatzgase auf. So zeigt beispielsweise Stickstoff als Zusatzgas im Gegensatz zu Wasserstoff auch bei dem Lastwert L1 ein dem Minimum zeitlich nachfolgendes Maximum. Propan als Zusatzgas hingegen weist im Verlauf der Flammentemperatur keinerlei Maximum auf. Allerdings sind auch hier die beiden Minima im Vergleich zu reinem Methan zu kürzeren Zeiten verschoben, wobei die Differenz zum Ausgangswert jeweils größer ist, als bei Methan.Other additional gases also have such characteristic features. For example, nitrogen as an additional gas, in contrast to hydrogen, also shows a maximum at the load value L1 that follows the minimum. Propane as an additional gas, on the other hand, does not show any maximum in the course of the flame temperature. However, here too the two minima are shifted to shorter times compared to pure methane, with the difference to the initial value being larger in each case than with methane.

Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Gasbrenners gemäß einer Ausführungsform. Der Gasbrenner 100 besitzt eine Brennkammer 101 in der unter Zuführung eines Luft-Brenngas-Gemisches ein Verbrennungsvorgang ablaufen kann. In die Brennkammer 101 ragt eine Zündelektrode 102 hinein. Optional kann auch eine lonisationselektrode in dem Gasbrenner 100 vorgesehen sein, die zusätzlich in die Brennkammer hineinragt. Eine lonisationselektrode wird im Allgemeinen zur Flammenüberwachung eingesetzt. Figure 5 shows a block diagram of a gas burner according to an embodiment. The gas burner 100 has a combustion chamber 101 in which a combustion process can take place by supplying an air-combustion gas mixture. An ignition electrode 102 projects into the combustion chamber 101. Optionally, an ionization electrode can also be provided in the gas burner 100, which also projects into the combustion chamber. An ionization electrode is generally used for flame monitoring.

Die Zündelektrode 102 steht mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Zündspannung 104 so in Verbindung, dass die Zündelektrode 102 von der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 104 getrennt werden kann. Dies kann durch eine zwischen der Zündelektrode 102 und der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 104 geschaltete Schalteranordnung 103 geschehen. Dabei kann die Schalteranordnung 103 insbesondere so eingerichtet sein, dass nach einer Trennung der Zündelektrode 102 von der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 104 die Zündelektrode 102 als eine passive Elektrode geschaltet ist.The ignition electrode 102 is connected to a device for generating an ignition voltage 104 in such a way that the ignition electrode 102 can be separated from the device for generating the ignition voltage 104. This can be done by a switch arrangement 103 connected between the ignition electrode 102 and the device for generating the ignition voltage 104. The switch arrangement 103 can in particular be set up in such a way that after the ignition electrode 102 is separated from the device for generating the ignition voltage 104, the ignition electrode 102 is connected as a passive electrode.

Der Gasbrenner 100 weist außerdem eine Messeinrichtung 105 auf. Über die Messeinrichtung 105 kann unter Ausnutzung des genannten glühelektrische Effekts auf die Temperatur der Flamme an der Elektrode rückgeschlossen werden und so der Flammentemperaturverlauf bei entsprechend eingestelltem Lastwert gemessen werden. Hierzu steht die Schalteranordnung 103 mit der Messeinrichtung 105 in Verbindung und kann Signale von der Messeinrichtung 105 empfangen. Die Messeinrichtung 105 kann überdies über eine Zeitmesseinrichtung verfügen, über welche die vorbestimmten Zeiträume eingestellt werden können.The gas burner 100 also has a measuring device 105. The measuring device 105 can be used to determine the temperature of the flame at the electrode by utilizing the aforementioned thermoelectric effect and thus measure the flame temperature curve at a correspondingly set load value. For this purpose, the switch arrangement 103 is connected to the measuring device 105 and can receive signals from the measuring device 105. The measuring device 105 can also have a time measuring device, via which the predetermined time periods can be set.

Die Messeinrichtung 105 steht weiterhin mit einer Regelschaltung 106 in Verbindung. Über die Regelschaltung 106 kann mittels einer Brennersteuerung 109 die Verbrennung im Gasbrenner 100 geregelt werden. Die Brennersteuerung 109 weist hierzu entsprechend eine Ventilsteuerung 110 zur Veränderung des Brenngasanteils im Luft-Brenngas-Gemisch auf, sowie eine Gebläsesteuerung 111 zur Variation des Luftanteils.The measuring device 105 is also connected to a control circuit 106. The combustion in the gas burner 100 can be controlled via the control circuit 106 using a burner control 109. The burner control 109 has a valve control 110 for changing the proportion of fuel gas in the air-fuel gas mixture, as well as a fan control 111 for varying the proportion of air.

Die Regelschaltung 106 weist insbesondere eine Einrichtung zum Bestimmen eines Brenngasparameters 107 auf. Die Einrichtung zum Bestimmen des Brenngasparameters 107 ist mit der Messeinrichtung 105 verbunden und empfängt die in den jeweiligen Zeiträumen ermittelten Messwerte zur Bestimmung der Flammentemperatur, welche mittels der Zündelektrode 102 in der Brennkammer 101 ermittelt wurden. In der Einrichtung zum Bestimmen des Brenngasparameters 107 werden die Flammentemperaturverläufe ausgewertet und, wie oben beschrieben, der Brenngasparameter anhand der jeweiligen charakteristischen Merkmale bestimmt. Der Brenngasparameter gibt dabei eine Art des ermittelten Zusatzgases und dessen Anteil im Brenngas wieder, etwa beispielsweise Wasserstoff, Anteil 30%.The control circuit 106 has in particular a device for determining a fuel gas parameter 107. The device for determining the fuel gas parameter 107 is connected to the measuring device 105 and receives the measured values determined in the respective time periods for determining the flame temperature, which were determined by means of the ignition electrode 102 in the combustion chamber 101. In the device for determining the fuel gas parameter 107, the flame temperature curves are evaluated and, as described above, the fuel gas parameter is determined based on the respective characteristic features. The fuel gas parameter represents a type of additional gas determined and its proportion in the fuel gas, for example hydrogen, proportion 30%.

Die Einrichtung zur Bestimmung des Brenngasparameters 107 ist mit einer Einrichtung zum Ableiten einer Regelgröße 108 für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner 100 verbunden. Die Regelgröße kann beispielsweise eine unter Berücksichtigung des Brenngasparameters veränderte Luftzahl λ sein und/oder ein veränderter Volumenstrom. Durch die Beimengung von Wasserstoff verschiebt sich beispielsweise das Maximum der laminaren Flammengeschwindigkeit zu kleineren Lambda Werten, außerdem wird ein höherer Volumenstrom für eine mit reinem Erdgas vergleichbare Leistung benötigt.The device for determining the combustion gas parameter 107 is connected to a device for deriving a control variable 108 for controlling the combustion in the gas burner 100. The control variable can be, for example, an air ratio λ that is changed taking the combustion gas parameter into account and/or a changed volume flow. By adding hydrogen, for example, the maximum of the laminar flame speed shifts to smaller lambda values, and a higher volume flow is also required for a performance comparable to pure natural gas.

Die Regelgröße wird dann durch die Einrichtung zum Ableiten der Regelgröße 108 an die Brennersteuerung 109 übermittelt, welche dann über die Ventilsteuerung 110 und/oder die Gebläsesteuerung 111 die Verbrennung im Gasbrenner 100 entsprechend regeln bzw. an das veränderte Brenngas anpassen kann.The controlled variable is then transmitted by the device for deriving the controlled variable 108 to the burner control 109, which can then regulate the combustion in the gas burner 100 accordingly or adapt it to the changed fuel gas via the valve control 110 and/or the fan control 111.

BEZUGSZEICHENREFERENCE SIGNS

11

Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} T_{F, L2} für reines MethanFlame temperature curve T _{F, L1} T _{F, L2} for pure methane

22

Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} T_{F, L2} für 70% Methan und 30% WasserstoffFlame temperature curve T _{F, L1} T _{F, L2} for 70% methane and 30% hydrogen

1a1a

Minimum im Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} für reines MethanMinimum in the flame temperature curve T _{F, L1} for pure methane

2a2a

Minimum im Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} für 70% Methan und 30% WasserstoffMinimum in the flame temperature curve T _{F, L1} for 70% methane and 30% hydrogen

1b1b

Minimum im Flammentemperaturverlauf T_{F, L2} für reines MethanMinimum in the flame temperature curve T _{F, L2} for pure methane

2b2 B

Minimum im Flammentemperaturverlauf T_{F, L2} für 70% Methan und 30% WasserstoffMinimum in the flame temperature curve T _{F, L2} for 70% methane and 30% hydrogen

2c2c

Maximum im Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} für 70% Methan und 30% WasserstoffMaximum in the flame temperature curve T _{F, L1} for 70% methane and 30% hydrogen

33

Differenz des Minimums zum Ausgangswert im Flammentemperaturverlauf T_{F, L1} für 70% Methan und 30% WasserstoffDifference of the minimum to the initial value in the flame temperature curve T _{F, L1} for 70% methane and 30% hydrogen

44

Differenz des Minimums zum Ausgangswert im Flammentemperaturverlauf T_{F, L2} für 70% Methan und 30% WasserstoffDifference of the minimum to the initial value in the flame temperature curve T _{F, L2} for 70% methane and 30% hydrogen

55

Differenz des Maximums zum Ausgangswert im Flammentemperaturverlauf T_{F, L2} für 70% Methan und 30% WasserstoffDifference of the maximum to the initial value in the flame temperature curve T _{F, L2} for 70% methane and 30% hydrogen

100100

GasbrennerGas burner

101101

BrennkammerCombustion chamber

102102

ZündelektrodeIgnition electrode

103103

SchalteranordnungSwitch arrangement

104104

Einrichtung zur Erzeugung einer ZündspannungDevice for generating an ignition voltage

105105

MesseinrichtungMeasuring device

106106

RegelschaltungControl circuit

107107

Einrichtung zur Bestimmung eines BrenngasparametersDevice for determining a fuel gas parameter

108108

Einrichtung zum Ableiten einer RegelgrößeDevice for deriving a controlled variable

109109

BrennersteuerungBurner control

110110

VentilsteuerungValve control

111111

GebläsesteuerungFan control

Claims (13)

1. Method for controlling the combustion of fuel gas by means of a gas burner (100), wherein the gas burner (100) has a measuring device (105) for measuring the flame temperature and a control circuit (106), wherein the fuel gas contains natural gas and an additional gas, and wherein the method comprises:

   a) setting (S101) a burner load to a first predetermined load value L1 at an actual air ratio λ_actual;

   b) starting (S102) a predetermined setpoint air ratio λ_setpoint in a predetermined time period Δt_L1;

   c) determining (S103) a profile of a flame temperature T_{F, L1} (1, 2) in the time period Δt_L1; and

   d) determining (S104) a fuel gas parameter from the profile of the flame temperature T_{F, L1} (1, 2) and deriving (S104) a controlled variable for controlling the combustion in the gas burner (100) as a function of the fuel gas parameter.
2. Method according to Claim 1, wherein the method additionally comprises the steps between steps c) and d):

   i) returning (S201) to the air ratio λ_actual and setting the burner load to a second predetermined load value L2 > L1;

   ii) restarting (S202) the predetermined setpoint air ratio λ_setpoint in a predetermined time period Δt_L2;

   iii) determining (S203) the profile of the flame temperature T_F, _L2 (1, 2) in the time period Δt_L2,

   wherein in step d) the fuel gas parameter is determined (S204) from the profiles of the flame temperature T_{F, L1} and T_{F, L2} (1, 2).
3. Method according to claim 1 or 2, wherein the fuel gas parameter is determined by a comparison of the respective determined flame temperature profile (1, 2) with a corresponding reference profile (1) of the flame temperature T_{F, Ref.} for natural gas as fuel gas.
4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the fuel gas parameter is determined in each case on the basis of a minimum flame temperature T_F, _min (1a, 2a, 1b, 2b) and/or on the basis of one or more flame temperature differences ΔT_F (3, 4, 5) determined from the respective profile of the flame temperature T_F.
5. Method according to one of claims 1 to 4, wherein the load value L1 lies in a range from 5 to 10 kW.
6. Method according to claim 2 or one of claims 3 to 5 when dependent on claim 2, wherein the load value L2 lies in a range from 10 to 20 kW.
7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the gas burner (100) additionally has an ignition electrode (102), means for generating an ignition voltage (104) and a switch arrangement (103) for connecting the ignition electrode (102) to and for separating the ignition electrode (102) from the means for generating the ignition voltage (104), and the profile of the flame temperature T_F (1, 2) is determined in each case on the basis of the ignition electrode (102).
8. Method according to one of claims 1 to 7, wherein λ_actual > λ_setpoint.
9. Method according to one of claims 1 to 8, wherein the fuel gas parameter corresponds to a volume fraction of the additional gas in the fuel gas.
10. Method according to one of claims 1 to 9, wherein the additional gas is hydrogen.
11. Gas burner (100) having a measuring device (105) for measuring the flame temperature and having a control circuit (106), which are configured to carry out a method which comprises the following steps:

    a) setting (S101) a burner load to a first predetermined load value L1 at an actual air ratio λ_actual;

    b) starting (S102) a predetermined setpoint air ratio λ_setpoint in a predetermined time period Δt_L1;

    c) determining (S103) a profile of a flame temperature T_{F, L1} (1, 2) in the time period Δt_L1; and

    d) determining (S104) a fuel gas parameter from the profile of the flame temperature T_{F, L1} (1, 2) and deriving (S104) a controlled variable for controlling the combustion in the gas burner (100) as a function of the fuel gas parameter.
12. Gas burner (100) according to Claim 11, wherein the measuring device (105) and the control circuit (106) are additionally configured to carry out a method which additionally comprises the following steps between steps c) and d):

    i) returning (S201) to the air ratio λ_actual and setting the burner load to a second predetermined load value L2 > L1;

    ii) restarting (S202) the predetermined setpoint air ratio λ_setpoint in a predetermined time period Δt_L2;

    iii) determining (S203) the profile of the flame temperature T_F, _L2 (1, 2) in the time period Δt_L2,

    wherein in step d) the fuel gas parameter is determined from the profiles of the flame temperature T_F, _L1 and T_F, _L2 (1, 2).
13. Gas burner (100) according to Claim 11 or 12, wherein the gas burner (100) additionally has an ignition electrode (102), means for generating an ignition voltage (104) and a switch arrangement (103) for connecting the ignition electrode (102) to and for separating the ignition electrode (102) from the means for generating the ignition voltage (104).

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