NL9301826A - Branderinrichting met regeling van de lucht/brandstof-verhouding en werkwijze voor het regelen van de lucht/brandstof-verhouding. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Brander inrichting met regeling van de lucht/brandstof-verhouding en werkwijze voor het regelen van de lucht/brand-stof-verhouding.

De uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op een branderinrichting volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijke inrichting is bekend uit DE-A-2510189. Deze bekende inrichting is voorzien van een regelinrich-ting, die een zuur stof sensor omvat voor het meten van het restzuurstofgehalte in de verbrandingsgassen. Het gemeten restzuurstofgehalte is een maat voor de kwaliteit van de verbranding in de branderinrichting. De gemeten waarde wordt toegevoerd aan de regelinrichting, die op grond daarvan de toegevoerde hoeveelheid lucht aan de brander regelt om de gewenste lucht/brandstof-verhouding in te stellen. De zuurstof sensor kan bestaan uit een met calcium-oxide gestabiliseerd zirconiumoxide keramisch lichaam.

Een nadeel van deze inrichting is dat de zuurstofsen-sor duur is. Daarnaast kan bij een slechte brandstofkwali-teit vergiftiging van de sensor met zwavel en lood optreden.

De uitvinding heeft ten doel een branderinrichting te verschaffen, die voorzien is van een eenvoudige, goedkope en betrouwbare regelinrichting voor het regelen van de lucht/brandstof-verhouding van een aan de brander toe te voeren lucht/brandstofmengsel.

De inrichting volgens de uitvinding van de hiervoor genoemde soort wordt gekenmerkt door de maatregelen volgens het kenmerk van conclusie 1.

De inrichting volgens de uitvinding maakt gebruik van de eigenschap dat het uit balans raken van het lucht/brand-stof-mengsel tot een verandering van de temperatuur van het zogenaamde branderdek leidt.

De verbranding van het aan een brander toegevoerde lucht/brandstof-mengsel vindt boven het branderdek plaats. De temperatuur van het branderdek is evenredig met de hoeveelheid zuurstof in het aan de brander toegevoerde lucht/brandstof-mengsel. Bij een te geringe hoeveelheid zuurstof staat de vlam dicht op het branderdek, en wordt het branderdek verhit tot het bijvoorbeeld gaat gloeien. Anderzijds als de vlam een overmaat zuurstof bevat, zal de vlam zich verder van het branderdek verwijderen, zodat het branderdek afkoelt.

Bij de branderinrichting volgens de uitvinding bepaalt het op de temperatuur van het branderdek reagerend element de temperatuur van het branderdek, en levert een bestu-ringsgrootheid aan de regelinrichting, die op grond daarvan en vooraf ingegeven optimale lucht/brandstofverhoudingen de gewenste lucht/brandstof-verhouding instelt.

De voordelen van de uitvinding zijn talrijk. Allereerst geeft de inrichting een goedkope en betrouwbare regeling van de kwaliteit van de verbranding. Daarnaast wordt de lucht/brandstof-verhouding optimaal ingesteld, zodat de verbranding economisch plaatsvindt en weinig milieuverontreinigende stoffen, zoals stikstofoxiden en koolmonoxide worden gevormd. Ook wordt bij de inrichting volgens de uitvinding een eventuele vervuiling van het branderdek, waarbij verstopping van de poorten kan optreden, waardoor de lucht/brandstof-verhouding kan veranderen, gecorrigeerd. Daardoor wordt steeds een gevaarlijke situatie vermeden, zoals een te grote uitstoot van giftige verbrandingsprodukten door onvolledige verbranding of het verbranden van het branderdek. Tevens is de branderinrichting volgens de uitvinding geschikt om bij brandstoffen met verschillende kwaliteit te worden toegepast.

De uitvinding heeft in de tweede plaats betrekking op een werkwijze volgens de aanhef van conclusie 10.

Een dergelijke werkwijze is eveneens uit het de hiervoor genoemde octrooipublicatie bekend.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door de maatregelen volgens het kenmerk van conclusie 10.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding zijn in de volgconclusies omschreven.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin: fig. 1 een schematisch weergegeven regelinrichting is met toegevoerde en uitgevoerde besturingsgrootheden; fig. 2 een schematisch weergegeven doorsnede van een atmosferische ketel met trimmogelijkheid van een gasklep voorstelt; fig. 3 een schematisch weergegeven doorsnede van een ketel op overdruk met trimmogelijkheid van een gasklep en een gestuurde ventilator voorstelt; fig. 4 een schematisch weergegeven doorsnede van een ketel op onderdruk met trimmogelijkheid van een gasklep en een gestuurde luchtklep voorstelt; fig. 5 een schematisch weergegeven doorsnede van een ketel met electronische sturing van zowel een ventilator als een gasklep voorstelt; en fig. 6 een schematisch weergegeven doorsnede van een ketel met een correctie op de voorinstelling van een pneumatisch gestuurde gasregelaar voorstelt.

In fig. 1 is schematisch een regelinrichting 10 weergegeven. In de regelinrichting 10 zijn de voor een optimale kwaliteit van de verbranding benodigde gegevens opgeslagen of worden daaraan toegevoerd. Daartoe behoren de optimale lucht/brandstof-verhouding in afhankelijkheid van de capaciteit en de daarmee overeenstemmende temperatuur van het branderdek. Aan de regelinrichting 10 wordt een signaal toegevoerd, dat overeenkomt met de warmtebehoefte. Eveneens wordt een grootheid, die overeenkomt met de temperatuur van het branderdek of daaraan gerelateerd is, aan de regelinrichting 10 toegevoerd. Op basis van de gemeten grootheid voor de temperatuur van het branderdek geeft de regelinrichting 10 door vergelijking met de vooraf bepaalde temperatuurwaarden en optimale lucht/brandstof-verhoudingen een signaal af, waardoor de aan de brander toegevoerde hoeveelheid gas en/of lucht wordt geregeld. Daarnaast kan de regelinrichting 10 toegepast worden voor beveiliging van de branderinrichting.

In de fig. 2 t/m 6 verwijzen de hierna omschreven verwijzingscijfers steeds naar de volgende onderdelen van de branderinrichting als volgt: 1 warmtewisselaar 2 brander 3 gasklep 4 op de temperatuur van het branderdek reagerend element 5 ventilator 6 triminrichting van een gasklep 7 electronisch modulerende gasklep 8 electrisch verstelbare luchtklep 9 branderdek.

In de fig. 2 t/m 6 zijn verschillende uitvoeringsvormen gegeven van de regeling van de lucht/brandstof-verhou-ding op basis van een van de temperatuur van een branderdek afgeleide besturingsgrootheid. In deze fig. is de regelin-richting 10 niet afzonderlijk weergegeven. Een brander 2 is in alle fig. recht tegenover een warmtewisselaar 1 geplaatst. Andere posities van de brander 2 ten opzichte van de warmtewisselaar 1 zijn echter eveneens mogelijk. Een branderdek 9 (fig. 6) van de brander 2 kan uit zowel keramische als metaalmaterialen bestaan.

In fig. 2 is schematisch een atmosferische ketel weergegeven. Deze ketel omvat een in de gastoevoer geplaatste gasklep 3, die door een triminrichting 6 wordt bij gestuurd op basis van een in de toevoer van het gas gemeten druk. In een brander 2 wordt het gas verbrand met de daar aanwezige lucht. De bij de verbranding vrijkomende warmte wordt door een warmtewisselaar 1 overgedragen op een zich in de warmtewisselaar 1 bevindend medium. De bij de verbranding vrij komende rookgassen worden via een rookgaskanaal af gevoerd. Met verwijzingscijfer 4 is een op de temperatuur van het branderdek 9 reagerend element aangeduid. In fig. 2-5 zijn zowel de plaats van een thermokoppel, die in het oppervlak van het branderdek 9 is opgesteld, als de plaats van een voor de golflengte van licht gevoelige sensor in de wand van de ketel tegenover het branderdek aangegeven. In plaats van een thermokoppel kunnen ook andere direct op de temperatuur van het branderdek reagerende elementen, zoals NTC en PTC, toegepast worden. Voorbeelden van voor de golflengte van licht gevoelige sensoren zijn IR- en UV-sensoren, die de kleur van het branderdek, welke afhankelijk is van de temperatuur van het branderdek, detecteren. De gemeten temperatuurswaarde wordt door een regelinrichting (niet weergegeven) gebruikt om de triminrichting 6 van de gasklep 3 aan te sturen, waardoor de aan de brander 2 toegevoerde hoeveelheid gas in afhankelijkheid van de warmtebehoefte en de optimale lucht/brand-stof-verhouding wordt ingesteld.

In fig. 3 is schematisch een ketel op overdruk weergegeven. Ten opzichte van de in fig. 2 weergegeven ketel verschilt deze uitvoeringsvorm doordat in de luchttoevoer zich een ventilator 5 bevindt. De ventilator 5 kan zowel zuigend als persend worden opgesteld. Een drukverschil in de luchttoevoer wordt gemeten en toegevoerd aan de gasklep 3 om de hoeveelheid gas te regelen. Bij deze ketel stuurt de regelinrichting (niet weergegeven) de ventilator 5 aan, waardoor de toegevoerde hoeveelheid lucht wordt geregeld om de optimale lucht/brandstof-verhouding in te stellen. Gebruikelijk zal de regelinrichting het toerental van de ventilator 5 wijzigen om de gewenste verhouding in te stellen. Een andere mogelijkheid is om de doorsnede van de toevoerzijde van de ventilator 5 te veranderen.

In fig. 4 is schematisch een ketel op onderdruk weergegeven. Bij deze inrichting bevindt de ventilator 5 zich in het rookgaskanaal, zodat de ketel zich op onderdruk bevindt. In de luchttoevoer aan de brander is een luchtklep 8 geplaatst, die electrisch verstelbaar is. De regelinrichting (niet weergegeven) stuurt op basis van de gemeten besturingsgrootheid de luchtklep 8 in de luchttoevoer aan om de voor de brander gewenste lucht/brandstof-verhouding in te stellen.

In fig. 5 is een uitvoering van een ketel weergegeven met electronische sturing van zowel een ventilator 5 in de luchttoevoer als een gasklep 3 in de gastoevoer. De ketel werkt modulerend, dat wil zeggen met automatische aanpassing van de capaciteit aan de warmtebehoefte. De gasklep 3 wordt bestuurd door een electronisch modulerende inrichting 7. De regelinrichting stuurt deze laatste inrichting aan.

In fig, 6 is schematisch een ketel weergegeven, waarbij een correctie op de voorinstelling van een pneumatisch gestuurde gasklep 3 in de gastoevoer kan plaatsvinden. Een ventilator 5 is in de luchttoevoer geplaatst. Met een stippellijn is een alternatieve plaats voor de ventilator 5 in het rookgaskanaal aangegeven.

De pneumatisch gestuurde gasregelaar meet het drukverschil in de luchttoevoer op de plaatsen PI en P2. Aan de pneumatisch gestuurde gasklep 3 wordt voorts via een modu-latiespoel 11 een van de temperatuur van het branderdek 9 afgeleide grootheid toegevoerd om de gewenste lucht/brand-stof-verhouding in te stellen.

Zoals uit de hiervoor gegeven voorbeelden blijkt, kan het correctiesignaal van het op de temperatuur van het branderdek 9 reagerend element 4 op diverse plaatsen in het regelcircuit van de toegevoerde gas- of luchthoeveelheid inwerken om de optimale lucht/brandstof-verhouding in te stellen.

De branderinrichting en werkwijze volgens de uitvinding hebben velerlei toepassingen. Een voorbeeld van een dergelijke toepassing is een centrale verwarmingsinstalla-tie met een capaciteit van 10 - 1000 Kw voor zowel huishoudelijk als industrieel gebruik.

Claims (18)

1. Branderinrichting voor gasvormige brandstoffen met een branderdek (9) en een regelinrichting (10) voor het regelen van de lucht/brandstof-verhouding van het daaraan toegevoerde gasmengsel, gekenmerkt door een op de temperatuur van het branderdek reagerend element (4), dat een bestu-ringsgrootheid levert, die zodanig op de regelinrichting (10) inwerkt, dat deze een voor de brander (2) optimale lucht/brandstof-verhouding instelt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het op de temperatuur van het branderdek reagerend element (4) een thermokoppel is, dat in het branderdek (9) is opgesteld.

3. Inrichting volgens conclusie l, met het kenmerk dat het op de temperatuur van het branderdek reagerend element (4) een voor de golflengte van licht gevoelige sensor is, die tegenover het branderdek (9) is opgesteld.

4. Inrichting volgens één van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de regelinrichting (10) een voor de brander (2) optimale lucht/brandstof-verhouding instelt door de toegevoerde hoeveelheid lucht te regelen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de regelinrichting (10) het toerental van een ventilator (5) in de luchttoevoer of rookgasafvoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid lucht te regelen.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de regelinrichting (10) een regelklep (8) in de luchttoevoer of rookgasafvoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid lucht te regelen.

7. Inrichting volgens één van de conclusies 1-6, met het kenmerk dat de regelinrichting (10) een voor de brander (2) optimale lucht/brandstof-verhouding instelt door de toegevoerde hoeveelheid gas te regelen.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de regelinrichting (10) een regelklep (3) in de gastoevoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid gas te regelen.

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de regelinrichting (10) de voorinstelling (6) van een pneumatisch gestuurde regelklep (3) in de gastoevoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid gas te regelen.

10. Werkwijze voor het regelen van de lucht/brandstof-verhouding van een aan een brander (2) toe te voeren gasmengsel, met het kenmerk dat men een aan de temperatuur van het branderdek (9) van de brander (2) gerelateerde grootheid meet en men met behulp van deze grootheid een voor de brander (2) optimale lucht/brandstof-verhouding instelt.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk dat men de temperatuur van het branderdek (9) met een thermokoppel meet.

12. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk dat men de kleur van het branderdek (9) met een voor de golflengte van licht gevoelige sensor bepaalt.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 10-12, met het kenmerk dat men met behulp van de gemeten grootheid de toegevoerde hoeveelheid lucht regelt om de voor de brander (2) optimale lucht/brandstof-verhouding in te stellen.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat men het toerental van een ventilator (5) in de luchttoevoer of rookgasafvoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid lucht te regelen.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat men een regelklep (8) in de luchttoevoer of rookgasafvoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid lucht te regelen.

16. Werkwijze volgens één van de conclusies 10-15, met het kenmerk dat men met behulp van de gemeten grootheid de toegevoerde hoeveelheid gas regelt om de voor de brander (2) optimale lucht/brandstof-verhouding in te stellen.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk dat men een regelklep (3) in de gastoevoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid gas te regelen.

18. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk dat men de voorinstelling (6) van een pneumatisch gestuurde regelklep (3) in de gastoevoer aanstuurt om de toegevoerde hoeveelheid gas te regelen.