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DE19502905A1 - Gas burner device with gas and blown air fed to burner - Google Patents

Gas burner device with gas and blown air fed to burner

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DE19502905A1
DE19502905A1 DE19502905A DE19502905A DE19502905A1 DE 19502905 A1 DE19502905 A1 DE 19502905A1 DE 19502905 A DE19502905 A DE 19502905A DE 19502905 A DE19502905 A DE 19502905A DE 19502905 A1 DE19502905 A1 DE 19502905A1
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Abstract

The gas burner device has an ionisation electrode (15) for monitoring the flame and an exhaust gas chamber (10) into which the combustion gases pass. The combustion air is fed into a partial gas flow in a recirculation line (12) between the exhaust gas chamber and the air blowing fan. The free cross-section of the recirculation line is adjustable by a control element (14) controlled by the ionisation electrode. Before and/or during ignition, the control element closes the cross-section or at least holds it at less than the operating cross-section; in operating mode the free cross-section in the recirculation line is increased.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasbrennergerät, dessen Brenner Brenngas und mittels eines Gebläses Luft zugeführt ist und bei dem eine Ionisationselektrode die Flammen überwacht und die Verbrennungsabgase in einen Abgasraum gelangen.The invention relates to a gas burner device, the Burner fuel gas and air by means of a fan is supplied and in which an ionization electrode Flames are monitored and the combustion gases in one Exhaust chamber arrive.

Ein derartiges Gasbrennergerät ist in der DE 39 37 290 A1 beschrieben. Die Ionisationselektrode dient der Flammenüberwachung. Über einen Regler steuert sie die Luftzahl (Lambda) des Brenngas-Luftgemisches, um eine schadstoffarme Verbrennung zu gewährleisten.Such a gas burner device is in DE 39 37 290 A1 described. The ionization electrode is used for Flame monitoring. It controls the via a controller Air number (lambda) of the fuel gas-air mixture to a to ensure low-emission combustion.

In der älteren Patentanmeldung P 44 33 425 ist ebenfalls ein solches Gasbrennergerät beschrieben, das mit einer besonderen Steuerschaltung arbeitet, um die Auswertung des Signals der Ionisationselektrode zu verbessern.In the older patent application P 44 33 425 is also described such a gas burner device with a special control circuit works to the evaluation to improve the signal of the ionization electrode.

Es ist bekannt (vgl. US 3 368 211), die Verbrennung durch eine Abgasrezirkulation zu verbessern. Dabei wird ein Teilstrom des Abgases der Verbrennungsluft zugeführt. Eine solche Abgasrezirkulation kann jedoch das Zündverhalten des Brenners beeinträchtigen.It is known (cf. US Pat. No. 3,368,211) that the combustion occurs to improve exhaust gas recirculation. In doing so, a Partial flow of the exhaust gas supplied to the combustion air. Such exhaust gas recirculation can, however Affect the ignition behavior of the burner.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gasbrennergerät der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem trotz einer zur Verbesserung der schadstoffarmen Verbrennung günstigen Abgasrückführung der Zündvorgang nicht beeinträchtigt ist.The object of the invention is a gas burner device propose the type mentioned, in which despite a to improve low-pollution combustion favorable exhaust gas recirculation the ignition process does not is impaired.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Gasbrennergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine zwischen dem Abgasraum und dem Gebläse verlaufende Rezirkulationsleitung einen Teil-Abgasstrom der Verbrennungsluft zuführt, daß der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung mit einem Stellorgan einstellbar ist und daß das Stellorgan von der Ionisationselektrode gesteuert ist, wobei das Stellorgan vor und/oder beim Zünden des Brenners den freien Querschnitt der Rezirkulationsleitung geschlossen oder zumindest kleiner als im Brennbetrieb hält und im Brennbetrieb den freien Querschnitt vergrößert.According to the invention, the above task is for one Gas burner device of the type mentioned solved that one between the exhaust chamber and the blower running recirculation line a partial exhaust gas flow the combustion air supplies that the free cross section the recirculation line with an actuator is adjustable and that the actuator of the Ionization electrode is controlled, the actuator before and / or when igniting the burner the free one Cross section of the recirculation line closed or at least smaller than in firing mode and Burning operation increases the free cross section.

Im Brennbetrieb ist der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung so groß, daß das zurückgeführte Abgas, das nur etwa 3 Vol.-% Restsauerstoff und überwiegend Stickstoff enthält, die Verbrennungstemperatur absenkt, wodurch die thermische NOx-Bildung reduziert wird. Außerdem verringert der niedrige Sauerstoff-Partialdruck zusätzlich die Stickoxidbildung ("Prompt-NO-Bildung") .In combustion mode, the free cross section of the recirculation line is so large that the recirculated exhaust gas, which contains only about 3% by volume of residual oxygen and predominantly nitrogen, lowers the combustion temperature, as a result of which the thermal NO x formation is reduced. In addition, the low partial pressure of oxygen additionally reduces nitrogen oxide formation (“prompt NO formation”).

Beim Startvorgang, also beim Zünden des Brenners, ist der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung kleiner bzw. geschlossen, so daß dem Brenngas-Luftgemisch nicht zusätzlich Sauerstoff über die Rezirkulationsleitung zugeführt wird. Dieser zusätzliche Sauerstoff würde verhindern, daß sich bei für den Startvorgang voreingestellten Mischungsverhältnis ein zündfähiges Gemisch bildet. During the starting process, i.e. when the burner is ignited, it is free cross-section of the recirculation line smaller or closed so that the fuel gas-air mixture is not additional oxygen via the recirculation line is fed. That extra oxygen would prevent yourself from starting up preset mix ratio an ignitable Mixture forms.  

Das Stellorgan der Rezirkulationsleitung ist mittels der Ionisationselektrode gesteuert, die ohnehin zur Flammenüberwachung und zur Einstellung des Lambdawertes vorgesehen ist.The actuator of the recirculation line is by means of Ionization electrode controlled, which is used anyway Flame monitoring and for setting the lambda value is provided.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt ein Gasbrennergerät schematisch.Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the following Description of an embodiment. The figure shows a gas burner device schematically.

Das Gasbrennergerät weist einen Flächenbrenner (1) mit einer Mischkammer (2) auf. An die Mischkammer (2) sind über ein Gasventil (3) eine Gaszuleitung (4) und über ein Gebläse (5) eine Frischluft-Zuleitung (6) angeschlossen.The gas burner device has a surface burner ( 1 ) with a mixing chamber ( 2 ). To the mixing chamber (2) a gas supply line (4) and via a blower (5) are connected to a fresh air supply line (6) via a gas valve (3).

Der Flammenbereich (7) des Flächenbrenners (1) liegt in einer Brennkammer (8), in der ein Wärmetauscher (9) angeordnet ist. Die Brennkammer (8) geht in einen Abgasraum (10) über, der einerseits in einen Kamin (11) und andererseits in eine Rezirkulationsleitung (12) mündet. Die Rezirkulationsleitung (12) mündet an ihrem dem Abgasraum (10) abgewandten Ende in die Frischluft- Zuleitung (6).The flame area ( 7 ) of the surface burner ( 1 ) lies in a combustion chamber ( 8 ) in which a heat exchanger ( 9 ) is arranged. The combustion chamber ( 8 ) merges into an exhaust gas chamber ( 10 ) which opens into a chimney ( 11 ) and into a recirculation line ( 12 ). The recirculation line ( 12 ) opens into the fresh air supply line ( 6 ) at its end facing away from the exhaust gas chamber ( 10 ).

In dem Abgasraum (10) ist zwischen dem Kamin (11) und der Rezirkulationsleitung (12) eine mittels eines Motors (13) verschiebliche Blende (14) angeordnet. In der in der Figur dargestellten Stellung befindet sich die Blende (14) in einer Mittelstellung, in der sie etwa gleiche Querschnitte (a und b) zur Rezirkulationsleitung (12) und zum Kamin (11) freiläßt. Wird die Blende (14) nach links verschoben, dann verringert sich der freie Querschnitt (a) zur Rezirkulationsleitung (12) hin und entsprechend vergrößert sich der freie Querschnitte (b) zum Kamin (11) hin. Im umgekehrten Fall gilt entsprechendes. Die Summe der freien Querschnitte (a, b) bleibt bei allen Verschiebestellungen der Blende (14) im wesentlichen gleich.A flap ( 14 ) which can be moved by means of a motor ( 13 ) is arranged in the exhaust gas chamber ( 10 ) between the chimney ( 11 ) and the recirculation line ( 12 ). In the position shown in the figure, the screen ( 14 ) is in a central position, in which it leaves approximately the same cross-sections (a and b) to the recirculation line ( 12 ) and to the chimney ( 11 ). If the screen ( 14 ) is moved to the left, the free cross-section (a) towards the recirculation line ( 12 ) is reduced and the free cross-section (b) towards the chimney ( 11 ) increases accordingly. In the opposite case, the same applies. The sum of the free cross-sections (a, b) remains essentially the same for all shift positions of the diaphragm ( 14 ).

Im Flammenbereich (7) ist eine Ionisationselektrode (15) angeordnet, die an einen elektronischen Regler (16) angeschlossen ist. Der Regler (16) steuert über den Motor (13) die Blende (14) und das Gasventil (3) und/oder das Gebläse (5).An ionization electrode ( 15 ), which is connected to an electronic controller ( 16 ), is arranged in the flame area ( 7 ). The controller ( 16 ) controls the diaphragm ( 14 ) and the gas valve ( 3 ) and / or the fan ( 5 ) via the motor ( 13 ).

Die Funktionsweise ist im wesentlichen folgende:
Es ist vorausgesetzt, daß eine nicht näher dargestellte Zündflamme des Flächenbrenners (1) ständig brennt. Zum Einschalten des Flächenbrenners (1) (Starten) wird zunächst das Gebläse (5) eingeschaltet, wobei mittels der Blende (14) die Rezirkulationsleitung (12) geschlossen ist. Dadurch erfolgt ein Durchspülen der Brennkammer (8) und des Abgasraumes (10) mit Frischluft. Anschließend wird vom Regler (16) das Gasventil (3) - bei geschlossener Rezirkulationsleitung (12) - geöffnet. Es entsteht nun am Flächenbrenner (1) ein zündfähiges Brenngas-Luftgemisch.The principle of operation is as follows:
It is assumed that a pilot flame (not shown) of the surface burner ( 1 ) is constantly burning. To switch on the surface burner ( 1 ) (start), the fan ( 5 ) is first switched on, the recirculation line ( 12 ) being closed by means of the cover ( 14 ). This causes the combustion chamber ( 8 ) and the exhaust gas chamber ( 10 ) to be flushed with fresh air. The controller ( 16 ) then opens the gas valve ( 3 ) - with the recirculation line ( 12 ) closed. An ignitable fuel gas-air mixture is now created on the surface burner ( 1 ).

Die Ionisationselektrode (15) erfaßt dann die Flammen des Flammenbereichs (7) und steuert über den Regler (16) das Gebläse (5) und/oder das Gasventil (3) im Sinne eines verbrennungsoptimalen Gemisches. Außerdem steuert die Ionisationselektrode (15) über den Regler (16) und den Motor (13) die Blende (14) im Sinne einer Öffnung der Rezirkulationsleitung (12) so, daß das Gebläse (5) der Mischkammer (2) einen Abgas-Teilstrom über die Rezirkulationsleitung (12) zuführt. Dieser Abgas-Teilstrom verbessert die Verbrennung im Flammenbereich (7) in der Weise, daß sich die Schadstoffemission im Kamin (11) beträchtlich verringert.The ionization electrode ( 15 ) then detects the flames of the flame area ( 7 ) and controls the blower ( 5 ) and / or the gas valve ( 3 ) via the controller ( 16 ) in the sense of a combustion-optimal mixture. In addition, the ionization electrode ( 15 ) controls the diaphragm ( 14 ) in the sense of an opening of the recirculation line ( 12 ) via the controller ( 16 ) and the motor ( 13 ) so that the blower ( 5 ) of the mixing chamber ( 2 ) has a partial exhaust gas flow via the recirculation line ( 12 ). This partial exhaust gas stream improves the combustion in the flame area ( 7 ) in such a way that the pollutant emission in the chimney ( 11 ) is considerably reduced.

Die Grundeinstellung für die vollständige Öffnung der Rezirkulationsleitung (12) ist etwa so gewählt, daß sie 10% des Gesamt-Abgasstromes in dem Abgasraum (10) beträgt. Dies stellt einen Durchschnittswert dar. Von diesem Durchschnittswert aus kann die Blende (14) vom Regler (16) so gestellt werden, daß ihre Stellung bzw. der zurückgeführte Abgas-Teilstrom der jeweiligen Leistung des Brenners entspricht.The basic setting for the complete opening of the recirculation line ( 12 ) is selected such that it amounts to 10% of the total exhaust gas flow in the exhaust gas space ( 10 ). This represents an average value. From this average value, the orifice ( 14 ) can be set by the controller ( 16 ) in such a way that its position or the recirculated exhaust gas partial flow corresponds to the particular output of the burner.

Claims (4)

1. Gasbrennergerät, dessen Brenner Brenngas und mittels eines Gebläses Luft zugeführt ist und bei dem eine Ionisationselektrode die Flammen überwacht und die Verbrennungsabgase in einen Abgasraum gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Abgasraum (10) und dem Gebläse (5) verlaufende Rezirkulationsleitung (12) einen Teil- Abgasstrom der Verbrennungsluft zuführt, daß der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung (12) mit einem Stellorgan (14) einstellbar ist und daß das Stellorgan (14) von der Ionisationselektrode (15) gesteuert ist, wobei das Stellorgan (14) vor und/oder beim Zünden des Brenners (1) den freien Querschnitt der Rezirkulationsleitung (12) geschlossen oder zumindest kleiner als im Brennbetrieb hält und im Brennbetrieb den freien Querschnitt der Rezirkulationsleitung (12) vergrößert.1. Gas burner device, the burner of which fuel gas and air is fed by means of a blower and in which an ionization electrode monitors the flames and the combustion exhaust gases enter an exhaust gas chamber, characterized in that a recirculation line running between the exhaust gas chamber ( 10 ) and the blower ( 5 ) 12 ) supplies a partial exhaust gas flow to the combustion air, that the free cross-section of the recirculation line ( 12 ) is adjustable with an actuator ( 14 ) and that the actuator ( 14 ) is controlled by the ionization electrode ( 15 ), the actuator ( 14 ) in front and / or when the burner ( 1 ) is ignited, the free cross section of the recirculation line ( 12 ) is closed or at least smaller than in the burning mode and increases the free cross section of the recirculation line ( 12 ) in the burning mode. 2. Gasbrennergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan von einer verschieblichen Blende (14) gebildet ist.2. Gas burner device according to claim 1, characterized in that the actuator is formed by a movable diaphragm ( 14 ). 3. Gasbrennergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (14) bei einer Verkleinerung des freien Querschnittes des Rezirkulationsleitung (12) den freien Querschnitt zum Kamin (11) des Abgasraumes (10) vergrößert und bei einer Vergrößerung des freien Querschnittes zur Rezirkulationsleitung (12) den freien Querschnitt zum Kamin (11) verkleinert. 3. Gas burner device according to claim 2, characterized in that the aperture ( 14 ) with a reduction in the free cross section of the recirculation line ( 12 ) increases the free cross section to the chimney ( 11 ) of the exhaust gas chamber ( 10 ) and with an increase in the free cross section to the recirculation line ( 12 ) reduced the free cross section to the chimney ( 11 ). 4. Gasbrennergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (14) im Brennbetrieb eine Öffnungsstellung einnimmt, die der jeweiligen Leistung des Brenners (1) entspricht.4. Gas burner device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 14 ) assumes an open position in the combustion mode, which corresponds to the respective output of the burner ( 1 ).
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