用于在气体燃烧期间进行火焰监测的方法和加热设备技术

本发明专利技术涉及一种在借助气态燃料、特别是借助氢

【技术实现步骤摘要】
用于在气体燃烧期间进行火焰监测的方法和加热设备


[0001]本专利技术涉及一种在加热设备中在气体燃烧期间监测火焰的方法以及一种用以在气体燃烧期间监测火焰的加热设备，其中特别是燃烧氢气，使得所述火焰为氢火焰。

技术介绍

[0002]现有技术中已知的现今加热设备、特别是燃气锅炉例如将天然气或长链烃用作燃料。为了此类加热设备的安全运行，需要进行火焰监测，通过火焰监测确保在熄灭火焰时立即停止燃料供应。
[0003]如果没有停止燃料供应，则燃料例如可能会聚集在燃烧室中，从而会因重新点火或者一般而言因火花而引起突然爆燃。
[0004]因此，应通过火焰监测来保护加热设备、操作者和环境免受重大损害。
[0005]特别是在家用领域中，大多数系统中的火焰监测是借助电离电流方法而实现的。通过燃料中所含的碳在燃烧期间产生电荷载流子，在施加电压时，这些电荷载流子可以作为所谓的电离电流而被测得。如果此电离电流降低到预定阈值以下，则假定火焰熄灭并中断燃料供应。
[0006]然而，在未来，燃气式加热设备、特别是燃气锅炉将越来越多地使用氢气且优选使用纯氢气来工作。
[0007]此气态燃料不含任何碳组分。因此，在燃烧基本上纯净的氢气时，无法测量电离电流。这样就无法再实现任何一种现今最常用的火焰监测形式。
[0008]除了电离电流监测之外，现有技术中还揭示了其他方法，其中例如通过红外线或紫外线传感器直接对火焰进行监测。
[0009]然而，这些方法的缺点在于，这些传感器依赖于与火焰的视觉接触并且可能会受到污染，这除了增加结构上的耗费之外，还会增加生产和维护成本。

技术实现思路

[0010]因此，本专利技术的目的是克服上述缺点并提供一种方法和一种加热设备，通过所述方法和所述加热设备能够在气体燃烧期间进行可靠的火焰监测，并且所述方法和所述加热设备特别是还适用于监测氢火焰或氢气燃烧。
[0011]本专利技术用以达成上述目的的解决方案在于根据专利权利要求1的特征组合。
[0012]根据本专利技术，提出一种在借助气态燃料进行工作的加热设备的燃烧室中在气体燃烧期间监测火焰的方法，其中所述加热设备特别是燃气锅炉。为此，所述加热设备具有分析单元、在燃烧期间被废气流过的抽出管路和布置在该抽出管路中的用于检测流过该抽出管路的气体的材料热特性的传感器。其优选为布置在抽出管路中的至少一个传感器，其中可以设有多个传感器，这些传感器优选还可以检测相同或不同的材料特性。在此，流过抽出管路的气体指的是可以流过抽出管路(特别是在按规定地使用加热设备时)的任何气体或气体混合物。在此情况下，流过抽出管路的气体至少是邻接加热设备的环境中的环境空气、未
燃烧的燃料
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混合物或燃烧期间产生的废气。在此情况下，抽出管路优选将燃烧室与环境连接在一起。传感器将所测得的测量值传输至分析单元，其中可以连续地或离散地检测该测量值并且可以连续地或以预定的时间间隔将该测量值传输至分析单元。该分析单元通过测量值或该测量值所表示的流过抽出管路的气体的材料特性来确定环境空气、未燃烧的燃料
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混合物或废气是否流过该抽出管路。根据流过抽出管路的气体，分析单元还确定火焰是否在燃烧或已熄灭。这是可能的，因为流过抽出管路的气体与火焰的存在直接相关。
[0013]如果燃料供应被中断并且燃烧尚未发生，则环境空气会流过抽出管路或者抽出管路中存在环境空气。如果进行燃料供应并且火焰已经熄灭，则未燃烧的燃料
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混合物会流过抽出管路。如果存在需要进行燃料供应的火焰，则会有废气流过该抽出管路。
[0014]本专利技术的基本理念在于利用环境空气、未燃烧的氢或燃料
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混合物以及气体燃烧、特别是氢气燃烧的废气的不同材料热特性。
[0015]热导率k或导温系数a例如适于作为可测量的材料特性。未燃烧的燃料
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混合物的材料热特性与在其他情况下出现在传感器上的气体混合物的材料热特性有很大不同。通过传感器探测从燃烧室流过抽出管路的气体混合物的材料特性并通过所测得的材料特性借助分析单元将该气体或气体混合物与环境空气、未燃烧的燃料
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混合物或燃烧后的废气中的一个进行对应。
[0016]如果探测到未燃烧的混合物，即使该过程可能会检测到燃烧后的废气，还是要停止供气。因此，可以提出，分析单元将火焰的状态(燃烧或熄灭)转发至加热设备的控制设备，或者，分析单元集成在这种控制设备中，以便可以将所识别的气体和/或所测定的火焰状态(实际状态)与控制设备所假定或预设的状态(目标状态)进行对比。
[0017]因为并非直接对火焰进行测量或观察，所以这是一种监测火焰的间接方法。
[0018]相应地，所述方法的一种有利的改进方案提出，所述加热设备具有用于控制燃料供应的阀，在由传感器或分析单元检测到未燃烧的燃料
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混合物但预期是废气的情况下，闭合该阀，从而不再供应燃料。为此，实际状态与目标状态的对比并不是绝对必要的，因为由于相关的危险，未燃烧的混合物流出通常是非期望的。
[0019]还可以提出，在探测到火焰熄灭之后，借助环境空气对燃烧室进行冲扫，以便从燃烧室中排出积聚的未燃烧混合物(燃料
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混合物)，从而避免在火焰重新点燃时在燃烧室中发生爆燃。借助环境空气成功进行冲扫又可以借助传感器或借助所述方法来进行监测。
[0020]传感器区域中的空气/气体或一般压力以及流经该传感器的气体的温度优选是恒定的，其中还可以设有用于检测抽出管路中存在的边界条件(例如特别是温度和/或压力)的附加传感器，通过这些附加传感器可以在分析单元中对抽出管路中的边界条件进行检查和考虑。如果温度和/或压力例如发生波动，则可以使用这些边界条件，以便根据储存在分析单元中的转换方法或转换因数在可比的基础上对所测得的气体材料特性进行归一化。在此情况下，这些附加传感器相应地将所测得的边界条件作为测量值传输至分析单元，该分析单元借助这些边界条件对传感器所测得的材料热特性进行归一化或者使其变成预定的可比变量，即标准化。
[0021]燃烧室中的压力优选高于邻接加热设备的环境中的压力，从而由压力差来驱动废
气流或通过抽出管路的流动。
[0022]此外，一种有利的改进方案提出，所述加热设备具有多个用于检测流过所述抽出管路的气体的材料热特性的传感器。这些传感器都布置在抽出管路中。这些传感器可以分别检测相同或不同的材料特性，从而可以借此对测量值进行验证或者可以基于不同值确定火焰的状态。
[0023]除了上述材料特性之外，单个传感器或多个传感器可以用于检测密度或声速作为流过所述抽出管路的气体的材料特性，使得所述分析单元可以通过传输通过一个或多个传感器检测到的相应测量值由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在借助气态燃料进行工作的加热设备(1)的燃烧室(10)中在气体燃烧期间监测火焰的方法，所述加热设备具有分析单元、在燃烧期间流被废气流过的抽出管路(11)和布置在所述抽出管路(11)中的用于检测流过所述抽出管路(11)的气体的材料热特性的传感器(12)，其中流过所述抽出管路(11)的气体是邻接所述加热设备(1)的环境(2)中的环境空气(B)、未燃烧的燃料
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混合物(C)或燃烧期间产生的废气(A)，且其中所述传感器(12)将所测得的测量值传输至所述分析单元，所述分析单元通过所述测量值确定所述抽出管路(11)是否被环境空气(B)、所述未燃烧的燃料
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混合物(C)或废气(A)流过，从而确定火焰是否在燃烧或已熄灭。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料的主要成分是氢，并且所述燃料特别是为纯氢气，或者其中所述燃料是由氢和第二气体族的气体以及空气和丙烷构成的混合物，其中在所述混合物中，空气和丙烷组分的体积分数总体上小于40％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述传感器(12)用于检测流过所述抽出管路(11)的气体的热导率k和/或导温系数a。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述加热设备(1)具有多个布置在所述抽出管路(11)中的用于检测流过所述抽出管路(11)的气体的材料热特性的传感器(12)，所述传感器分别用于检测相同或不同的材料热特性。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述加热设备(1)具有至少一个布置在所述抽出管路(11)中的用于检测所述抽出管路(11)中的边界条件的附加传感器(12'、12”)，其中所述至少一个附加传感器(12'、12”)将所测得的边界条件作为测量值传输至所述分析单元，且其中所述分析单元通过所述至少一个附加传感器(12'、12”)所测得的边界条件对所述传感器(12)所测得的材料热特性进行归一化。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过沿从所述燃烧室(10)穿过所述抽出管路(11)到所述传感器(12)的流动路径布置在所述传感器(12)前面的冷却装置(13)对流过所述抽出管路(11)的气体进行冷却。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过沿从所述燃烧室(10)穿过所述抽出管路(11)到所述传感器(12)的流动路径布置在所述传感器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：依必安派特兰茨胡特有限公司，
类型：发明
国别省市：