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CN116868004A - 运行气体加热器的方法 - Google Patents

运行气体加热器的方法 Download PDF

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CN116868004A
CN116868004A CN202280015459.1A CN202280015459A CN116868004A CN 116868004 A CN116868004 A CN 116868004A CN 202280015459 A CN202280015459 A CN 202280015459A CN 116868004 A CN116868004 A CN 116868004A
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CN
China
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gas
predetermined
heater
determined
sensor
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Application number
CN202280015459.1A
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English (en)
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安德里亚·皮索尼
塞巴斯蒂安诺·坦佩拉托
约伯·鲁特格斯
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Xide Rui Group Co ltd
Original Assignee
Xide Rui Group Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种运行气体加热器的方法，尤其是用于提供中央供暖和/或用于提供家用热水的气体加热器，尤其是气体锅炉，尤其是冷凝锅炉，其中所述方法包括以下步骤:向所述气体加热器的混合室提供气体和燃气，并将所述混合室的混合气体提供到所述气体加热器的燃烧器，在将所述气体提供给所述混合室之前，测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定气体量，所述气体量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，在将所述燃气提供给所述混合室之前，测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定燃气量，所述燃气量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，以及根据所确定的气体量和/或所确定的燃气量，确定所述气体加热器的至少一个运行条件是否被满足。

Description

运行气体加热器的方法
技术领域
本发明涉及一种运行气体加热器的方法。另外，本发明涉及一种气体加热器和具有这种气体加热器的锅炉。另外，本发明涉及一种具有这种气体加热器和/或锅炉的加热系统以及这种气体加热器和/或锅炉的用途。此外，本发明涉及一种计算机程序产品。
背景技术
现有技术中已知有多种气体加热器。气体加热器通常包括混合室，气体(特别是空气)在混合室中与燃气混合。将混合气体供给至气体加热器的燃烧器。这种气体加热器可以用于例如锅炉中。该锅炉包括热交换器，通过该热交换器，水被气体加热器提供的热量加热。
US5,486,107A旨在对燃料特性测定的改进，包括热值和需氧量，以及沃泊指数(Wobbe Index)或数值，以便准确地确定给定类型和量的燃料完全燃烧所需的氧气量，实现更准确的燃料计量和燃烧控制，其对于宽范围的燃料组合物有效并且更加准确，因为它对从中导出这些值的测量参数中的误差不太敏感，并且公开了一种用微桥型传感器测定天然或其他基于碳氢化合物的气态燃气的热物理或热化学性质值的方法，包括以下步骤：将所述燃料施加到静态微桥型传感器以获得所述燃料的热导率值，其中所述微桥型传感器流体耦合以接收所述燃料并提供所述燃料的信号值，即所述燃料的热导率k；将所述燃料施加到静态微桥型传感器以获得所述燃料的比热值，其中所述微桥型传感器流体耦合以接收所述燃料并提供所述燃料的信号值，即比热cp；通过使用在不同温度下获取的多个测量的传感器信号值k和cp来校正信号k和cp的值，以便能够处理这些值以获得燃料参考条件下的相应值；处理多个测量的cp的不同的温度值以获得在cps的所述参考条件下的dcp/dT值，处理多个测量的ks的不同温度值以获得在ks的所述参考条件下的dk/dT值，在处理器中处理在前面步骤中获得的值，以根据选自以下的关系获得所需的燃料属性：
其中，Ys表示选自任何较高热值H的感兴趣的热物理或热化学参数；需氧量，D；沃泊指数，Wo；相对密度或比重，ρ；绝对密度，ρa；惰性分子，I；压缩系数，Z；临界压缩比，Rc；粘度，η；A0，A1...Ai，是常数或系数，ni，mi，pi，qi，ri，si，是从-20到20的指数，包括零，项数i的范围从1到15，ks和cps表示它们在预定的温度和压力参考条件下的值，xs表示参考条件下的dk/dT，ys表示参考条件下的dcp/dT，Ts表示参考条件下的温度，Ps代表示参考条件下的绝对压力。
US6,561,791B1旨在提供一种用于气体燃烧器的调节装置，其避免了使用范围受限的缺点，例如工作范围受限或由于干扰性影响导致的低致动力和运行公差之间的相互作用而导致的限制，并且公开了一种用于气体燃烧器的调节系统，其中燃气流和燃烧空气流被引导至燃烧器。燃气流根据燃烧空气流中的压力进行调节。压差传感器设置在燃气流和燃烧空气流之间。传感器产生电子信号，用于调节燃气的气阀。
WO2020148434A1旨在提供一种不太复杂但精确的用于调节燃气运行加热装置中的气体混合物的方法，该方法也能抵抗外部影响，例如灰尘，并且公开了一种用于控制燃气运行加热装置中由气体和燃气形成的气体混合物的方法，其中气体混合物是通过分别由第一致动器和第二致动器提供然后混合的气体量和燃气量产生的；微热气体混合物传感器，其检测气体混合物的至少一种材料特性，其被供给气体混合物并且将取决于特定气体混合物的传感器信号连续地传输至控制装置；控制装置将检测到的传感器信号与传感器信号的设定点值进行比较，并且在检测到的传感器信号偏离设定点传感器信号的情况下，致动第一致动器和第二致动器中的至少一个，由此通过增加或减少气体量和/或增加或减少燃气量调节气体混合物，直到达到传感器信号的设定点值。
DE202018101271U1旨在提供一种燃气运行加热器，其中在加热器启动之前确定燃气类型并用于启动过程，并且公开了一种具有电子气体-空气系统的燃气运行加热器，该加热器具有至少一个用于输送空气体积流量的鼓风机、具有用于控制燃气供应的气体致动器的气体供应装置、燃烧器、用于点燃所述燃烧器的点火单元、设置在气体供应装置中并由燃气引发的传感器，以及用于至少调节由所述鼓风机输送的空气体积流量和确定燃气的气体质量流量的所述气体致动器的控制装置，其中
a.所述传感器被设计为气体质量传感器，用于确定燃气质量和分配给燃气质量的物理属性，
b.燃气的物理性质可以通过所述气体质量传感器测量并传输到控制单元，
c.所述控制装置可以根据测量到的燃气的物理性质来确定燃气类型；
d.气体控制元件上的控制装置可以根据特定燃气类型来调节第一启动气体质量流量，该第一启动气体质量流量低于特定燃气类型的燃气的点火极限，
e.供应的气体质量流量可以以恒定的空气体积流量增加，从起始气体质量流量开始，通过点火单元进行点火尝试，直到超过特定燃气类型的点火范围，
f.在尝试点火期间，可以监控和记录燃烧器的点火。
EP3683500A1旨在提供一种用于调节燃气运行加热装置中的气体混合物的方法，该方法检测供应到燃气中的气体的性质的变化并以有针对性的方式调整控制参数，并且公开了一种用于调节燃气运行的加热装置中由气体和燃气形成的气体混合物的方法，其中通过经由第一控制元件提供气体量和经由第二控制元件提供燃气量并混合来产生气体混合物，其中使用了微热气体传感器和气体混合物传感器，并且传感器信号被转发到控制器，其中，当检测到的气体传感器的传感器信号发生变化时，将新检测到的气体传感器的传感器信号与已经在实验室中测量并保存在控制器中的值表中的参考值进行比较，并且由此确定气体混合物传感器的传感器信号的目标值，而不改变由燃料气体和气体组成的气体混合物的混合比。
EP2574918B1旨在提供一种用于将合适的气体流量测量技术简单且成本有效地升级为高精度气体质量传感器的方法，其通过与热容量的基本属性的相关性来确定与燃烧技术相关的参数，例如热值、沃泊指数、甲烷值和/或空气需求，确定气体的热导率或密度，并公开了一种用于确定气体混合物的物理气体属性以用于关联气体混合物的燃烧相关变量的方法，所述方法通过将用于物理气体性质(γ)，例如密度(ρ)或热容(cp)或质量或体积流量或这些变量的组合的第一传感器与用于测量与气体混合物的流速(vx)和热扩散率(λ/(ρcp))之间的比率(vx(ρcp/λ))相关的补充变量的微热传感器组合，其中其中至少微热传感器经受气流，并且气体混合物的热导率(λ)是用微热传感器单独测量的。
WO2019185181A1旨在提供一种调节装置，其能够在气体的绝对流速的宽动态范围内实现对第一气体和第二气体之间的混合比的可靠且精确的控制，即使在它们的流速之间存在较大差异的情况下，并且公开了一种调节装置，该调节装置包括用于确定气体混合物的一个或多个热参数的第一传感器S1，该传感器设置在混合区域下游和风扇上游的公共管道中，使得所述传感器S1暴露于气体混合物。
控制装置接收来自第一传感器S1的传感器信号。基于传感器信号，控制装置导出用于调节燃料控制阀的开度的控制信号。控制装置还调节风扇运转的电力。另外的传感器可以设置在空气导管和/或燃料管道中。作为示例，第二传感器S2设置在混合区域上游的空气管道中。另外或替代地，第三传感器S3设置在燃料控制阀下游和混合区域上游的燃料管道中。与第一传感器S1类似，通过将每个传感器设置在相应导管的壁的死端凹槽中，和/或通过用透气膜保护每个传感器，第二和/或第三传感器S2、S3也有利地被保护免于直接暴露于相应的气流。运行传感器S1以确定混合区域下游的公共管道中的气体混合物的热导率λmix、热扩散率Dmix和温度Tmix。运行传感器S2以确定混合区域上游的空气管道中的空气的热导率λair、热扩散率Dair和温度Tair。
气压对是根据这些量确定的。根据传感器S2的信号确定的气压对或空气密度可用作附加诊断参数。特别地，气压对或空气密度可用于检测风扇的堵塞或故障。例如，可以在调节装置的运行期间永久地或周期性地监测气压或密度。在风扇以恒定风扇功率运行期间，气压或密度发生变化可能表明风扇发生堵塞或故障。在调节装置的正常运行期间可以根据传感器S2的信号确定气压或密度。运行传感器S3以确定燃料控制阀下游和混合区域上游的燃料管道中的燃气的热导率λfuel、热扩散率Dfuel和温度Tfuel。混合比x的确定基于
Dmix＝x·Dfuel+(1-x)·Dair Eq.(3)
使用由传感器S1确定的λmix的值、由传感器S2确定的λair的值以及由传感器S3确定的λfuel值。WO2019185181A1还公开了可以使用质量流量计另外测量空气管道中的空气流的流速、燃料管道中的燃料流的流速、或者公共管道中的气体混合物的流速。以这种方式，WO2019185181A1确定输送到气体燃烧器的气体混合物的绝对加热功率。质量流速可用于控制风扇，从而调节加热功率。
在传统的电子气体空气配给控制系统中，气体加热器的控制单元通过控制气体与燃气的比率来控制气体加热器的热负荷。气体与燃气的比例可以基于电离信号来控制，因为火焰信号取决于混合气体的成分。因此，气体加热器可以在内部适应燃气系列。然而，已知的气体加热器不能用于含有超过95mol％氢气的燃气混合物。具体地，如果燃气是或包含大于95mol％的量的氢气，则电离信号不能用于将混合气体调整成燃烧器提供所请求的功率所需的组合物。因此，传统的气体自适应系统需要使用足够量的天然气来利用电离信号，因此这样的系统不能实现95mol％或更多的氢气燃烧。
发明内容
本发明的目的是提供一种运行气体加热器的方法，其可应用于各种类型的燃气或其混合物。具体地，气体加热器应当是适应各种类型的燃气或其混合物(包括包含氢气的燃气)的气体，并且应当避免由于气体和燃气的不正确的混合而造成的高排放或较差的效率。此外，该方法还应避免由于气体空气比例不正确而导致加热器无法启动或回火。
该目的通过一种运行气体加热器的方法来实现，特别是用于提供中央加热和/或用于提供家用热水的气体加热器、特别是锅炉、特别是冷凝锅炉，其中所述方法包括以下步骤:
向所述气体加热器的混合室提供气体和燃气，并将所述混合室的混合气体提供到所述气体加热器的燃烧器，
在将所述气体提供给所述混合室之前，测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定气体量，所述气体量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，
在将所述燃气提供给所述混合室之前，测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定燃气量，所述燃气量由每单位时间体积或每单位时间质量定义。以及
本发明的另一目的是提供一种可用于各种类型的燃气或其混合物的气体加热器。
该目的通过气体加热器来解决，所述气体加热器包括：混合室，其用于混合气体和燃气；燃烧器，其设置在所述混合室的下游，并可以向其提供所述混合室的混合气体；第一传感器，其用于测量每单位时间的压差和/或为控制单元提供传感器信号，以确定要提供到所述混合室的气体的气体量，所述气体量由每单位时间体积或每单位时间质量定义；以及第二传感器，其用于测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定要提供到所述混合室的燃气的燃气量，所述燃气量由每单位时间体积或每单位时间质量定义；以及控制单元，其适于根据所确定的气体量和/或所确定的燃气量，来确定气体加热器的至少一个运行条件是否被满足。
根据本发明，认识到，通过根据所确定的气体量和/或所确定的燃气量来确定是否满足气体加热器的至少一个运行条件，可以以这样的方式调整气体与燃气的比率，使得燃烧器即使在燃料中氢浓度高(95mol％或更高)的情况下也可以通过安全运行来提供所需的功率。具体地，可以提供气体与燃气比与预定气体与燃气比相对应的混合气体。这是当满足至少一个运行条件或所有运行条件时的情况。
混合气体的预定气体与燃气比可以取决于气体加热器、特别是燃烧器的运行。它可以在实验室中确定并存储在气体加热器的电存储器中。具体地，涵盖燃烧器的所有运行(意味着从最小负载到最大负载)的气体与燃气比可以存储在电存储器中。电存储器可以是控制单元的一部分。
因此，在燃气中存在高浓度氢气的情况下，可以独立于电离信号来确定流出混合室的混合气体中的气体与燃气比。因此，可以在气体加热器中使用的燃气组合物比已知实施方式中的更加多样化。另外，在本发明的实施方式中，气体量和燃气量总是已知的并且总是能够被控制，这出于安全原因是有利的，特别是如果氢气被用作燃气或作为燃气的一部分。
本发明的另一优点是可以设定气体量和燃气量以防止回火。当气体混合物速度小于火焰速度时，会发生回火，火焰将沿上游方向移动，即朝向燃烧器甲板(deck)运动，甚至穿过燃烧器甲板进入燃烧器。
燃气可以是天然气、甲烷、乙烯、丙烷、丁烷、煤气、沼气等、它们的混合物、以及它们另外包含氢气的混合物或氢气、特别是纯氢气。如果燃气含有至少98mol％的氢气，则存在纯氢气。
气体可以是空气。
控制单元是电控单元。另外，控制单元适于接收电传感器信号并输出电控制信号。控制单元可以包括至少一个处理器和/或印刷电路板。
传感器例如流量传感器。流量传感器可以是测量压差的传感器。特别地，传感器可以是质量流量传感器或体积流量传感器。另外，传感器可以是热传感器、温度风速传感器、超声波流量传感器、磁体流量传感器、科里奥利(Coriolis)质量流量传感器和/或光学传感器。传感器可以是电气或电子传感器。
混合气体是离开混合室的输出气体。混合气体可以包括气体和燃气。或者，如果没有燃气被引入到混合室中，则混合气体可以仅由气体组成。
为了确定提供给混合室的气体的气体量，第一传感器设置在混合室的上游。第二传感器也设置在混合室的上游。在下文中，术语“下游”和“上游”是指气体从气体加热器的风扇到燃烧器的流动方向，或者是指燃气从燃气阀到燃烧器的流动方向。
如果气体是空气，则气源对应于风扇由其吸入空气的周围环境。燃气可以储存在燃气罐或气体管线或气体网中，或者例如通过电解槽现场生产。
燃烧器可以是预混合燃烧器。预混合是指将燃气和气体的混合物提供至燃烧器。燃烧系统可以是电子燃烧控制系统或气动燃烧控制系统。
燃烧器可以在最小负载和满负载之间运行。满负载与最小负载的比率可以是至少4。提供到燃烧器的混合物的气体与燃气比可以在低负载时小于4，在满负载时小于2，两者的最小值都是1。
根据本发明的实施方式，在请求热需求之后，将气体和燃气提供到混合室中。热需求可以由于热需要而提出请求，特别是如果例如在家庭环境中需要热水的话。另外，当满足至少一个运行条件、特别是所有运行条件时，可以执行加热过程。加热过程可以是点燃气体加热器或改变燃烧器功率。术语“执行”是指可以开始加热过程或者可以继续已经开始的加热过程。
气体加热器可以包括用于设定气体量的执行器。当气体加热器的某一个运行条件不满足时，控制单元可以控制执行器来设定气体量。运行条件可以包括检查所确定的气体量是否与预定气体量相对应。如上所述，预定气体量取决于燃烧器运行。
执行器可以任选地集成在用于吸入气体的风扇或单独的部件中。执行器还可以作用在风扇上，特别是为了增加或降低风扇转速来控制要提供到腔室中的气体。风扇可配置为具有可变的风扇转速。具体地，当不满足至少一个运行条件时，执行器可以控制风扇转速。或者，执行器可以是气体阀的一部分或作用于气体阀。控制单元可以控制气体阀的流动截面，从而控制供应到混合室的气体量。
第一传感器可以设置在执行器和/或气体阀的上游或下游。第一传感器可以设置在气体管线中，通过该气体管线将气体提供到混合室中。或者，第一传感器可以设置在气体管线的旁通管线中。与设置在燃气管线中相比，在旁通管线中提供第一传感器甚至可以实现更精确的测量。
另外，气体加热器可以包括用于设定燃气量的其他执行器。该其他执行器可以集成在燃气阀中或者可以是单独的部件。该其他执行器可配置为作用在燃气阀上，以便控制供应至混合室的燃气。具体地，当进一步的运行条件未满足时，该其他执行器可以控制燃气阀。当气体加热器的进一步的运行条件不满足时，控制单元可控制该其他执行器来设定燃气量。进一步的运行条件可以包括检查所确定的燃气量是否与预定的燃气量相对应。进一步的运行条件是否满足的判断可以在确定运行条件是否满足之后进行。具体地，仅当满足运行条件时，才进行该进一步的运行条件的确定。
如果加热过程是为了点燃气体加热器，特别是燃烧器，则控制单元可以根据检查燃气量曲线是否对应于预定点火斜坡(ignition ramp)来控制该其他执行器。点火斜坡是为使燃烧器可以点火而必须存在的预定燃气曲线。该其他执行器可以是燃气阀或作用于燃气阀。第二传感器可以设置在该其他执行器或燃气阀的上游或下游。第二传感器可以设置在燃气管线中，通过燃气管线将燃气提供到混合室中。或者，第二传感器可以设置在燃气管线的旁通管线中。与设置在燃气管线中相比，在旁通管线中提供第二传感器可以实现更精确的测量。
点火斜坡可以在实验室中确定，并且可以匹配气体和气体燃料的设置，以便在所有环境条件下都能正确点火。在实验室中，对两个燃烧器在极端条件下的点火行为进行测试。当温度低于10摄氏度时，发生冷系统启动；当温度高于25或30摄氏度时，发生热系统启动。此外，燃烧器还可以在温度低于-40摄氏度的气候室条件下进行测试。
点火斜坡可以基于这些测试和点火噪声来确定。要求是点火必须在无噪音的情况下进行，以便调整空气与燃气的比例以符合确保无噪音点火的设置。
此外，烟道长度也会对点火斜坡产生影响。这是由于点火装置根据烟道长度进行调整而导致的，因为压力损失随着烟道的延长而增加。此外，可以调节点火斜坡以使热量输入最小。
当确定的气体量与预定的气体量不对应时，控制单元可以向执行器发送控制信号。当混合气体的气体与燃气的比率不适合燃烧器的预期运行时就是这种情况，从而必须调整混合气体的气体与燃气的比率。
根据接收到的控制信号，执行器增大或减小气体阀的流动截面，供应到混合室的气体流经该气体阀。最后，气体量可以通过执行器轻松控制。
当所确定的燃气量不符合预定燃气量时，特别是如果燃气量曲线不符合预定点火斜坡时，控制单元可使燃气阀关闭。出于安全原因，这是必要的。特别是，应避免爆炸性气体存在于燃气混合物。燃气阀可以是电子控制气体阀。
所述气体加热器可包括用于检测火焰信号的第三传感器。第三传感器可以是光学传感器，如紫外线(UV)传感器，利用光学传感器可以容易地检测火焰是否存在，特别是通过燃烧含有95mol％或更多氢气的气体产生的火焰。或者，第三传感器可以是热电偶，利用热电偶也可以检测火焰的存在。第三传感器可以设置在燃烧器中。或者，第三传感器可设置在燃烧室中，燃烧器的至少一部分位于燃烧室中。
控制单元可以确定其他运行条件是否被满足。这可以在满足进一步的运行条件后进行。这意味着，当所确定的燃气量与预定燃气量相对应时，可以进行火焰信号检测。其他的运行条件包括检查是否存在火焰信号。如果没有检测到火焰信号，可以关闭燃气阀。
此外，气体加热器可包括用于测量气体加热器的燃烧室和/或燃烧器和/或气体加热器的烟道气管中的温度的温度传感器。当满足其他运行条件时，控制单元可以确定是否满足附加运行条件。这意味着，当检测到火焰信号时，就进行确定。控制单元可检查燃烧室中测量的温度是否与预定温度相对应，或者燃烧室中确定的温度增加是否高于预定阈值。如果是这种情况，则满足附加运行条件。如果情况并非如此，则中止或调整加热过程。
在风扇开始向混合室提供气体后，可以确定气体量。打开燃气阀后，可确定燃气量。因此，不必持续地测量气体量和/或燃气量，而仅在需要测量时才测量。
另外，在确定气体量之后，确定燃气量。当所确定的气体量对应于预定气体量时，可以确定燃气量。因此，可以降低发生爆炸性混合物的风险。
根据实施方式，风扇转速可用于检查以验证气体加热器是否正常工作。特别地，控制单元可以适于检查风扇转速是否对应于分配给所确定的气体量的预定风扇转速或者是否在分配给所确定的气体量的预定风扇转速范围内。
这样的运行能够以简单的方式检查第一传感器是否工作良好。特别是，考虑风扇转速验证了气体量确定的合理性。对于第一传感器工作不良的情况，风扇转速不符合预定风扇转速或者不在预定风扇转速范围。
因此，如果例如在点火阶段期间，风扇转速不符合预定风扇转速或者不在预定风扇转速范围，锅炉就会停止。当所确定的燃气量与预定的燃气量不对应时，特别是当所确定的燃气曲线与预定的点火坡道不对应时，锅炉也停止。
当风扇转速对应于分配给确定的气体量的预定风扇转速或者位于分配给确定的气体量的预定风扇转速范围内并且当满足至少一个条件时，可以执行加热过程。否则，加热过程可被中止。
特别地，控制单元可以具有至少一组以压差表示的气体流速，特别是以参数曲线的形式，其涉及加热过程，例如点火过程。气体流速可以取决于锅炉的功率。
对于锅炉，至少一条参数曲线被存储在控制单元中。参数曲线显示，在提供给燃烧器的混合物的0％至100％之间的气体流速与燃烧器功率相关。该气体流速组是例如在实验室里预先确定的。压差与预期风扇转速(以每分钟转数(rpm)为单位)相关。如果测得的压差和测得的rpm在预定范围内，则加热过程继续。因此，压差和rpm的测量是相互联系和匹配的。
控制单元还适于检查提供给燃气阀的电信号是否与分配给预定燃气量的电信号相对应，或者是否在分配给预定燃气量的预定电信号范围内。这使得能够检查第二传感器是否工作良好，并因此防止出现提供到混合室的燃气量远高于确定的燃气量的情况。特别地，考虑电信号验证燃气量的确定的合理性。
当提供给燃气阀的电信号与分配给预定燃气量的电信号相对应或者在分配给预定燃气量的预定电信号范围内并且当满足至少一个条件时，可以执行加热过程。否则，加热过程可被中止。
所述控制单元可具有至少一组燃气流速，特别是以参数曲线的形式，以涉及加热过程(例如点火过程)的压差表示。该燃气流速组是例如在实验室里预先确定的。燃气流速可取决于锅炉的功率。对于锅炉，至少一条参数曲线被存储在控制单元中。参数曲线显示，在提供给燃烧器的混合物的0％至100％之间的燃气流速与燃烧器功率相关。压差与提供给燃气阀的预期电信号相关联。如果测量的压差和测量的电信号在预定范围内，则加热过程继续。因此，测量的压差和电信号是相互关联和匹配的。
在这两种情况下，传感器信号都用于验证系统是否正常工作。
根据本发明的实施方式，第一传感器可以是流量传感器，特别是质量流量传感器，和/或第二传感器可以是流量传感器，特别是质量流量传感器。流量传感器，特别是质量流量传感器分别测量压差。气体量和燃气量分别基于测量的压差确定。因此，控制单元可以通过确定是否满足运行条件和/或进一步的运行条件来检查测量的压差是否对应于预定压差。或者，第一传感器可以是体积流量传感器和/或第二传感器可以是体积流量传感器。
在实施方式中，气体加热器被配置为使用包含10mol％至100mol％、特别是50mol％至100mol％、优选95mol％至100mol％、更优选95mol％至98mol％氢气的气体燃料。根据本发明的气体加热器不限于使用包含氢气的气体燃料。任何种类的燃气都可以用作燃料，例如天然气、甲烷、乙烯、丙烷、丁烷、煤气、沼气等，它们的混合物，以及它们另外包含氢气的混合物或氢气，特别是纯(至少98mol％)氢气。在该实施方式中，气体燃料还包含氢气，优选95mol％或更多的氢气。然而，氢气与例如天然气的任何组合都可以使用。
气体加热器可以用在锅炉中，也可以是锅炉。该锅炉包括燃烧室和热交换器，通过该热交换器可以将气体加热器的燃烧器产生的热量传递给水。气体加热器的燃烧器至少部分地设置在燃烧室内。锅炉可以是冷凝式锅炉。冷凝式锅炉通过冷凝废气中的水蒸气，从而回收汽化潜热，实现高能效。这具有额外的优点，即与非冷凝锅炉相比，冷凝锅炉使用更少的燃料和电力，同时产生更少的二氧化碳排放。
所述锅炉和/或气体加热器可以具有用于与通信设备(特别是服务器)通信的通信装置。通信可以通过数据线或无线方式建立。锅炉和/或气体加热器可配置为可远程控制。例如，可以通过安装在移动设备或计算机上的应用程序来进行控制。这简化了锅炉和/或气体加热器的控制和/或维护。
根据一种有利的实施方式，提供了一种加热系统。所述加热系统可包括燃料电池和/或热泵，优选气体吸收式热泵，和/或至少一个光伏(PV)模块。所述光伏模块可用于加热流体，例如在热泵回路中再循环的流体。
另外，一种有利实施方式是计算机程序产品，包括指令，当该程序由控制单元执行时，该指令使得控制单元执行本发明的方法。此外，还提供其上存储计算机程序的数据载体和/或提供传输计算机程序的数据载体信号。
附图说明
在附图中，示意性地示出了本发明的主题，其中相同或相似作用的元件通常设有相同的附图标记。
图1是气体加热器的示意图。
图2是图1所示的气体加热器的一部分的示意图。
图3是气体加热器的点火过程的流程图。
具体实施方式
如图1所示的气体加热器1包括用于气体和燃气混合的混合室2。混合气体离开混合室2并且被提供至气体加热器1的燃烧器12。另外，气体加热器1包括设置在混合室2上游并且用于抽吸气体、特别是环境空气的风扇13。第一传感器7设置在风扇13的上游并且用于确定气体量。然而，第一传感器7也可以设置在风扇13的下游(未示出)。因此，第一传感器7在气体流入混合室2之前感知气体的气体量。
气体加热器1包括燃气阀6。燃气阀6控制进入混合室2的燃气流量。第二传感器8设置在燃气阀6的下游并被设置在混合室2的上游。第二传感器8在燃气流入混合室2之前测定的燃气量。燃气储存在图中未示出的燃气罐中。
气体加热器1还包括图2所示的控制单元9。控制单元9适于根据所确定的气体量和/或所确定的燃气量来确定是否满足气体加热器1的至少一个运行条件。
气体加热器1包括设置在混合室2下游和燃烧器12上游的歧管14。歧管14用于向燃烧器12提供混合气体。尽管未详细示出，但燃烧器12部分地设置在燃烧室5中。燃烧室5可以是还包括图中未示出的热交换器的锅炉的一部分。热交换器用于在燃烧室和水之间交换热量，以加热水。烟道气如箭头所示离开燃烧室5。
气体加热器1包括用于点燃燃烧器12的点火电极15。具体地，点燃提供到燃烧器12的混合气体。点火后，燃烧器12加热燃烧室5。
气体加热器1的第三传感器16，特别是检测器，用于检测燃烧器火焰。具体地，第三传感器16检测是否存在火焰。气体加热器1的温度传感器17用于测量可以位于燃烧器中和/或燃烧室5中的温度，其中燃烧器是优选的。另外，气体加热器1可以包括第四传感器，以便测量气体混合物的一种或多种性质(未示出)。可以根据第四传感器提供的传感器信号来确定混合气体的组成。
图2示出了图1所示的气体加热器1的一部分的示意图概述。特别是，图2示出了图1的气体加热器1的设置在虚线矩形内的一部分，其中示出第一传感器7和第二传感器8仅是为了说明它们与控制单元9电连接。第一传感器7和第二传感器8的位置在图1中示出。如从图2可以明显看出，气体加热器1包括执行器3和其他执行器4。执行器3用于控制风扇3，特别是风扇转速，以便设定气体管线19中的气体量。
执行器3和风扇13是彼此间隔一定距离设置的两个单独的部件。在可选的未示出的实施方式中，执行器3可以集成在风扇13中。其他执行器4和燃气阀6是彼此间隔一定距离设置的两个单独的部件。在可选的未示出的实施方式中，其他执行器4可以集成在燃气阀6中。
气体管线19的一端与混合室2流体连接。在另一端，气体管线19与图1所示的风扇13流体连接。其他执行器4用于控制燃气阀6，以设定燃气管线20中的燃气量。燃气管线20在一端与混合室2流体连接。在另一端，燃气管线20与未示出的燃气罐流体连接。
如图1所示，第一传感器7设置在风扇13的上游，第二传感器8设置在燃气阀6的下游。两个传感器7、8都设置在混合室2的上游。在未示出的替代实施方式中，传感器7可以设置在风扇13的下游。从图2可以看出，两个传感器7、8和两个执行器3、4都电连接至控制单元9，如虚线所示。控制单元9根据所确定的气体量和所确定的燃气量来确定是否满足至少一个条件，特别是多个条件。控制单元9根据如虚线所示的确定结果来控制执行器3和其他执行器4。
图3示出了气体加热器1的加热过程的流程图。在这种情况下，加热过程是点火过程。然而，根据本发明方法的气体加热器1的运行不限于燃烧器12的点火过程。
在第一步骤S1中，开始加热过程。由此，控制单元9接收加热请求。随后，在第二步骤S2中，控制单元9执行传感器信号控制，并在第三步骤S3中验证传感器是否工作和/或处于运行模式。如果验证不成功，则中止加热过程。
如果在第三步骤S3中验证成功，则在第四步骤S4中启动风扇13。在风扇启动之后，在第五步骤S5中，第一传感器7开始确定气体量并将传感器信号发送至控制单元9。在第六步骤S6中，控制单元9检查是否满足气体加热器1的运行条件。具体地，控制单元9检查所确定的气体量是否对应于预定气体量。此外，控制单元9检查测量的压差是否对应于预定压差。预定气体量取决于燃烧器12必须提供的功率。
如果确定的气体量与预定气体量不相符，则控制单元9向执行器3发送控制信号，并且重复步骤S5和S6。混合室2可以在控制信号发送到执行器3之前，进行后通风(postventilated)。如果在预定数量的尝试之后，确定的气体量与预定气体量不相符，则中止加热过程。
然而，如果控制单元9在第六步骤S6中确定所确定的气体量与预定气体量相对应，则在第七步骤S7中使点火电极15产生火花。然后，在第八步骤S8中，打开燃气阀并且第二传感器8开始确定燃气量。
在第九步骤S9中，控制单元9确定是否满足进一步的运行条件。具体地，控制单元9检查所确定的燃气量是否与预定燃气量相对应。具体地，控制单元9检查所确定的点火斜坡是否与预定点火斜坡相对应。如果是这种情况，则在第十步骤S10中继续加热过程。
在第十步骤S10中，控制单元9确定是否满足其他的运行条件。具体地，控制单元9确定是否存在火焰。如果第三传感器16检测到存在火焰，则在第十一步骤S11中温度传感器17测量燃烧室5中的温度。另外，控制单元9在第十一步骤S11中确定是否满足其他的运行条件。具体地，控制单元9检查测量的温度是否高于阈值。如果是这种情况，则加热过程成功完成。
如果在第九步骤S9中，控制单元9确定所确定的燃气量与预定燃气量不对应和/或测量的点火斜坡与预定点火斜坡不对应，则关闭燃气阀6。同样，如果在第十步骤S10中第三传感器16没有检测到火焰，则关闭燃气阀6。在两种情况下，对混合室2进行后通风，并且重复处理步骤S7至S10。然而，如上所述，对于处理步骤S5和S6，处理步骤S7至S10仅重复预定数量的尝试。如果在所述预定数量的尝试内没有满足前述进一步的、其他的和附加的条件，则中止加热过程。
如果在第十一步骤S11中控制单元9确定温度低于阈值，则中止加热过程。
附图标记:
1 气体加热器
2 混合室
3 执行器
4 进一步执行器
5 燃烧室
6 燃气阀
7 第一传感器
8 第二传感器
9 控制单元
12 燃烧器
13 风扇
14 歧管
15 点火电极
16 第三传感器
17 温度传感器
19 气体管线
20 燃气管线
S1-S11 第一步至第十一步。

Claims (20)

1.运行气体加热器(1)的方法，特别是用于提供中央供暖和/或提供家用热水的气体加热器，尤其是气体锅炉，尤其是一种冷凝锅炉，其中所述方法包括以下步骤：
向所述气体加热器(1)的混合室(2)提供气体和燃气，并将所述混合室(2)的混合气体提供到所述气体加热器(1)的燃烧器(12)，
在将所述气体提供给所述混合室(2)之前，测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定气体量，所述气体量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，
在将所述燃气提供给所述混合室(2)之前，测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定燃气量，所述燃气量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，以及
根据所确定的气体量和/或所确定的燃气量，确定所述气体加热器(1)的至少一个运行条件是否被满足。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
a.在热量需求被请求后，所述气体和所述燃气提供到所述混合室(2)，和/或
b.在满足所述至少一个运行条件时，执行加热过程，尤其是点火过程。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于
a.在所述至少一个运行条件未满足时，控制用于设置所述气体量的执行器(3)，和/或
b.根据检查所确定的气体量是否对应于预定的气体量，控制用于设置所述气体量的执行器(3)，和/或
c.在所述至少一个运行条件未满足时，执行器(3)控制风扇转速。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所确定的气体量与预定的气体量不对应时，将控制信号发送到所述执行器(3)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，
a.在未满足进一步的运行条件时，控制用于设置所述燃气量的其他执行器(4)，和/或
b.根据检查所确定的燃气量是否对应于预定的燃气量，尤其是所述燃气量的曲线是否对应于预定的点火斜坡，控制用于设置所述燃气量的其他执行器(4)，和/或
c.在未满足进一步的运行条件时，其他执行器(4)控制燃气阀(6)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，
a.确定是否满足其他运行条件，其中所述其他运行条件包括检查是否存在火焰信号，和/或
b.在所确定的燃气量与预定的燃气量对应时，确定是否满足其他运行条件。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
a.在所确定的燃气量与预定的燃气量不对应时，尤其是当所述燃气量的曲线与预定的点火斜坡不对应时，关闭燃气阀(6)，和/或
b.在未检测到火焰信号时，关闭燃气阀(6)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，
a.确定是否满足附加运行条件，其中所述附加运行条件包括检查所述气体加热器(1)的燃烧室(5)的测量温度或燃烧室(5)中确定的温度升高是否超过预定的阈值，和/或
b.在风扇(13)开始向混合室(2)提供气体后，确定所述气体量，和/或
c.在打开燃气阀(6)后，确定所述燃气量，和/或
d.在确定所述气体量后，确定所述燃气量，和/或
e.当所确定的气体量与预定的气体量对应时，确定所述燃气量。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，
a.检查风扇转速是否与分配给所确定的气体量的预定风扇转速对应或在分配给所确定的气体量的预定风扇转速范围内，和/或
b.检查提供给燃气阀(6)的电信号是否与分配给预定的燃气量的电信号对应或在分配给预定的燃气量的预定电信号范围内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
a.当所述风扇转速对应于分配给所确定的气体量的预定风扇转速或在分配给所确定的气体量的预定风扇转速范围内，并且满足至少一个条件时，执行加热过程，和/或
b.当提供给燃气阀(6)的所述电信号对应于分配给预定燃气量的电信号或在分配给预定燃气量的预定电信号范围内，并且满足至少一个条件时，执行加热过程。
11.气体加热器(1)，包括
混合室(2)，其用于混合气体和燃气，
燃烧器(12)，其设置在所述混合室(2)的下游，并向其提供所述混合室(2)的混合气体，
第一传感器(7)，其用于测量每单位时间的压差和/或为控制单元提供传感器信号，以确定要提供到所述混合室的气体的气体量，所述气体量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，以及
第二传感器(8)，其用于测量每单位时间的压差和/或向控制单元提供传感器信号，以确定要提供到所述混合室(2)的燃气的燃气量，所述燃气量由每单位时间体积或每单位时间质量定义，以及
控制单元(9)，其适于根据所确定的气体量和/或所确定的燃气量，来确定气体加热器(1)的至少一个运行条件是否被满足。
12.根据权利要求11所述的气体加热器(1)，其特征在于，
a.所述气体加热器(1)包括用于设定所述气体量的执行器(3)，和/或
b.根据检查所确定的气体量是否与预定气体量相对应，所述控制单元(9)控制执行器(3)，以设定所述气体量。
13.根据权利要求11或12所述的气体加热器(1)，其特征在于，
a.所述气体加热器(1)包括用于设定燃气量的其他执行器(4)，和/或
b.根据检查所确定的燃气量是否与预定燃气量相对应，特别是所述燃气量的曲线是否与预定的点火斜坡相对应，控制单元(9)控制其他执行器(4)，以设定所述燃气量。
14.根据权利要求11至13任一项所述的气体加热器(1)，其特征在于，所述气体加热器(1)包括用于检测所述燃烧器(12)中的火焰信号的第三传感器(16)。
15.根据权利要求11至14任一项所述的气体加热器(1)，其特征在于，气体加热器(1)包括燃气阀(6)，其中，
a.在所确定的燃气量与预定燃气量不对应，尤其是当燃气量曲线与预定的点火斜坡不对应时，所述控制单元(9)使所述燃气阀(6)关闭，和/或
b.如果没有检测到火焰信号，所述控制单元(9)使所述燃气阀(6)关闭。
16.根据权利要求11至15任一项所述的气体加热器(1)，其特征在于，
a.所述气体加热器(1)包括温度传感器(17)，其用于测量燃烧室(5)和/或燃烧器(12)中的温度，和/或
b.所述控制单元(9)用于检查风扇转速是否与分配给所确定的气体量的预定风扇转速对应或在分配给所确定的气体量的预定风扇转速范围内，和/或
c.所述控制单元(9)用于检查提供给燃气阀(6)的电信号是否与分配给预定燃气量的电信号对应或在分配给预定燃气量的预定电信号范围内，和/或
d.气体加热器(2)被配置为使用包含至少10mol％，特别是至少95mol％的氢气的燃气。
17.用于加热液体、特别是水的锅炉、尤其是冷凝锅炉，其特征在于，所述锅炉包括根据权利要求12至16任一项所述的气体加热器(2)，具有燃烧室的热交换器，其中所述气体加热器(1)的所述燃烧器(12)至少部分设置在所述燃烧室内。
18.加热系统，包括根据权利要求11至16任一项所述的气体加热器或权利要求17所述的锅炉，并进一步包括燃料电池和/或热泵，优选气体吸收式热泵，和/或至少一个光电伏(PV)模块。
19.根据权利要求11至16任一项所述的气体加热器或根据权利要求17所述的锅炉在氢气或含氢燃气加热应用，或天然气加热应用中的用途。
20.计算机程序产品，其包括指令，当程序由控制单元执行时，所述指令使控制单元执行根据权利要求1至10任一项所述方法。
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