[发明专利]用来调整燃烧器输入管内氧化剂/燃料混合物的装置

说明书

本发明涉及一种用来调整燃烧器输入管内氧化剂/燃料混合物的装置，具有一用来改变氧化剂/燃料混合物的组成的机构和一用来测量在燃烧时氧化剂/燃料混合物状态的测量仪器以及一用来根据由测量仪器测得的状态控制机构以改变组成的控制线路。

在采暖技术中长期来存在这样的问题，燃气燃烧器的燃烧性能主要取决于当地存在的燃气的质量。质量通过上Wobbe指数Wo反映，根据Buderus采暖技术责任有限公司：采暖技术手册，Beuth出版责任有限公司，柏林、维也纳、苏黎世1994年第33版，对于L型天然气该指数为10.5至13KWh/m³，对于H型天然气在12.0至15.7KWh/m³范围内。力求制造这样的燃烧器，它不仅能用一组燃气工作，而且能用两组燃气工作。高热值燃气需要的氧化剂多，低热值燃气需要的氧化剂少。下面如果提到氧化剂，通常是指空气；但是其中也可采用特殊的富氧空气或完全不同的氧化剂。

在普通的燃烧器调节装置中燃气输入量不与燃气质量相匹配，这导致空气剩余量的偏移，从而通常引起燃烧过程不希望的变化。但是在燃气热值特别高时可能导致燃气混合物中氧化剂太少，从而形成更多的有害物质，与此相反在燃气热值很低时火焰可能由于过大的氧化剂量被完全吹灭。这样又造成燃烧器工作范围的限制，因为由于低的效率或不好的火焰熄灭可能超过法定的(有害物质的)最大排放量。也就是说燃烧器应该可以这样地调整，使得所有可能的燃气质量或质量等级都能可靠地并以少的排放量燃烧。

在气体形燃料，特别是第一至第四种燃气族的燃气，烷烃、烯烃、炔烃以及含有大量甲烷、碳氢化合物、氢、氮、一氧化碳、二氧化碳和空气的燃气混合物燃烧时也有同样的问题。这里燃料和空气或氧化剂量也应该和燃料种类匹配。

对于液态或多相燃料也一样。液态燃料有例如有动力燃料、液化燃气和油，特别是柴油、燃料油和菜油。多相燃料例如有气相输送的固体燃料颗粒，含有沸腾的燃料或惰性气体的液态燃料。

越来越多地采用这种技术，用这种技术了解燃料的质量或广义来说燃料的状态并相应地控制空气量。当然这不排除可根据一恒定的热值通过添加剂调整燃料的质量。

通常燃烧器的燃料成分这样地控制，使得燃烧器至少在最佳运行点附近工作。由此扩展燃烧器的工作范围，然而其中用来精确调节空气或氧化剂量的复杂的方法在技术上很难实现，如果燃烧器的费用应该保持尽可能小的话，这种精确调节主要建立在对燃烧运行的测量的基础之上。

下面应该提到一些用来实现与燃料成分无关地燃烧的方案。一种可能性建立在燃烧时对离子电流测量的基础上。为此应该参阅M.Herrs、R.Merker、Dr.R.Naumann、H.Nolte的论文：“借助于电离—火焰—控制优化燃烧过程”国际气体加热技术，47(1998)第2期；和“来自于火焰的信号、由离子电流识别空气量：对于锅炉技术的一种新的可能性”，Ruhrgas Forum，第7版、Essen，1998。

这里电离电极是燃烧器安全性环节的一个组成部分，在火焰熄灭时该安全性环节切断燃气输入。其中所采用的测量方法建立在这样的物理效应的基础上，燃气空气混合物的分子及其反应的产物在火焰中的高温时分裂成能导电的离子。如果在燃烧器和电离电极之间加上一电压，那么只要火焰在燃烧，便有电流流过。

除识别火焰—进/出状态以外电离电流还包含关于燃烧状态的其他信息，尤其是关于燃烧温度和从而间接关于空气量的信息。通过校准建立关于化学计量学运行的基准，这种运行由电离电流的最大值表示。超化学计量的工作点相对于该基准值确定并构成调节的基础。

达到更好燃烧条件的另一种可能性建立在测量废气中氧化剂浓度的基础之上，例如在汽车技术中所实现的那样。这里采用所谓的波长探测器，例如在Gasmodul公司(Honeywell公司)的产品信息“锅炉控制MCBA1400和GMS-10 O₂传感器”中所示的那样。这种波长探测器主要由两个通过一个固体电解质相互连接的电极组成。这种固体电解质可以传导这里用作氧化剂的氧离子。在施加一直流电压时形成一种电化学抽吸作用，由此通过固体电解质传导氧离子。通过氧离子可选择的抽吸形成浓度下降，产生一能斯脱电压。用来使电压差达到一理论值的必要的时间间隔被用作周围部分氧化剂压力的尺度。