EINSTUFIGE LUFT-GAS-MISCHEINHEIT FÜR EINE VERBRENNUNGSEINHEIT EINER LUFT-GAS-GEMISCH-VERBRENNUNGSANLAGE

Abstract

 Bei einer einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit (110) zum Mischen von Luft mit Gas zur Erzeugung eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs (130) für eine Verbrennungseinheit (120) einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage (100) sind vorgesehen: ein Lufteinlass (113) zum Zuführen eines Luftstroms (111); ein Luftstromführungskanal (230), der stromabwärts vom Lufteinlass (113) angeordnet ist; ein Gaseinlass (117) zum Zuführen eines Gasstroms (119); ein Gasventil (240) zum Regeln des Gasstroms (119); ein Luft-Gas-Mischer (220), der zum Mischen des Luftstroms (111) mit dem vom Gasventil (240) geregelten Gasstrom (119) ausgebildet ist, um das brennbare Luft-Gas-Gemisch (130) zu erzeugen; und ein Luft-Gas-Auslass (132) zum Zuführen des brennbaren Luft-Gas-Gemischs (130) zur Verbrennungseinheit (120).

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine einstufige Luft-Gas-Mischeinheit zum Mischen von Luft mit Gas zur Erzeugung eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs für eine Verbrennungseinheit einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage. Die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit umfasst einen Lufteinlass, einen Luftstromführungskanal, einen Gaseinlass, ein Gasventil mit einem Referenzluftdruckanschluss, einen Luft-Gas-Mischer, sowie einen Luft-Gas-Auslass. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage mit einer solchen Luft-Gas-Mischeinheit.

[0002] Aus der EP 4 083 504 A1 ist eine Luft-Gas-Mischeinheit zum Mischen von Luft mit Gas bekannt, die dazu ausgebildet ist, ein brennbares Luft-Gas-Gemisch für eine Verbrennungseinheit einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage zu bilden. Diese Luft-Gas-Mischeinheit umfasst einen Lufteinlass zum Bereitstellen eines Luftstroms; einen Luftstromführungskanal, der stromabwärts vom Lufteinlass angeordnet ist; einen Gaseinlass zum Bereitstellen eines Gasstroms; sowie ein Gasventil zum Regeln des Gasstroms basierend auf dem Druck des Luftstroms. Hierbei weist das Gasventil einen Referenzluftdruckanschluss auf und regelt den Gasstrom basierend auf dem Druck des Luftstroms an dem Referenzluftdruckanschluss. Des Weiteren ist ein erster Luft-Gas-Mischer stromabwärts vom Gasventil angeordnet und zum Mischen des vom Gasventil geregelten Gasstroms mit einem vom Luftstrom abgezweigten Teilluftstrom ausgebildet, um ein vorgemischtes Luft-Gas-Gemisch zu erzeugen. Ein zweiter Luft-Gas-Mischer ist stromabwärts vom ersten Luft-Gas-Mischer und stromabwärts vom Lufteinlass angeordnet und dazu ausgebildet, den vom Lufteinlass bereitgestellten Luftstrom mit dem vom ersten Luft-Gas-Mischer erzeugten, vorgemischten Luft-Gas-Gemisch zu mischen, um das brennbare Luft-Gas-Gemisch zu bilden. Das brennbare Luft-Gas-Gemisch wird der Verbrennungseinheit über einen Luft-Gas-Auslass der Luft-Gas-Mischeinheit zugeführt.

Offenbarung der Erfindung

[0003] Die vorliegende Erfindung betrifft eine einstufige Luft-Gas-Mischeinheit zum Mischen von Luft mit Gas zur Erzeugung eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs für eine Verbrennungseinheit einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage. Die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit umfasst einen Lufteinlass zum Zuführen eines Luftstroms; einen Luftstromführungskanal, der stromabwärts vom Lufteinlass angeordnet ist; einen Gaseinlass zum Zuführen eines Gasstroms; ein Gasventil zum Regeln des Gasstroms; einen Luft-Gas-Mischer, der zum Mischen des Luftstroms mit dem vom Gasventil geregelten Gasstrom ausgebildet ist, um das brennbare Luft-Gas-Gemisch zu erzeugen; und einen Luft-Gas-Auslass zum Zuführen des brennbaren Luft-Gas-Gemischs zur Verbrennungseinheit. Das Gasventil ist stromabwärts vom Gaseinlass angeordnet und weist einen Referenzluftdruckanschluss auf, der über einen Referenzluftstromführungskanal mit dem Luftstromführungskanal verbunden ist, um dem Referenzluftdruckanschluss einen vom Luftstrom abgezweigten Referenzluftstrom zuzuführen, wobei der Referenzluftstromführungskanal mit einem Luftleckagepfad zum Regeln eines am Referenzluftdruckanschluss anliegenden Drucks des Referenzluftstroms verbunden ist, und wobei das Gasventil zum Regeln des Gasstroms basierend auf dem am Referenzluftdruckanschluss anliegenden Druck des Referenzluftstroms vorgesehen ist.

[0004] Bevorzugt ist der Luft-Gas-Mischer stromabwärts vom Gasventil angeordnet. Des Weiteren ist der Luft-Gas-Mischer bevorzugt stromabwärts vom Referenzluftführungskanal bzw. von einer Abzweigungsstelle, an der der Referenzluftführungskanal vom Luftstromführungskanal abzweigt, angeordnet.

[0005] Somit kann auf einfache Art und Weise eine vereinfachte Luft-Gas-Mischeinheit bereitgestellt werden, bei der vorteilhafterweise ein entsprechender Druck eines vom Luftstrom abgezweigten Referenzluftstroms von einem jeweils am Referenzluftdruckanschluss anliegenden Druck des Referenzluftstroms zumindest teilweise entkoppelt werden kann. Hierdurch kann eine effizientere Verbrennung eines jeweils gebildeten, brennbaren Luft-Gas-Gemischs durch eine Verbrennungseinheit einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage ermöglicht werden und somit eine signifikante Reduzierung hierbei auftretender NOx-Emissionen erreicht werden, insbesondere falls das Gas Wasserstoff ist. Insgesamt wird somit eine entsprechende Verbrennungsqualität verbessert und die Sicherheit bei der Verbrennung erhöht.

[0006] Bevorzugt weist der Gasstrom Wasserstoff auf.

[0007] Somit kann eine verbesserte Luft-Gas-Mischeinheit zum Mischen von Luft mit Wasserstoff bereitgestellt werden.

[0008] Gemäß einer Ausführungsform weist die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit einen Lüfter auf, der dazu ausgebildet ist, den Luftstrom zu erzeugen.

[0009] Somit kann sicher und zuverlässig eine jeweils zum Mischen erforderliche Luftmenge mit einer vorgesehenen Fließgeschwindigkeit dem Luft-Gas-Mischer zugeführt werden.

[0010] Bevorzugt ist der Lüfter stromaufwärts vom Luft-Gas-Mischer im Luftstromführungskanal angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Lüfter stromaufwärts vom Referenzluftführungskanal bzw. von einer Abzweigungsstelle, an der der Referenzluftführungskanal vom Luftstromführungskanal abzweigt, im Luftstromführungskanal angeordnet.

[0011] Somit kann der Luft-Gas-Mischer auf einfache Art und Weise in einem positiven Druckbereich des Luftstroms zum Mischen des Luftstroms mit dem vom Gasventil geregelten Gasstrom angeordnet werden, um ein verbessertes Mischen zu ermöglichen.

[0012] Vorzugsweise ist das Gasventil ein pneumatisches Gasventil, das dazu ausgebildet ist, einen Ausgangsdruck des Gasstroms dem am Referenzluftdruckanschluss anliegenden Druck des Referenzluftstroms anzupassen.

[0013] Somit kann ein unkompliziertes und kostengünstiges Gasventil Anwendung finden.

[0014] Bevorzugt weist der Referenzluftstromführungskanal einen Innendurchmesser im Bereich von 5 mm bis 8 mm auf.

[0015] Somit kann auf einfache Art und Weise ein ausreichend dimensionierter Referenzluftstromführungskanal bereitgestellt werden.

[0016] Vorzugsweise ist der Luftleckagepfad dazu ausgebildet, einen Druck des vom Luftstrom abgezweigten Referenzluftstroms von dem am Referenzluftdruckanschluss anliegenden Druck des Referenzluftstroms zumindest teilweise zu entkoppeln.

[0017] Somit kann eine verbesserte Regelung des Gasstroms durch das Gasventil ermöglicht werden.

[0018] Bevorzugt weist der Luftleckagepfad eine Ausgangsöffnung mit einer Größe im Bereich von 1 mm bis 2 mm auf.

[0019] Somit kann eine ausreichend dimensionierte Ausgangsöffnung für eine geeignete Entkopplung des am Referenzluftdruckanschluss anliegenden Drucks des Referenzluftstroms vom Druck des vom Luftstrom abgezweigten Referenzluftstroms erreicht werden.

[0020] Vorzugsweise ist die Ausgangsöffnung des Luftleckagepfads mit einer Lochplatte versehen, wird von einem manuell einstellbaren Ventil gebildet, oder wird von einem elektronischen Ventil gebildet.

[0021] Somit kann die Ausgangsöffnung auf unkomplizierte, stabile und robuste Art und Weise ausgebildet werden.

[0022] Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage mit einer Verbrennungseinheit zum Verbrennen eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs, und mit einer oben beschriebenen einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit zur Erzeugung des brennbaren Luft-Gas-Gemischs.

[0023] Somit kann eine Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage mit einer vereinfachten Luft-Gas-Mischeinheit bereitgestellt werden, durch die vorteilhafterweise eine entsprechende Verbrennungsqualität verbessert und die Sicherheit bei der Verbrennung erhöht werden. Insbesondere kann eine effizientere Verbrennung eines jeweils von der Luft-Gas-Mischeinheit gebildeten, brennbaren Luft-Gas-Gemischs durch die Verbrennungseinheit ermöglicht werden und somit eine signifikante Reduzierung hierbei auftretender NOx-Emissionen erreicht werden, insbesondere falls das Gas Wasserstoff ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0024] Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Ansicht einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage mit einer einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit,

Fig. 2

eine schematische Ansicht der Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage von Fig. 1 mit der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten, einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit,

Fig. 3

einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2, und

Fig. 4

beispielhafte Verbrennungskurven für die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage von Fig. 1 und Fig. 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0025] In den Figuren werden Elemente mit gleicher oder vergleichbarer Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen und nur einmal genauer beschrieben. Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 zum Verbrennen eines Luft-Gas-Gemischs. Hierbei kann die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 z. B. in einer beliebigen Anwendung Einsatz finden, die die Verwendung eines Wärmetauschers erfordert. Beispielsweise kann die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 in einem Gebäudeheizungssystem oder einem Warmwasserbereiter eingesetzt werden.

[0026] Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 einen äußeren Lufteinlass 105 zum Zuführen von Luft 111, einen äußeren Gaseinlass 107 zum Zuführen von Gas 119 und einen Abzugsauslass 150 zum Abführen von Abgas 152 umfassen. Des Weiteren kann die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 eine Luft-Gas-Mischeinheit 110 zum Mischen von Luft mit Gas, eine Verbrennungseinheit 120 und einen Wärmetauscher 140 aufweisen.

[0027] Das Gas 119 wird der Luft-Gas-Mischeinheit 110 zum Mischen mit Luft zugeführt und kann ein beliebiges Gas wie z. B. Wasserstoff, Propan, Butan, Methan, Flüssiggas usw. sein. Bevorzugt weist das Gas jedoch Wasserstoff auf.

[0028] Beispielsweise kann das Gas 119 einen bestimmten Gasqualitätsbereich aufweisen. Der Gasqualitätsbereich kann von einem jeweiligen Gasverteiler vorgegeben werden. Somit kann das Gas 119 neben dem reinen Brennstoff selbst andere, normalerweise nicht brennbare Stoffe enthalten. Diese anderen Stoffe im Gas 119 werden Verunreinigungen genannt. Typische Verunreinigungen sind Stickstoff oder Kohlendioxid.

[0029] Eine entsprechende Dichte und Viskosität des reinen Brennstoffs unterscheiden sich hierbei von der Dichte und Viskosität der typischen Verunreinigungen. Wenn sich die Gasqualität innerhalb der durch die Gasqualitätsnormen erlaubten Grenzen ändert, ändert sich die Konzentration von Verunreinigungen in dem Gas 119. Dies führt zu einer Änderung der Dichte und Viskosität des Gases 119 und somit einer jeweiligen Strömungsrate des der Luft-Gas-Mischeinheit 110 zugeführten Gases 119. Hierdurch ändern sich wiederum der Wärmeeintrag und das Luft-Gas-Verhältnis der Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100. Hierbei gilt, je größer der Dichte- und Viskositätsunterschied zwischen dem Gas 119 vor der Gasqualitätsänderung und nach der Gasqualitätsänderung ist, desto größer ist die Änderung des Wärmeeintrags und des Luft-Gas-Verhältnisses der Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 zum Zeitpunkt der Gasqualitätsänderung.

[0030] Die Luft-Gas-Mischeinheit 110 ist vorzugsweise zum Mischen der Luft 111 mit dem Gas 119 ausgelegt, um ein brennbares Luft-Gas-Gemisch 130 zu erzeugen. Vorzugsweise ist das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 ein homogenes Gemisch aus der Luft 111 und dem Gas 119. Bevorzugt ist die Luft-Gas-Mischeinheit 110 als einstufige Luft-Gas-Mischeinheit 110 ausgeführt, wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt.

[0031] Die Luft-Gas-Mischeinheit 110 umfasst einen Lufteinlass 113, der beispielhaft die Luft 111 von dem äußeren Lufteinlass 105 der Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 aufnimmt und der Luft-Gas-Mischeinheit 110 als Luftstrom zuführt. Der Luftstrom wird nachfolgend der Einfachheit halber ebenfalls mit dem Bezugszeichen 111 gekennzeichnet. Des Weiteren umfasst die Luft-Gas-Mischeinheit 110 einen Gaseinlass 117, der das Gas 119 vom äußeren Gaseinlass 107 aufnimmt und der Luft-Gas-Mischeinheit als Gasstrom zuführt. Der Gasstrom wird nachfolgend der Einfachheit halber ebenfalls mit dem Bezugszeichen 119 gekennzeichnet.

[0032] Illustrativ wird das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 in der einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit 110 aus dem vom Lufteinlass 113 zugeführten Luftstrom 111 und dem vom Gaseinlass 117 zugeführten Gasstrom 119 gebildet. Hierbei wird das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 von einem Luft-Gas-Mischer (220 in Fig. 2) erzeugt, wie bei Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben. Das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 wird über einen Luft-Gas-Auslass 132 der Verbrennungseinheit 120 zugeführt.

[0033] Beispielhaft ist die Verbrennungseinheit 120 mit einer Brenneroberfläche 124 versehen, die bevorzugt stromabwärts von der Luft-Gas-Mischeinheit 110 derart angeordnet ist, dass das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130, das in der einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit 110 gebildet wird, zur Brenneroberfläche 124 strömt. Falls gewünscht, kann ein Lüfter das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 in Richtung der Brenneroberfläche 124 treiben.

[0034] Das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 wird durch die Verbrennungseinheit 120 und, insbesondere, an der Brenneroberfläche 124 verbrannt. Hierbei kann der Wärmetauscher 140 die Wärme, die durch die Verbrennung an der Brenneroberfläche 124 entsteht, auf ein anderes Medium übertragen. Beispielsweise kann der Wärmetauscher 140 die Wärme, die an der Brenneroberfläche 124 entsteht, auf Wasser in einem Wasserkreislauf übertragen. Der Abzugsauslass 150 kann das Abgas 152 aus der Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 evakuieren.

[0035] Fig. 2 zeigt die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 zum Verbrennen eines Luft-Gas-Gemischs von Fig. 1. Wie bei Fig. 1 beschrieben umfasst die Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage 100 die Verbrennungseinheit 120 und die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit 110 zum Mischen von Luft mit Gas zur Erzeugung eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs 130. Die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit 110 umfasst den Lufteinlass 113 zum Zuführen des Luftstroms 111, den Gaseinlass 117 zum Zuführen des Gasstroms 119, sowie den Luft-Gas-Auslass 132 zum Zuführen des brennbaren Luft-Gas-Gemischs 130 zur Verbrennungseinheit 120.

[0036] Der Luftstrom 111 wird über einen Luftstromführungskanal 230, der stromabwärts vom Lufteinlass 113 angeordnet ist, einem Luft-Gas-Mischer 220 zugeführt. Illustrativ ist ein Lüfter 270 stromaufwärts vom Luft-Gas-Mischer 220 im Luftstromführungskanal 230 angeordnet. Der Lüfter 270 ist bevorzugt dazu ausgebildet, den Luftstrom 111 zu erzeugen bzw. als Volumenstrom zu formen, d. h. mit vorgegebener Durchflussrate und vorgegebener Durchflussmenge.

[0037] Der Luftstromführungskanal 230 verbindet den Lufteinlass 113 mit dem Luft-Gas-Mischer 220 und weist eine Abzweigungsstelle 241 auf, an der ein Referenzluftstromführungskanal 250 zu einem Gasventil 240 der einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit 110 abzweigt. Die Abzweigungsstelle 241 ist illustrativ stromabwärts vom Lüfter 270 und stromaufwärts vom Luft-Gas-Mischer 220 angeordnet.

[0038] Das Gasventil 240 ist stromabwärts vom Gaseinlass 117 angeordnet und weist einen Referenzluftdruckanschluss 242 auf, der über den Referenzluftstromführungskanal 250 mit dem Luftstromführungskanal 230 verbunden ist. Hierdurch kann dem Referenzluftdruckanschluss 242 ein vom Luftstrom 111 abgezweigter Referenzluftstrom 112 über den Referenzluftstromführungskanal 250 zugeführt werden. Der Referenzluftstromführungskanal 250 ist mit einem Luftleckagepfad 260 verbunden. Vorzugsweise weist der Referenzluftstromführungskanal 250 einen Innendurchmesser im Bereich von 5 mm bis 8 mm auf.

[0039] Basierend auf dem dem Referenzluftdruckanschluss 242 zugeführten Referenzluftstrom 112 regelt das Gasventil 240 den vom Gaseinlass 117 zugeführten Gasstrom 119, der dem Luft-Gas-Mischer 220 zugeführt wird. Der Luft-Gas-Mischer 220 mischt den über den Luftstromführungskanal 230 zugeführten Luftstrom 111 mit dem vom Gasventil 240 geregelten Gasstrom 119, um das brennbare Luft-Gas-Gemisch 130 zu erzeugen.

[0040] Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit 110 von Fig. 2, mit dem Lüfter 270 zum Erzeugen des Luftstroms 111, dem Luftstromführungskanal 230 zum Führen des Luftstroms 111, dem Gaseinlass 117 zum Zuführen des Gasstroms 119 zum Gasventil 240, und dem mit dem Luftleckagepfad 260 verbundenen Referenzluftstromführungskanal 250 zwischen der Abzweigungsstelle 241 am Luftstromführungskanal 230 und dem Referenzluftdruckanschluss 242 am Gasventil 240.

[0041] Das Gasventil 240 ist vorzugsweise ein pneumatisches Gasventil, das den Gasstrom 119 basierend auf einem am Referenzluftdruckanschluss 242 anliegenden Druck 245 des Referenzluftstroms 112 regelt. Insbesondere ist das Gasventil 240 bevorzugt dazu ausgebildet, einen Ausgangsdruck des Gasstroms 119 dem am Referenzluftdruckanschluss 242 anliegenden Druck 245 des Referenzluftstroms 112 anzupassen.

[0042] Hierbei ist der Luftleckagepfad 260 zum Regeln des am Referenzluftdruckanschluss 242 des Gasventils 240 anliegenden Drucks 245 des Referenzluftstroms 112 mit dem Referenzluftstromführungskanal 250 verbunden. Vorzugsweise ist der Luftleckagepfad 260 dazu ausgebildet, einen Druck 247 des vom Luftstrom 111 abgezweigten Referenzluftstroms 112, der illustrativ an der Abzweigungsstelle 241 anliegt, von dem am Referenzluftdruckanschluss 242 anliegenden Druck 245 des Referenzluftstroms 112 zumindest teilweise zu entkoppeln.

[0043] Bevorzugt weist der Luftleckagepfad 260 eine Ausgangsöffnung 268 mit einer Größe im Bereich von 1 mm bis 2 mm auf. Die Ausgangsöffnung 268 mündet vorzugsweise in die die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit 110 umgebende Atmosphäre. Hierbei kann die Ausgangsöffnung 268 des Luftleckagepfads 260 z.B. mit einer Lochplatte versehen sein. Alternativ hierzu kann die Ausgangsöffnung 268 von einem manuell einstellbaren Ventil oder von einem elektronischen Ventil gebildet werden.

[0044] Der Luftleckagepfad 260 mit der Ausgangsöffnung 268, die mit einer Lochplatte versehen ist, ermöglicht eine fest vorgegebene Reduzierung des Ausgangsdrucks des Gasstroms 119 am Gasventil 240 und somit eine fest vorgegebene Einstellung eines jeweiligen Luft-Gas-Verhältnisses am Luft-Gas-Mischer 220 von Fig. 2 derart, dass dieses Luft-Gas-Verhältnis ungleich bzw. größer als 1:1 ist. Bei Verwendung eines manuell einstellbaren Ventils kann die Ausgangsöffnung 268 z.B. in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Druck-Sollwert manuell eingestellt werden, oder auf der Basis von Abgasmessungen mittels geeigneter Abgasmesseinrichtungen. Bei der Verwendung eines elektronischen Ventils kann die Ausgangsöffnung 268 z.B. über ein Steuersignal elektronisch eingestellt werden, wobei das Steuersignal z.B. eine jeweilige Flammenqualität abbilden kann.

[0045] Fig. 4 zeigt ein Diagramm 400, das beispielhaft drei unterschiedliche Verbrennungskurven 430, 440, 450 illustriert. Die Verbrennungskurven 430, 440, 450 bilden Lambda (λ) Werte 410, d.h. Luft-Gas-Verhältnisse, in Abhängigkeit von einem jeweiligen Wärmeeintrag 420 ab.

[0046] Die Verbrennungskurve 440 entspricht hierbei illustrativ einer Verbrennungskurve bei einer Verwendung von Wasserstoff in einem entsprechenden brennbaren Luft-Gas-Gemisch, das von einer gebräuchlichen einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit erzeugt wird. Die Verbrennungskurve 430 entspricht als Vergleich hierzu illustrativ einer Verbrennungskurve bei einer Verwendung von Methan in einem entsprechenden brennbaren Luft-Gas-Gemisch, das von einer gebräuchlichen einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit erzeugt wird.

[0047] Im Gegensatz hierzu entspricht die Verbrennungskurve 450 illustrativ einer Verbrennungskurve bei einer Verwendung von Wasserstoff in einem entsprechenden brennbaren Luft-Gas-Gemisch, das von der einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit 110 von Fig. 2 und Fig. 3 erzeugt wird. Wie die Verbrennungskurve 450 zeigt, ermöglicht die einstufige Luft-Gas-Mischeinheit 110 von Fig. 2 und Fig. 3 eine Vergrößerung der Lambda (λ) Werte über einen weiten Bereich des jeweiligen Wärmeeintrags, sodass eine signifikante Reduzierung von bei der Verbrennung auftretenden NOx-Emissionen erreicht werden kann und somit eine entsprechende Verbrennungsqualität verbessert werden kann. Des Weiteren kann hierdurch bei der Verbrennung ein jeweiliges Flammenrückschlagsrisiko verringert werden, sodass die Sicherheit bei der Verbrennung erhöht werden kann.

Ansprüche

1. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit (110) zum Mischen von Luft mit Gas zur Erzeugung eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs (130) für eine Verbrennungseinheit (120) einer Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage (100), aufweisend:

einen Lufteinlass (113) zum Zuführen eines Luftstroms (111);

einen Luftstromführungskanal (230), der stromabwärts vom Lufteinlass (113) angeordnet ist;

einen Gaseinlass (117) zum Zuführen eines Gasstroms (119);

ein Gasventil (240), das stromabwärts vom Gaseinlass (117) angeordnet ist und einen Referenzluftdruckanschluss (242) aufweist, der über einen Referenzluftstromführungskanal (250) mit dem Luftstromführungskanal (230) verbunden ist, um dem Referenzluftdruckanschluss (242) einen vom Luftstrom (111) abgezweigten Referenzluftstrom (112) zuzuführen, wobei der Referenzluftstromführungskanal (250) mit einem Luftleckagepfad (260) zum Regeln eines am Referenzluftdruckanschluss (242) anliegenden Drucks (245) des Referenzluftstroms (112) verbunden ist, und wobei das Gasventil (240) zum Regeln des Gasstroms (119) basierend auf dem am Referenzluftdruckanschluss (242) anliegenden Druck (245) des Referenzluftstroms (112) vorgesehen ist;

einen Luft-Gas-Mischer (220), der zum Mischen des Luftstroms (111) mit dem vom Gasventil (240) geregelten Gasstrom (119) ausgebildet ist, um das brennbare Luft-Gas-Gemisch (130) zu erzeugen; und

einen Luft-Gas-Auslass (132) zum Zuführen des brennbaren Luft-Gas-Gemischs (130) zur Verbrennungseinheit (120).

2. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach Anspruch 1, wobei der Gasstrom (119) Wasserstoff aufweist.

3. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen Lüfter (270), der dazu ausgebildet ist, den Luftstrom (111) zu erzeugen.

4. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach Anspruch 3, wobei der Lüfter (270) stromaufwärts vom Luft-Gas-Mischer (220) im Luftstromführungskanal (230) angeordnet ist.

5. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasventil (240) ein pneumatisches Gasventil ist, das dazu ausgebildet ist, einen Ausgangsdruck des Gasstroms (119) dem am Referenzluftdruckanschluss (242) anliegenden Druck (245) des Referenzluftstroms (112) anzupassen.

6. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Referenzluftstromführungskanal (250) einen Innendurchmesser im Bereich von 5 mm bis 8 mm aufweist.

7. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftleckagepfad (260) dazu ausgebildet ist, einen Druck (247) des vom Luftstrom (111) abgezweigten Referenzluftstroms (112) von dem am Referenzluftdruckanschluss (242) anliegenden Druck (245) des Referenzluftstroms (112) zumindest teilweise zu entkoppeln.

8. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftleckagepfad (260) eine Ausgangsöffnung (268) mit einer Größe im Bereich von 1 mm bis 2 mm aufweist.

9. Einstufige Luft-Gas-Mischeinheit nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Ausgangsöffnung (268) des Luftleckagepfads (260) mit einer Lochplatte versehen ist, von einem manuell einstellbaren Ventil gebildet wird, oder von einem elektronischen Ventil gebildet wird.

10. Luft-Gas-Gemisch-Verbrennungsanlage (100) mit einer Verbrennungseinheit (120) zum Verbrennen eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs (130), und mit einer einstufigen Luft-Gas-Mischeinheit (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung des brennbaren Luft-Gas-Gemischs (130).

Zeichnung