Einführung

1. Einführung Wo Ws Hu; Hi Brennwert Ho; Hs Heizwert

2. Schulungsthemen • Wissenswertes zum Brennstoff • Gasdrücke • Kesselaufbau • Verbrennungsluft- versorgung • Normen und Richtlinien • Bauteile in der Gasleitung • Brennstabaufbau • Gastechnische Kennwerte • Abgasmessung • Startverhalten • Kesselspezifische Kennwerte • Einstellen der Gasmenge • Flammenüber- wachung

3. Gasfamilien Gasfamilie Bezeichnung Stadtgas 1. Gasfamilie 2. Gasfamilie Erdgas 3. Gasfamilie Flüssiggas 4. Gasfamilie Flüssiggas/Luft Einteilung der technischen Brenngase nach Arbeitsblatt G260/1 „Gasbeschaffenheit“

4. Zusammensetzung von Erdgas Bedingt durch ihre Entstehung unterscheidet sich die Zusammensetzung von Erdgas Gruppe E Gruppe LL C3H8 1,3 % CnHm 3,6 % CO2 1,0 % N2 1,1 % C3H8 0,5 % CnHm 2,9 % CO2 1,2 % N2 14,2 % CH4 81,2 % CH4 93,0 %

5. Luftdruck Luftdruck steigt Luftdruck sinkt Gase reagieren auf Luftdruck Energieinhalt größer Energieinhalt kleiner Volumen kleiner Volumen größer Dichte größer Dichte kleiner

6. Temperatur Temperatur sinkt Temperatur steigt Gase reagieren auf Temperatur Energieinhalt größer Energieinhalt kleiner Volumen kleiner Volumen größer Dichte kleiner Dichte größer

7. Gastechnische Kennwerte Gaskennwerte beschreiben die brenntechnischen und physikalischen Eigenschaften von Brenngasen. Im Zusammenwirken mit dem Gasbrenner und dem Brennraum bestimmen sie das Brennverhalten. Auch bei der Frage der Austauschbarkeit eines Gases gegenüber einem anderen dienen die Kennwerte als Beurteilungskriterien. • Normzustand • Brennwert • Betriebszustand • Heizwert • Betriebsheizwert • Wobbe - Index

8. Norm- und Betriebszustand 1 20 °C 15 °C 1 m3 10 °C 0 °C Gase reagieren auf Luftdruck und Temperatur Luftdruck Luftdruck ? ?

9. Norm- und Betriebszustand 2 Luftdruck 1013,25 mbar Temperatur 0°C Reduzierung des Energieinhaltes ca. 6 % Luftdruck 1013,25 mbar Temperatur 15 °C Normzustand Betriebszustand

10. Brennwert C + O2 H + O2 ? l/m3 Der Brennwert ist die auf die Brennstoffmenge bezogene Energie, die bei vollständiger Verbrennung frei wird, wenn das Abgas auf Bezugstemperatur von 25°C zurückgekühlt wird. Hierbei kondensiert der Wasserdampf und gibt seine Kondensationswärme ab. Woher kommt das Verbrennungswasser ? CO2 (Kohlendioxid) C = Kohlenstoff H = Wasserstoff O2 = Sauerstoff Erdgas = CH4 H2O (Wasser) max. 1,6 l/m3

11. Brennwert Vorlauf z.B. 20°C Rücklauf z.B. 10°C 1m³ kWh/m³ Verbrennungsluft 25°C Abgastemp. 25°C ? 1,6 ltr/m3

12. Heizwert 0 0 0 0 0 0 0 1 0 , , , 2 2 0 0 0 0 kWh kWh kWh 1,6 ltr. 1,6 ltr.

13. Heizwert Dampf Verdampfungswärme Luftdruck 100 Temperatur °C Kondensationswärme Wasser 0 Energie kWh/m3 Der Heizwert ist die auf die Brennstoffmenge bezogene Energie, die bei vollständiger Verbrennung frei wird, wenn das Abgas auf Bezugstemperatur von 25°C zurückgekühlt wird, der Wasserdampf im Abgas aber dampfförmig gedacht bleibt. 0,187 1,190

14. Kurzzeichen Brennwert Früher Hon kWh / m3n Hsn H = Heizwert S = Superior ( über ) n = Normzustand Heizwert Früher Hun kWh / m3n Hin H = Heizwert i = Inferior ( unter ) n = Normzustand Heizwert Früher HuB kWh / m3 HiB H = Heizwert i = Inferior ( unter ) B = Betriebszustand

15. Energie / Verhältnis Brennstoff Brennwert Hsn Heizwert Hin Kondensations-wärme Erdgas E 11,46 kWh/m3n 10,35 kWh/m3n 11 % Erdgas LL 9,78 kWh/m3n 8,83 kWh/m3n 11 % Flüssiggas P 28,28 kWh/m3n 25,99 kWh/m3n 9 % Heizöl EL 10,59 kWh/l 9,96 kWh/l 4 %

16. Relative Energie Brennstoff Brennwert Hsn Heizwert Hin Betriebsheizwert HiB Erdgas E 100 % 89 % 83 % Erdgas LL 100 % 89 % 83 % minus 11% minus 6% Wasseranteil kondensiert Wasseranteil dampfförmig Reduzierung durch Gastemperatur

17. WobbeIndex 1 Erdgas unterscheidet sich je nach Herkunft in seiner Zusammen-setzung. Hierdurch unterliegt auch der Energieinhalt gewissen Schwankungen. Auszug aus dem Arbeitsblatt G260/1 „Gasbeschaffenheit“ Brennwert Hs = 8,4 – 13,1 kWh/m3n Ändert sich die Gaszusammensetzung, dann ändert sich analog die Gerätebelastung !

18. Wobbe-Index 2 Gerätebelastung bleibt konstant 1 m3n 1 m3n

19. Wobbe-Index 3 Ws = Wobbe-Index = Dichteverhältnis zwischen Gas und Luft Hs = Brennwert Der Wobbe-Index ist ein Kennwert für die Austauschbarkeit von Gase hinsichtlich der Wärmebelastung der Gasgeräte.

20. Wobbe-Index 4 Ws = konstant 14,55 kWh/m3n Leistung konstant Belastung konstant

21. Wobbe-Index 5 Einheit Erdgas LL Erdgas E 2.Gasfamilie Wobbe-Index 10,5 – 13,0 12,8 – 15,7 kWh/m3n kWh/m3n Brennwert Hs 8,84 – 13,14 --- 0,55 – 0,70 Dichteverhältnis Der gültige Wobbe-Index-Bereich ist im Arbeitsblatt G260/1 „Gasbeschaffenheit“ festgeschrieben

22. O O O H H H H O Wasserdampf H2O H2O H H H H O O O2 C C 100% CO2 CH4 CO2 Reaktion Erdgas/Sauerstoff Reaktionsprodukte von Erdgas und Sauerstoff

23. N2 78Vol.% N2 88Vol.% Luft 100% Wasserdampf O2 21Vol.% 100 Vol.% Brenn- stoff Brenn- stoff CO2 12Vol.% Stöchiometrische Verbrennung Die vollständige (stöchiometrische) Verbrennung

24. N2 85Vol.% Luft 100% Luft tats. Wasserdampf 7Vol.% 100 Vol.% Brenn- stoff Brenn- stoff CO2 8Vol.% Tatsächliche Verbrennung Die überstöchiometrische Verbrennung

25. N2 85Vol.% N2 88Vol.% Wasserdampf Wasserdampf 7Vol.% CO2 12Vol.% CO2 8Vol.% Lambda-Berechnung Berechnung des Luftverhältnis Lambda Luftmenge tatsächlich Lambda = Luftmenge stöchiometrisch CO2 max. (stöchiometrisch) Lambda = CO2 gem. (tatsächlich)

26. N2 85Vol.% N2 88Vol.% Wasserdampf Wasserdampf = 1,50 7Vol.% CO2 max. (stöchiometrisch) Lambda = CO2 gem. (tatsächlich) CO2 12Vol.% CO2 8Vol.% 50% Überschuss Lambda-Beispiel Berechnung des Luftverhältnis Lambda 12,0 Vol.% Lambda = 8,0 Vol.% 100% Luft

27. 60 55 50 45 40 Taupunkttemperatur °C 35 30 25 20 15 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 CO2 Vol.% 16 Lambda Gas 1,0 12,0 6,0 4,0 3,0 2,4 2,0 1,7 1,5 1,3 1,2 Lambda Öl 1,3 15,4 7,7 5,1 3,8 3,1 2,6 2,2 1,9 1,7 1,5 1,1 Taupunktdiagramm

28. GW 10 A max. HS ST RT 4 7 3 6 9 2 5 8 1 IS Z V1 V2 SA Feuerungsautomat TFI 812.2 MP

29. Erdungsanschluss Zündelektrode Flammenkern Flammenmantel A = Gas Luft 180V ~ Überwachungselektrode Flammenüberwachung A Ionisationsüberwachung Lage der Elektrode Gute Erdung Phasen-Neutral anschliessen ( L auf L und N auf N )

30. Messung µA Feuerungsautomat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Zündelektrode A = 180V ~ Überwachungselektrode µA Messgerät Erdungsanschluss 2,8 µA

31. Kalte Lötstelle Ankerplatte Gasventil Warme Lötstelle Stromkreis Magnetspule Schließfeder Das Thermoelement Thermoelektrische Überwachnung

32. Thermoweiche Ausgang Thermoelement Eingang Zündbrenner TW - STW Thermoelement mit TW/STW Gasarmatur Gasverteilerbalken

33. Gasarmatur Spannungsabfall zwischen Ein –und Ausgang max. 5 mV Ausgang Haltespannung min. 6 mV Eingang TW - STW Gasverteilerbalken Messpunkte mV Bei brennender Hauptflamme!

34. Zündgasbrenner Junkers Luftleitblech Diffusionsleitblech Thermoelement Zündelektrode Brennerplatte Isoliermatte Brennerschild oberhalb des Zündgasbrenners

35. Der Druckregler Druckfeder Atmungsöffnung Arbeitsmembrane Steuerleitung Ventilteller Ventilsitz Aufbau und Funktionsweise eines Gasdruckreglers Atmungsbohrung Gas-Eingangs-druck Gas-Ausgangs-druck

36. Der Gasdruckwächter Regelbarer Gasdruckwächter Fa. Dungs

37. Entlüftung BM 762-014 Quelle: Karl Dungs GmbH

38. Gasdruck laut TRGI 2.11.1 Der Gasdruck ist der gemessene statische Überdruck gegen- über der Atmosphäre und wird im Niederdruckbereich in Millibar (mbar) angegeben. 2.11.2 Ruhedruck 2.11.3 Fließdruck 2.11.4 Versorgungsdruck 2.11.5 Niederdruck 2.11.6 Mitteldruck 2.11.7 Betriebsdruck 2.11.8 Anschlußdruck 2.11.9 Düsendruck

39. Ruhedruck 2.11.2 Der Ruhedruck ist der Gasdruck des nicht strömenden (ruhenden) Gases. • Alle Magnetventile sind geschlossen Keine Reibungsverluste Druck ist im gesamten Rohrnetz gleichmäßig Anhaltswerte : 28 – 30 mbar

40. Fließdruck 2.11.3 Der Fließdruck ist der Druck des strömenden (fließenden) Gases • Alle Magnetventile sind geöffnet Reibungsverlust ist abhängig vom Durchsatz und Rohrquerschnitt Druck ist im gesamten Rohrnetz ungleichmäßig. Lage des Meßpunktes ? Bemerkung : Feste Angaben sind aus o.g. Gründen nicht möglich

41. Anschlußdruck 2.11.8 Der Anschlußdruck ist der Fließdruck am Gasanschluß eines Gasgerätes • Alle Magnetventile sind geöffnet Messen, wenn das Gasgerät auf voller Nennlast betrieben wird. Sind mehrere Gasgeräte vorhanden, müssen alle Geräte in Betrieb sein. Am Anschluß des Gasgerätes ist der geringste Gasdruck = Summe aller Verluste Anschlußdruck laut Arbeitsblatt G260/1 „Gasbeschaffenheit“ : 18 – 24 mbar

42. Messpunkt Anschlußdruck Messpunkt für Ruhedruck und Anschlußdruck Fließrichtung Anschluß für U-Rohr

43. Druckverlauf 1 Druckverlust der Rohrleitung min. 18mbar bei Nennlast Druckverlauf zwischen Ruhedruck und Anschlußdruck Messung 1 Ruhedruck Anschlußdruck

44. Druckverlauf 2 Ruhedruck Anschlußdruck Druckverlust zu groß Druckverlauf zwischen Ruhedruck und Anschlußdruck Messung 2 1. Rohrleitung zu klein 2. Gasfilter verschmutzt

45. Druckverlauf 3 Druckverlauf nach Regelab- schaltung Ruhedruck Anschlußdruck Druck fällt unter den min. Wert und steigt wieder an Druckverlauf zwischen Ruhedruck und Anschlußdruck Messung 3 Gaszähler läuft zu schwer an = zu großer Widerstand

46. Druckverlauf 4 Druck steigt über den normalen Ruhedruck und fällt wieder ab Ruhedruck Anschlußdruck Druck fällt unter den min. Wert und steigt wieder an Druckverlauf zwischen Ruhedruck und Anschlußdruck Messung 4 Atmungsbohrung Druckregler verstopft !

47. Brennstabaufbau Gasdüse Venturi-Rohr Verteilerbalken Lochbild Vereinfachter Aufbau eines atmosphärischen Brennstabes Gas-druck Widerstand vom Lochbild und Brennstabquerschnitt Geschwindig- keit

48. Anteil der Luftmenge Luft-Ansaugstrecke Primärluftanteil Abhängigkeit und Zusammensetzung des Gas- Luftgemisches Anteil Brenngas 100% Anteil Luft 55 – 75%

49. Flammengeschwindigkeit Primärluftanteil Verhältnis zwischen Ausström- und Zündgeschwindigkeit Zündgeschwindigkeit Ausströmgeschwindigkeit

50. Ausbrandkurve 8000 7000 6000 5000 Stabiler Arbeitsbereich CO-Gehalt [ppm] 4000 3000 2000 1000 1 1,1 1,2 1,3 1,5 1,7 2,0 2,4 3,0 4,0 Lambda Vol.% CO2 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 Luftverhältnis, Vollständige und unvollständige Verbrennung K