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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Feue- rungsanlagen, insbesondere Müllverbrennungsanlagen, für Brennstoffe, bevorzugt rezent-biogener Herkunft, durch Ermitteln der Messgrössen der oxidierbaren Bestandteile der Verbrennungsabgase aus dem jeweils aktuellen Kohlenmonoxidgehalt ("CO-Gehalt"), welcher durch mindestens eine CO-Sonde für die diesen Abgasen entsprechenden CO-Messgrössen, bevorzugt sequentiell, ermit- telt wird, welche einer Steuerungs-Einheit zugeführt werden, von welcher aus mittels mindestens eines Luft- und/oder Brennstoffzufuhr-Regelorgans die der Brennkammer der Feuerungsanlage pro Zeiteinheit zugeführte (n) an Verbrennungsluft und/oder Brennstoff (en) und/oder "Brennstoff-Zufuhrrate") geregelt wird (werden),
bis im wesentlichen ein Minimum der CO-Messgrössen in den Verbrennungs-Abgasen bzw. zumindest Werte der Messgrössen im Nahbe- reich des genannten CO-Messgrössen-Minimums erreicht und gehalten wird bzw. werden.
Sie betrifft weiters eine neue, nach dem erfindungsgemässen Verfahren steuerbare Feuerungs- anlage.
Es ist bekannt, dass die Qualität und Effektivität der Verbrennung in einer Feuerungsanlage in hohem Masse von einer richtigen Dosierung der Verbrennungsluft abhängig ist. Wenn die Zufuhr von Verbrennungsluft zu gering ist, kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung der vom Brennstoff in der Hitze abgegebenen Schwel- und Rauchgase als Folge des Sauerstoffunterschus- ses bzw. -mangels, also infolge sogenannter unterstöchiometrischer Bedingungen. Unter diesen ungünstigen Bedingungen wird sehr viel Kohlenmonoxid (CO) gebildet, das infolge des Sauer- stoffmangels nicht zu Kohlendioxid (C02) aufoxidiert werden kann. Diese Regel gilt im Grunde für Feuerungsanlagen aller Grössenordnungen.
Verfolgt man anhand einer gegebenen Feuerungsanlage die funktionelle Abhängigkeit zwi- schen dem Gehalt der Verbrennungsabgase an umweltschädlichem Kohlenmonoxid und der für den Verbrennungsvorgang zur Verfügung gestellten Verbrennungsluft, so weist eine diese Abhän- gigkeit wiedergebende Kurve in einem Diagramm, entlang von dessen Abszisse die pro Zeiteinheit dem Verbrennungsprozess zugeführten Luftmengen und entlang von dessen Ordinate die CO- Gehalte der Verbrennungsabgase, also die CO-Emissionen, eingetragen sind, im wesentlichen folgenden charakteristischen Verlauf auf:
Ist die pro Zeiteinheit zu verfeuernde Brennstoffmenge in Relation zur pro Zeiteinheit verfügba- ren Menge an Verbrennungsluft zu hoch, bzw. vice versa, ist die zur Verfügung stehende bzw. gestellte Menge an Verbrennungsluft relativ zur Brennstoffmenge zu gering, so steigt bei steigen- dem Brennstoff/Luft-Verhältnis, also bei sinkendem Luftangebot der CO-Gehalt der Verbrennungs- abgase von einem - jeweils optimalen Brennstoff/Luft-Verhältnissen entsprechenden - etwa mul- denartigen Kurven-Minimum aus, in Form eines einen starken Anstieg nach links aufwärts aufwei- senden linken Kurvenastes an.
Dieser, vice versa in seinem Verlauf bei Verringerung des Brenn- stoff-/Luftmengen-Verhältnisses - also bei von einem zu geringen Luftangebot aus ansteigendem Luftangebot - nach rechts hin steil abfallende, linke Kurvenast bzw. - abschnitt geht nach rechts hin in das - in einem Bereich der optimalen Verbrennungsbedingungen entsprechende - eben genann- te etwa muldenartige Kurven-Minimum über, von wo aus bei Verlassen der optimalen Relation zwischen Brennstoff- und Luftmenge infolge immer weiter absinkender Brennstoff-/Luftmengen- Verhältnisse, also bei einem vom Optimum weg ansteigenden Angebot bzw.
Überangebot an Verbrennungsluft, sich ein - in den meisten Fällen im Vergleich zum vorher beschriebenen linken, nach links oben sich erstreckenden Kurvenast weniger steil nach rechts ansteigender, einem Wieder-Ansteigen des CO-Gehaltes im Verbrennungsabgas entsprechender, rechter Kurvenast anschliesst.
Dieser als rechts vom CO-Emissions-Minimum nach rechts hin an sich schon flacher als der linke Ast ansteigende Kurvenast verliert mit steigendem Brennstoff-/Luftmengen-Verhältnis, also je weiter er sich vom genannten Minimum nach rechts entfernt, umso mehr seine Anstiegs-Steilheit, er wird also nach rechts hin praktisch immer "flacher".
Der Betrieb einer Feuerungsanlage bei Brennstoff-/Luftmengen-Verhältnissen im Bereich des rechten Kurvenastes, d. h. bei Verbrennungsluft-Überschuss, also bei Bedingungen, bei denen die Verbrennungsluft nicht mehr im vollen Ausmass mit dem zur Verfügung stehenden Kohlenstoff reagiert, bewirkt in jedem Fall eine unnötige Vergrösserung des Rauchgas-Volumenstroms. Dies wiederum führt zu erhöhten thermischen Abgasverlusten mit den durch die Verbrennungsgas- Abführung, wie Kamin, Schornstein od. dgl., abgeführten Abgasen und somit zu einer Verringerung
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der Temperatur in der Brennkammer bzw. in den sich dort befindlichen Verbrennungsabgasen bzw. Rauchgasen, was dann jedenfalls unerwünscht erhöhte CO-Emissionen der Feuerungsanlage zur Folge hat.
Jeder Verbrennungsluft-Regelung bzw.-Steuerung kommt die Aufgabe zu, die unter jeweils gegebenen Randbedingungen, also je nach Brennstoffart bzw.-beschaffenheit, Wassergehalt des Brennstoffs, Lastzustand der Feuerungsanlage, dynamischen Vorgängen bei der Verbrennung u. dgl., eine optimale Verbrennungsluftmenge, leicht zu erkennen durch minimale CO-Emissionswerte, einzustellen. Eine solche Einstellung im Bereich des Optimums gelingt - vorerst einmal noch ohne Berücksichtigung des dafür nötigen Aufwands - an sich dann am besten, wenn die COBildung bzw.-Emission, also der tatsächliche CO-Gehalt der Verbrennungsabgase als die zu minimierende Grösse während des Verbrennungsprozesses laufend chemisch-analytisch ermittelt wird.
Für den praktischen Betrieb von Feuerungsanlagen kommt eine solche fortgesetzte, chemischanalytische Bestimmung des CO-Gehaltes der Verbrennungsabgase wegen der damit verbundenen, keineswegs vernachlässigbaren Kosten und des dafür nötigen Bedienungs- und Wartungsaufwandes nur in wenigen Fällen infrage. Aus diesem Grund werden bereits seit längerem einfache und einfach zu handhabende, kostengünstige Kohlenmonoxid-Sensoren für diesen Zweck eingesetzt. Diese Sensoren sind nicht für eine direkte Ermittlung des Kohlenmonoxid-Gehalts im Abgas vorgesehen, sondern beruhen im wesentlichen auf einer Reaktion mit den im Verbrennungsabgas noch vorhandenen Mengen an oxidierbaren Substanzen, deren Hauptkontingent selbstverständlich vom Kohlenmonoxid gebildet ist.
Die von derartigen - oft auch als "Oxi-Sonden" bezeichneten - CO-Sonden abgegebenen Messgrössensignale entsprechen demnach zwar nicht exakt ausschliesslich dem CO-Gehalt der Verbrennungsabgase, sie entsprechen demselben jedoch in wesentlichen Zügen. Die von einer derartigen CO-Sonde abgegebenen Messgrössensignale sind also, insbesondere aufgrund von Störeinflüssen, zwar für eine direkte exakte quantitative Ermittlung der CO-Gehaltswerte in den Verbrennungsabgasen nicht geeignet, jedoch liegt in jedem Fall das Minimum der von einer solchen Sonde abgegebenen Messgrössensignale auf einer in einem, wie oben schon erwähnten CO-Gehalts-Nerbrennungsluftmengen-Diagramm eingetragenen Kurve in Bezug auf das Verhältnis von Brennstoffmenge zu Verbrennungsluftmenge, in Ordinatenrichtung, also in X-Achsenrichtung, praktisch etwa an der gleichen Stelle,
wo auch das vorher beschriebene Minimum der "tatsächlichen" CO-Gehalte bzw.-Emissionen liegt. Ansonsten weist die genannte Kurve auch eine zur tatsächlich analytisch erfassten CO-Gehaltskurve analoge Charakteristik mit steilem linken und flacherem und immer flacher werdenden Kurvenast auf.
Mit Hilfe derartiger einfacher und kostengünstiger CO-Sonden (Oxi-Sonden) ist es daher möglich, die Regelung der einer Feuerung zugeführten Verbrennungsluft praktisch in gleicher Weise, wie bei exakter CO-Gehalts-Bestimmung vorzunehmen, wobei durch ständiges Variieren der Verbrennungsluftmenge laufend das Minimum der CO-Bildung bzw. des CO-Gehaltes der Verbrennungsabgase gesucht wird und auf diese Weise unter veränderlichen bzw. wechselnden Randbedingungen ständig die optimale Verbrennungsluftmenge, also das Minimum der (CO-Sonden-)CO- GehaltsNerbrennungsluftmengen-Kurve eingestellt wird.
Die bisher unter Einsatz der beschriebenen CO-Sonden bzw. Oxi-Sonden angewendete, prinzipielle Regelungsstrategie für einen im wesentlichen optimalen Betrieb einer Feuerungsanlage lautet folgendermassen : a) Wenn die Verbrennungsluftmenge gerade erhöht wird und das CO-Sonden-Messgrössensignal gleichzeitig ansteigt bzw. zunimmt oder gleichbleibt, dann ist das Angebot an Verbrennungsluft zu verringern; andernfalls ist die Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit weiter zu erhöhen.
Bei Nichterfüllung der soeben genannten Bedingung a) ist automatisch die folgende Umkehrbedingung a') erfüllt: Wenn die Menge der pro Zeiteinheit zur Verfügung gestellten Verbrennungsluft gerade verringert wird oder gleichbleibend gehalten wird und die CO-Messgrössensignale gleichzeitig ansteigen bzw. zunehmen, dann ist das Verbrennungsluft-Angebot zu erhöhen, andernfalls ist dasselbe zu verringern.
Wenn die soeben erläuterte Bedingung a) im rechten, flacheren Ast der oben beschriebenen (CO-Sonden-)CO-GehaltsNerbrennungsluftmengen-Kurve im konkreten Betrieb einer Feuerungsanlage statistisch häufiger auftritt, als die Bedingung a') dann führt dies allmählich zur Verringerung des Verbrennungsluft-Angebots, also die CO-Gehalts-Kurve sinkt nach links in Richtung zum
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optimalen Betriebspunkt, also zum Minimum der CO-GehaltsNerbrennungsluftmengen-Kurve, hin ab.
Wenn obige Bedingung a') im linken, nach links hin stark ansteigenden Ast der CO-Kurve statistisch häufiger auftritt als die Bedingung a), führt dies allmählich zu einer stetigen Erhöhung des Verbrennungsluft-Angebotes, also die CO-Kurve sinkt nach rechts hin in Richtung zum optimalen Betriebspunkt, also zum oben erwähnten Kurvenminimum hin ab.
Um eine wie oben beschriebene Regelungsstrategie in der Praxis ohne Störungen anwenden zu können, muss durch die Regelung bzw. Steuerung der optimale Betriebspunkt der Feuerung zufriedenstellend rasch erreicht werden können bzw. es muss die Anlage bzw. deren Steuerung auch einer momentanen Veränderung bzw. Verschiebung der Lage des optimalen Betriebspunktes, die sich aufgrund einer entsprechenden Änderung der Verbrennungsbedingungen ergeben kann, wozu auf die oben angeführten, wechselnden Parameter, wie z. B. Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffes, Qualität desselben usw., hingewiesen sei, zufriedenstellend rasch folgen können.
Diese Forderung nach einem raschen Reagieren der Regelung bei Veränderungen der Verbrennungsbedingungen lässt sich bei Gross-Feuerungsanlagen, also bei Feuerungen mit Leistungswerten von insbesondere über 500 kW, im allgemeinen ohne besondere Probleme erfüllen, weil sich bei derartigen grossen Anlagen die Verbrennungsbedingungen üblicherweise nur langsam ändern. Es ist daher durchaus möglich, und auch übiich, diese Art der Regelung in Grossanlagen im praktischen Betrieb einzusetzen, wo also praktisch allein mit den, wie oben beschriebenen COSonden bzw. Oxi-Sonden durchaus zufriedenstellend gearbeitet werden kann.
Bei Klein-Feuerungsanlagen, also insbesondere bei derartigen Anlagen mit Leistungen von unter 500 kW, wie z. B. insbesondere bei Biomasse-Feuerungsanlagen od.dgl., können sich die genannten Verbrennungsbedingungen bzw.-parameter oft wesentlich rascher ändern als bei Grossanlagen.
Die bisher beschriebene, für Grossanlagen durchaus ausreichende und effektive Regelungsstrategie allein auf Basis von CO-Sonden hat sich bei einem Einsatz in Klein-Feuerungsanlagen als zu träge bzw. zu langsam erwiesen. Es hat sich gezeigt, dass die Regelung oft lange im oben beschriebenen, "flachen" Bereich des rechten Astes der CO-Gehalts/Luftmengen-Kurve, also relativ weit vom optimalen Betriebspunkt, bzw. Kurvenminimum entfernt, "verweilt" bzw. "hängen bleibt". Weiters tritt häufig der Fall ein, dass die Verbrennungsluftmengen-Zufuhr einer Erhöhung der Leistung, bzw. einer, wie auch immer zu begründenden Erhöhung der Intensität der Verbrennung, nicht rasch genug zu folgen imstande ist und dann für längere Zeit in den linken steilen Ast der Kurven-Charakteristik gerät und dort viel zu hohe CO-Emissionen verursacht.
Eine gewisse Abhilfe für das soeben beschriebene Problem bei der CO-Emissions-Regelung und Steuerung von Klein-Feuerungsanlagen mit CO-Sonden, insbesondere von solchen, welche mit rezent-biogenen Stoffen beschickt werden, könnte grundsätzlich in einer ergänzenden Ermittlung der Sauerstoffkonzentration in den Verbrennungsabgasen gelegen sein. Eine solche Messung ist in der Praxis z. B. mit Lambda-Sonden durchaus möglich. Die Signale einer Lambda-Sonde bzw. die von ihr abgegebenen Messgrössen werden in diesem Fall dazu verwendet, eine bestimmte, jeweils optimale Sauerstoff-Konzentration im Verbrennungsabgas einzustellen. Die Regelung von Verbrennungsprozessen mittels Lambda-Sonde wird an sich sowohl bei Verbrennungsmotoren, als auch unter Umständen in Feuerungsanlagen eingesetzt.
Ihr Einsatz bei Feuerungsanlagen ist jedoch mit folgenden, nicht zu vernachlässigenden Schwierigkeiten bzw. Nachteilen verbunden :
Die für eine optimale Verbrennung optimale Sauerstoffkonzentration ist keine konstante Grösse, sondern hängt von mehreren Randbedingungen ab, wie z. B. von Brennstoffart und-beschaffenheit, momentaner Leistung der Feuerungsanlage, instationären Vorgängen in derselben od.dgl..
Lambda-Sonden wurden an sich für einen Einsatz in Verbrennungsmotoren entwickelt, also für einen Verbrennungsbetrieb bei sehr geringen Luftüberschuss-Zahlenwerten, d. h. bei für einen Betrieb bei Lambda-Werten in der Nähe des Wertes "Eins". Sie zeigen in diesem Bereich relativ nahe um "Eins" herum eine tatsächlich starke Abhängigkeit der von ihnen abgegebenen Messgrö- #ensignale von der Luftüberschuss-Zahl. Biomasse-Feuerungsanlagen müssen jedoch bei wesentlich höheren Luftüberschuss-Zahlenwerten betrieben werden, also im wesentlichen bei LambdaWerten im Bereich von etwa 2 bis 3, bei welchen die Kurve der von einer Lambda-Sonde gelieferten Messgrössensignale fast keine Steigung mehr aufweist.
Es lassen sich daher bei einem Einsatz von Lambda-Sonden in Feuerungsanlagen Probleme bei der Ermittlung des CO-Emissions-
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Minimums oder bei der Annäherung an dasselbe, nicht vermeiden, was einen Einsatz von LambdaSonden in Klein-Feuerungsanlagen massiv in Frage stellt.
Lambda-Sonden haben jedoch noch den zusätzlichen Nachteil, dass sie im Gegensatz zu den oben erwähnten CO- bzw. Oxi-Sonden in ihrer Lebensdauer ziemlich begrenzt sind und ihre Kosten im Vergleich zu den Kosten einer Klein-Biomasse-Feuerungsanlage durchaus nicht vernachlässigbar sind.
Was den Stand der Technik auf dem Gebiet der Regelung von Feuerungsanlagen und deren Brenner betrifft, ist dazu Folgendes näher auszuführen:
In der EP 209 771 A1 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Feinregulierung des Brennstoffmengenstromes in brennerbetriebenen Feuerungsanlagen beschrieben, welches bzw. welche sich, wie aus dem dortigen Anspruch 1 hervorgeht, ausdrücklich auf eine "Lernphase" bei der ersten Inbetriebnahme bezieht. Es wird gemäss dieser EP-A1 der Mikroprozessor bei der ersten Inbetriebnahme des Brenners einer Lernphase unterzogen, indem mittels eines CO-Messgerätes der CO-Wert und mittels einer 02-Messsonde der 02-Wert laufend gemessen werden, was solange geschieht, bis eine brennertypische Ausbrandkennlinie aufgenommen und gespeichert ist.
Über die Regelung im normalen Betrieb, also über die Reglerroutine, wird im Hauptanspruch explizit nichts ausgesagt. Es ist jedoch im Anspruch davon die Rede, dass mittels einer 02-Messsonde der 02-Wert laufend gemessen wird, was eindeutig darauf hinweist, dass der reguläre Betrieb der dortigen Feuerung gemäss einer bekannten Lambda-Regelung erfolgt, wobei jener Lambda-Wert als Sollwert herangezogen wird, bei dem gemäss dem Ergebnis der genannten "Lernphase" ein günstiger CO-Wert resultiert. Der dortige Anspruch 2 bezieht sich auf einen Luftsicherheitzuschlag, damit bei Ausregelvorgängen der Lambdawert innerhalb der optimalen Hysterese bleibt. Der Anspruch 3 bezieht sich auf eine Regelung, deren Eingänge im Wesentlichen mit einer 02-Sonde verbunden sind.
In Anspruch 4 ist ausdrücklich von einem während des Lernvorganges angeschlossenen CO-Messgerät und einer fest angeschlossenen 02-Sondenelektronik die Rede, während sich der Anspruch 5 wieder unmittelbar auf den Anspruch 1 bezieht.
Eine Einbeziehung der in der Brennkammer aktuell herrschenden Temperatur für die Steuerung ist in dieser EP-A1 nicht in Erwägung gezogen.
Die US 4 423 487 A betrifft ein Messgerät zur Bestimmung des Wirkungsgrades einer Verbrennung, und es ist gemäss dieser Schrift kein Steuerungs- und Regelgerät für die Minimierung der CO-Emissionen vorgesehen. Auch alle weiteren Ansprüche dieser US-A beziehen sich auf nähere Einzelheiten zur Ermittlung des Wirkungsgrades auf Basis einer Kombination von Gaskomponente und herrschender Temperatur. Ein Einsatz des dort beschriebenen Gerätes bzw. der von ihm gelieferten Daten für eine Regelung einer Feuerung im Normalbetrieb ist dort weder beschrieben noch angedacht.
Es soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass man eine Feuerung auf Basis des mit einem Gerät gemäss dieser US-A ermittelten Wirkungsgrads theoretisch regeln könnte, wobei aber deutlich darauf hinzuweisen ist, dass der höchstmögliche Wirkungsgrad einer Feuerung nicht mit dem Minimum von deren CO-Emissionen zusammenfällt, sondern durchaus im Bereich eines Verbrennungsluft-Mangels mit daraus resultierenden, unerwünscht hohen CO-Emissionen liegen kann. So ist es z.
B. so, dass bei zunehmendem Verbrennungsluft-Mangel zunächst der Einfluss der aufgrund des geringeren Luftüberschusses ansteigenden Rauchgas-Temperatur gegenüber den Verlusten durch unverbranntes CO überwiegt und der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage trotz CO-Bildung zunächst ansteigt und dass erst bei relativ hohen CO-Emissionen schliesslich die Verluste durch entweichendes, unverbranntes CO überwiegen und der Wirkungsgrad der Feuerungsanlage wieder absinkt.
Die US 4 778 113 A betrifft eine Sicherheitsvorrichtung, die auf Basis einer Messung der NettoSauerstoff- und der CO-Äquivalent-Konzentration in einer Kohlemühle die Konzentration von zu unerwünschten Bränden führenden brennbaren Gasen detektiert und diese ggf. mit Hilfe eines inerten Stoffes löscht. Gemäss dieser Schrift sind keine Temperaturmessungen und somit auch nicht deren Einbeziehung für die Regelung eines Verbrennungsprozesses einer Feuerungsanlage vorgesehen.
Gegenstand und Ziel der in der JP 06257729 beschriebenen Erfindung ist die Regelung einer Trockendestillationsanlage. Hiezu ist auszuführen, dass eine Feuerungsanlage die möglichst vollständige Verbrennung eines Brennstoffes gewährleisten soll, während eine Trockendestillation
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auf die Gewinnung bzw. thermochemische Erzeugung eines erwünschten Stoffes abzielt. Die für eine solche Trockendestillation vorgesehene Regelungstechnik ist durchaus verschieden von jener einer Feuerungsanlage. Gemäss dieser JP-A wird eine CO-Sonde eingesetzt, und es erfolgt dort eine Temperaturmessung. Diese wird jedoch nicht zur Steuerung des dortigen Trockendestillationsprozesses herangezogen.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, ein Regelungs- und Steuerungssystem für Klein-Feuerungsanlagen zu entwickeln, das ohne den weiter oben näher beschriebenen, die Verwendung einer CO-Sonde ergänzenden Einsatz einer Lambda-Sonde auskommt und bei dem die dort beschriebenen Nachteile für eine effektive Regelung vermieden sind.
Im Zuge umfangreicher Untersuchungen an technisch- gewerblichen und an Pilot-Feuerungsanlagen wurde gefunden, dass eine durchaus effektive Regelung bzw. Steuerung derartiger Anlagen erreichbar ist, wenn - anstelle der weiter oben als Möglichkeit erwähnten Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsabgas zusätzlich zu einer CO-Sondenmessung - die Temperatur der Verbrennungsabgase als zusätzliche Messgrösse ermittelt wird und zusätzlich zu den von der CO-Sonde gelieferten Messgrössenwerten in einen Regelungs- bzw. SteuerungsAlgorithmus für die Regelung einer Feuerungsanlage mit einbezogen wird.
Demgemäss ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein, wie eingangs beschriebenes, Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Feuerungsaniagen, insbesondere Müllverbrennungsanlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass - für ein rasches Einstellen der Anlage auf das genannte CO-Messgrössen-Minimum der Verbren- nungs-Abgase bei, gegebenenfalls rasch, sich ändernden Verbrennungsbedingungen, wie sie bei Beschickung der Feuerungs-Anlage mit in ihrer Qualität und ihrem Feuchtegehalt, sich än- dernden Brennstoffen, bei Änderungen des Lastzustandes der Anlage od.dgl.
Änderungen der
Parameter auftreten, - im Wesentlichen gleichzeitig mit der genannten sequentiellen Ermittlung der CO-Messgrössen mittels CO-Sonde (Oxi-Sonde) und deren Weitergabe an die Steuerungs-Einheit - mittels mindestens eines Temperatur-Sensors die der jeweils aktuellen Temperatur in der Brenn- kammer der Anlage und/oder der Verbrennungs-Abgase entsprechenden Temperatur-
Messgrössen ermittelt und ebenfalls der Steuerungs-Einheit zugeführt werden, und dass - mittels der - mit mindestens einem jeweils die beiden genannten Messgrössen bzw.
die daraus gebildeten Messgrössenfolgen verknüpfenden Logik-Algorithmus ausgestatteten - Steuerungs-
Einheit die Regelung der Verbrennungsluft- und/oder Brennstoff-Zufuhrrate vorgenommen wird, wobei - bei einem Ansteigen der CO-Messgrössen und einem im wesentlichen gleichzeitigen Absinken der Temperatur-Messgrössen - die Luft-Zufuhrrate gesenkt oder/und die Brennstoff-Zufuhrrate gesteigert wird bzw. werden, oder aber - bei einem Ansteigen der CO-Messgrössen und einem im wesentlichen gleichzeitigen Konstant- bleiben der Temperatur-Messgrössen - die Luft-Zufuhrrate gesteigert oder/und die Brennstoff-Zufuhrrate gesenkt wird bzw. werden, - und zwar jeweils solange, bis die dem CO-Gehalt der Verbrennungsgase entsprechenden, von der CO-Sonde abgegebenen CO-Messgrössen bzw. Messgrössenfolgen ein Minimum-Niveau bzw.
Werte im Nahbereich des eben genannten Minimum-Niveaus erreicht haben.
Zu dem neuen Regelungs-Verfahren ist auszuführen, dass eine Regelung zur Minimierung des CO-Gehaltes der Feuerungs-Abgase eine solche vorsieht, welche auf der Verknüpfung von - dem während der Verbrennung laufend ermittelten CO-Gehalt der Verbrennungsabgase einer Feuerungsanlage entsprechenden - Messgrössen mit den gleichzeitig ebenfalls laufend ermittelten Temperatur-Messgrössen in der Brennkammer der Anlage beruht, welches also das der Erfindung zugrundeliegende Phänomen des funktionalen Zusammenspiels von CO-Gehalt der Abgase der Feuerungsanlage und Temperatur in der Brennkammer für die Steuerung der Anlage zur Minimierung der CO-Emissionen nutzt.
Diese neue Art der Steuerung hat unter anderem den grossen Vorteil, dass sie auf Basis von Messgrössen beruht, welche von einfach gebauten, robusten und kostengünstigen Sensoren geliefert werden können. Sie hat weiters den wesentlichen Vorteil, dass sie - wie sich gezeigt hat - für Feuerungen, welche mit in ihrer Qualität und in ihrem Feuchtegehalt sich unter Umständen sogar
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sprunghaft ändernden Brennstoffen, wie dies z. B. bei Abfallholz oder Müll der Fall ist, beschickt werden, geeignet ist und selbst dort - durchaus unerwartet - problemlos funktioniert.
Der wesentliche Vorteil der Einbeziehung der Brennkammer bzw. VerbrennungsabgasTemperatur zusätzlich zur Ermittlung der Messgrössen aus einer einfachen CO-Sonde beruht darauf, dass in einem dem weiter oben schon beschriebenen Diagramm: "CO-Gehalt der Verbrennungsabgase (Y-Achse) gegen Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit (X-Achse) " entsprechenden Rauchgas-Temperatur-Verbrennungsluftmengen-Diagramm, die Rauchgastemperatur/Verbrennungsluftmengen-Kurve im wesentlichen bei stationärem Betrieb dort, wo die CO-Gehalts/Verbrennungsluftmengen-Kurve den rechten, nach rechts oben hin relativ flach ansteigenden Ast aufweist, sich durch einen Kurven-Ast auszeichnet, der mit zunehmender Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit eine nach rechts hin absinkende Charakteristik aufweist.
In etwa der x-KoordinatenLage des CO-Minimums der vorher genauer beschriebenen (Oxi-Sonden)CO-Kurve zeigt die Brennkammer-Temperatur-Kurve weder einen charakteristischen Anstieg noch ein Abfallen der Temperatur. Vielmehr ist dort im wesentlichen keine Abhängigkeit der Brennkammer- bzw.
Verbrennungsabgas- bzw. Rauchgas-Temperatur von der Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit festzustellen, vielmehr schwankt in diesem Bereich die Temperatur innerhalb eines relativ geringen Bereiches von z. B. etwa +/- 5 C um einen konstanten Wert und diese "Temperaturkonstanz mit Toleranzbreite" zieht sich im Rauchgas-Temperatur/Luftmengen-Diagramm nach links hin praktisch in jenes Gebiet hinein, in welchem sich im CO-Gehalts-/Luftmengen-Diagramm der linke, steil nach links oben hin ansteigende Ast der CO-Gehaltsluftmengen-Kurve befindet. Diese Charakteristik des Verlaufes der Brennkammertemperatur/Verbrennungsluftmengen-Kurve führt - verknüpft mit dem Verlauf der CO-Gehaltsmengen-Kurve - zu einem Informations-Logik-Algorithmus für die Regelung, wie er im oben schon zitierten Anspruch 2 niedergelegt ist.
Es wird also dem oben näher beschriebenen Algorithmus a) ein zusätzlicher Algorithmus b) überlagert, welcher folgende Aussage-Logik aufweist:
Wenn die Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit gerade erhöht wird oder gleich bleibt bzw. gleichbleibend gehalten wird, und gleichzeitig die Brennkammer-Temperatur sinkt bzw. abnehmend ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass ein Verbrennungsluft-Überschuss besteht und es gilt daher, dass die Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit zu verringern ist.
Andernfalls gilt, dass die Menge der Verbrennungsluft pro Zeiteinheit weiter zu erhöhen ist.
Da die Brennkammer- bzw. die Verbrennungsabgas- (Rauchgas-)Temperaturen die der- selben entsprechende Messgrössen wesentlich geringeren Fluktuationen unterliegen als die Messgrössensignale der weiter oben ausführlich erläuterten CO-Sonden, führt die erfindungsgemäss in die Steuerung von Feuerungsanlagen miteinbezogene Temperatur-Information wesentlich rascher zu einer Verringerung der Verbrennungsluftrate in Richtung zum Minimum der CO-Konzentration in den Verbrennungsabgasen hin.
Dies ist der erste wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Regelungs-Verfahrens gegen- über bisher bekannt gewordenen Verfahren für die Regelung des Brennstoffmengen/Verbrennungsluftmengen-Verhältnisses bei Feuerungsanlagen geringerer Dimension.
Die Brennkammer-Temperatur ist aber auch ein sehr wichtiger, weil sehr rasch auf Änderungen in den Verbrennungsbedingungen reagierender Indikator für den Fall einer Leistungssteigerung innerhalb der Anlage, z. B. aufgrund einer Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit, die, sollen vorübergehende Überschreitungen der Emissionswerte vermieden werden, eine möglichst unmittelbare Steigerung der Verbrennungsluftzufuhrrate erfordert.
Eine derartige Leistungssteigerung, z. B. bei einem Wechsel zu einer verbesserten Brennstoffqualität hin, manifestiert sich in einer unmittelbaren Erhöhung der Temperatur in der Brennkammer bzw. in den Verbrennungsabgasen. Aufgrund der sich damit dann ergebenden "Nichterfüllung" der Bedingung gemäss dem oben angegebenen Algorithmus b) führt dies auch unmittelbar zu einer Erhöhung bzw. Steigerung der Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit. Mit dieser Strategie wird somit einer Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit, z.B. infolge einer Verbesserung der Qualität bzw. Eigenschaften des der Klein-Feuerungsanlage zugeführten, beispielsweise auf Biomasse beruhenden Brennstoffs, unmittelbar mit einer von der Steuerung veranlassten Zunahme der Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit begegnet.
Dies ist der zweite wesentliche Vorteil des neuen Verfahrens gegenüber bisher bekannten Verfahren zur laufenden Regelung des Brennstoff-Nerbrennungsluftmengen-Verhältnisses in Feue-
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rungsanlagen.
Im Rahmen der Erfindung weiters bevorzugt ist eine Verfahrensweise gemäss dem Ans p r u c h 2 , welche dadurch gekennzeichnet ist, dass im Falle eines, insbesondere als Folge eines von der Steuerungs-Einheit durch deren Aktivität hervorgerufenen, Ansteigens oder als Folge einer Steigerung oder eines Konstantbleibens bzw. Konstanthaltens der Luft-Zufuhrrate und/oder eines Absinkens bzw. Absenkens oder Konstantbleibens bzw. -haltens der Brennstoff-Zufuhrrate eintretenden Ansteigens oder Konstantbleibens der CO-Messgrössen Kombination mit einem im wesentlichen gleichzeitig eintretenden Absinken der Temperatur-Messgrössen die Luft-Zufuhrrate gesenkt wird und/oder die Brennstoff-Zufuhrrate gesteigert wird.
Die weiter oben erwähnten beiden Algorithmen a) und b) können in Bezug auf ihre Wirksamkeit im gesamten Regelungs- bzw. Steuerungsvorgang, z. B. durch jeweils unterschiedlich gewählte Schrittweiten bei der Änderung der Verbrennungsluftmengen unterschiedlich eingestellt und gehandhabt werden. So kann das Verhalten der Steuerungseinheit optimiert bzw. auf verschiedene Begleitumstände und Forderungen, die sich aus der Charakteristik der Feuerungsanlage ergeben, abgestimmt werden. Es kann z.
B. berücksichtigt werden, dass der oben angesprochene "linke Ast" der CO-Gehalts/Verbrennungsluftmengen-Kurve einen wesentlich steileren Anstieg zeigt als der "rechte Ast" der genannten Kurve und dass der letztgenannte "rechte Ast" eventuell ein vom linken Ast verschiedenes Regeiverhalten erfordert oder, dass der Schaden, der durch einen eventuellen. jedoch vorübergehenden Verbrennungsluft-Überschuss, also durch eine vorübergehende Verringerung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades, entsteht, wesentlich geringer ist als jener, der durch einen vorübergehenden Verbrennungsluftmangel mit den sich daraus folgenden, hohen Schadstoffemissionen, sichtbarer Rauchentwicklung od.dgl. hervorgerufen wird.
Es kann also von Vorteil sein, wenn die Regelung eher einen grösseren Verbrennungsluft-Überschuss einstellt, als etwa einen Luft-Unterschuss usw., was relativ einfach zu bewerkstelligen ist, indem die Steuerungseinheit durch Einbau einer "Fuzzy-Logic" ergänzt wird.
Eine zu starke Wirkung des oben angeführten Algorithmus b) kann unter Umständen dazu führen, dass die Regelung nicht mehr dem Minimum der CO-Emissionen, sondern dem Maximum (-Plateau) der Brennkammer-Temperatur, also dem oben beschriebenen hohen Niveau-Bereich der um eine Mittelwert schwankenden höchsten Brennkammer-Temperatur zustrebt, wobei diese im wesentlichen konstante Brennkammertemperatur weiter nach links hin in den Bereich des steigenden Verbrennungsluftmangels hineinreicht.
Die obigen Vorteile kommen naturgemäss auch dann zur Wirkung, wenn das Brennstoff- /Verbrennungsluftmengen-Verhältnis nicht durch eine Änderung der Verbrennungsluftmenge, sondern entweder alternativ oder zusätzlich durch eine Änderung der Brennstoffmenge eingestellt wird. In diesem Fall gelten die oben genannten Algorithmen in umgekehrtem Sinn für die Brennstoffmenge : Also, einer Erhöhung der Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit entspricht eine Verringerung der Brennstoffmenge pro Zeiteinheit und umgekehrt.
Diese Vorteile kommen weiters auch dann zur Wirkung, wenn eine dieser Grössen indirekt durch eine andere Grösse, wie z. B. durch Aufrechterhaltung eines Saug-Unterdrucks in der Brennkammer, beeinflusst wird. Die Erfindung ist also nicht genau auf die bisher erörterten Randbedingungen beschränkt, sondern erstreckt sich auf jegliche Art einer gezielten Einflussnahme auf das Brennstoff/Verbrennungsluftmengen-Verhältnis in, wie oben näher definierten Klein-Feuerungsanlagen.
Was die, wie schon oben kurz angerissenen, von den Sensoren, also von der CO-Sonde und vom Temperatur-Sensor abgegebenen Messgrössensignale und deren Verarbeitung betrifft, sind mehrere Varianten möglich. So ist es beispielsweise durchaus kein Problem - wie gemäss A n s p r u c h 3 vorgesehen - die in vorgegebenen Zeitintervallen von den beiden Sensoren an die Steuerungseinheit aufeinanderfolgend abgegebenen Messgrössenwerte ebenso direkt aufeinanderfolgend zu ermitteln und durch Differenzbildung zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgend ermittelten Werten jeweils den momentanen Anstieg bzw.
das momentane Abfallen des COGehalts und den mit denselben im wesentlichen gleichzeitig ermittelten Temperaturverlaufswerten zu bestimmen und aufgrund der Werte und nach deren Verknüpfung jeweils praktisch unverzögert die Regelungsorgane "nachzustellen", wodurch selbst dann, wenn sich der Prozess innerhalb des nach rechts hin immer flacher werdenden, rechten CO-Gehalt-/Verbrennungsluftmengen-Kurven- astes befindet, ein rasches Zurückkehren zum CO-Emissions-Minimum erreicht wird.
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Eine andere vorteilhafte Strategie kann darin bestehen, jeweils mehrere aufeinanderfolgende CO-Gehalts- und Temperatur-Messwerte zusammenzufassen und aus denselben jeweils eine mittlere Steigung bzw. einen mittleren Abfall zu ermitteln, welcher Wert eine "ruhigere" Regelung ermöglicht. Auch zeitlich "überlappende" Bestimmungen der jeweiligen Kurvenanstiege sind möglich. Im Detail sei dazu auf die Angaben in den Ansprüchen n 4, 5 und 6 verwiesen.
Bezüglich einer im Rahmen der Erfindung vorteilhaften Taktung der Messgrössen-Ermittlung gibt der Anspruch h 7 näher Auskunft.
Wie dem Anspruch h 8 zu entnehmen, ist im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens der Einsatz eines Saugzugventilators für die Förderung der Verbrennungsluft besonders bevorzugt.
Was die Steuerung eines derartigen Saugzugventilators betrifft, hat sich eine solche gemäss Anspruch h 9 als vorteilhaft erwiesen.
Einen wesentlichen weiteren Gegenstand der Erfindung stellt eine neue Anlage für die Verfeuerung von, wie oben näher beschriebenen Brennstoffen, also insbesondere eine neue KleinFeuerungsanlage dar, welche mindestens eine Einrichtung für die Zuführung des Brennstoffs in einen Brennraum mindestens eine Einrichtung für die Zuführung von Verbrennungsluft, eine Abführung für die Verbrennungs-Abgase, und die den soeben genannten Einrichtungen zugeordneten Regelorgane sowie eine mit denselben wirk-verbundene, für eine Minimierung des CO-Gehaltes der Abgase vorgesehene Steuerungs-Einheit für deren Regeiung und Steuerung umfasst, wobei die Steuerungs-Einheit mit zumindest einer in der Abführung für die Verbrennungs-Abgase oder im Nahbereich derselben positionierten, den jeweils aktuellen CO-Gehalten bzw.
den Gehalten an oxidierbaren Bestandteilen in den Verbrennungs-Abgasen entsprechende Messgrössen abgebenden CO-Sonde (Oxi-Sonde) datenfluss-verbunden ist.
Die wesentlichen Merkmale der neuen Anlage bestehen nun gemäss Anspruch h 10 darin, dass die Steuerungs-Einheit zusätzlich zur Datenfluss-Verbindung mit der CO-Sonde mit mindestens einem der jeweils aktuellen Temperatur bzw. Durchschnitts-Temperatur im Brennraum und/oder in den Verbrennungsabgasen bzw. in der Abführung für dieselben entsprechende Temperatur-Messgrössen abgebenden Temperatur-Sensor datenfluss-verbunden ist und eine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 agierende Logik-Einheit für eine Verknüpfung der von der COSonde und vom Temperatursensor abgegebenen Messgrössen bzw. Messgrössenfolgen und deren Umwandlung in Stellgrössen für die Regelorgane der Verbrennungsluft-Zufuhr-Einrichtung und/oder der Brennstoff-Zufuhr-Einrichtung aufweist.
Um die Brennkammer-Temperatur in die - in erster Lesung von der an sich bekannten Bestimmung oxidierbarer Substanzen im Rauchgas dominierte - Steuerung einzubeziehen, ist also in der Brennkammer bzw. im Bereich von deren Ausmündung in eine Abgas-Abführung, wie z. B. in einem Kamin, Schornstein od.dgl., und vorteilhafterweise noch vor einer eventuell vorgesehenen Rauchgaskühlung, z. B. durch einen Wärmetauscher, ein Temperatur-Sensor angeordnet, dessen Signale ebenso wie die CO-Sonden-Messwerte der Steuerungseinheit zugeführt und dort zu den Stellgrö- #en für die Regelorgane verarbeitet werden.
Im Rahmen der erfindungsgemässen Anlage ist es schliesslich bevorzugt, wenn, wie aus dem Anspruch 11 hervorgeht, die Luftzuführungs-Einrichtung durch einen von der SteuerungsEinheit aus frequenzwandel-steuerbaren Saugzug-Ventilator mit entsprechendem Regelorgan im Kamin für die Abführung der Verbrennungs-Abgase gebildet ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der in einer konkreten HolzVerfeuerungsanlage ermittelten Abgas-CO-Messwerte von der - hier durch den elektrischen Stellwertgrösse eines im Kamin der Feuerungsanlage installierten frequenzwandler-gesteuerten Saugzugventilators definierten - Verbrennungsluftmenge, die Fig. 2 die Charakteristik einer LambdaSonde am Beispiel einer handelsüblichen Sonde der Marke Bosch LSM 11und die Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäss steuerbaren Klein-Feuerungsanlage.
Das in der Fig. 1 wiedergegebene Diagramm stellt die funktionelle Abhängigkeit von Messgrö- #en, welche für die CO-Emissionen einer Feuerungsanlage und für die Brennkammer-Temperatur charakteristisch sind, von der der Feuerungsanlage zugeführten Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit, dar.
Im Diagramm der Fig. 1 sind auf der y-Achse Skalen für die Messwerte der chemisch analy-
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tisch bestimmten, also "tatsächlichen" CO-Gehalte der Verbrennungsabgase, für die den genannten "tatsächlichen" CO-Gehaltswerten entsprechenden Messgrössen, wie sie von einer CO-Sonde (Oxi-Sonde) geliefert werden, weiters für die Sauerstoffgehalte der Abgase und schliesslich für die von einem im Brennraum einer Feuerungsanlage angeordneten Temperatur-Sensor gelieferten Temperaturmesswerte aufgetragen.
Die x-Achse trägt eine Skala mit den, dem jeweils für die Verbrennung zur Verfügung stehenden Verbrennungsluft-Mengenstrom entsprechenden Stellgrössenwerte "SZV-St" in mA für die Steuerung des den Luftstrom durch die Feuerung erzeugenden frequenzwandel-gesteuerten Saugzugventilator.
Mit leeren Kreisen sind die bei von 4 mA aus ansteigenden Saugventilator-Stellgrössenwerte "SZV-St" sich einstellenden, chemisch-analytisch erfassten "tatsächlichen" CO-Gehalte "COt" im Verbrennungs-Abgas eingezeichnet, welche wie für andere Messwerte angedeutet, über einen gewissen Bandbreitenbereich schwanken.
Mit leeren Quadraten sind die Analysengehalte des Verbrennungs-Abgases an Sauerstoff "02" bezeichnet.
Die vollen schwarzen Kreise bezeichnen die von einer CO-Sonde, also von einer Oxi-Sonde gelieferten, den Mengen an oxidierbaren Substanzen im Verbrennungs-Abgas entsprechenden, letztlich im wesentlichen den "tatsächlichen" CO-Gehaiien der Verbrennungs-Abgase entspre- chende Messgrössensignale, "COS".
Schliesslich sind mit leeren Dreiecken die der Temperatur "T" in der Brennkammer bzw. in den Verbrennungs-Abgasen entsprechenden Messgrössen aufgetragen.
Wie das Diagramm der Fig. 1 zeigt, steigen die Sauerstoffwerte "02" im Abgas bei steigender Saugventilator-Leistung "SZV St", also bei steigender Luftzufuhr in die Brennkammer im wesentlichen etwa nach Art einer mit steilerem Anstieg beginnenden und flacher auslaufenden logarithmischen Kurve an.
Die analytischen -chemisch erfassten tatsächlichen CO- Gehaltswerte "COt" und die von der CO-Sonde (Oxi-Sonde) den eben genannten tatsächlichen CO-Werten im wesentlichen entsprechenden Messgrössen-Signale "COs", zeigen zueinander ähnlichen Verlauf und sind im wesentlichen nur in y-Richtung zueinander verschoben.
Von einer für eine ordnungsgemässe Verbrennung zu geringen Sauerstoffzufuhr über eine optimale Zufuhr an Luft bis zu einem immer mehr ansteigendem Luftüberschuss hin sinken die Messgrössen-Kurven für die tatsächlichen CO-Werte und für die von der CO-Sonde abgegebenen entsprechenden COs-Messwerte jeweils zuerst steil ab, gehen dann im Bereich des optimalen Brennstoff-/Luftmengen-Verhältnisses muldenartig in ein Minimum über und steigen dann zu sich vergrössernden Luftüberschussmengen hin - sich bei weiterer Entfernung vom Minimum nach rechts hin - immer mehr verflachend an.
Befindet sich nun die Regelung, z. B. an einem Punkt innerhalb des immer flacher werdenden Anstiegs der CO-Kurve, so ist, wie sich zeigte, das Regelverhalten einer, allein mit den Messgrö- #ensignalen einer CO- bzw. Oxi-Sonde arbeitenden Steuerung absolut nicht befriedigend. Der Zeitbedarf, der nötig ist, um die Anlage dem rechten Kurvenast entlang nach links abwärts zum das Optimum der Verbrennungsbedingungen darstellenden Kurven-Minimum hin herunterzuregeln ist hoch, und somit ist die Regelung ausserstande, auf Schwankungen im Feuerungsbetrieb, wie er insbesondere bei Klein- und bei Biomasse-Feuerungsanlagen, z. B. infolge oft raschen Wechsels der Brennstoffqualität auftritt, genügend rasch zu reagieren und auf diese Weise längere Zeitperioden mit wesentlich überhöhten CO-Emissionen zu verhindern.
Hier hilft der erfindungsgemässe Einsatz eines Temperatur-Sensors in der Brennkammer bzw. im Abgasstrom, wobei der Verlauf der von diesem Sensor bei steigender Luftzufuhr gelieferten Messgrössen "T" im wesentlichen so ist, dass sie etwa an der dem Minimum der CO-Gehalte im Verbrennungs-Abgas entsprechenden Stelle um einen Maximal-Wert in relativ engen Grenzen von einigen Graden schwankend, im wesentlichen konstant ist, oder ein unbedeutendes flaches Maximum aufweist. Steigt nun das Sauerstoff-Angebot in Richtung Überschuss nach rechts, so sinkt die Temperatur in der Brennkammer bzw. in den Verbrennungs-Abgasen nach rechts hin ab.
Der der erfindungsgemässen Feuerungsanlage und insbesondere deren Steuerungs-Einheit ein- bzw. aufgeprägte Algorithmus verknüpft nun die oben beschriebenen jeweiligen Tendenzen der Temperatur-Kurve mit jenen der CO-Gehalts-Kurve gemäss der weiter oben beschriebenen Logik-Bedingungen a) und b). Mit den von der Steuerungsanlage letztlich gelieferten Stellgrössen-
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werten lässt sich bei einem "Ausweichen" der Verbrennung, z.B. infolge eines Wechsels in der Brennstoffqualität in den steilen linken Ast der CO-Gehalts-Kurve oder aber in deren flacheren rechten Ast sehr rasch wieder gegen das Minimum hin herunterregeln, sodass in diesem Fall die durch Schwankungen der Verbrennungsbedingungen hervorgerufenen CO-Gehalts-Überschreitungen jeweils nur für kurze Zeit auftreten können.
Die Fig. 2 zeigt anhand eines Diagrammes die typische Charakteristik einer Lambda-Sonde, wobei deutlich zu erkennen ist, dass bei einer "Luftzahl" A = 1 ein praktisch vertikaler Sprung der von einer solchen Sonde gelieferten Sondenspannung Us auftritt. Aus der Kurve wird klar, dass zwar eine äusserst genaue Regelung der Luftzufuhr unter Verwendung von Messgrössen, die im Bereich der Luftüberschusszahl Lambda = 1 auftreten, möglich ist, dass aber mit etwas grösserer Entfernung vom Ideal-Wert 1 eine derart rasche Verflachung der Kurve eintritt, dass eine exakte Stellwerteinstellung für eine effektive Regelung oder für eine Einbeziehung der von einer LambdaSonde gelieferten Messwerte in eine schnell reagierende Steuerung für Klein-Feuerungsanlagen nichts bringt.
Die in der Fig. 3 in schematischer Form gezeigte Feuerungsanlage 100 gemäss der Erfindung umfasst eine Brennkammer 28, von welcher eine Abführung 29 für die Verbrennungsabgase 33, also z. B. ein Schornstein od. dgl., ausgeht. Über eine Fördereinrichtung 24,25 vor und in der Brennkammer 28 wird stückiger, z.B. biogener Brennstoff 30 auf einem Bandrost 25 aufgebracht.
Über ein Gebläse 22 erfolgt die Versorgung mit Verbrennungsluft 32. Unterhalb des Auslaufendes des Bandrostes 25 im hier gezeigten Fall ein Ascheförderband 26 gezeigt, mittels welchem die Brennstoffasche 31 in einen Aschecontainer 27 gefördert wird.
Anstelle der oder zusätzlich zur Luftfördereinrichtung 22 kann in der Rauchgas-Abführung 29 ein, z.B. frequenzwandel-steuerbarer, Saugzug-Ventilator 22' angeordnet sein.
Weiters befindet sich im Bereich des Ubergangs von der Brennkammer zum Rauchgas-Abzug 29 in demselben ein Wärmetauscher 290 für die Rückgewinnung der Rauchgaswärme.
Innerhalb der Brennkammer 28 und/oder in der Nähe des Übergangs von derselben in den Kamin 29 ist hier ein Temperatur-Sensor 12,12' angeordnet. Weiters befindet sich in der Verbrennungsabgas-Abführung 29 eine CO- bzw. Oxi-Sonde 11.
Vom Temperatur-Sensor 12,12' geht eine Messdatenfluss-Leitung 112,112', von der COSonde 11 eine ebensolche Leitung 111 aus, über welche die von den Sonden 11 und 12,12' gelieferten Messgrössen an die Steuerungseinheit 1 abgegeben werden, in welcher entsprechend den weiter oben angegebenen Logik-Bedingungen a) und b) eine Verknüpfung der BrennkammerTemperatur-Messwerte und der CO-Sonden-Messwerte miteinander zu für die Errechnung der an die jeweiligen Regelorgane abzugebenden Stellwert-Daten erfolgt.
Über eine Steuerbefehl-Leitung 122,122' gehen die jeweiligen Stellwert-Signale an ein Stellglied 220 für die Luftfördereinrichtung 22 unterhalb des Rostes 25 und/oder zur Stelleinrichtung 220' für den Saugzugventilator 22'.
Eine weitere Steuerbefehlleitung 125 kann vorgesehen sein, mittels welcher nicht die Luftförder-Rate, sondern die Geschwindigkeit der Brennstoffzufuhr mittels eines Regelorgans 250 erfolgen kann.
Mit der gezeigten Anlage 100 bzw. deren Steuerung 1 ist es möglich, das Verhältnis zwischen der Anlage pro Zeiteinheit zugeführter Brennstoffmenge und für deren Verbrennung zugeführter Verbrennungsluft jeweils dadurch optimal vorzunehmen, dass entweder die Brennstoffzufuhr bei konstanter Luftzufuhr oder die Luftzufuhr bei konstanter Brennstoffzufuhr variiert wird, oder aber eine Kombination der Regelung, der Brennstoff- und der Luftzufuhr erfolgt.
Das wesentliche neue Merkmal der gezeigten neuen Feuerungsanlage 100 besteht darin, dass ausser einer CO-Sonde 11 zusätzlich eine Temperatur-Sonde 12,12' für die Ermittlung der im Brennraum 28 bzw. im Rauchgas 33 herrschenden Temperatur vorgesehen ist, und dass die von derselben an die Steuerungs-Einheit 1 gelieferten Messgrössen in die Steuerung bzw. Regelung der Anlage miteinbezogen werden.
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