DE2845440A1

DE2845440A1 - Einrichtung zur kontinuierlichen messung der russemission und des feuerungstechnischen wirkungsgrades von oelfeuerungen

Info

Publication number: DE2845440A1
Application number: DE19782845440
Authority: DE
Inventors: Albin Dr Rer Nat Kehl; Willi Ing Grad Kragl; Willi Pauck; Friedrich Dr Ing Scharf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1980-04-30

Description

Einrichtung zur kontinuierlichen I"Iessung der Rußemission
und des feuerungstechnischen Wirkungsgrades von Ölfeuerungen Zusammenfassung Es wird eine Einrichtung zur kontinuierlichen Messung der Rußemission und des feuerungstechnischen Wirkungsgrades von Ölfeuerungen vorgeschlagen, welche eine unmittelbare Registrierung und/oder Ablesung an zwei Anzeigegeräten erlaubt.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von der Einrichtung nach Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine derartige Einrichtung bekannt, bei welcher Ruß aus Ölheizungsabgasen durch Hindurchsaugen durch ein kontinuiirlich bewegtes Filterpapierband als Rußspur abgeschieden wird. Um eine Durchfeuchtung des Filterpapiers zu verhindern, wird der Rußabscheidekopf aufgeheizt, innerhalb welchem das Filterpapierband hindurchgeführt und der Ruß mittels Durchsaugen von Abgas abgeschieden wird.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und der Unteransprüche hat demgegenüber den Vorteil, daß eine unmittelbare und objektive Ablesung der Rußzahl möglich wird. Eine aufwendige Beheizung des Abscheidekopfes ist nicht erforderlich. In Verbindung mit einer Anzeige des Kohlendioxid- köder Sauerstoffgehalts des Abgases, der Abgastemperatur und des feuerungstechnischen Wirkungsgrades der Ölfeuerung wird es möglich, Optimierungseinstellungen am Brenner innerhalb kürzester Zeit vorzunehmen. Auch kann das Start- Stop-Verhalten und der stationCre Betrieb einer Feuerungseinrichtung ständig überwacht und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden. Bei Überschreiten einer bestimmten Rußzahl bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen feuerungstechnischen Wirkungsgrades kann ein Signal abgegeben werden, woraufhin die Anlage nachgestellt bzw. kontrolliert werden muß.
Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Im einzelnen zeigt Abb. 1 eine schematische Übersicht eines Ausführungsbeispiels, Abb. 2 die Filterband-Transporteinrichtung sowie den Ruß-Abscheidekopf in einer perspektivischen Darstellung, Abb. 3 einen Längsschnitt durch den zur Rußzahlbestimmung verwendeten Re(1ektometermeßkopf.
Beschreibung des Ausführungsbeisiels Die Einrichtung besitzt eine zur Rauchgpsentnahme vorgesehene Sonde, welche aus einem Rohr 1 und einem Temperaturfühler 2 besteht und über einen flexiblen Schlauch 3 und eine Leitung 4 mit dem Grundgerät verbunden ist. Das Abgas strömt durch einen Gegenstromwärmeaustauscher 5 und Kühler 6, welchem zur effektiveren Kühlung eventuell noch ein Ventilator 7 zugeordnet ist. Auf Grund der Abkühlung des Rauchgases im Zweig 8 des Gegenstromwärmeaustauschers kondensiert der Wasserdampf aus und kann in das Vorratsgefäß 9 hineintropfen, welches gelegentlich geleert werden muß. Im Zweig 10 des Gegenstromwärmeaustauschers 5 wird das Rauchgas wieder aufgeheizt, damit die Temperatur des Abgases mit seiner Restfeuchte sicher oberhalb des Taupunktes liegt. Das Rauchgas strömt anschließend zum weiter unten genauer beschriebenen Abscheidekopf 11, wo es durch das kontinuierlich bewegte Filterband 12 hindurchtritt, so daß sich der Ruß daran abscheidet. Anschließend strömt das rußfreie Abgas durch die Meßzelle 13, mit deren Hilfe die Bestimmung des Kohlendioxid- oder Sauerstoffgehalts möglich ist. Hierbei kann es sich im Falle der Kohlendioxid-Messung z. B. um ein Ideßverfahren auf der Basis der l;Wärmeleitfähigkeit oder der Infrarotabsorption handeln. Ein Dosierventil 14 zur Einstellung des erforderlichen Gasdurchsatzes sowie die Vakuumpumpe 15 vervollständigen den Abgasweg. Ein Druckmeßger.it 16 kann zur Einstellung des Solldurchsatzes verwendet werden, wenn der Strömungswiderstand innerhalb des Meßgerätes sowie die Pumpenkennlinie bekannt sind. Am Auslaß 17 tritt das Rauchgas ins Preie.
Zum kontinuierlichen Transport des Filterbandes 12 ist die Vorratsspule 18, ein motorgetriebenes Antriebsrad 19 sowie eine Andruckrolle 20 vorgesehen. Die Schwärzung der bei 11 entstandenen Rußspur wird in Transportrichtung kurz hinter der Abscheidestelle 11 mit Hilfe des Reflektometers 21 ausgewertet, welches als wesentliche Komponenten eine Lichtquelle 23 sowie einen lichtempfindlichen Sensor 22, etwa eine Halbleiter-Photodiode, enthEålt. Der Aufbau und die Funktion dieses Reflektometers wird weiter unten genauer beschrieben.
Den Sensoren für Abgastemperatur 2, Kohlendioxid- oder Sauerstoffgehalt 13 und Bußzahl 21 sind Versorgungseinrichtungen und Meßwertwandler 24, 25, 26 zugeordnet, deren elektrisches Ausgangssignal z.B.direkt zur Meßwertregistrierung mittels Mehrkanalschreiber benutzt werden kann.
Soll das Meßgerät als Servicemeßgerät zur Einstellung von Brennern dienen, so können die drei Meßsignale z.B. durch Zeigerinstrumente 27, 28, 29 zur Anzeige gebracht werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zeigerinstrumente für Abgastemperatur 27 und Kohlendioxid- oder Sauerstoffgehalt 28 ein gemeinsames Skalenfeld 30 besitzen und ihre zugehörigen Skalen 31, 32 um ca. 900 gegeneinander gedreht sind, so daß sich beide Zeiger bei 33 schneiden.
Unter diesem Schnittpunkt ist dann auf einer Linienskala 34 der momentane Feuerungswirkungsgrad K ablesbar.
Mit Hilfe dieses Meßgerätes läßt sich an einem Brenner z.B.
der Brennstoffdurchsatz und das Luftverhältnis schnell auf einen verbrennungstechnisch optimalen Wert einjustieren, ohne daß die Rußzahl einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
In Abb. 2 sind Details der Filterband-Transportvorrichtung sowie des Rußabscheidekopfes dargestellt. Ein langsam drehender Motor 35 fördert über eine Antriebsrolle 36 und eine Andruckrolle 37 das Filterband 38, welches von einer Vorratsspule 39 abspult. Das Filterband läuft zwischen einem feststehenden Körper 40, welcher ein Teilstück 41 des Abgasansaugkanals und das Reflektometer 42 enthält, und einem um die Achse 43 drehbaren, mit Hilfe der Feder 44 an den Körper 40 angepreßten zweiten Körper 45, welcher ein weiteres Teilstück 46 des Abgaskanals enthalt, welches über ein flexibles, zur hier nicht dargestellten Vakuumpumpe führendes Schlauchstück 47 mit dem Grundgerät verbunden ist.
Die beiden Körper 40 und 45 sind so angeordnet, daß die beiden Abgaskanalteilstücke 41 und 46 in einer Linie laufen, und daß über ihren Querschnitt 47 das Filterband 38 hinweggeführt wird. Der Ruß aus dem Abgas scheidet sich bei 47 auf dem Filterband ab und gelangt kurz darauf unter das -Reflektometer 42, wo seine Schwärzung als Rußzahl gemessen wird.
Abb. 3 zeigt Einzelheiten des Reflektometers beim AusfWhrungsbeispiel. Da die Breite der Rußspur durch die verfügbare Leistung der Vaicuumpumpe und wegen der möglichst hohen Filterband-Vortriebsgeschwindigkeit i.A. begrenzt ist, ist ein Reflektometer zu venvenden, welches einen möglichst geringen effektiven Durchmesser 48 besitzt. Besonders bewährt hat sich die folgende Einrichtung: In einer Hülse 49 befindet sich eine Glühlampe 50 sowie eine in einem transparenten Körper 51 koaxial eingelassene Photodiode 52.
Damit das Licht der Glühlampe das Filterbandstück 53 unterhalb der Photodiode möglichst homogen ausleuchtet, besitzt der transparente Körper 51 eine kegelstumpfförmige Abschrägung 54. Alle Außenflächen 54 55, 56 des Körpers 51 sind glatt. An den Flächen 55 findet daher Totalrelexion bei schrägem Lichteinfall statt, so daß die Lichtausbeute möglichst hoch ist.

Claims

Ansprüche 1. Einrichtung zur kontinuierlichen Messung des Rußgehal tes von Ölfeuerungsabgasen, bei welchem Rauchgas durch ein über eine Ab scheide öffnung kontinuierlich hinwegbem.

wegtes Filterband hindurchgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwårzungsgrad der so entstandenen Rußspur kurz hinter der Abscheideöffnung mit Hilfe einer elektrooptischen tichtreflexionsmessung ausgewertet und in Rußzahl-Einheiten angezeigt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem zur Lichtreflexionsmessung benutzten Reflektometer eine Photodiode koaxial in einem als Lichtleiter ausgebildeten transparenten Körper eingelassen ist, welcher an der Lichtaustrittseite eine kegelstumpfförmige Abschrägung besitzt und an allen Außenseiten glatt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas vor Durchtritt durch das Filterband in einem ärmeaustauscher zunEchst bis unter den Taupunlct abgekühlt wird und danach von der freiwerdenden Wärme im Gegenstrom wieder aufgeheizt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kalteste Punkt des Gegenstromwärmeaustauschers mit einem Vorratsbehalter in Verbindung steht, der zur Aufnahme des Kondensats dient.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas nach Durchtritt durch das Filterband mindestens teilweise durch eine Meßzelle zur Bestimmung des Kohlendioxid- oder Sauerstoffgehaltes hindurchgesaugt wird.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasentnahmerohr am Abgaseintritt einen Temperaturmeßfühler zur Bestimmung der Abgastemperatur besitzt.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben einer Anzeige für Rußzahl, Kohlendioxid-oder Sauerstoffgehalt und Abgastemperatur auch der feuerungstechnische Wirkungsgrad direkt zur Anzeige kommt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß Kohlendioxid- oder Sauerstoffgehalt und Abgastemperatur mit Hilfe von zwei gegeneinander um ca. 900 versetzten Zeigenwtrumenten angezeigt werden, so daß sich ihre Zeiger überkreuzen, und daß unter dem Schnittpunkt der sich kreuzenden Zeiger ein Ablesefeld für den feuerungstechnisciien Wirkungsgrad vorgesehen ist.