DE102009039395B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses Download PDF

Info

Publication number
DE102009039395B3
DE102009039395B3 DE200910039395 DE102009039395A DE102009039395B3 DE 102009039395 B3 DE102009039395 B3 DE 102009039395B3 DE 200910039395 DE200910039395 DE 200910039395 DE 102009039395 A DE102009039395 A DE 102009039395A DE 102009039395 B3 DE102009039395 B3 DE 102009039395B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion process
characteristic value
light
determined
monitoring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE200910039395
Other languages
English (en)
Inventor
Ralf Stich
Sara Rentmeister
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Testo SE and Co KGaA
Original Assignee
Testo SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Testo SE and Co KGaA filed Critical Testo SE and Co KGaA
Priority to DE200910039395 priority Critical patent/DE102009039395B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009039395B3 publication Critical patent/DE102009039395B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses ist vorgesehen, dass mit einem Streulichtverfahren Messwerte gemessen werden, aus denen wenigstens ein Kennzahlenwert für eine physikalische Größe bestimmt wird, wobei die physikalische Größe durch die Partikelgrößenverteilung in dem im Streulichtverfahren untersuchten Abgas bestimmt ist. Es ist weiter vorgesehen, dass zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses der ermittelte Kennzahlenwert mit wenigstens einem weiteren Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe verglichen wird und dass hieraus ein Steuerungs- und/oder Ausgabesignal zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses abgeleitet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses.
  • Bei der immer größer werdenden Feinstaubbelastung zählen neben der Industrie und dem Straßenverkehr die (Biomasse-)Feuerungsanlagen zu den Hauptverursachen von Feinstaubemissionen. Die gängigste Methode der Feinstaubmessung, also der Bestimmung der Massenkonzentration an Partikeln in den Verbrennungsabgasen, ist die Gravimetrie, bei welcher die Verbrennungsabgase durch einen Filter geleitet werden und die Beladung des Filters mit Gaspartikeln über eine Gewichtszunahme des Filters bestimmt wird. Die Gravimetrie stößt jedoch bei den in Zukunft immer weiter sinkenden Grenzwerten an ihre Grenzen.
  • Vor allem im industriellen Bereich werden daher vermehrt Streulichtverfahren eingesetzt, bei welchen die Massenkonzentration in mg/m3 aus der Intensität des in einen Streuwinkel gestreuten Lichts im Verhältnis zu der Intensität des einfallenden Lichts bestimmt wird.
  • Es hat sich herausgestellt, dass das Streulichtsignal bei einer Messung in einem Partikelkollektiv im wesentlichen von der Partikelgrößenverteilung, der Anzahl und den optischen Eigenschaften der Partikel abhängt. Es hat sich weiter herausgestellt, dass das Streulichtverfahren zwar eine preisgünstige Alternative zu den bekannten Verfahren darstellt, dass aber in Abhängigkeit von dem momentanen Betriebszustand der Feuerungsanlage unerwünschte Schwankungen der Messergebnisse auftreten können.
  • Aus der DE 20 2008 014 667 U1 ist ein Messgerät zur Bestimmung der Massenkonzentration an einem Partikelkollektiv in einem Messgas bekannt, bei welchem zu einem bestimmten Zeitpunkt der in einen ersten Streuwinkel und in einen zweiten Streuwinkel gestreute Anteil eines einen Messgaskanal durchquerenden Lichtstrahls mit zwei Detektoren bestimmt wird. Aus den gemessenen Anteilen wird anschließend eine Bewertungsgröße berechnet, aus welcher ein Korrekturwert für eine gemessene Massenkonzentration des Partikelkollektivs ableitbar ist.
  • Aus der EP 0 739 480 B1 ist eine Vorrichtung zur Dichte- und Konzentrations-Bestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden bekannt, bei welcher zwei Messverfahren – ein Streulichtverfahren und ein. Durchlichtverfahren – derart kombiniert werden können, dass je nach gemessenen Messwertbereich eines der beiden Messverfahren verwendet wird, indem zwischen den Messverfahren umgeschaltet werden kann. Hierbei wird in einem Durchsichtverfahren die Trübung bzw. der Rußgehalt des Abgases ermittelt, und es wird auf das Streulichtverfahren umgeschaltet, sobald die Trübung unter einen vorgebbaren Wert absinkt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses weiterzubilden, bei welcher die Feinstaubmessung mit dem Streulichtverfahren in zuverlässiger Weise durchgeführt werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass an den bei dem Verbrennungsprozesses erzeugten Abgasen mit einem Streulichtverfahren jeweils wenigstens ein Kennzahlenwert für eine physikalische Größe, die durch die Partikelgrößenverteilung in dem Abgas bestimmt ist, ermittelt wird, dass zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses der ermittelte Kennzahlenwert mit einem weiteren Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe verglichen wird und dass aus dem Ergebnis des Vergleichs ein Steuerungs- und/oder Ausgabesignal zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses abgeleitet wird, wobei der wenigstens eine Kennzahlenwert und der weitere Kennzahlenwert an den bei dem Verbrennungsprozess erzugten Abgasen mit einem Streulichtverfahren zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden. Hierbei wird unter einem Kennzahlenwert eine Zahlengröße verstanden, welche aus einem Messwert oder mehreren Messwerten zum Vergleich gebildet werden kann. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass ein Verbrennungsprozess in unterschiedliche Betriebsphasen unterteilt werden kann, wobei sich die Betriebsphasen durch unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen, also unterschiedliche relative Häufigkeiten des Auftretens von Partikeln bestimmter Größe im Verhältnis zu der jeweils auftretenden Gesamtpartikelmenge, charakterisiert werden können. Die Erfindung macht sich weiter die Erkenntnis zunutze, dass die vorherrschende Partikelgrößenverteilung die Lichtstreuung im Streulichtverfahren beeinflusst, insbesondere über die Winkelabhängigkeit und/oder die Wellenlängenabhängigkeit der Streuintensitäten. Das Steuerungs- und/oder Ausgabesignal kann beispielsweise zur Ansteuerung einer Anzeige, eines Ausgabemittels, einer Datenverarbeitungseinheit und/oder eines Regelkreises verwendet werden.
  • Die Erfindung bietet somit den Vorteil, dass ein kostengünstiges Mittel zur vorzugsweise automatisierten Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses bereit gestellt wird, mit welchem der Verbrennungsprozess gesteuert werden kann und/oder mit welchem eine Beurteilung von anderweitig gewonnenen Messgrößen des Verbrennungsprozesses ermöglicht ist.
  • Der zum Vergleich herangezogene weitere Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe kann beispielsweise in einem Speichermittel bereitgestellt werden, wobei vorgesehen ist, dass der wenigstens eine Kennzahlenwert und der weitere Kennzahlenwert an den bei dem Verbrennungsprozess erzeugten Abgasen mit einem Streulichtverfahren zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden. Von Vorteil ist dabei, dass somit Aussagen über die zeitliche Entwicklung des Verbrennungsprozesses getroffen und/oder in entsprechenden Regelkreisen verwendet werden können.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass an den bei dem Verbrennungsprozess erzeugten Abgasen innerhalb eines Zeitintervalls in regelmäßigen Zeitabständen und/oder kontinuierlich Kennzahlenwerte für die physikalische Größe ermittelt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Streulichtverfahren die Intensitäten des in wenigstens zwei unterschiedliche Streuwinkel gestreuten Lichts gemessen werden. Die Erfindung macht sich somit die Erkenntnis zunutze, dass die Intensitätsverteilung des in wenigstens zwei unterschiedliche Streuwinkel gestreuten Lichts von der Partikelgrößenverteilung abhängt, sodass aus der Bestimmung der Intensitäten zumindest partiell auf die Partikelgrößenverteilung zurückgeschlossen werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Streulichtverfahren die Intensitäten des aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einfallswinkeln eingestrahlten Lichts gemessen werden.
  • Diese Ausgestaltung ist zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung gleichwertig, weil der Lichtweg umkehrbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Streulichtverfahren die Intensitäten des bei wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen gestreuten Lichts gemessen werden. Die Messung der Intensität für die wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen kann somit getrennt für jede Wellenlänge erfolgen, und es ergibt sich eine spektrale Abhängigkeit der Intensität. Die Erfindung macht sich somit die Erkenntnis zunutze, dass die spektrale Abhängigkeit der Intensität des gestreuten Lichts von der aktuell vorherrschenden Partikelgrößenverteilung abhängt, sodass aus der Messung der Intensitäten zumindest teilweise auf die Partikelgrößenverteilung zurückgeschlossen werden kann.
  • Zur Bestimmung des wenigstens einen Kennzahlenwerts für die physikalische Größe kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kennzahlenwert aus einem Berechnungsalgorithmus, in den die gemessenen Intensitäten des im Streulichtverfahren gestreuten Lichts eingehen, berechnet wird. Bezeichnet V den Zahlenwert des Kennzahlenwerts, S1 die gemessene Intensität des in einen Streuwinkel und/oder in einer Wellenlänge gestreuten Lichts und S2 die in einen weiteren Streuwinkel, aus einem weiteren Einfallswinkel und/oder in einer weiteren Wellenlänge gestreuten Lichts, so kann der Berechnungsalgo rithmus beispielsweise nach den Formeln V = S1/S2, V = (S1 x)·(S2 y) oder V = a·S2 + S1/S2 oder nach einer anderen formelmäßigen Abhängigkeit ausgebildet sein.
  • Hierbei bezeichnen x, y, a gegebenenfalls mit Einheiten behaftete Parameter, die zur Anpassung des Berechnungsalgorithmus in einer Kalibrierung festgelegt werden können.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses die zeitliche Änderung der ermittelten Kennzahlenwerte berechnet wird. Beispielsweise kann hierbei ein Schwellenwert für die zeitliche Änderung der ermittelten Kennzahlenwerte vorgegeben werden, bei dessen Unterschreitung das Steuerungs- und/oder Ausgabesignal das Erreichen einer stabilen Betriebsphase anzeigt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Betriebszustand oder ein Betriebsphase des Verbrennungsprozesses identifiziert wird, wenn der ermittelte Kennzahlenwert für die physikalische Größe einen Vorgabewert erreicht, insbesondere über- oder unterschreitet oder annimmt, oder in einem Vorgabeintervall liegt.
  • Vorzugsweise werden der Schwellenwert, der Vorgabewert und/oder das Vorgabeintervall durch Vergleichsmessungen und/oder Kalibrier-Messungen festgelegt.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Betriebeszustand und/oder eine Betriebsphase des Verbrennungsprozesses identifiziert wird, wenn die zeitliche Änderung des ermittelten Zahlenwerts innerhalb eines Vorgabeintervalls liegt. Auch hier kann das jeweils günstige Vorgabeintervall durch Vergleichsmessungen bestimmt werden.
  • Zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses kann vorgesehen sein, dass ein zu identifizierender Betriebszustand oder zu identifizierende Betriebszustände die Startphase des Verbrennungsprozesses und/oder die Ausbrandphase des Verbrennungsprozesses und/oder die stationäre Betriebsphase des Verbrennungsprozesses ist/sind. Es hat sich herausgestellt, dass die Feinstaubemissionen für diese drei Typen von Betriebszuständen derart unterschiedlich sind, dass die in einem Betriebszustand gewonnenen Messergebnisse nicht ohne Fehler auf andere Betriebszustände übertragen werden können. Mit der Erfindung ist es somit möglich, die im Streulichtverfahren oder auf andere Weise gewonnenen Aussagen über einen Verbrennungsprozess, beispielsweise die Feinstaubemission des Verbrennungsprozesses, zu beurteilen und somit Fehlmessungen zu vermeiden.
  • Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Verfahrens und/oder zur Bereitstellung von weiteren Charakterisierungen des Verbrennungsprozesses kann vorgesehen sein, dass zusätzlich die Temperatur des Abgases und/oder des Verbrennungsprozesses gemessen wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zusätzlich die Konzentration von wenigstens einer Komponente des Abgases, vorzugsweise einer Gaskomponente des Abgases, gemessen wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses zusätzlich die Massenkonzentration von Partikeln im Abgas, vorzugsweise im Streulichtverfahren, bestimmt wird. Hierbei kann das abgeleitete Steuerungs- und/oder Ausgabesignal zur Bewertung der gemessenen Massenkonzentration verwendet werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe sind bei einer Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses die Merkmale des Anspruchs 14 vorgesehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass Messmittel zur Bestimmung von wenigstens einem Messwert im Streulichtverfahren an Abgasen des Verbrennungsprozesses, Rechenmittel zur Ermittlung eines Kennzahlenwertes für eine physikalische Größe aus dem bestimmten, wenigstens einen Messwert, wobei die physikalische Größe durch die Partikelgrößenverteilung in dem Abgas bestimmt ist, und Vergleichsmittel zum Vergleich des wenigstens einen Kennzahlenwerts mit einem weiteren Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe ausgebildet sind, wobei an die Vergleichsmittel ein Signalgenerator zum Erzeugen eines Steuerungs- und/oder Ausgabesignals zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses angeschlossen ist, und wobei die Vergleichsmittel zum Vergleichen von wenigstens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten Kennzahlenwerten für die physikalische Größe ausgebildet sind.
  • Von Vorteil ist dabei, dass anhand des Steuerungs- und/oder Ausgabesignals die bisher im Streulichtverfahren möglichen Messfehler erkannt und eliminiert beziehungsweise kompensiert werden können.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der ermittelte Kennzahlenwert mit einem in einem Speichermittel hinterlegten Kennzahlenwert verglichen wird.
  • Zur Durchführung des Streulichtverfahrens kann vorgesehen sein, dass die Messmittel wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens zwei Detektoren umfassen, wobei jeder Detektor zur Messung der Intensität des in einem Streuwinkel gestreuten Lichts eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Winkelabhängigkeit des im Streulichtverfahren gestreuten Lichts zumindest näherungsweise und/oder für diskrete Streuwinkel gemessen werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Messmittel wenigstens einen Detektor und wenigstens zwei Lichtquellen umfassen, wobei jede Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in einem vorgegebenen Einfallswinkel ausgebildet ist und der wenigstens einen Detektor zur Messung der Intensität des von wenigstens einer der Lichtquellen eingestrahlten und gestreuten Lichts eingerichtet ist.
  • Zur Messung der Wellenlängenabhängigkeit des gestreuten Lichts im Streulichtverfahren kann vorgesehen sein, dass die Messmittel wenigstens einen Lichtquelle umfassen, die zur Einstrahlung von Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen oder voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen ausgebildet ist. Es können hierzu zwei separate Lichtquellen und/oder verschiedene Filtersysteme vorgesehen sein.
  • Eine verbesserte Charakterisierung des zeitlichen Verlaufs und/oder des vorherrschenden Betriebszustands wird erreicht, wenn ein Mittel zur zeitlich-kontinuierlichen und/oder periodisch-wiederkehrenden Ermittlung und/oder Aufzeichnung des ermittelten Kennzahlenwertes für die physikalische Größe ausgebildet ist/sind. Ein derartiges Mittel umfasst vorzugsweise ein Zeitmessmittel.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Speichermittel vorgesehen sein, wobei in dem Speichermittel wenigstens ein Vorgabewert und/oder ein Vorgabeintervall für den wenigstens einen Kennzahlenwert bereit gestellt ist/sind.
  • Hierbei kann vorgesehen sein, dass in dem Speichermittel zu dem bereitgestellten Vorgabewert und/oder Vorgabeintervall wenigstens eine zusätzliche Information hinterlegt ist, mit welchem der Verbrennungsprozess charakterisierbar ist. Beispielsweise kann eine solche zusätzliche Information eine Benennung des Betriebszustands und/oder ein Korrekturwert und/oder ein Satz von Korrekturwerten zur Korrektur von im Streulichtverfahren gemessenen Messwerten sein.
  • Besonders günstig ist es, wenn ein Ausgabemittel zur Ausgabe des wenigstens einen Kennzahlenwerts und/oder einer von dem wenigstens einen Kennzahlenwert abgeleiteten Informationen ausgebildet ist. Als Ausgabemittel kann beispielsweise ein Display, ein Drucker oder eine Datenübertragungseinrichtung verwendet werden.
  • Vielfältige Einsatzmöglichkeiten werden erreicht, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als tragbares Gerät, insbesondere als Handgerät, ausgebildet ist. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in das tragbare Gerät integriert ist.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Figuren näher beschrieben, ist aber nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale der Ansprüche untereinander und/oder mit Merkmalen der beschriebenen Ausführungsbeispiele.
  • Es zeigt
  • 1: Die Verwendung eines Messmittels in einem Streulichtverfahren bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses in schematischer Darstellung,
  • 2: Die Partikelgrößenverteilung für unterschiedliche Phasen eines Verbrennungsprozesses,
  • 3: Den zeitlichen Verlauf eines Kennzahlenwerts bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 4: Die Verwendung eines Messmittels in einem Streulichtverfahren bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses in schematische Darstellung und
  • 5: Die Verwendung eines Messmittels in einem Streulichtverfahren bei einem dritten erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Messmittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Streulichtverfahrens.
  • Das Messmittel 1 hat eine Lichtquelle 2, welche einen einfallenden Lichtstrahl 3 generiert, mit welchem ein Messbereich 4 in einer Probenkammer 5 bestrahlt wird.
  • Nach Durchquerung der Probenkammer 5 wird der ungestreute Anteil 6 des einfallenden Lichtstrahls 3 von einer Lichtfalle 7 absorbiert.
  • Da sich in dem Raumbereich um den Messbereich 4 Partikel 8 des in der Probenkammer 5 befindlichen Abgases befinden, werden Anteile 9, 10 des einfallenden Lichtstrahls 3 in unterschiedliche Streuwinkel gestreut. Detektoren 11, 12 messen die Intensitäten der gestreuten Anteile 9, 10.
  • Für eine kontinuierliche Überwachung des Verbrennungsprozesses wird der Probenkammer 5 in der durch einen Pfeil 13 bezeichneten Weise kontinuierlich neues Abgas zugeführt.
  • Die an den Detektoren 11 und 12 gemessenen Intensitäten hängen von der Verteilung der Partikeldurchmesser, also der Partikelgrößenverteilung, in den Partikeln 8 ab.
  • 2 zeigt die Partikelgrößenverteilung für unterschiedliche Betriebszustände eines Verbrennungsprozesses. Dargestellt ist die Partikelanzahl in Abhängigkeit von dem Partikeldurchmesser für unterschiedliche Betriebszustände.
  • Es ist ersichtlich, dass in der Startphase der häufigste Partikeldurchmesser geringer ist, ungefähr bei der Hälfte, als in der normalen Betriebsphase, während in der Ausbrandphase, also wenn der Brennstoff im Verbrennungsprozess nahezu aufgebraucht ist, der häufigste Partikeldurchmesser über dem häufigsten Partikeldurchmesser bei Normalbetrieb in der stationären Betriebsphase liegt.
  • 3 zeigt schematisch den Verlauf des Quotienten aus den Intensitäten I(30°) und I(90°) des in einen Streuwinkel von 30° und 90° gestreuten Lichts 10, 9, wobei die Intensität des in einen Winkel von 30° gestreuten Lichts 10 mit dem Detektor 12 und die Intensität des in einen Winkel von näherungsweise 90° gestreuten Lichts 9 mit einem Detektor 11 gemessen wird.
  • Dargestellt ist der aus diesen Intensitäten berechnete Kennzahlenwert V im Verlauf der Zeit.
  • Es ist aus 3 ersichtlich, dass in einer Startphase, in welcher der in dem Verbrennungsprozess verbrannte Brennstoff gezündet wird und sich die Verbrennungsreaktion ausbreitet, der Kennzahlenwert zeitlich konstant einen Wert von ungefähr 3,3, also zwischen 3,2 und 3,4 oder oberhalb von 3, annimmt.
  • Zum Ende der Startphase ist ein Abfall des Kennzahlenwerts auf den Zahlenwert von ungefähr 3, also zwischen 2,9 und 3,1, feststellbar. Dieser Kennzahlenwert steigt im Verlauf der Zeit mit fortschreitender Betriebsphase geringfügig an, wobei die zeitliche Ableitung derart unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, das weiterhin von einem zeitlich konstanten Wert für den Kennzahlenwert V gesprochen werden kann.
  • Zum Ende der Betriebsphase sinkt der Kennzahlenwert V in mehreren Schritten auf den Wert 1,5, also unterhalb von 2, ab, wodurch das Einsetzen der Ausbrandphase erkannt werden kann. Die genannten Kennzahlenwerte sind zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Betriebszustände ebenfalls in 2 eingetragen. Das Erreichen der stationären Betriebsphase kann somit durch den Kennzahlenwert V = 3 charakterisiert werden, der Beginn der Ausbrandphase durch Unterschreiten beispielsweise von V = 2.
  • 4 zeigt ein weiteres Messmittel 1, das zur Ausführung eines Streulichtverfahrens bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses eingerichtet ist.
  • Gleiche Bauteile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal näher beschrieben.
  • Im Gegensatz zu dem Messmittel gemäß 1 weist das Messmittel 1 gemäß 4 zusätzlich zu der Lichtquelle 2 eine weitere Lichtquelle 14 auf, mit welcher zusätzlich zu dem einfallenden Lichtstrahl 3 ein weiterer einfallender Lichtstrahl 15 in den Messbereich 4 eingestrahlt wird.
  • Diese beiden einfallenden Lichtstrahlen 3, 15 werden durch die in der Probenkammer 5 befindlichen Partikel 8 gestreut, und ein Detektor 11 ist zur Messung der Intensität des in einen Streuwinkel gestreuten Anteils 9 der einfallenden Lichtstrahlen 3, 15 vorgesehen.
  • Die Lichtquellen 2, 14 können hierbei wechselseitig betrieben werden, sodass die von den unterschiedlichen Lichtquellen 2, 14 stammenden gestreuten Anteile 9 in den Detektor 11 getrennt werden können.
  • Der Detektor 11 stellt somit wenigstens ein Signal für eine physikalische Größe bereit, welche von den gemessenen Intensitäten der von den Partikeln 8 gestreuten Anteile der einfallenden Lichtstrahlen 3, 15 abhängig ist und welche somit durch die Partikelgrößenverteilung in dem Abgas in der Probenkammer 5 bestimmt ist.
  • Zur Weiterverarbeitung dieses Signals sind erfindungsgemäß nicht weiter dargestellte Vergleichsmittel und Signalgeneratoren vorgesehen.
  • 5 zeigt ein weiteres Messmittel 1, welches zur Durchführung des Streulichtverfahrens bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.
  • Wieder sind in 5 zu dem Messmittel 1 gemäß 1 funktionell gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht erneut näher beschrieben.
  • Das Messmittel 1 gemäß 5 unterscheidet sich von dem Messmittel 1 gemäß 1 dadurch, dass die Lichtquelle 2 zur Erzeugung einfallender Lichtstrahlen 3 mit zwei verschiedenen Wellenlängen eingerichtet ist. Hierbei sind nicht weiter dargestellte optische Filter vorgesehen.
  • Ebenso ist der Detektor 11 zur separaten Messung der Intensitäten von gestreutem Licht 9 in den zwei verschiedenen Wellenlängen eingerichtet.
  • Der aus zwei spektralen Komponenten bestehende einfallende Lichtstrahl 3 wird als ungestreuter Lichtstrahl 6 in der Lichtfalle 7 absorbiert und als gestreuter Lichtstrahl 9 in einem Streuwinkel von 30° in den Detektor 11 aufgefangen.
  • Aus den bei den verschiedenen Wellenlängen gestreuten Intensitäten wird ein Kennzahlenwert für eine physikalische Größe ermittelt, die durch die Partikelgrößenverteilung in den Partikeln 8 bestimmt ist.
  • Dieser Kennzahlenwert wird in der beschriebenen Weise in dem nicht weiter dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren weiterverarbeitet.
  • Bei dem Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses ist vorgesehen, dass mit einem Streulichtverfahren Messwerte gemessen werden, aus denen wenigstens ein Kennzahlenwert für eine physikalische Größe bestimmt wird, wobei die physikalische Größe durch die Partikelgrößenverteilung in dem im Streulichtverfahren untersuchten Abgas bestimmt ist. Es ist weiter vorgesehen, dass zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses der ermittelte Kennzahlenwert mit wenigstens einem weiteren Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe verglichen wird und dass hieraus ein Steuerungs- und/oder Ausgabesignal zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses abgeleitet wird.

Claims (22)

  1. Verfahren zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses, wobei an den bei dem Verbrennungsprozess erzeugten Abgasen mit einem Streulichtverfahren jeweils wenigstens ein Kennzahlenwert für eine physikalische Größe, die durch die Partikelgrößenverteilung in dem Abgas bestimmt ist, ermittelt wird und wobei zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses der ermittelte Kennzahlenwert mit einem weiteren Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe verglichen wird und wobei aus dem Ergebnis des Vergleichs ein Steuerungs- und/oder Ausgabesignal zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses abgeleitet wird, wobei der wenigstens eine Kennzahlenwert und der weitere Kennzahlenwert an den bei dem Verbrennungsprozess erzeugten Abgasen mit einem Streulichtverfahren zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei an den bei dem Verbrennungsprozess erzeugten Abgasen innerhalb eines Zeitintervalls in regelmäßigen Zeitabständen und/oder kontinuierlich Kennzahlen werte für die physikalische Größe ermittelt werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei im Streulichtverfahren die Intensitäten des in wenigstens zwei unterschiedliche Streuwinkel gestreuten Lichts (9, 10) gemessen werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Streulichtverfahren die Intensitäten des aus wenigstens zwei unterschiedlichen Einfallswinkeln eingestrahlten Lichts (3, 15) gemessen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Streulichtverfahren die Intensitäten des bei wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen gestreuten Lichts (9, 10) getrennt voneinander gemessen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der wenigstens eine Kennzahlenwert für die physikalische Größe aus einem Berechnungsalgorithmus, in den die gemessenen Intensitäten des im Streulichtverfahren gestreuten Lichts (9, 10) eingehen, berechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses die zeitliche Änderung der ermittelten Kennzahlenwerte berechnet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens ein Betriebszustand des Verbrennungsprozesses identifiziert wird, wenn der ermittelte Kennzahlenwert für die physikalische Größe einen Vorgabewert erreicht oder in einem Vorgabeintervall liegt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Betriebszustand des Verbrennungsprozesses identifiziert wird, wenn die zeitliche Änderung des ermittelten Zahlenwertes innerhalb eines Vorgabeintervalls liegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein zu identifizierender Betriebszustand oder zu identifizierende Betriebszustände die Startphase des Verbrennungsprozesses und/oder die Ausbrandphase des Verbrennungsprozesses und/oder die stationäre Betriebsphase des Verbrennungsprozesses ist/sind.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses zusätzlich die Temperatur des Abgases und/oder des Verbrennungsprozesses gemessen wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses zusätzlich die Konzentration von wenigstens einer Komponente des Abgases gemessen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses zusätzlich die Massenkonzentration von Partikeln im Abgas, vorzugsweise im Streulichtverfahren, bestimmt wird.
  14. Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses, wobei Messmittel (1) zur Bestimmung von wenigstens einem Messwert im Streulichtverfahren an Abgasen des Verbrennungsprozesses, Rechenmittel zur Ermittelung eines Kennzahlenwertes für eine physikalische Größe aus dem bestimmten wenigstens einen Messwert, wobei die physikalische Größe durch die Partikelgrößenverteilung in dem Abgas bestimmt ist, und Vergleichsmittel zum Vergleich des wenigstens einen Kennzahlenwerts mit einem weiteren Kennzahlenwert für dieselbe physikalische Größe ausgebildet sind, wobei an die Vergleichsmittel ein Signalgenerator zum Erzeugen eines Steuerungs- und/oder Ausgabesignals zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung des Verbrennungsprozesses angeschlossen ist, wobei die Vergleichsmittel zum Vergleichen von wenigstens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten Kennzahlenwerten für die physikalische Größe ausgebildet sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Messmittel wenigstens eine Lichtquelle (2, 14) und wenigstens zwei Detektoren (11, 12) umfassen, wobei jeder Detektor (11, 12) zur Messung der Intensität des in einen Streuwinkel gestreuten Lichts (9, 10) eingerichtet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die Messmittel (1) wenigstens einen Detektor (11) und wenigstens zwei Lichtquellen (2, 14) umfassen, wobei jede Lichtquelle (2, 14) zur Einstrahlung von Licht (3, 15) in einem vorgegebenen Einfallswinkel ausgebildet ist und der wenigstens eine Detektor (11) zur Messung der Intensität des von wenigstens einer der Lichtquellen (2, 14) eingestrahlten und gestreuten Lichts (9) eingerichtet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Messmittel (1) wenigstens eine Lichtquelle (2, 14) umfassen, die zur Einstrahlung von Licht (3) mit voneinander verschiedenen Wellenlängen oder voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei ein Mittel zur zeitlich-kontinuierlichen und/oder periodischwiederkehrenden Ermittlung und/oder Aufzeichnung des ermittelten Kennzahlenwertes für die physikalische Größe ausgebildet ist/sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei ein Speichermittel vorgesehen ist, wobei in dem Speichermittel wenigstens ein Vorgabewert und/oder ein Vorgabeintervall für den wenigstens einen Kennzahlenwert bereitgestellt ist/sind.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei in dem Speichermittel zu dem bereitgestellten Vorgabewert und/oder Vorgabeintervall wenigstens eine zusätzliche Information hinterlegt ist, mit welchem der Verbrennungsprozess charakterisierbar ist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei ein Ausgabemittel zur Ausgabe des wenigstens einen Kennzahlenwerts und/oder einer von dem wenigstens einen Kennzahlenwert abgeleiteten Information ausgebildet ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, die als tragbares Gerät, insbesondere Handgerät, ausgebildet ist.
DE200910039395 2009-08-31 2009-08-31 Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses Active DE102009039395B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910039395 DE102009039395B3 (de) 2009-08-31 2009-08-31 Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910039395 DE102009039395B3 (de) 2009-08-31 2009-08-31 Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009039395B3 true DE102009039395B3 (de) 2011-03-17

Family

ID=43571268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910039395 Active DE102009039395B3 (de) 2009-08-31 2009-08-31 Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009039395B3 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0739480B1 (de) * 1993-12-22 1998-08-26 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur dichte- und konzentrations-bestimmung von sichtbaren bestandteilen in fluiden
DE202008014667U1 (de) * 2008-11-05 2009-01-15 Testo Ag Messgerät

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0739480B1 (de) * 1993-12-22 1998-08-26 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur dichte- und konzentrations-bestimmung von sichtbaren bestandteilen in fluiden
DE202008014667U1 (de) * 2008-11-05 2009-01-15 Testo Ag Messgerät

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2727976C3 (de) Vorrichtung zur Messung der Konzentration mindestens einer Komponente eines Gasgemisches und Verfahren zum Eichen derselben
EP3521810A1 (de) Analysegerät zur bestimmung von feinstaub
DE2433980C2 (de) Fluoreszenz-Analysator
EP1159598B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur simultanen in-situ-bestimmung der teilchengrösse und massenkonzentration von fluidgetragenen partikeln
DE2819917C2 (de) Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke
DE60309044T2 (de) Schätzen von verbrennungsemissionen mit einem flammenüberwachungssystem
EP0094374A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Masse von Aerosolteilchen in gasförmigen Proben sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
AT513537A1 (de) Laserzündkerze
DE2609246A1 (de) Verfahren und anordnung zur messung der massendichte von in einem stroemenden medium suspendierten partikeln
DE102009055023B4 (de) Vorrichtung zur Messung der Massenkonzentration von im Abgas von Feststoffverbrennungsvorrichtungen vorhandenem Feinstaub
DE4441023C2 (de) Gasanalysator nach dem Kreuzmodulations-Modus
DE3240559C2 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Masse von Aerosolteilchen in gasförmigen Proben sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2011050932A1 (de) Messgerät zur abgasmessung einer partikelmassekonzentrationen in einem messgas, insbesondere in einem verbrennungsabgas
DE202008014667U1 (de) Messgerät
DE102016108267B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration von wenigstens einer Gaskomponente eines Gasgemischs
DE102009039395B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung, Kontrolle und/oder Überwachung eines Verbrennungsprozesses
EP0123672A2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Massen von absorbierenden Anteilen einer Probe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19841877A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Rußbeladung eines Verbrennungsraums
AT515495B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Partikelkonzentration eines mit Partikel geladenen Messgases
DE19541516C2 (de) Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration und deren Änderung im Abgas eines Verbrennungssystems zur Kontrolle und/oder Regelung des Verbrennungsprozesses
DE102009051505B3 (de) Rußsensor
EP3561487B1 (de) Messvorrichtung zur analyse einer zusammensetzung eines brenngases mit einer vor einem detektor angeordneten filterkammer
DE102009025183B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Staub- und Rußpartikelkonzentration
DE2557268A1 (de) Verfahren zur extinktionsmessung
DE102020120829B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Elektrofilters

Legal Events

Date Code Title Description
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110703