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Einrichtung zur fortlaufenden Entnahme von Staub enthaltenden Gasproben
aus einem Ofen sowie zum Zuführen der entnommenen Gasproben zu einem Analysiergerät
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur fortlaufenden Entnahme von Staub enthaltenden
Gasproben aus einem Ofen sowie zum Zuführen der entnommenen Gasproben zu einem Analysiergerät,
mit einer in den Ofen hineinragenden Gasentnahmesonde, die wenigstens zwei getrennte
axiale Kanäle aufweist, die über eine Gasförderpumpe und eine Gasförderleitung mit
dem Analysiergerät in Verbindung stehen, sowie mit einer vor der Gasförderpumpe
angeordneten Ventileinrichtung, durch die die Gasförderleitung wahlweise an eine
Preßluftquelle anschließbar ist.
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Um die Verbrennungsgase eines Ofens auf ihren O2-Gehalt und möglichst
auch auf ihren CO-Gehalt hin überwachen zu können, ist es erforderlich, Gasproben
zu entnehmen und diese in einem geeigneten Analysiergerät zu untersuchen.
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Bei einer bekannten Einrichtung der obengenannten Art werden die
axialen Kanäle der Gasentnahmesonde durch mehrere einzelne, unterschiedlich lange
Rohre gebildet, die in einem gemeinsamen Mischrohr der Sonde ausmünden. In diesem
Mischrohr befindet sich ein Filter, durch den ein Teil der entnommenen Gasprobe
in eine Gasförderleitung und über diese zu einem Analysiergerät geführt wird. Die
Gasförderleitung kann dabei eine Abzweigleitung aufweisen, die mit einer Preßluftquelle
verbunden ist, wobei dann sowohl in dieser Abzweigleitung
als auch
in der Gasförderleitung entsprechende Absperrventile vorgesehen sind. Auf diese
Weise soll die Möglichkeit geschaffen werden, bei Bedarf Preßluft in die Gasförderleitung
so einzuführen, daß der im Mischrohr befindliche Filter vorn innen her gereinigt
werden kann. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Einrichtung ist darin zu
sehen, daß aufgrund des von Zeit zu Zeit notwendigen Durchblasens von Preßluft eine
fortlaufende Entnahme von Gasproben nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die insbesondere ein fortlaufendes Entnehmen
auch sehr staubhaltiger Gasproben und somit eine ununterbrochene Messung und über
wachung der Verbrennungsgase eines Ofens gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von den beiden
axialen Kanälen der Gasentnahmesone jeweils der eine mit dem Analysiergerät über
die Gasförderpumpe und der andere zeitweise mit einer weiteren Gasförderpumpe verbunden
ist, wobei diese Verbindung durch die Ventileinrichtung umschaltbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung steht also jeweils nur ein
axialer Kanal der Gasentnahmesonde mit dem Gasanalysiergerät in Verbindung, während
zu der gleichen Zeit der andere, zweite axiale Kanal der Gasentnahmesonde zunächst
an die Preßluftquelle angeschlossen ist, wodurch er von sich abgesetzten Staubteilen
frei geblasen werden kann, und danach mit der zweiten Gasförderpumpe - durch entsprechendes
Umschalten der Ventileinrichtung - verbunden wird, so daß in diesem Kanal bzw. Förderleitungsteil
die vom Durchblasen darin befindliche Preßluft abgesaugt und erneut eine Gasprobe
angesaugt werden kann. Die jeweilige Funktion der beiden
axialen
Kanäle der Gasentnahmesonde kann dann in einem dauernden Wechsel automatisch von
der Ventileinrichtung gesteuert werden, wobei der Umschaltrhythmus im wesentlichenvom
Staubgehalt der Gasproben sowie von der Zeit abhängig ist, in der sich ein Kanal
zusetzt. Von der erfindungsgemäßen Einrichtung kann somit - über einen der beiden
axialen Kanäle - fortlaufend eine Gasprobe entnommen werden, wobei der Staubgehalt
des Gases für die fortlaufende Entnahme keine Rolle spielt. Auf diese Weise ist
eine kontinuierliche Messung der Verbrennungsgase eines Ofens während der ganzen
Betriebszeit dieses Ofens möglich.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung läßt sich außerdem der Wartungsaufwand
herabsetzen, der sich bei den bekannten Ausführungen für die Funktionsüberwachung
durch Betriebspersonal ergibt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines
in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen Fig.1
eine rein schematische, zum Teil geschnittene Darstellung der erfindungsgemäßen
Einrichtung; Fig.2 den Querschnitt des Einlaufbereiches eines Drehrohrofens, bei
dem die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet wird.
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Das in Fig.1 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung enthält eine Gasentnahmesonde 1, die ein geeignetes Profil aufweist
und zwei getrennte, etwa gleich lange axiale Kanäle 2, 3 enthält, welche durch Bohrungen
gebildet sind und am freien Sondenende 1' in radialer Richtung zur Gasentnahmesonde
1 frei ausmünden
(Mündungen 2' bzw. 3'). Das andere Ende 1" der
Gasentnahmesonde ist durch einen Sondenkopf gebildet, mit dem die Gasentnahmesonde
an einem entsprechenden Teil eines Ofens gehaltert ist. Aus dem Sondenkopf 1 ragen
zwei vorzugsweise mit Gewinde versehene Anschlußstutzen 2" bzw. 3" der beiden axialen
Kanäle 2, 3 heraus. An diese beiden Anschlußstutzen 2", 3" ist Je ein Förderleitungsteil
4 bzw. 5 einer doppelten Gasförderleitung angeschlossen; diese Förderleitungsteile
4, 5 liegen somit parallel zueinander. Die aus den beiden Teilen 4 und 5 bestehende
doppelte Gasförderleitung führt zu einer als Membranpumpe ausgebildeten ersten Gasförderpumpe
6, bei der die Förderleitungsteile 4 und 5 zu einer einzigen Rohrleitung 7 zusammengeführt
sind, die dann auch die erste Membranpumpe 6 mit einem Gasanalysiergerät 8 verbindet.
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Vor der ersten Membranpumpe ist in der doppelten Gasförderleitung
4, 5 eine Ventileinrichtung 9 vorgesehen, durch die jeder Förderleitungsteil 4 bzw.
5 getrennt an eine Preßluftleitung 10 angeschlossen werden kann, die zu einer nicht
dargestellten Preßluftquelle (z.B. Windkessel einer betriebseigenen Preßluftanlage)
führt.
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Die Ventileinrichtung 9 enthält zwei gleichartig aufgebaute Ventilblöcke
11, 12, von denen Je einer einem För--derleitungsteil 4 bzw. 5 zugeordnet ist und
die zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Der dem Förderleitungsteil 4 zugeordnete
Ventilblock 11 enthält vier Elektromagnetventile V1, V2, V3 und V4, deren Funktion
im einzelnen noch später erläutert wird; in gleicher Weise ist der dem Förderleitungsteil
5 zugeordnete Ventilblock 6 mit Elektromagnetventilen V1', V2', V und V4' ausgerüstet.
Beide 3 Ventilblöcke 11, 12 sind mit ihren Magnetventilen in einer gemeinsamen Steuereinrichtung
(nicht näher veranschaulicht) zusammengeschaltet.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, befinden sich die Eingangsanschlüsse
der Förderleitungen 4, 5 zum entsprechenden Ventilblock 11 bzw. 12 sowie die Anschlüsse
zur Preßluftleitung 10 jeweils an demselben Ende des entsprechenden Ventilblockes.
An den entgegengesetzten Enden der Ventilblöcke 11, 12 befinden sich dann die Ausgangsanschlüsse
für die entsprechenden Förderleitungsteile 4 bzw. 5 sowie ferner Je ein Anschluß
für eine Leitung 13, 14, die zu einer gemeinsamen zweiten Gasförderpumpe 15 führen,
bei der es sich ebenfalls um eine Membranpumpe handeln kann und deren Abgasstutzen
im Freien ausmündet.
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Durch eine entsprechende Betätigung der einzelnen Magnetventile V1,
V2, V3 und V4 bzw. V1', V2,, V3' und läßt sich jeweils der - in Gasproben-Förderrichtung
gesehen - vor dem zugehörigen Ventilblock befindliche Abschnitt eines Förderleitungsteiles
sowie der damit verbundene axiale Kanal der Gasentnahmesonde 1 wahlweise entweder
mit dem zur ersten Gasförderpumpe 6 führenden Abschnitt des entsprechenden Förderleitungsteiles,
mit der Preßluftleitung 10 oder mit der entsprechenden, zur zweiten Gasförderpumpe
15 führenden Leitung verbinden. Diese wahlweisen Verbindungen bzw. Leitungsführungen
lassen sich über die Ventilsteuereinrichtung in einem dauernden, zeitlich abgestimmten
Wechsel automatisch steuern.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich besonders für einen
Einsatz bei einem Drehrohrofen. Wie in Fig.2 veranschaulicht ist, ist es dabei zweckmäßig,
«ie Gasentnahmesonde 1 vor der Einlauföffnung 16 des Drehrohres 17 eines Drehrohrofens
18 etwa senkrecht und hängend anzuordnen. Die Gasentnahmesonde 1 ist in diesem Falle
in unmittelbarer Nähe der Einlaufdichtung 19 des feststehenden Einlaufkopfes 20
des Drehrohrofens gehaltert. Hierbei ist es vorteilhaft,
wenn sich
die KanalmUndungen 2', 3' (also der unmittelbare Probeentnahmebereich) etwa im Bereich
der Ofenlängsachse 21 befinden. Durch diese Maßnahme soll vermieden werden, daß
Falschluft mit angesaugt wird, die evtl. durch die Einlaufdichtung 19 eindringen
kann. Durch den senkrechten Einbau der Gasentnahmesonde 1 wird außerdem die Möglichkeit
ausgeschlossen, daß sich die Sonde infolge großer Überhitzung verbiegen kann.
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In diesem Zusammenhang sei noch darauf hingewiesen, daß die Gasentnahmesonde
1 vorteilhaft eine Ummantelung aus hochtemperaturbeständigem Material aufweist,
das weitgehend schlagfest sein sollte. Durch diese Ummantelung, die verhältnismäßig
dünn sein kann, erhält die in den Ofen hineinragende Sonde 1 einen wirksamen Schutz
gegen Verzunderung.
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Im folgenden sei die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung näher
beschrieben: Es sei angenommen, daß zunächst der Kanal 2 der Gasentnahmesonde 1
Gasproben (Pfeile 22) aus dem Ofen entnimmt.
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Da die entnommenen Gasproben mit Hilfe der ersten Gasförderpumpe 6
dem Analysiergerät 8 zugeführt werden sollen, müssen die Magnetventile in dem Ventilblock
11 so geschaltet sein, daß die Gasproben aus dem axialen Kanal 2 über den Förderleitungsteil
4 direkt zur ersten Gasförderpumpe 6 und somit zum Analysiergerät 8 gelangen können.
Zu diesem Zweck werden im Steuerblock 11 die Magnetventile V1 und V2 geöffnet, während
die Magnetventile V3 (zur zweiten Gasförderpumpe 15) und V4 (zur Preßluftleitung
10) geschlossen sind. Es wird weiterhin angenommen, daß bei dieser Gasprobeentnahme
über den einen axialen Kanal 2 der andere axiale Kanal 3 der Gasentnahmesonde 1
sowie der zwischen dem Ventilblock 12 und der Gasentnahmesonde befindliche Abschnitt
des Förderleitungsteiles 5 zeitweise an die Preßluftleitung
10 sowie
zeitweise an die zweite Gasförderpumpe 15 angeschlossen sind. Um zunächst den axialen
Kanal 3 und den genannten Abschnitt des Förderleitungsteiles 5 reinigen, d.h. freiblasen
zu können, wird im Steuerblock 12 das Magnetventil V1' geschlossen und das Magnetventil
V4' geöffnet, so daR von der Preßluftquelle über die Preßluftleitung 10 Preßluft
(Pfeile 23) in den genannten Abschnitt des Förderleitungsteiles 5 und von dort in
den axialen Kanal 3 geblasen werden kann, was entgegengesetzt zu der Gasprobenförderrichtung
erfolgt. Nach dem Freiblasen des genannten Leitungsabschnittes und des axialen Kanales
3 wird die Preßluftzufuhr durch Schließen des Ventiles wieder abgesperrt, die Ventile
V1 und V3' geöffnet, während gleichzeitig das Ventil V2' geschlossen ist. Hierdurch
wird eine Verbindung zwischen dem axialen Kanal 3 und der zweiten Gasförderpumpe
15 hergestellt. Mit Hilfe der zweiten Gasförderpumpe wird nun die noch in dem genannten
Abschnitt des Förderleitungsteiles 5 und in dem axialen Kanal 3 befindliche Preßluft
abgesaugt; wenn die Preßluft abgesaugt ist, dann wird durch die zweite Gasförderpumpe
15 über den axialen Kanal 3 der Gasentnahmesonde 1 ebenfalls eine Gasprobe aus dem
Ofen entnommen. Die auf diese Weise wieder voll einsatzbereite zweite Leitungsführung
(mit dem axialen Kanal 3 und. dem Förderleitungsteil 5) kann nun - durch Öffnen
des Magnetventiles V2, und gleichzeitiges Schließen des Magnetventiles V3' - mit
der ersten Gasförderpumpe 6 und somit dem Analysiergerät 8 verbunden werden. Gleichzeitig
wird dann der Förderleitungsteil 4 von der ersten Gasförderpumpe 6 abgeschaltet,
so daß er ebenfalls gereinigt werden kann. Zu diesem Zweck wird dann im Ventilblock
11 das Magnetventil V1 geschlossen, während gleichzeitig das Magnetventil V4 geöffnet
wird, wodurch die Verbindung zwischen der Preßluftleitung 10 und dem Förderleitungsteil
4 und somit dem axialen Kanal 2 hergestellt ist.
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In der geschilderten Weise wird dann in einem ständigen Wechsel werden
einen axialen Kanal eine Gasprobe aus dem Ofen entnommen, während der andere axiale
Kanal zu dieser Zeit gereinigt wird. Die zeitliche Umschaltfolge wird sich dabei
im wesentlichen nach dem Staubgehalt der Gasproben und dem Zeitabschnitt richten,
in dem sich die Förderrohre bzw. Kanäle zusetzen. In jedem Falle kann jedoch durch
die erfindungsgemäße Einrichtung eine ununterbrochene, kontinuierliche Gasprobenentnahme
sowie eine fortlaufende Messung und Überwachung der Ofengase erfolgen.
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Es wird ferner festgestellt, daß es zum Heranführen möglichst echter,
etwa den jeweiligen Ofenverhältnissen entsprechender Gasproben zweckmäßig ist, die
Förderquerschnitte im Vergleich zu den Förderleistungen der Gasförderpumpen verhältnismäßig
klein zu halten, so daß die entnommenen Gasproben rasch zum Analysiergerät gelangen
können. Es wird daher auch vorteilhaft sein, wenn die gesamte Förderstrecke der
Gasprobe (vom Meßpunkt bis zum Analysiergerät) möglichst kurz gehalten wird.
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Schließlich ist noch als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung
zu erwähnen, daß durch das Einblasen von Preßluft gleichzeitig eine Kühlung der
Gasentnahmesonde erreicht wird, wodurch eine aufwendige Wasserkühlung, wie sie bei
manchen gebräuchlichen Gasentnahmesonden verwendet wird, entfallen kann.