DE2845440A1

DE2845440A1 - Oil furnace efficiency measuring system - measures level of blackening of filter belt continuously moving over extracting hole to ascertain soot content of flue gases

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

Abstract

The continuous measuring arrangement is for the soot content in flue gases from oil furnaces. The flue gas is drawn through a continuously moving filter belt over an extracting hole. The level of blackening is evaluated by an electro-optical light reflectoring measuring unit installed close to the extracting hole. The result is shown in soot-count units. A reflectometer can be used for the light reflection measuring in which a photodiode is positioned coaxially in a transparent body serving as a light conductor. The emergent side is formed as a truncated cone facet. All the outer sides are smooth. The flue gas can be cooled below the dew point in a heat exchanger before passing through the filter band and then heated again from the released heat in the opposing stream.

Description

Einrichtung zur kontinuierlichen I"Iessung der RußemissionDevice for continuous measurement of soot emissions

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.and the combustion efficiency of oil-fired systems. Summary It is a device for the continuous measurement of soot emissions and the combustion technology Efficiency of oil fires suggested which an immediate registration and / or reading on two display devices allowed.

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.PRIOR ART The invention is based on the device Genre of the main claim. Such a device is already known at which soot from oil heating exhaust gases by being sucked through a continuous moving filter paper tape is deposited as a trace of soot. About moisture penetration To prevent the filter paper, the soot separator head is heated inside which the filter paper tape is passed through and the soot is sucked through Exhaust gas is deposited.

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.Advantages of the invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim and the sub-claims has the advantage that an immediate and objective reading of the smoke number is possible. An elaborate one The separation head does not need to be heated. In connection with an advertisement the carbon dioxide bait oxygen content of the exhaust gas, the exhaust gas temperature and the The firing efficiency of the oil firing makes it possible to make optimization settings to be carried out on the burner within a very short time. The start-stop behavior and the stationCre operation of a furnace is constantly monitored and with specified limit values are compared. When a certain smoke number is exceeded or falling below a specified firing efficiency a signal can be given, whereupon the system is readjusted or checked must become.

Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.Drawings An embodiment of the invention is shown in the drawings and explained in the following description.

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.In detail, Fig. 1 shows a schematic overview of an embodiment, Fig. 2 the filter belt transport device and the soot separation head in one perspective view, Fig. 3 is a longitudinal section through the smoke number determination used 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.Description of the exemplary embodiment The device has a A probe provided for the extraction of smoke gps, which consists of a pipe 1 and a temperature sensor 2 consists and via a flexible hose 3 and a line 4 with the basic device connected is. The exhaust gas flows through a counterflow heat exchanger 5 and cooler 6, to which a fan 7 may be assigned for more effective cooling. Due to the cooling of the flue gas in branch 8 of the countercurrent heat exchanger the water vapor condenses and can drip into the storage vessel 9, which occasionally has to be emptied. In the branch 10 of the countercurrent heat exchanger 5 is the flue gas is heated up again so that the temperature of the flue gas with its residual moisture is safely above the dew point. The flue gas then flows on to the Separation head 11 described in more detail below, where it is continuously moved by the Filter belt 12 passes, so that the soot is deposited thereon. Afterward the soot-free exhaust gas flows through the measuring cell 13, with the help of which the determination the carbon dioxide or oxygen content is possible. This can be the case the carbon dioxide measurement z. B. to an Ideßverfahren on the basis of the l; thermal conductivity or act of infrared absorption. A metering valve 14 for setting the required Gas throughput and the vacuum pump 15 complete the exhaust gas path. A Druckmeßger.it 16 can be used to set the target flow rate if the flow resistance within the Measuring device and the pump characteristic are known. At the outlet 17 the flue gas enters the price.

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.The supply reel is used for the continuous transport of the filter belt 12 18, a motor-driven drive wheel 19 and a pressure roller 20 are provided. the The blackening of the soot trail created at 11 is just behind in the direction of transport the separation point 11 evaluated with the help of the reflectometer 21, which as essential components a light source 23 and a light-sensitive sensor 22, such as a semiconductor photodiode, contains. The structure and function of this The reflectometer is described in more detail below.

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.The sensors for exhaust gas temperature 2, carbon dioxide or oxygen content 13 and penalty number 21 are assigned to supply facilities and transducers 24, 25, 26, their electrical output signal, e.g. directly for recording measured values using a multi-channel recorder can be used.

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.Should the measuring device be used as a service measuring device for setting burners serve, the three measurement signals can be used e.g. by pointer instruments 27, 28, 29 for Display will be brought.

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.It is particularly advantageous if the pointer instruments for Exhaust gas temperature 27 and carbon dioxide or oxygen content 28 are a common scale field Have 30 and their associated scales 31, 32 rotated by about 900 against each other so that both pointers intersect at 33.

Unter diesem Schnittpunkt ist dann auf einer Linienskala 34 der momentane Feuerungswirkungsgrad K ablesbar.Below this point of intersection, the current point is then on a line scale 34 Firing efficiency K can be read off.

Mit Hilfe dieses Meßgerätes läßt sich an einem Brenner z.B.With the help of this measuring device, e.g.

der Brennstoffdurchsatz und das Luftverhältnis schnell auf einen verbrennungstechnisch optimalen Wert einjustieren, ohne daß die Rußzahl einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.the fuel throughput and the air ratio quickly on a combustion-technical basis Adjust the optimum value without the smoke number exceeding a specified limit value.

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.In Fig. 2 details of the filter belt transport device and the Soot separator head shown. A slowly rotating motor 35 promotes a Drive roller 36 and a pressure roller 37, the filter belt 38, which is from a supply reel 39 unwinds. The filter belt runs between a fixed body 40, which contains a section 41 of the exhaust gas intake duct and the reflectometer 42, and one rotatable about the axis 43, pressed with the aid of the spring 44 on the body 40 second Body 45, which contains a further section 46 of the exhaust duct, which over a flexible piece of hose leading to the vacuum pump, not shown here 47 is connected to the basic device.

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.The two bodies 40 and 45 are arranged so that the two exhaust duct sections 41 and 46 run in a line, and that over their cross-section 47 the filter belt 38 is carried away. The soot from the exhaust gas separates at 47 on the filter belt and shortly thereafter comes under the reflectometer 42, where its blackening as Soot number is measured.

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.Fig. 3 shows details of the reflectometer in the exemplary embodiment. Because the width of the soot trail by the available Vaicuumpump performance and limited due to the highest possible filter belt advance speed a reflectometer is to be used, which is as low an effective as possible Has a diameter of 48. The following device has proven to be particularly effective: In a sleeve 49 is an incandescent lamp 50 and one in a transparent one Body 51 coaxially embedded 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.So that the light of the incandescent lamp the filter tape piece 53 below the Photodiode illuminates as homogeneously as possible, the transparent body 51 has a frustoconical bevel 54. All outer surfaces 54, 55, 56 of body 51 are smooth. Total reflection therefore takes place on surfaces 55 when the incidence of light is oblique, so that the light output is as high as possible.

Claims

Claims 1. Device for continuous measurement of the soot content tes of oil-fired flue gases, in which flue gas separates through a via a Ab opening continuously.

removed filter tape is sucked through, characterized in that the degree of blackening of the resulting soot trail shortly after the separation opening evaluated with the help of an electro-optical light reflection measurement and in soot number units is shown.

2. Device according to claim 1, characterized in that in the To measure light reflection, reflectometers use a photodiode coaxially in one designed as a light guide transparent body is embedded, which on the Light exit side has a frustoconical bevel and on all outer sides is smooth.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the flue gas in a heat exchanger before it passes through the filter belt until it is cooled below the Taupunlct and then from the released heat in the Countercurrent is reheated.

4. Device according to claim 3, characterized in that the coldest Point of the countercurrent heat exchanger communicates with a storage tank, which serves to take up the condensate.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the flue gas at least partially through after passing through the filter belt a measuring cell is sucked through to determine the carbon dioxide or oxygen content will.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that the exhaust gas sampling pipe at the exhaust gas inlet has a temperature sensor for determination the exhaust gas temperature.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that that in addition to a display for soot number, carbon dioxide or oxygen content and exhaust gas temperature the firing efficiency is also displayed directly.

8. Device according to claim 7, characterized in that carbon dioxide or oxygen content and exhaust gas temperature with the help of two against each other by approx. 900 staggered pointing instruments are displayed so that their pointers cross each other, and that under the intersection of the intersecting pointers a reading field for the feuerstechnisciien efficiency is provided.