DE386961C - Verfahren zur UEberwachung von Feuerungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Überwachung von Feuerungen. Um bei Dampfkesseln oder ähnlichen Feuerungen das Verbrennungsmaterial in der günstigsten Weise ausnutzen zu können, ist es nötig, die Menge der Verbrennungsluft zu überwachen. Aus diesem Grunde mißt man den Kohlensäurgehalt der Verbrennungsgase, aus dem sich ergibt, wann zu viel oder zu wenig Verbrennungsluft zugeführt wird. Diese dauernde Messung des Kohlensäuregehalts hat jedoch erfahrungsgemäß für den Heizer nur dann einen unmittelbaren Wert, wenn ihm das Meßergebnis ständig durch ein genügend großes Zeigerinstrument ;11n Bedienungsstand der Feuerung vor Auen geführt wird. Das leisten aber nur solche Apparate, welche nach einem rein physikalischen Meßprinzip arbeiten, indem sie eine physikalische Eigenschaft des Gasgemische, z. B. die Dichte oder die Wärmeleitfähigkeit des Gases, kontinuierlich messen.
• Die Beurteilung des Luftüberschusses aus der Messung wird aber gerade bei diesen physikalischen Apparaten in Frage gestellt, wenn die Rauchgase freien Wasserstoff enthalten; denn die Dichte sowohl wie die Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffes ist so erheblich verschieden von derjenigen der Luft, daß der Eimfluß der Kohlensäure dadurch aufgewogen, hei größeren Wasserstoffgehalt sogar übertroffen wird. Der Heizer würde daher in vielen Fällen bei niedriger Kohlensäureanzeige falsche Sehlüs-,e ziehen, wenn er diese auf großen 1.tiftiil#-rsclnuß zurückführt, während gerade umgekehrt infolge zu geringen Luftüberschusses Wasserstoff unverbrannt aus der Feuerung entweicht un,l das Meßresultat im Sinne einer Verminderung der angezeigten Kohlensäuremen ge beeinflußt. Es ist daher unbedingt notwendig, das Auftreten von Wasserstoff sicher zu erkennen.
• Die Feststellung des Wasserstoffes muß nun genau so wie die der Kohlensäure durch ein Zeigerinstrument erfolgen, das vorn am Kessel angebracht ist; sonst hat sie für die Tätigkeit des Heizers keinen Wert. Nun kann inan die Anzeige des Wasserstoffes mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung zum Anzeigen: des Vorhandenseins entzündbarer Gase unter Verwendung eines katahlischen Körpers ausführen. Ein (lerarti"er katalytischer Körper ist z. B. ein, elektrisch geheizter Platindraht, dessen Temperatur so hoch ist, daß der Wasserstoff sich daran entzündet, Infolge seiner '-erl)rennung#;wärine erwärmt sich der Draht, und die lii(-rdurch erzeugte Widerstandserhöhung kann man in bekannter Weise auf ein elektrisches Zeig:rin"trument übertragen. Dieses Meßverfahren hat jedoch zur 'Voraussetzung, daß die Verbrennungsgasc mindestens noch so viel überschüssiger. Sauerstoff enthalten, wie für die Verbrennung des Wasserstoffes erforderlich ist. Dies ist al,er häufig nicht der Fall.
• Gemäß der Erfindung -%%erden daher cli,, Rauchgase an einem elektrisch geheizten Meßdralit vorbeigeleitet, der so angeordnet ist, daß seine Temperatur nicht allein durch die katalytische 'Verbrennung des Wasserstoffe erhöht, sondern auch durch die Wärmeleitfähigkeit des nicht verbrennenden Wasserstoffes erniedrigt werden kann, d. h. die Meßv orrichtung muß so gestaltet sein, daß sie mit genügender Empfindlichkeit sowohl auf die katalytische Verbrennung als auch auf das Wärrneleitvermögen des Gasgemisches anspricht. Um dies zu erreichen, muß die Kammer, in «-elclner der Meßdraht angeordnet ist, eng genug gemacht werden und metallische Wände besitzen. Auch muß die Cescliwindigkeit des vorbeiströmenden Gases einerseits groß genug sein, um die Temperaturerhöhung durch die katalytische Verbrennung unverbrannter Gase genügend zur Geltung zu bringen, anderseits darf sie aber denjenigen Wert nicht überschreiten. bei welchem die Wirkung des Wärmeleitvermögens auf die Drahttemperatur durch die Wärmekapazität der vorbeiströmen,len Gase ztt sehr gestört wird. Entscheidend für die Zuverlässigkeit dieser kombinierten Messung ist, daß die abkühlende Wirkung infolge der guten Wärmeleitfähigkeit des unverhrannten Wasserstoffes nicht durch die entgegengesetzte @t'irkung der im Rauchgase stets vorhandenen Kohlensäure aufgehoben wird. Gerade in dieser Hinsicht kommt aber der Erfindung eine physikalische Eigenschaft der Kohlensäure in überraschender Weise zugute. Die Kohlensäure hat nämlich eine von der Luft verschiedene Wärmeleitfähigkeit nur innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen. Bei höheren T,2innperatare: ('oberhalb ioo° C) verschwindet dieser Unterschied immer mehr. Gerade bei derjenigen Gastemperatur, die durch den Meßdraht erzeugt wird, wenn er bis auf die zur Verbrennung des Wasserstoffes notwendige Temperatur geheizt wird, ist die Wärmeleitfähigkeit der Kohlensäure schon nahezu Bleich derjenigen der Luft. Sie beeinflußt die Messungen daher um so weniger, als der Unterschied im Wärmeleitvermögen zwischen Luft und Wasserstoff mit steigender Temperatur immer größer wird.
• Eine Meßvorrichtung, mit der das @erfahren gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann, ist in der Zeichnung schennatisch dargestellt. Der Meßdraht i liegt in der Meßkammer 2, die durch einen Einlalik.;nal 3 11111 einen Auslaßkanal ,1 mit denn Rohr ; Verbunden ist. Durch dieses Rohr wird ein Strom der Verbrennungsgase hindurchgesaugt. Ein zweiter Meßdralnt 7 liegt in einer Meßkaminer 6, die mit atmosphärischer Luft gefüllt und nach außen dicht ab-eschlossen ist. Die Luft dient als Vergleichsgas. Die lleßdrähte i und i sind mit zwei Widerständen S und 9 zu einer Wheatstoneschen Brücke zusani:inengeschaltet. Die Batterie io liefert den Strom, der gleichzeitig als Heizstrom und als Meßstrom dient. Als Strommesser dient das Galvanometer 12, das bei Temperaturerhöhung des Meßdrahtes i nach rechts, bei Temperaturerniedrigung nach links ausschlägt.
• Zur Messung des Kohlensäuregehalts dient irgendeine bekannte Vorrichtung, in der die Dichte oder die Wärmeleitfähigkeit der Verbrennungsgase als Maß des Kohlensäuregehalts dient. Sie ist der Vollständigkeit wegen ebenfalls in der Zeichnung angedeutet und mit 13 bezeichnet. Sie gestattet, den Kohlensäuregehalt an einem Meßinstrument i r abzulesen. Der Heizer hat nun die Weisung, seine Feuerung derart zu regeln, @laß das 1lTeßinstrument i i einen möglichst hohen Kohlensäuregehalt anzeigt, gleichzeitig aber der Zeiger des Meßinstruinentes 9 auf Null, cl. h. in seiner Mittelstellung steht. Wenn nämlich ausreichender L uftüberschuß vorhanden ist, so wird das 1leßiiistruinent i i einen mehr oder minder großen Kohlensäuregehalt anzeigen, der Zeiger von 12 aber in Ruhe bleiben. Sobald jedoch die zugeführte Verbrennungsluft nicht mehr ausreichend ist, uni eine vollständige Verbrennung herbeizuführen, was z. B. dann sehr leicht eintritt, wenn frischer Brennstoff aufgeworfen ist, so tritt häufig unv erbrannter Wasserstoff in den Rauchgasen auf und hebt infolge seiner geringen Dichte bzw. seiner guten Wärmeleitfähigkeit die Wirkung der Kohlensäure im Apparat 13 auf. Der Zeiger des Meßinstruinentes ii geht infolgedessen zurück. Ein' Blick auf das Meßinstrument ia belehrt jedoch den Heizer, daß trotzdem mehr Luft gegeben werden muß, denn der Zeiger dieses Meßinstrumentes schlägt jetzt nach rechts aus, da der Wasserstoff am NIeßdraht i verbrennt und dadurch dessen Temperatur erhöht. Wird aber der Luftmangel in der Feuerung noch größer, so daß auch am Meßdraht i der Wasserstoff nicht mehr verbrennt, so wird die Temperatur dieses Meßdrahtes infolge der guten Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffes herabgesetzt, und zwar so erheblich, daß der Zeiger des Meßinstrumentes 12 nicht allein auf Null zurückgeht, sondern sogar nach links ausschlägt. Der Heizer erkennt dann sofort, daß erheblicher -Mangel an Verbrennungshift in der Feuerung herrscht.
• Es kann in Sonderfällen natürlich vorkommen, daß ein Teil des @N''asserstoffes, der durch die Meßkämmer z mit hindurchströmt, verbrennt, ein anderer Teil aber infolge mangelnden Sauerstoffes nicht, und daß infolgedessen die abkühlende und die heizende Wirkung des Wasserstoffes . sich gegenseitig aufheben. Das Meßinstrument 1z würde dann auf Null zeigen, obwohl freier Wasserstoff in den Verbrennungsgasen vorhanden ist. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß dieser Fall, wenn er überhaupt einmal auftreten sollte, nur eine ganz vorübergehende Erscheinung sein kann; denn es handelt sich dabei um zwei ganz verschiedene Verbrennungszustände. Entweder treten nur geringe Mengen unv erbrannter Bestandteile -in clen Verbrennungsgasen auf bei einem Sauerstoffgehalt, der für die Verbrennung am erhitzten Platindraht ausreicht, oder es sind große -Mengen von Wasserstoff in den Verbrennungsga :en bei gleichzeitigem Sauerstoffmangel vorhanden. Beide Zustände gellen plötzlich und unvermittelt ineinander über.
• Natürlich ist der Gehalt von urverbrannten: Wasserstoff in den Verbrennungsgasen gewöhnlich von eirein Gehalt an Kehleno@@t-@1 begleitet. Dieses Gas verbrennt an dem erhitzten Platindraht ebenso wie der Wasserstoff und trägt dazu bei, den Heizer auf den Luftmangel aufmerksam zu machen, ohne die Wirkung der Vorrichtung irgendwie zu stören, denn bei starkem Luftmangel wird auch seine Verbrennung ain geheizten Platindraht gehemmt, und der überwiegende Einfluß des Wasserstoffes läßt den Zeiger sofort nach der anderen Seite ausschlagen.
• Das kombinierte Meßverfahren gemäß der Erfindung ist ein vorzügliches Mittel, um den Heizer über den Zustand der Verbrennung zu unterrichten. Die benötigten Vorrichtungen bedürfen, keinerlei Bedienung und sind leicht so dauerhaft zu bauen, daß sie allen Zufälligkeiten standhalten, denen sie in dem rauben Betriebe eines Kesselhauses ausgesetzt sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Überwachung von Feuerungen mit Hilfe eines elektrisch geheizten im Strom, der Verbrennungsgase liegenden Meßdrahtes, dessen elektrischer Widerstand den Ausschlag eines Galvanometers beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Meßkammer, die Temperatur des Meßdrahtes und die Menge der in der Zeiteinheit vorbeigeführten Gase so bemessen wird, daß bei genügendem Sauerstoffgehalt die Temperatur des Meßdrahtes durch etwa verbrennenden Wasserstoff erhöht, bei Sauerstoffmangel aber die Temperatur durch die gute @,#'ärmeleitfähigkeit des Wasserstoffes meßbar herabgesetzt. wird.