DE4025909A1 - Vorrichtung zur optischen ueberwachung von hochtemperaturreaktoren - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Überwa­ chung von Hochtemperaturreaktoren. Sie ist insbesondere bestimmt für die Überwachung von Reaktoren, in denen Flammenreaktionen unter erhöhtem Druck ablaufen, wie beispielsweise Reaktoren zur Partialoxidation von staubförmigen Brennstoffen oder Kohlenwas­ serstoffen zum Zwecke der Herstellung H₂- und CO-reicher Gase für die chemische Industrie und die Energiewirtschaft oder unter höherem Druck betriebene Brennkammern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der Gaserzeugungstechnik ist die Partialoxydation von Kohlen­ wasserstoffen oder staubförmigen festen Brennstoffen mit techni­ schem Sauerstoff eingeführt. Bei Verfahren dieser Art wird der Brennstoff in Form einer Flammenreaktion zu einem H₂- und CO- reichem Gas umgesetzt, das als Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas Verwendung findet. Häufig wird die Partialoxydation unter hohem Druck ausgeführt. Für die Betriebsführung und die Gewährleistung der technischen Sicherheit solcher Anlagen ist die Überwachung der sich im Reaktionsraum ausbildenden Flamme notwen­ dig.

Grundsätzlich die gleiche Forderung besteht für Brennkammern, die unter höherem Druck betrieben werden und beispielsweise für Gas­ turbinen, aufgeladene, d. h. unter hohem Rauchgasdruck betriebe­ nen Dampferzeugern oder unter hohem Druck betriebene Vorbrennkam­ mern für metallurgische Öfen eingesetzt sind.

Vielfach ist neben dem bloßen Nachweis der Existenz einer Flamme im Reaktionsraum oder an dessen Stelle die Erfassung einer cha­ rakteristischen Temperatur gewünscht.

Es ist bekannt, diese Überwachung auf optischem Wege vorzunehmen. Dazu sind von der Flamme ausgehende optische Signale in der Form elektromagnetischer Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes und in den angrenzenden Bereichen des Spektrums durch die den Reaktionsraum begrenzende Wand hindurchzuführen und mittels opto­ elektronischer Wandler in elektrische Signale umzuwandeln, die für die Überwachung und Steuerung des Prozesses genutzt werden.

DD-WP 2 19 059 beschreibt ein Periskop für die Übertragung der optischen Signale aus einem unter Druck stehenden Reaktionsraum. Bei diesem Periskop, das durch die Wand des Reaktors geführt und mit dieser druckdicht verbunden ist, wird das von der Flamme ausgehende optische Signal mit Hilfe eines Linsensystems durch ein druckfestes Fenster hindurch auf einen Sensor geworfen, der in Verbindung mit einer geeigneten elektronischen Schaltungsan­ ordnung ein entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Als Bei­ spiel für eine solche Verfahrensweise und die zugehörige Schal­ tungsanordnung kann DD-WP 2 28 032 herangezogen werden.

Wie DD-WP 2 53 073 oder auch DD-WP 2 19 059 zeigen, ist es möglich, für die Übertragung des optischen Signals der Flamme nach außen anstelle eines Linsensystems ein Lichtleitkabel zu verwenden. Es ist weiter bekannt, Einrichtungen zur Überwachung von Flammen in einem der Zuführung von gasförmigen Medien in den Reaktionsraum dienenden Kanal anzuordnen, nach DD-WP 2 41 457 beispielsweise in dem zentralen Brenngaskanal eines zur Zündung und Aufrechterhal­ tung einer Pilotflamme im Reaktionsraum dienenden Pilotbrenners.

Für die optische Temperaturmessung in einem Reaktionsraum ist bei Betrieb unter Normaldruck die sogenannte Verhältnispyrometrie ge­ bräuchlich. Dabei wird das Verhältnis der Strahlungsintensität in wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen als Maß für die im Reaktionsraum herrschende Temperatur genutzt. Die Übertragung eines solchen Verfahrens auf die kontinuierliche Kon­ trolle eines unter einem Druck von z. B. 3 MPa stehenden Reaktionsraumes mit konventionellen Strahlungsteilern fordert jedoch Beobachtungsfenster und -kanäle mit relativ großem Quer­ schnitt aufwendiger Konstruktion, sowie große Spülgasmengen zur Freihaltung von Beobachtungskanal und druckdichtem optischen Fenster. Dennoch haben sich solche Lösungen durch Verschmutzung von Fenstern und durch Ansatzbildung im bzw. vor dem Beobach­ tungskanal auf die Dauer nicht als betriebstüchtig erwiesen.

Werden dagegen zwei oder mehr bekannte Beobachtungseinrichtungen getrennt installiert, so ergeben sich durch die im Reaktionsraum herrschenden Turbulenzen für die einzelnen Beobachtungseinrich­ tungen unterschiedliche Transparenzbedingungen für die Strahlung und damit Verfälschungen der Verhältnismessung selbst dann, wenn die Einrichtungen auf denselben Punkt der Flamme ausgerichtet sind.

Mit der bekannten Technik gelingt es relativ einfach, im Normal­ betrieb des Hochtemperaturreaktors ein für die Existenz der Flam­ me im Reaktionsraum charakteristisches, einer automatischen Steu­ erungseinrichtung aufschaltbares Signal zu erzeugen, dessen Aus­ fall oder dessen Abwandern aus einem vorgegebenen für die Exi­ stenz der Flamme typischen Bereich zur Notabschaltung führt. Für die Überwachung eines technischen Reaktors kommt es jedoch nicht nur darauf an, den Normalbetrieb zu beherrschen, sondern die technische Sicherheit in Betriebsphasen zu gewährleisten, die vom Normalbetrieb erheblich abweichen. Solche Betriebsphasen treten beispielsweise bei der Inbetriebnahme von Partialoxidationsanla­ gen für Kohlenstaub auf. So ist bei jedem Inbetriebnahmevorgang beispielsweise eine Hilfsgasflamme bei angenähert atmosphärischem Druck zu zünden, der Reaktor unter Steigerung der Hilfsgaszufüh­ rung aufzuheizen, der Druck unter Aufrechterhaltung der Flamme bis zum vorgesehenen Betriebsdruck zu erhöhen, die Kohlenstaub­ zuführung freizugeben und damit die Kohlenstaubflamme zu zünden und schließlich die Hilfsgaszuführung bei bestehender Staubflamme abzuschalten oder auf ein Minimum zu reduzieren. Den einzelnen Phasen gemeinsam ist zwar die Existenz einer Flamme im Reaktions­ raum, doch sind die Strahlungseigenschaften der Flamme und deren Geometrie in den einzelnen Phasen extrem unterschiedlich. Hinzu kommt, daß an dem besonders kritischen Punkt der Zuschaltung von Kohlenstaub die in dem Reaktionsraum eintretende Staubwolke zu­ nächst den Reaktionsraum "verdunkelt", also die Strahlung der Hilfsgasflamme teilweise absorbiert, bevor volle Durchzündung erreicht und die reguläre Staubflamme ausgebildet ist. Analoge Probleme bestehen bei der Partialoxidation von flüssigen Brenn­ stoffen wie z. B. Rückstandsölen oder Teeren.

Diese Diskrepanz führt dazu, daß die optische Flammenüberwachung nur für einen bestimmten Betriebszustand, in der Regel für den Normalbetrieb wirksam ist, oder daß mehrere Flammenüberwachungs­ einrichtungen mit unterschiedlicher geometrischer Anordnung und unterschiedlicher Wirkungsweise angeordnet werden, die jeweils nur für eine bestimmte Betriebsphase der Sicherheitsautomatik der Anlage aufgeschaltet sind. Während die erste Möglichkeit eine Einschränkung der Wirkung der automatischen Sicherheitstechnik bringt, ist die zweite Möglichkeit mit hohem Aufwand und relativ großer Fehlerwahrscheinlichkeit, insbesondere in den Umschaltpha­ sen belastet, wobei auftretende Fehler jeweils zur Notabschaltung durch die Sicherheitsautomatik führen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine technische Lösung zur Überwachung von Hochtemperaturreaktoren für die Durchführung von Flammenreaktio­ nen, die insbesondere geeignet ist für Reaktoren, die unter höherem Druck betrieben werden, darunter für Reaktoren zur Partialoxidation von staubförmigen und flüssigen Brennstoffen, die mit relativ geringem Aufwand verbunden ist, in jeder mögli­ chen Betriebsphase unter Einschluß des An- und Abfahrbetriebes die uneingeschränkte technische Sicherheit gewährleistet, unempfindlich gegen Verschmutzungen ist und hohe Verfügbarkeit sichert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung von Hochtemperaturreaktoren, in dessen Innenraum Flam­ menreaktionen ablaufen, zu schaffen, die von der Erfassung der von der Flamme emittierten Strahlung mit optischen Mitteln ausgeht. Die Vorrichtung soll für Reaktoren geeignet sein, dessen Innenraum unter höherem Druck steht. Sie soll optische Signale aus unterschiedlichen Arbeitsphasen des Reaktors, wie Inbetrieb­ nahme, Normalbetrieb oder Laständerung, empfangen und jeweils der für die betreffende Betriebsphase charakteristischen Wand­ lungs- und Auswertungseinheit zuführen, ohne daß Umschaltungen vorgenommen werden müssen. Sie soll weiter und für jeden beliebi­ gen Betriebszustand die aus dem Innenraum empfangenen optischen Signale in mindestens zwei Signale gleichen Informationsgehaltes für die weitere Auswertung, wie beispielsweise für eine Tempera­ turmessung nach dem Prinzip der Verhältnispyrometrie, aufteilen und dem entsprechenden Wandler zuleiten. Die Erfindung geht dabei aus von der Verwendung von Lichtleitfasern als Überwachungsele­ ment für die optischen Signale.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß innerhalb eines in den Innenraum des Reaktors mündenden Kanals zur Zuführung eines gasförmigen Mediums ein Bündel von Lichtleitfasern angeordnet ist, das mit einer ebenen Stirnseite dem Innenraum des Reaktors zugewendet und an dem der Stirnseite abgewendeten Ende in mindestens zwei Teilbündel aufgeteilt ist. Die genannte Stirnsei­ te ist dabei so in den Kanal angeordnet, daß sie von der elektro­ magnetischen Strahlung getroffen wird, die von einer im Innenraum des Reaktors herrschenden Flamme emittiert wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Aufteilung des Lichtleitfaser-Bündels in die Teilbündel in solcher Weise, daß von jedem eine gleiche Zahl von Lichtleitfasern umfassenden, kleinen Flächenelement der Stirnseite ausgehend jedem Teilbündel eine feste, für das betref­ fende Teilbündel charakteristische Anzahl von Lichtleitfasern zugeordnet ist. Das bedeutet, daß die ein beliebiges Teilbündel bildenden einzelnen Lichtleitfasern auf der genannten, dem Innen­ raum des Reaktors zugekehrten ebenen Stirnseite völlig gleich­ mäßig über die Fläche dieser Stirnseite verteilt sind. Damit werden flächige Unterschiede im Strahlungseinfall auf die Stirn­ seite proportional über alle Teilbündel übertragen.

Nach der Erfindung sind weiter die einzelnen Teilbündel jeweils mit korrespondierenden Wandlern zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlungsenergie eines definierten Wellenlängenbereiches in elektrische Signale verbunden. Für viele Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, wenn die Teilbündel jeweils aus der gleichen Anzahl von Lichtleitfasern bestehen. In diesem Fall kann die Verteilung der Lichtleitfasern eines Teilbündels über die volle Fläche der strahlungsaufnehmenden Stirnseite des (Gesamt-)Bündels von Licht­ leitfasern besonders gleichmäßig erfolgen.

Einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung entsprechend er­ folgt die Verbindung zwischen einem Teilbündel und dem zugeordne­ tem Wandler mittels eines Linsensystems, das die aus einer Aus­ trittsfläche des betreffenden Teilbündels austretende Strahlung auf einem als Eingangselement des Wandlers vorgesehenen optoelek­ tronischen Sensor fokussiert, also die Austrittsfläche des Teil­ bündels auf der aktiven Fläche des Sensors abbildet. Dabei können in dem Strahlenweg optische Filter oder Filterkombinationen ein­ geschaltet sein, um den auf den Sensor fallenden Wellenlängenbe­ reich der Strahlung zu begrenzen. Da die zu überwachenden Reakto­ ren in der Regel unter hohem Druck betrieben werden, entspricht es der Erfindung, wenn die optische Verbindung zwischen den Teilbündeln und den zugehörigen Wandlern über je ein druckdichtes Fenster in einem Deckel, der den obengenannten Kanal druckfest nach außen abschließt, erfolgt. In der Regel ist dieses Fenster als Sammellinse gestaltet und optisch in das genannte Linsensy­ stem integriert. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung zwischen den Teilbündeln und den als Ein­ gangselemente der korrespondierenden Wandler vorgesehenen Senso­ ren über einen in der Lichtleitfaser-Optik üblichen Taper, einen sich in Richtung des Strahlungsweges verjüngenden, transparenten Kegelstumpf, der durch Totalreflexion an der Mantelfläche eine Reduzierung des Strahldurchmessers bewirkt, und mindestens je­ weils einer an der Austrittsseite des Tapers angeschlossenen sensorseitigen Lichtleitfaser.

In der Regel übernehmen die Taper auch die Funktion des druck­ dichten Fensters und sind dazu druckdicht in dem Deckel angeord­ net, der den Kanal, in dem das Lichtleitfaser-Bündel unterge­ bracht ist, druckfest abschließt.

Das den Kanal mit dem Lichtleitfaser-Bündel zugeführte gasförmige Medium kann ein zur Erzeugung der Flammenreaktion notwendiger Reaktionspartner, also ein gasförmiger Brennstoff oder ein gas­ förmiges Oxidationsmittel sein. In diesem Fall ist der Kanal mit dem Lichtleitfaser-Bündel Teil eines in den Innenraum des Reak­ tors ragenden Brenners.

Dem Kanal kann jedoch unabhängig von dem zur Aufrechterhaltung der Flammenreaktion erforderlichen Medium ein inertes Spülgas wie Stickstoff zugeführt werden. Wegen der kleinen Abmessungen des Bündels von Lichtleitfasern kann hier der Kanal mit relativ kleinem Durchmesser ausgeführt werden, so daß auch der Spülgasbe­ darf zur Freihaltung seines Mündungsquerschnittes gering bleibt. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich grundsätzlich alle handelsüblichen Lichtleitfasern verwenden. Eine besonders große Anwendungsbreite der Vorrichtung wird jedoch erreicht, wenn Lichtleitfasern, Linsen, optische Fenster bzw. Taper aus Quarz­ glas Verwendung finden, weil dann ein Wellenlängenbereich der Flammenstrahlung zwischen 200 und 2500 nm, also vom Ultraviolett- bis zum nahen Infrarotbereich, übertragen und für die Überwa­ chung genutzt werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich je nach der Zahl der Teilbündel mehrere optische Signale aus dem Innenraum des Hochtemperaturreaktors mit identischem Informationsgehalt gewinnen. So werden in einem typischen Anwendungsfall bei Auftei­ lung des Lichtleitfaserbündels in drei Teilbündel die Signale von zwei Teilbündeln für eine Verhältnis-Pyrometerschaltung zur Erfassung der Flammentemperatur, das dritte Teilbündel für die Flammenüberwachung genutzt. In an sich bekannter Weise erfolgt dabei die Flammenüberwachung zur Ausschaltung des von glühenden Innenwänden ausgehenden Strahlungseinflusses durch Erfassung einer für die Existenz der Flamme typischen Intensitätsschwankung der emittierten Strahlung. Für den Fachmann wird aus diesem An­ wendungsfall sowie den folgenden Ausführungsbeispielen die Viel­ falt der Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung klar.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung sei unter Heranziehung schematischer Darstellungen durch zwei Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der vier Teilbündel von Lichtleitfasern jeweils über ein Linsensystem und ein druckdichtes Fenster mit den korrespondie­ renden opto-elektronischen Wandlern optisch verbunden sind, am Beispiel der Überwachung eines Hochtemperaturreaktors zur Par­ tialoxidation von gasförmigen Kohlenwasserstoffen mit technischem Sauerstoff.

Fig. 2 zeigt den Detailschnitt durch eine Vorrichtung, bei der die optische Verbindung zwischen den Teilbündeln und den korres­ pondierenden Wandlern über je einen Taper und daran angeschlos­ sene Lichtleitfasern erfolgt.

Fig. 3 gibt eine schematische Darstellung des Bündels von Lichtleitfasern und dessen Aufteilung in die Teilbündel.

Der Prozeß der Partialoxidation läuft als Flammenreaktion im Innenraum 1, also dem Reaktionsraum eines Druckreaktors 2 ab. Dazu wird über einem Brenner 3 ein gasförmiger Kohlenwasserstoff, hier Erdgas, und technischer Sauerstoff als Oxidationsmittel in den Reaktionsraum geleitet.

Der Brenner besteht aus einem zentralen Kanal 4 zur Zuführung des Erdgases und einem diesen zentralen Kanal 4 umhüllenden Kanal 5 zur Zuführung von technischem Sauerstoff. Zur Überwachung der im Innenraum 1 ablaufenden Flammenreaktionen ist im zentralen Kanal 4 des Brenners 3, also im Erdgas-Zuführungsstrom, ein Bündel 6 einzelner Lichtleitfasern 7 aus Quarzglas angeordnet, dessen senkrecht zur Faserrichtung geschliffene Stirnseite 8 dem Innen­ raum 1 des Druckreaktors 2 zugekehrt ist. Auf seiner anderen Seite ist das Bündel 6 in vier Teilbündel 9.1 bis 9.4 von Licht­ leitfasern aufgeteilt, wobei jedes der Teilbündel seinen Strah­ lungsanteil aus dem Innenraum 1 über je ein Linsensystem 10.1 bis 10.4 auf die als Eingangselement korrespondierender optoelektro­ nischer Wandler 11.1 bis 11.4 dienende Sensoren überträgt. In den Strahlengang ist jeweils ein druckdichtes Fenster 12.1 bis 12.4 und ein für den betreffenden Strahlengang spezifisches optisches Filter 13.1 bis 13.4 eingeschlossen. Um das Bündel 6 von Licht­ leitfasern 7, insbesondere seine Stirnseite 8, vor eventuellen Verunreinigungen des Erdgasstromes im Kanal 4 zu schützen, ist dieses Bündel 6 in geringem Abstand von einem Mantel 15 umgeben. Der Ringspalt zwischen Bündel 6 und Mantel 15 wird über den An­ schluß 16 mit einem kleinen Strom von getrocknetem und verunrei­ nigungsfreiem Stickstoff gespült. Die druckdichten Fenster 12 sind in einem Deckel 14 angeordnet, der den genannten Ringspalt und damit auch den zentralen Kanal 4 des Brenners 3, in dem der Ringspalt mündet, druckfest nach außen verschließt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel sind die Teilbündel 9.1 bis 9.4 optisch verbunden mit einem Taper 17.1 bis 17.4 aus Quarzglas. Dieses in der Faseroptik bekannte Bauteil ist ein sich in Richtung des Strahlungsweges verjüngender, transparenter Kegelstumpf mit nach innen totalreflektierender Mantelfläche. An den Lichtaustrittsflächen der Taper 17 sind sensorseitige Licht­ leitfasern 18 angekoppelt, die die Verbindung zu den Sensoren der korrespondierenden optoelektronischen Wandler 11 schaffen. Die Taper 17 sind druckdicht in den Deckel 14 eingesetzt und über­ nehmen so die Funktion der druckdichten Fenster 12 des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die Aufteilung der Lichtleitfasern 7 des Bündels 6 auf die vier Teilbündel 9.1 bis 9.4 erfolgt, wie Fig. 3 verdeutlicht, in der Weise, daß die Stirnseite 8 in Flächenelemente 19 mit je vier Lichtleitfasern 7 unterteilt wird, und daß aus jedem einzelnen Flächenelement 19 je eine Lichtleitfaser 7 den Teilbündeln 9.1 bis 9.4 zugeordnet wird. Diese Aufteilung ist für die beiden in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsformen identisch.

Die elektrischen Ausgänge der Wandler 11.1 und 11.2 sind mit je einer Auswertungseinheit 20.1 und 20.2 für die Flammenüberwachung verbunden. Diese Auswertungseinheiten erfassen die durch flammentypisches Flackern entstehenden Intensitätspulsationen der Strahlung und der von den optoelektronischen Wandlern abgegebenen korrespondierenden elektrischen Größen und bilden ein für die Existenz einer Flamme im Innenraum 2 typisches Signal, das einer Sicherheitsschaltung 21 aufgegeben wird. Fallen beide, von den Auswertungseinheiten 20.1 und 20.2 abgegebenen Signale unter einen vorgegebenen Grenzwert, wird durch die Sicherheitsschaltung 21 ein Schnellschlußventil 22 in der Sauerstoffzuteilung 23 zum Brenner 2 abgesperrt, der Reaktor außer Betrieb genommen und in einem sicheren Zustand überführt.

Durch entsprechende Abstimmung von Filter 13.1 und Sensor des korrespondierenden Wandlers 11.1 wird ein insbesondere für den Anfahrbetrieb des Reaktors bei niedrigem Druckniveau für die Flammenüberwachung geeignetes Wellenlängenband der Flammenstrah­ lung erfaßt, in elektrische Größen umgewandelt und über die Aus­ wertungseinheit 20.1 der Sicherheitsschaltung 21 aufgegeben. Filter 13.2, Wandler 11.2 und Auswertungseinheit 20.2 sind dage­ gen für die Flammenüberwachung im Normalbetrieb bei hohem Druck und hoher Leistung bestimmt. Die Anwendungsbereiche sind ausrei­ chend überlappt, so daß die Existenz einer Flamme im Innenraum 1 des Druckreaktors 2 in allen möglichen Betriebsbedingungen ohne Umschaltvorgänge überwacht werden kann. Die dargestellte Auftei­ lung der Lichtleitfasern 7 des Bündels 6 auf die Teilbündel 9 garantiert, daß beiden parallelen Flammenüberwachungslinien im Informationsgehalt identische optische Signale zugeführt werden. Das vermindert Fehl- und Abschaltvorgänge im Überlappungsbereich durch zufällige Veränderungen der Flammengeometrie im Innenraum und trägt zur Erhöhung der Verfügbarkeit der Anlage bei.

Die elektrischen Ausgänge der Wandler 11.3 und 11.4 sind mit den Eingangskanälen einer Verhältnispyrometer-Schaltung 24 verbunden. Durch entsprechende Wahl von Filtern und Sensoren werden vom Wandler 11.3 einer Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich von 622 nm, vom Wandler 11.4 im Wellenlängenbereich von 678 nm entsprechende elektrische Signale gewonnen und durch die Verhältnispyrometer-Schaltung 24 in ein der Temperatur im Innenraum 1 entsprechendes Signal umgeformt. Das Signal wird einem Prozeßleitsystem 25 aufgegeben, das durch Einwirkung auf die Regelventile 26 und 27 in der Sauerstoffzuleitung 23 und in der Erdgaszuleitung 28 zum Brenner 2 optimale Betriebsbedingungen einstellt. Die durch die Art der Aufteilung der Lichtleitfasern 7 auf die Teilbündel 9 erreichte Identität der über die Teilbündel 9.3 und 9.4 übertragenen optischen Signale ist Voraussetzung für die Funktionstüchtigkeit der Temperaturmessung und damit für die laufende Einhaltung optimaler Betriebsbedingungen der Partialoxi­ dation.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Innenraum
2 Reaktor
3 Brenner
4 zentraler Kanal
5 umhüllender Kanal
6 Lichtleitfaser-Bündel
7 Lichtleitfasern
8 Stirnseite
9.1 bis 9.4 Teilbündel
10.1 bis 10.4 Linsensystem
11.1 bis 11.4 optoelektronische Wandler
12.1 bis 12.4 druckdichtes Fenster
13.1 bis 13.4 optische Filter
14 Deckel
15 Mantel
16 Anschluß für Stickstoff
17.1 bis 17.4 Taper
18 sensorseitige Lichtleitfasern
19 Flächenelemente
20.1 und 20.2 Auswertungseinheit für Flammenüberwachung
21 Sicherheitsschaltung
22 Schnellschlußventil
23 Sauerstoffzuleitung
24 Verhältnispyrometer-Schaltung
25 Prozeßleitsystem
26 Regelventil in der Sauerstoffzuleitung
27 Regelventil in der Erdgaszuleiung
28 Erdgaszuleitung

Claims (7)

1. Vorrichtung zur optischen Überwachung von Hochtemperatur­ reaktoren, bei denen zur Zuführung eines gasförmigen Mediums in den Innenraum der Reaktoren ein Kanal mündet und im Innen­ raum eine Flammenreaktion abläuft, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bündel (6) von Lichtleitfasern (7) angeordnet ist, das mit einer ebenen Stirnseite (8) dem Innenraum (1) zugewendet ist und an dem der Stirnseite (8) abgewendeten Ende in mindestens 2 Teilbündel (9) so aufgeteilt ist, daß von jedem eine gleiche Zahl von Lichtleitfasern (7) umfassenden Flächenelement (19) der Stirnseite (8) ausgehend jedem Teilbündel (9) eine feste, für das betreffende Teilbündel charakteristische Anzahl von Lichtleitfasern (7) zugeordnet ist, wobei die einzelnen Teilbündel (9) jeweils mit korrespondierenden optoelektroni­ schen Wandlern (11) zur Umwandlung elektromagnetischer Strah­ lungsenergie eines definierten Wellenlängenbereiches in elek­ trische Signale verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem, eine gleiche Zahl von Lichtleitfasern (7) umfassenden Flächenelement (19) der Stirnseite (8) ausgehend jedem Teil­ bündel (9) eine gleiche Anzahl von Lichtleitfasern (7) zuge­ ordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen einem Teilbündel (9) und dem korrespondierenden Wandler (11) mittels eines Linsensystems (10) erfolgt, das so beschaffen ist, daß eine Austrittsfläche des Teilbündels (9) auf einem als Eingangselement des Wandlers (11) vorgesehenen Sensor abgebildet.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Teilbündeln (9) und den korrespondierenden Wandlern (11) über jeweils ein druckdichtes Fenster (12) erfolgt, das in einem Deckel (14) angeordnet ist, der den genannten Kanal (4) druckfest nach außen abschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das druckdichte Fenster (2) als Sammellinse gestaltet und in das Linsensystem (10) integriert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen einem Teilbündel (9) und dem als Eingangselement des korrespondierenden Wandlers (11) vorgesehe­ nen Sensor über einen Taper (17) und mindestens einer an des­ sen Austrittsseite angeschlossenen sensorseitigen Lichtleit­ faser (19) erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Taper (17) druckdicht in dem Deckel (14) angeordnet ist, der den genannten Kanal (4) druckfest nach außen abschließt.