DE4190919C2 - Vorrichtung zur Ermittlung mitgerissener Teilchen im Inneren eines Ofens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung mitgerissener Teilchen im Inneren eines Ofens der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Allgemein können mitgerissene Teilchen definiert werden als brennende Teilchen, die "nicht am richtigen Ort sind", und die sich in einem Ofen oder einem Kessel in einem Bereich weit oberhalb des Ofenbettes bewegen. Genauer gesagt lassen sich mitgerissene Teilchen in Schmelzbett-Wiedergewinnungs­ kesseln definieren als die Masse brennender Teilchen, wel­ che eine Horizontalebene an einem oberen Niveau des Kessels durchquert, beispielsweise an dem Niveau der "Bullennase" innerhalb des Kessels. Brennende Teilchen, die in einem der­ artigen Wiedergewinnungskessel auf Dampfrohre treffen, wer­ den gequentscht und bilden harte Ablagerungen auf den Roh­ ren. Diese harten Ablagerungen lassen sich schwierig reini­ gen oder durch die Verwendung üblicher Dampfreinigungsmecha­ nismen in derartigen Kesseln entfernen.

Ein typischer Kessel ist eine Liquor-Wiedergewinnungseinheit, die in Mühlen bei der Herstellung von Zellstoff für die Pa­ pierherstellung verwendet wird. Derartige Einheiten erfordern üblicherweise eine beträchtliche Investition von Kapital. In vielen Fällen begrenzt die Kapazität dieser Kesseleinheiten die Produktion der Papiermühlen. Eine konventionelle Liquor- Wiedergewinnungseinheit ist in Fig. 1 zusammen mit einem De­ tektorsystem für mitgerissene Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Wiedergewinnungseinheit weist ei­ nen Kessel 10 auf, der mit einer ihn umgebenden Wand 12 ver­ sehen ist, durch welche Wasser zum Zwecke der Dampferzeugung geleitet wird. Eine typische moderne Einheit dieser Art weist eine Bodenfläche von etwa 50 m² und eine Höhe von etwa 40 m auf. Wasserrohre in der Wand 12 und in dem Boden des Brenners oder Kessels sind mit einer (nicht dargestellten) Wassertrom­ mel bzw. mit einer Dampftrommel eines Dampfkessels verbunden. Durch um den Umfang des Brenners verteilte Öffnungen, die sich normalerweise auf zwei oder drei unterschiedlichen Niveaus befinden, wie durch die Zahlen 14, 16 und 18 angedeutet ist, wird Verbrennungsluft in den Kessel eingeführt. Typischerwei­ se wird Luft durch diese Öffnungen in den Kessel durch große (nicht gezeigte) Gebläse mit gesteuerten Dämpfern eingebracht, die zur Einstellung des Luftflusses durch diese unterschied­ lichen Öffnungen verwendet werden. In Fig. 1 sind die Geblä­ se schematisch als eine Luftquelle 20 dargestellt, und einige der Dämpfer sind als Ventile oder Dämpfer 22 und 24 gezeigt. Eine Ventil- oder Dämpfersteuerung 26, unter der Steuerung ei­ nes Prozeßcomputers 28 und einer Schnittstelle (nicht darge­ stellt) steuert den Betriebsablauf der verschiedenen Luftzu­ führdämpfer, um den Fluß von Verbrennungsluft zu dem Kessel zu steuern. Beispielsweise wird zur Erhöhung der Brennstoff­ verbrennungsrate in dem Kessel die Menge der Verbrennungsluft typischerweise erhöht. Zusätzlich läßt sich durch Zufuhr von mehr Luft durch ausgewählte Öffnungen, anstelle durch andere Öffnungen, eine Erhöhung der Brennstoffverbrauchsrate in den Bereichen mit größerer Luftzufuhr erzielen, um die Form eines Bettes 30 an dem Boden des Kessels einzustellen.

Schwarzlauge als Brennstoff tritt in den Kessel durch Brenn­ stoffdüsen 32, 34 als ein grober Sprühnebel ein. Brennbare organische Bestandteile in der Schwarzlauge verbrennen, wenn sich die Brennstofftropfen mit Luft mischen. Natriumsulfat in dem Brennstoff wird chemisch in Natriumsulfid in der redu­ zierenden Zone des Kessels umgewandelt. Die anorganischen Salze fallen auf den Boden des Kessels, um ein Schmelzbett 30 auszubilden, von welchem Flüssigkeit abgezogen wird. Der Schwarzlaugenbrennstoff wird von einer Brennstoffquelle 40 (von der Zellstoffmühle) zugeführt und durch Leitungen über zugehörige Ventile 42, 44 an die Düsen 32 und 34 und daher zur Verbrennungszone des Kessels zugeführt. Der Prozeßcompu­ ter 28 und die Schnittstelle liefern geeignete Brennstoff­ steuersignale an die Ventilsteuerung 26, um die Ventile 42 und 44 und daher die Brennstoffversorgung zu steuern.

Es ist erwünscht, daß im wesentlichen die gesamte Verbrennung des Schwarzlaugen-Brennstoffs in dem unteren Abschnitt des Kessels 10 stattfindet, deutlich unterhalb von Kesseldampf­ rohren in einem oberen Bereich des Kessels. Allerdings werden in der Praxis Staubteilchen, die in dem Herdbereich des Kes­ sels gebildet werden, zusammen mit Rauchgasen über einen ein­ geschränkten Bullennasenabschnitt 46 des Kessels mitbefördert. Zum Teil setzen sich diese Teilchen an den oberen Heizober­ flächen des Kessels fest. Der Staub enthält typischerweise Natriumsulfat und Natriumcarbonat, kann jedoch auch andere Bestandteile in einem gewissen Ausmaß enthalten. Unter be­ stimmten Kessel- oder Ofenzuständen, wie sie beispielsweise infolge von Störungen der Luftzufuhr oder möglicherweise infolge eines hohen Bettvolumens in dem Kessel auftreten, schließen sich nicht verbrannte Schwarzlaugen-Brennstoff­ teilchen dem nach oben gerichteten Gasfluß an. Derartige Teil­ chen entwickeln bei ihrer Verbrennung Beschichtungen auf den Heizoberflächen, die sich nur mit großen Schwierigkeiten ent­ fernen lassen. Darüber hinaus brennen einige dieser Teilchen, wenn sie in Berührung mit den Heizoberflächen des Kessels gelangen, und bewirken einen Sintervorgang anderer Stäube auf den Heizoberflächen, und dies macht wiederum das Entfer­ nen dieser anhaftenden Teilchen äußerst schwierig. Wenn da­ her heiße Gase aus dem Verbrennungsvorgang brennende Brenn­ stoffteilchen mitreißen und sie nach oben mitführen, können diese Teilchen Überhitzerrohre 47 und Dampferzeugungsrohre 49 erreichen und auf diesen abgelagert werden. Diese Rohre 47, 49 werden üblicherweise in derartigen Kesseln für die Erzeugung überhitzten Dampfes zur Verwendung bei der Erzeu­ gung elektrischer Leistung oder zur Bereitstellung von Hitze für andere Prozesse verwendet. Wenn brennende mitgerissene Teilchen auf diese Rohre auftreffen, erfolgt eine Anlagerung in Form von Ablagerungen und führt zu einer Verstopfung der Kanäle zwischen den Rohren. Eine derartige Anlagerung ver­ ringert den Wärmeübertragungswirkungsgrad für die Rohre und die Kesselkapazität. Diese Ablagerungen können schließlich zu einem Abschalten des Kessels führen und auch zur Kessel­ rohrkorrosion beitragen.

Zur Aufrechterhaltung sauberer Heizoberflächen, einschließ­ lich der Oberflächen der Rohre 47 und 49, sind normalerweise Liquor-Wiedergewinnungseinheiten mit einer Einrichtung zum Reinigen der Heizoberflächen versehen. Derartige Rußentfer­ nungsvorrichtungen bestehen typischerweise aus Röhren, durch welche Dampf eingespritzt wird, während die Röhren durch den Kessel bewegt werden. Selbst mit diesen Reinigungseinrich­ tungen ist es häufig erforderlich, den Betrieb des Kessels für Reinigungszwecke anzuhalten. Dies führt häufig zu einem Verlust kostenaufwendiger Zellstoffmühlenproduktionszeit. Dar­ über hinaus sind diese Reinigungsvorgänge typischerweise äußerst wirksam zur Entfernung weicher Ablagerungen auf die­ sen Rohren, jedoch sind sie erheblich weniger wirksam bei der Entfernung der harten Ablagerungen, die durch brennende mitgerissene Teilchen gebildet werden.

Die mit dem Aufbau von Ablagerungen von brennenden mitgerisse­ nen Teilchen auf Rohren von Kesseln verbundenen Probleme wur­ den im Stand der Technik erkannt. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 4 690 634 für Herngren et al. eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art zum Zählen brennender mitgerissener Teilchen, während sie einen Detektor passieren. Die Zählung wird zur Anzeige des Auftretens derartiger mitgerissener Teilchen und/oder bei der Steuerung des Betriebsablaufs des Kessels eingesetzt. Bei der Methode von Herngren wird ein einzelner optischer Detek­ tor eingesetzt, der aus einem linearen Feld von Photodioden (genauer gesagt, 1024 Dioden) besteht, die in Reihen angeord­ net sind. Eine optische Linse wird zum Fokussieren der Dio­ den auf einer Nachweis- oder Brennebene verwendet, wobei die Erfinder darauf hinweisen, daß diese Nachweisebene nur etwa 5 cm von den Wänden des Kessels entfernt ist. Das sich ergebende Signal von dem Detektor wird verstärkt und mit ei­ nem Schwellenwert verglichen, der so verwendet wird, daß nur Signalspitzen registriert werden, die den Schwellenwert über­ schreiten. Die Impulsbreite der empfangenen Signale wird zum Klassifizieren der Größe der Teilchen verwendet. Während ei­ nes Zeitintervalls wie beispielsweise 10 Minuten zählt die Vorrichtung die Anzahl von Impulsen für ermittelte mitgeris­ sene Teilchen innerhalb jeder Teilchengrößenklasse, wobei die Summen in den jeweiligen Klassen in ein analoges Strom­ signal zur Weiterleitung an einen Prozeßcomputer umgewandelt werden.

Der Lösungsvorschlag von Herngren et al. erfordert verhält­ nismäßig komplexe und teure Elektronik, um mitgerissene Teil­ chen bezüglich ihrer Größe zu kategorisieren. Zusätzlich ge­ stattet die Verwendung eines einzigen Detektors, der entlang einer Wand eines Ofens angeordnet ist, obwohl nur ein linea­ res Feld von Photodioden verwendet wird, tatsächlich nur die Untersuchung des Kessels aus einer Richtung, und infolge der begrenzten Tiefe der Brennebene, die bei diesem Lösungsvor­ schlag verwendet wird, wird nur ein kleiner Bereich des Kes­ selinneren aus dieser einen Richtung untersucht. Daher können lokalisierte Störungen in dem Schmelzbett, die zur wesentli­ chen Erzeugung mitgerissener Teilchen in einem Kesselbereich führen können, der nicht innerhalb der einzigen Richtung liegt, die von Herngren et al. betrachtet wird, übersehen werden.

Ein weiterer Lösungsweg zur Überwachung der Anwesenheit mit­ gerissener Teilchen in einem Kessel ist in dem US-Patent Nr. 4 814 868 für James beschrieben. Bei dem Lösungsvorschlag von James wird eine Abbildungsvorrichtung mit einer einzelnen Videokamera, beispielsweise von der Art, wie sie in dem US- Patent Nr. 4 539 588 für Ariessohn et al. beschrieben wird, in der Nähe eines oberen Abschnitts eines Wiedergewinnungs­ kessels verwendet, um ein analoges Videosignal zu erzeugen, welches dem Bild des Inneren des Kessels entspricht. Das Vi­ deosignal wird bearbeitet, um Rauschen und sich nicht beweg­ ende Objekte auszuschalten. Von James wird ein Zähler verwen­ det, um das Auftreten sich bewegender Teilchen in dem über­ wachten Bereich als Funktion der relativen Größe von Daten­ punkten in dem gefilterten Signal und einen vorbestimmten Schwellenwertpegel zu zählen. Der Teilchenzählwert wird je­ desmal erhöht, wenn Zeitdatenpunkte in dem gefilterten Sig­ nal den Schwellenwertpegel überschreiten. Derartige Daten­ punkte erscheinen als ein heller Strich in dem Bild und werden durch sich bewegende mitgerissene Teilchen verursacht. Die Abbildungsvorrichtung dieses Patents wird zur Bereitstel­ lung eines Videosignals mit mehreren Abtastzeilen verwendet, die digitalisiert und kombiniert werden, um zwischen Rauschen und brennenden Teilchen zu unterscheiden. Eine Anzeige wird verwendet, um ein sichtbares Bild der lichtemittierenden Teil­ chen darzustellen.

Infolge der Verwendung einer einzelnen Kamera weist der Lö­ sungsvorschlag von James, ebenso wie der Lösungsvorschlag des Herngren-Patents, eine begrenzte Kapazität bei der Feststel­ lung mitgerissener Teilchen auf, abgesehen von einer Feststel­ lung entlang der Wand, welche die Kamera haltert. Infolge der Lichtundurchlässigkeit der Umgebung in einem typischen Kessel und der Schwierigkeit der Feststellung brennender Teilchen in wesentlichen Entfernungen (beispielsweise etwa 1 cm von der Wand entfernt) kann die Gegenwart mitgerissener Teilchen an verteilten Orten an anderen Stellen in dem Kessel durch die Vorrichtungen von Herngren et al. sowie von James übersehen werden.

Darüber hinaus kann offenbar der Lösungsvorschlag von James nicht die Unterscheidung zwischen kleinen mitgerissenen Teil­ chen, die nahe an der Kamera liegen, und großen mitgerissenen Teilchen, die weit weg von der Kamera liegen, gestatten, da sich diese Teilchen der Kamera als Teilchen gleicher Größe darbieten.

Ein weiteres System zur Ermittlung von Teilchen ist in dem US- Patent Nr. 3 830 969 für Hofstein beschrieben. Das Hofstein- System verwendet eine Fernsehkamera, um ein Bild einer Fluid­ probe mit teilchenförmiger Materie darin zu erzeugen. Das Bild wird bearbeitet, um Lichtpunkte in dem Bild festzuhalten, die den sich bewegenden Teilchen entsprechen. Das sich ergebende Bild wird auf einer Kathodenstrahlröhren-Anzeige oder derglei­ chen dargestellt. Die teilchenförmige Materie wird analysiert in bezug auf Eigenschaften wie beispielsweise Bewegung, Ver­ teilung, Dimensionen, Anzahl oder Konzentration. In dieser Druckschrift gibt es keinen Hinweis für den Betrieb eines der­ artigen Systems in den ungünstigen Umgebungsbedingungen, die in einem mit Brennstoff befeuerten Ofen oder Kessel vorliegen.

Das US-Patent Nr. 4 737 844 für Kohola et al. beschreibt ein System, welches eine Videokamera verwendet, um ein Videosignal zu erhalten, welches digitalisiert und in bezug auf die Zeit und den Raum gefiltert wird. Das digitalisierte Videosignal wird in Signalunterbereiche aufgeteilt, wobei Bildelemente, die zu demselben Unterbereich gehören, zu einem kontinuierli­ chen Bildbereich kombiniert werden, der einen bestimmten Sig­ nalpegel repräsentiert. Die Unterbereiche werden darüber hin­ aus zu einem integrierten Bild kombiniert, wobei aufeinander­ folgende Bilder gemittelt werden, um statistische Störungen zu eliminieren. Das gemittelte Bild wird auf einer Anzeigevor­ richtung dargestellt. Bei einer in dieser Druckschrift be­ schriebenen Anwendungsform werden der Ort, die Größe und die Form einer Flammenfront aus dem Bild bestimmt. Diese Informa­ tion bezüglich der Flammenfront wird bei der Steuerung des Verbrennungsvorgangs verwendet. Trotz der Verwendung in einer Ofenumgebung richtet sich dieses System nicht auf die Über­ wachung von mitgerissenen Teilchen in einem Kessel.

Im US-Patent Re. 33,857, welches die Vorrichtung von Ariessohn et al. beschreibt, welches 1987 veröffentlicht wur­ de, wird das Schmelzbad-Abbildungssystem dieses Patents so beschrieben, daß es klare, stetige Bilder des unteren Ofen­ verbrennungsbettes ebenso wie der Ablagerungsausbildung in dem oberen Ofen zur Verfügung stellt. Dieses Literaturzitat gibt keine Einzelheiten in bezug auf die Überwachung der Ausbildung von Ablagerungen. Darüber hinaus wurde die Vorrich­ tung des Patents von Ariessohn et al. in einem-im Handel er­ hältlichen Produkt verwendet, welches TIPS-^TM genannt wird, von der Weyerhaeuser Company. Dieses Produkt betrifft eine elektronische Abbildungsvorrichtung, die bei der Überwachung der Temperatur des Ofenbettes verwendet wird, beispielsweise bei Wiedergewinnungs-Kesselsystemen. Ein Artikel von Mark J. Anderson et al. mit dem Titel "Monitoring of Recovery Boiler Interiors Using Imaging Technology", der im April 1989 von der Sensor and Simulation Production Division von Weyerhaeu­ ser Company veröffentlicht wurde, beschreibt dieses System mit weiteren Einzelheiten.

Wenngleich Systeme zur Verwendung bei der Überwachung des Inneren von Wiedergewinnungskesseln und anderer Öfen existie­ ren, existiert ein Bedürfnis für ein verbessertes System zur Bestimmung mitgerissener Teilchen im Inneren derartiger Öfen. Diese ermittelte Information bezüglich mitgerissener Teilchen kann dann wahlweise verwendet werden bei der Festlegung von Reinigungszyklen für Dampferzeugungsrohre und Heizoberflächen innerhalb der Öfen, zur Bestimmung anormaler Zustände inner­ halb des Ofens, die zur übermäßigen Erzeugung mitgerissener Teilchen beitragen, und zur Steuerung der Leistung des Ofens, um so die Ausbildung derartiger mitgerissener Teilchen zu minimalisieren.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Ermittlung mitgerissener Teilchen im Inneren eines Ofens der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Ermittlung mitgerissener Teilchen im Inneren eines Ofens der eingangs genannten Art, die mehrere, voneinander beabstandete, diskrete Detekto­ ren für mitgerissene Teilchen aufweist, von denen jeder in Richtung auf einen zugeordneten Bereich des Inneren des Ofens gerichtet ist.

Diese Detektoren sind so ausgebildet, daß sie das Vorliegen mitgerissener Teilchen feststellen, und Aus­ gangssignale bei der Feststellung derartiger Teilchen aus­ geben. Ein Signalprozessor ist an die Detektoren angekuppelt, um die Ausgangssignale zu empfangen, und um ein Zählsignal zu erzeugen, welches dem Zählwert der mitgerissenen Teilchen ent­ spricht, die von den Detektoren ermittelt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Zählwert auf der Grundlage einer Zählrate oder einer Grundlage eines Zählwerts pro Einheitszeit ermittelt. Diese Information bezüglich des Zählwertes für die mitgeris­ senen Teilchen kann dann bei der Steuerung des Betriebsablaufs des Ofens verwendet werden, kann zur Betrachtung durch eine Betriebsperson des Ofens angezeigt werden, oder beides.

In vorteilhafter Weiterbildung kann im Zusammenhang mit der Anzeige der Zählergebnisse von den Detektoren der Zählwert von jedem Detektor einzeln dar­ gestellt werden. Zusätzlich kann der Zählwert von sämtlichen Detektoren summiert und gemittelt oder auf andere Weise kom­ biniert werden, um eine Gesamtanzeige der Anzahl und/oder Auftretensrate mitgerissener Teilchen zur Verfügung zu stel­ len. Typischerweise wird das Gesamtergebnis überwacht, um ei­ nen Zustand eines Kessel-"Überlaufs" zu ermitteln, also eines Zustandes, der zu der Erzeugung einer anormalen Anzahl mit­ gerissener Teilchen führt. Bei einer Ermittlung, daß ein Über­ laufzustand vorliegt, können die einzelnen Detektorausgangs­ signale untersucht werden, um genauer den Ort in dem Kessel zu ermitteln, an welchem die übermäßigen mitgerissenen Teil­ chen erzeugt werden.

Um einen Zusammenhang der Ergebnisse zu liefern, wird ein Bildsensor verwendet, beispielsweise ein Detektor mit einer ladungsgekoppelten Vorrichtung oder ein Feld von Photodioden mit einem großen Brennpunkt, um ein visuelles Bild eines Ab­ schnitts des Inneren des Kessels sowie von sich hierdurch bewegenden, mitgerissenen Teilchen zur Verfügung zu stellen. Dies führt dazu, daß eine Betriebsperson des Ofens visuell zumindest einen Teil der mitgerissenen Teilchen betrachten kann, während sie gezählt werden.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der Signalprozessor eine Einrichtung aufweisen, um ein Zeitinter­ vall einzurichten, während dessen eine Zählung mitgerissener Teilchen erhalten wird. Dieses Zeitintervall kann wiederholt werden, um wiederholte Zählraten mitgerissener Teilchen auf einer Basis pro Zeitintervall zur Verfügung zu stellen. Alter­ nativ hierzu kann die Zeit gemessen werden, während derer ein fester Zählwert mitgerissener Teilchen auftritt, wobei die Er­ gebnisse dann in eine Zählrate umgewandelt werden (dies ist ein Zählwert pro Zeitraum). Andere Vorgehensweisen zur Erzeu­ gung einer Zählrate können ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise die einfache Messung des Zeitraums und die Di­ vision der ermittelten Anzahl von Zählungen durch die gemes­ sene Zeit.

Als ein Hilfsaspekt der vorliegenden Erfindung kann der Sig­ nalprozessor eine LED oder eine andere Anzeige zur Bereitstel­ lung einer visuellen, hörbaren oder anderen Anzeige des Auf­ tretens eines festgestellten mitgerissenen Teilchens zur Ver­ fügung stellen. Dies führt dazu, daß der Betriebsperson eine Bestätigung des Auftretens mitgerissener Teilchen zur Verfügung gestellt wird.

Als eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kön­ nen die Detektoren sich auf einer Brennebene fokussieren, die in einer festgelegten Entfernung, beispielsweise zumindest etwa 30 cm, von den Wänden des Ofens entfernt liegt. Durch Einsetzen eines Brennebenen-Lösungsvorschlages ist eine Feld­ tiefen-Ermittlung von mitgerissenen Teilchen möglich. Dies bedeutet, daß nur Teilchen innerhalb einer Entfernung von etwa 20% der Entfernung von dem Detektor zu der Brennebene ermit­ telt werden.

Als eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann jeder Detektor einen Einzelpunktdetektor umfassen, beispiels­ weise eine Photodiode, um mitgerissene Teilchen zu ermitteln, wodurch die Elektronik des Systems vereinfacht wird. Darüber hinaus ist ein Einzelpunktdetektor symmetrisch, so daß sein Betriebsablauf unabhängig von Drehänderungen bezüglich der Position des Detektors ist. Darüber hinaus stellt ein der­ artiger Detektor Teilchen ebenso gut fest, unabhängig von der Ausbreitungsrichtung derartiger Teilchen in einer Ebene senk­ recht zur Achse des Detektors.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann In­ formation bezüglich der Zählung mitgerissener Teilchen bei der Steuerung der Leistung des Kessels oder des Ofens verwen­ det werden. Der Ofen kann auf die Zählinformation automatisch oder halbautomatisch reagieren, wobei die Betriebsperson des Ofens in Interaktion den Ofen in Reaktion auf die Zählung der mitgerissenen Teilchen steuert.

Der Signalprozessor kann auch einen Mikroprozessor mit einer Einrichtung zum Komprimieren der Skala oder des Bereiches für den Zählwert aufweisen.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die nachfolgen­ de Beschreibung und die Zeichnungen erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Erläuterung einer Form eines konventionellen Wiedergewinnungskessels, der eine Vorrich­ tung zur Feststellung mitgerissener Teilchen gemäß der vor­ liegenden Erfindung aufweist,

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Nachweisvor­ richtung für mitgerissene Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung, die mehrere Detektoren aufweist, die so angeord­ net sind, daß sie mitgerissene Teilchen an unterschiedlichen Orten in einem Wiedergewinnungskessel ermitteln, wobei die Darstellung ebenfalls eine Form eines Subsystems zum Steuern des Kessels in Reaktion auf die Information bezüglich der festgestellten mitgerissenen Teilchen zeigt,

Fig. 3 ist ein schematisches elektrisches Schaltbild einer Form eines Schaltkreises, der in Verbindung mit den Detekto­ ren von Fig. 1 und 2 verwendet werden kann,

Fig. 4A, 4B und 4C erläutern repräsentative Signale an ausge­ wählten Punkten in der Schaltung von Fig. 3.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Unter Bezug auf Fig. 1 wird eine Form einer Vorrichtung zur Ermittlung mitgerissener Teilchen im Innern eines Ofens 10 allgemein durch 50 bezeichnet. Diese Vorrichtung weist zumin­ dest einen Detektor 52 für mitgerissene Teilchen auf, und vorzugsweise mehrere derartige Detektoren. Bei jedem Detek­ tor ist ein Ende 54 so angeordnet, beispielsweise durch Ein­ führen in eine existierende Öffnung des Ofens, daß es einen Abschnitt des Innern des Ofens überwacht. Diese Detektoren weisen typischerweise einen Einzelpunktdetektor auf, bei­ spielsweise eine Photodiode oder eine andere optische Fest­ stelleinrichtung. Die Photodiode ist hinter einer Linse angeordnet, um die Dio­ de auf einen interessierenden Bereich des Ofens zu fokussie­ ren. Wenn ein Einzelpunktdetektor verwendet wird, weist er ei­ ne Anzahl von Vorteilen auf. Beispielsweise ist ein derarti­ ger Detektor symmetrisch in bezug auf die Betrachtung eines interessierenden Bereichs eines Ofens, so daß sein Betriebs­ ablauf unabhängig von Drehänderungen um die Achse des Detek­ tors ist, und daher unempfindlich in bezug auf derartige Änderungen ist, wenn das Gerät angebracht wird. Darüber hinaus sind diese Detektoren auf gleiche Weise empfindlich in bezug auf mitgerissene Teilchen, die sich in Ebenen bewegen, die senkrecht zur Achse des Detektors liegen, unabhängig von der Bewegungsrichtung mitgerissener Teilchen in derartigen Ebenen. Auf konventionelle Weise weisen die Detektoren typischerweise ein Luftspülsystem auf, um Spülluft über die Oberfläche der Linse zu richten, um von der Linse abgelagerte Teilchen zu entfernen, die in der staubigen Umgebung des Ofens vorhanden sind. Darüber hinaus sind die Detektoren innerhalb der Öffnun­ gen etwa 2 bis 5 cm von der Kante der Öffnung zurückgesetzt, so daß sie nicht in den Ofen hinein vorstehen, wo sie von mit­ gerissenen Teilchen getroffen werden könnten.

In Fig. 1 ist der Detektor 52 so gezeigt, daß er quer über einen "Bullennasen"Abschnitt 46 des Ofens angeordnet ist. Allerdings können die Detektoren an jedem geeigneten Ort in einem oberen Bereich des Ofens angeordnet sein. Zusätzlich können die Detektoren sämtlich in einer einzigen Ebene an verteilten Orten um den Umfang der Wände des Ofens herum an­ geordnet sein. Alternativ oder in Kombination können die De­ tektoren so angeordnet sein, daß sie Abschnitte des Inneren des Ofens in unterschiedlichen Höhen überwachen, wie durch den Detektor 52′ mit unterbrochenen Linien in Fig. 1 angedeu­ tet ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Detektoren im wesentlichen auf unendlich fokussiert sein. Infolge der Licht­ undurchlässigkeit der Gase, die sich typischerweise innerhalb des Ofens 10 befinden, fokussiert unter diesen Fokussierbedin­ gungen jeder Detektor typischerweise auf ein Volumen mit einer Länge im Bereich von 0 bis etwa 1 m entfernt von der Seiten­ wand des Ofens, an welcher der Detektor angebracht ist. In einem solchen Fall unterscheiden die Detektoren nicht zwischen Teilen einer verhältnismäßig geringen Größe, die sich nahe an dem Detektor befinden, und Teilchen, die eine verhältnismäßig beträchtliche Größe aufweisen und sich weiter entfernt von dem Detektor befinden. Alternativ hierzu können die Detektoren in einer Brennebene fokussiert sein, die sich näher an der Sei­ tenwand des Ofens befindet, als bei dem Brennpunkt mit einer Einstellung auf unendliche Brennweite. In diesem alternativen Fall ist eine Diskriminierung der Feldtiefe mitgerissener Teilchen möglich. Dies bedeutet, daß unter diesen Bedingungen mitgerissene Teilchen innerhalb eines bestimmten Brennpunkt­ bereiches oder einer entsprechenden Entfernung der Brennebene eines Detektors, beispielsweise innerhalb etwa ± 20% der Entfernung von der Wand des Ofens zur Brennebene fokussiert sind, und daher von dem Detektor festgestellt werden können.

Im Gegensatz hierzu neigen mitgerissene Teilchen, die sich näher an dem Detektor befinden als diese Entfernung beträgt, und solche, die weiter entfernt sind, dazu, nicht fokussiert zu sein. Daher können diese Signale als Hintergrundrauschen in dem Detektorausgangssignal ignoriert werden. Zwar verwen­ det der Lösungsvorschlag des Herngren-Patents ein Feld von Detektoren, die in einer Brennebene fokussiert sind, jedoch ist bei Herngren et al., nach dem Verständnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung, die Brennebene nur etwa 5 bis 7,5 cm von der benachbarten Wand des Ofens entfernt. Die Erfin­ der glauben, daß sich eine verbesserte Feststellung aus einer Verschiebung der Brennebene der Detektoren in eine Entfernung ergibt, die zumindest etwa 30 cm von den benachbarten Seiten­ wänden des Ofens beträgt, da dies dazu neigt, das abgetaste­ te Volumen des Ofens zu vergrößern, um eine verläßlichere Zählung der mitgerissenen Teilchen zu gestatten.

Ein Signalprozessor, nachfolgend als Signalbearbeitungssystem 56 bezeichnet, ist an die Detektoren ange­ kuppelt, wie durch Linien 58 und 58′ in Fig. 1 angedeutet ist, um die Detektorausgangssignale zu empfangen, und um ein Zähl­ signal zu erzeugen, welches dem Zählwert für mitgerissene Teilchen entspricht, die von den Detektoren ermittelt werden. Die Detektoren erzeugen Ausgangssignale, die wesentlich ver­ schieden sind, wenn ein Durchgang eines mitgerissenen Teil­ chens innerhalb des Bereiches des Ofens erfolgt, der von ei­ nem Detektor betrachtet wird. Diese Detektorsignale enthal­ ten daher Information bezüglich des Auftretens mitgerissener Teilchen. Die Information bezüglich der Ereigniszählung kann dann bei der Steuerung von Parametern, welche die Leistung des Ofens beeinflussen, dargestellt oder verwendet werden. Insbesondere können Signale von dem Signalbearbeitungssystem 56 über eine Leitung 60 dem Prozeßcomputer 28 zugeführt wer­ den, zur Verwendung beim Steuern des Ofens.

Es wurde beispielsweise beobachtet, daß Erhöhungen der Teil­ chenzählraten auftraten in Reaktion auf erhebliche schnelle Änderungen der Kesselbetriebsbedingungen. Darüber hinaus kann eine Korrelation zwischen dem Beschickungspegel oder dem Vo­ lumen des Bettes 30 und der Menge erzeugter mitgerissener Teilchen bestehen. Daher kann bei der Ermittlung eines über­ mäßigen Zählwertes für mitgerissene Teilchen der Prozeßcom­ puter 28 über eine (nicht dargestellte) Schnittstelle und ei­ ne Ventil- oder Dämpfungssteuerung 26 so arbeiten, daß Luft­ dämpfer 22, 24 und Brennstoffventile 42, 44 gesteuert werden, in einem Versuch, um die Anzahl erzeugter mitgerissener Teil­ chen zu verringern. Als ein bestimmtes Beispiel können die Luftflußdämpfer 22 und 24 geöffnet werden, um den Luftfluß und die Verbrennungsrate zu erhöhen, um die Größe des Bettes 30 zu verringern. Als ein weiteres spezifisches Beispiel kann angenommen werden, daß der Computer 28 gerade eine Änderung der Einstellungen eines Dämpfers auf solche Weise bewirkt hätte, die eine nicht-akzeptierbare Erhöhung der Zählrate für mitgerissene Teilchen erzeugt hätte. In Reaktion auf das Signal auf der Leitung 60 kann der Prozeßcomputer 28 diesen Dämpfer in seinen vorherigen Zustand zurücksetzen, um die Er­ zeugung mitgerissener Teilchen zu minimalisieren.

In bezug auf Fig. 2 wird eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit weiteren Einzelheiten gezeigt. In diesem Fall sind vier Detektoren 52, 52a, 52b und 52c auf derselben Höhe des Ofens an beabstandeten Umfangsorten entlang dreier Seiten des Ofens angeordnet. Je nach Wunsch können mehr oder weniger Detektoren verwendet werden, und die Detektoren können auch an unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, wie beispielsweise in Fig. 1 in bezug auf einen Detektor 52′ gezeigt ist. Bei einer bestimmten bevorzugten Zielrichtung befinden sich die Detektoren in einer Ebene auf dem "Bullen­ nasen"-Pegel des Kessels an den Seiten des Kessels abgesehen von der Seite der "Bullennase". Im allgemeinen sind die Detek­ toren genügend hoch in dem Ofen angeordnet, um brennende Teil­ chen zu ermitteln, die vermutlich immer noch brennen, wenn sie die oberen Heizoberflächen und Rohre des Kessels erreichen.

Ein konventionelles Luftfilter-Subsystem 66 filtert Luft und liefert diese Luft über Spülleitungen 68 den Detektoren zu zur Verwendung beim Spülen oder Freiblasen der Linsen jedes der Detektoren. Ein derartiges Luftfilter-Subsystem wird ebenfalls bei dem voranstehend beschriebenen TIPS^TM-Produkt verwendet.

Das Ausgangssignal von dem Detektor 52, und insbesondere bei der erläuterten Ausführungsform das Ausgangssignal von der De­ tektordiode, wird einer Vorbehandlung durch eine Schaltung an dem Detektor 52 unterzogen, über eine Leitung 70 einer zusätz­ lichen Vorbehandlungsschaltung 72 zugeführt, und dann über ei­ ne Leitung 74 einem kommerziell erhältlichen Computerschnitt­ stellenmodul 76, wie dargestellt. Auf ähnliche Weise werden die Ausgangssignale von den Detektoren 52a, 52b und 52c über jeweilige Leitungen 70a, 70b und 70c zugeordneten Vorbehand­ lungsschaltungen 72a, 72b und 72c zugeführt, und dann über jeweilige Leitungen 74a, 74b und 74c zum Schnittstellenmodul. Geeignete Vorbehandlungsschaltungen sind mit mehr Einzelhei­ ten in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 beschrieben.

Das Schnittstellenmodul 76 wandelt die empfangenen Signale in eine geeignete digitale Form um, für eine Zuführung an ein Bildbearbeitungs-Subsystem 82 über Leitungen 80. Das Abbildungsbearbeitungs-Subsystem 82 weist eine An­ zeige auf, die getrennt bei 84 in Fig. 2 gezeigt ist, und eine Benutzerschnittstelle 86, beispielsweise ein Tastenfeld, zur Verwendung bei der Eingabe von Information in das Bild­ bearbeitungs-Subsystem.

Das Bildbearbeitungs-Subsystem 82 führt eine Anzahl von Be­ triebsabläufen bezüglich der von dem Schnittstellenmodul ent­ haltenen Zähldaten aus. Beispielsweise summiert das Bildbe­ arbeitungssystem typischerweise die Ergebnisse der Detektor­ zählwerte oder kombiniert sie auf andere Weise, die dann als Zählraten ausgedrückt werden können, und zwar von sämtlichen in dem System verwendeten Detektoren. Dann können über die An­ zeige 84 die Zählwerte für den Gesamtbetrag der durchschnitt­ lichen mitgerissenen Teilchen und Entwicklungen der Gesamt­ zählraten angezeigt werden. Zusätzlich kann der Zählwert von jedem der Detektororte, in diesem Fall vier in Fig. 2 gezeig­ te Orte, ebenfalls einzeln angezeigt werden, entweder allein oder in Kombination mit der Anzeige der Gesamtzählwertinfor­ mation.

Mit dieser Information kann eine Betriebsperson des Kessels 10 eine Erhöhung des Gesamtzählwertes von sämtlichen Detekto­ ren beobachten. Durch nachfolgende Überwachung der einzelnen Anzeigen der Zählwerte, die jedem der vier einzelnen Detekto­ ren zugeordnet sind, kann die Betriebsperson zusätzlich er­ mitteln, ob sich der Zählwert für die mitgerissenen Teilchen allgemein über den Ofen erhöht oder nur an ausgewählten Orten in dem Ofen. Eine Anzeige dafür, daß die Erhöhung des Zähl­ wertes für mitgerissene Teilchen das Ergebnis einer lokalisier­ ten Störung ist, folgt aus einer nicht adäquaten Erhöhung des Zählwertes von einem der Detektoren (beispielsweise 52a) im Vergleich zu dem Zählwert bei den anderen Detektoren (bei­ spielsweise 52, 52b und 52c).

Zusätzlich zu der Zählinformation kann die Bedienungsperson für den Kessel über die Schnittstelle 86 einen Befehl an das Bildbearbeitungs-Subsystem 82 abgeben, der durch ein weiteres (nicht gezeigtes) Schnittstellenmodul geleitet wird, und über eine Leitung 88 an einen Datenbus 90 und dann an den Prozeß­ computer 28. Dieser Befehl führt zu einer Einstellung der Lei­ stung des Ofens, beispielsweise durch Steuern der Ventilsteue­ rung 26, um die Dämpfer oder Ventile einzustellen, wie voran­ stehend erläutert wurde. Zusätzlich kann das System automa­ tisch mit Zählsignalen arbeiten, die direkt an den Prozeßcom­ puter geschickt werden, der dann einen geeigneten Befehl in Reaktion auf eine Erhöhung oder Verringerung des Zählwertes für mitgerissene Teilchen ermittelt.

Das System der vorliegenden Erfindung ermittelt weiterhin die Kreuzkorrelation von Zählwerten für mitgerissene Teilchen in bezug auf Ofenbetriebsparameter. Beispielsweise kann das TIPS- ^TM-System neben anderen Aufgaben die Temperatur des Bettes 30 überwachen. Durch Korrelation von Temperaturänderungen oder anderer Information bezüglich der Ofenleistung mit Zählwerten für mitgerissene Teilchen kann ein optimaler Parametersatz für einen bestimmten Ofen eingerichtet werden, welcher die Erzeu­ gung mitgerissener Teilchen minimalisiert. Der optimale Para­ metersatz ist typischerweise ein Satz von Kontrolleinstellun­ gen (beispielsweise Brennstoffflußrate, Luftflußrate, Brenn­ stoffviskosität, usw.), welche die Ofenleistung beeinflussen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung weiter­ hin einen Abbildungssensor 100 aufweisen, der auf einen Innen­ bereich des Ofens fokussiert ist, um ein Bildsignal zu erzeu­ gen. Dieses Bildsignal wird durch eine Leitung 102 dem Bild­ bearbeitungs-Subsystem 82 zugeführt, und kann auch auf der Anzeige 84 dargestellt werden. Auf konventionelle Weise ist der Bildsensor ebenfalls mit einer Quelle für Kühl- und Spül­ luft ausgestattet, über Leitungen 104, 106 von dem Luftfil­ ter-Subsystem 66. Wenngleich irgendein geeigneter Bildsensor verwendet werden kann, können ebenfalls typische Sensoren einschließlich eines Detektors mit einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) oder ein Videokamerasystem verwendet wer­ den, wie es in dem US-Patent Nr. 4 539 588 für Ariessohn et al. beschrieben ist. Das unbearbeitete Bildsignal auf der Leitung 102 von dem Bildsensor wird von dem Bildbearbeitungs- Subsystem 82 digitalisiert und angezeigt. Von dieser Anzeige kann die Bedienungsperson für den Kessel das Auftreten mit­ gerissener Teilchen beobachten und die festgestellte Infor­ mation mit dem ermittelten Zählwert vergleichen. Dies ermög­ licht es der Betriebsperson für den Kessel beispielsweise, eine visuelle Anordnung des Auftretens zumindest eines Teils der mitgerissenen Teilchen zu erhalten, die von dem Ermitt­ lungssystem für die mitgerissenen Teilchen gezählt werden.

Unter Bezug auf die Fig. 3 und 4A-4C wird eine geeignete Elektronik zur Verwendung in der Vorrichtung von Fig. 2 be­ schrieben. Im einzelnen gelangt Licht von dem Gesichtsfeld des Detektors 52, wie durch den Pfeil 110 in Fig. 3 angedeu­ tet ist, durch eine kleine Linse und durch ein (nicht gezeig­ tes) optisches Filter, und fällt auf einen Photodetektor 112 mit erhöhter Ultraviolettempfindlichkeit auf. Dieser Detek­ tor 112 ist auf photoleitfähige Weise mit einem Integralver­ stärker 113 verbunden. Die Photodiode 112 erzeugt ein Aus­ gangssignal von 0 V ± 0,001 V, wenn die Photodiode über­ haupt kein Licht empfängt. Das Detektorausgangssignal auf der Leitung 116 wird einem optionalen Verstärkungssteuerver­ stärker 118 mit einem Verstärkungseinstellpotentiometer 120 zugeführt.

Der mittlere Analogwert der Signale bei dieser bestimmten Schaltung sollte nicht +/- 7 V in bezug auf Massepotential (0 V) überschreiten. Die Spitzenspannungen sollten darüber hinaus auch nicht etwa 10 V bei dieser bestimmten Schaltung übersteigen. Typischerweise wird eine optimale Leistung er­ reicht, wenn die durchschnittlichen Analogwerte etwa 2 bis 3 V oberhalb von Massepotential betragen. Der Zweck dieser Einstellungen besteht darin, eine Sättigung des optischen De­ tektors zu vermeiden. Der Wert des analogen Ausgangssignals von dem Verstärker 113 wird durch Ersetzen des optischen Fil­ ters durch einen höheren oder niedrigeren Wert eingestellt, um diese Betriebszustände zu erreichen.

Das Signal von dem Verstärker 118 wird auf einer Leitung 122 einem Hochpaßfilter 124 zugeführt. Ein typisches Signal auf der Leitung 122 ist in Fig. 4A gezeigt und weist allmählich sich ändernde Hintergrund- oder Rauschsignale auf, die von sich änderndem Hintergrundlicht in dem Ofen herrühren, zusam­ men mit Spitzen, welche das Auftreten mitgerissener Teilchen anzeigen. Das Filter 124 minimalisiert den Effekt dieser sich langsam ändernden Hintergrundänderungen, wie durch das in Fig. 4B gezeigte gefilterte Signal angedeutet ist. Das Filter weist typischerweise ein Hochpaßfilter mit 24 dB pro Oktave auf, mit einer Abschneidefrequenz von 3 Hz bei 3 dB. Dieses Filter entfernt den Hauptteil der Hintergrundstrahlung von dem ermittelten Signal.

Das Filterausgangssignal wird über eine Leitung 126 einem ersten Eingang eines Komparators 128 zugeführt. Eine Refe­ renzspannungsschaltung 130 ist mit dem Komparator 128 gekup­ pelt, um ein Referenz- oder Schwellenspannungssignal für den Komparator zur Verfügung zu stellen. Wie in Fig. 4B gezeigt ist, wird der Schwellenwertpegel so eingestellt, daß er die Wirkung von Hintergrundrauschen auf die ermittelten Impulse für mitgerissene Teilchen eliminiert oder minimalisiert. Ei­ ne typische Schwelle für diese Schaltung beträgt annähernd 0,5 bis 1,0 V oberhalb der Spitzenrauschpegel. Der in Fig. 3 gezeigte Komparator gibt eine logische "0" aus, wenn die durch das Schwellen- oder Pegeleinstellpotentiometer 130 ein­ gestellte Schwelle überschritten wird. Wenn das Signal unter die Schwelle fällt, so kehrt das Ausgangssignal des Kompara­ tors auf logisch "1" zurück. Ein beispielhaftes invertiertes Ausgangssignal von dem Komparator 128 ist in Fig. 4C gezeigt. Die unter Bezug auf Fig. 3 bis zu diesem Punkt beschriebenen Bauteile sind typischerweise als eine gedruckte Leiterplat­ tenschaltung zusammengepackt und innerhalb des Detektors 52 vorgesehen.

Das Komparatorausgangssignal erscheint auf der Leitung 70 und ist typischerweise an eine Schaltung 72 auf einer Schaltungs­ platine gekuppelt, die von den Detektoren beabstandet ist. Die Bauteile auf der Schaltung 72 sind daher mehr von der nachtei­ ligen Hitze und anderen Umgebungsbedingungen, die mit dem Ofen zusammenhängen, isoliert. Das Signal auf der Leitung 70 wird einem Zählnachweiseingang eines Mikroprozessor 134 zugeführt. Die auf dem Eingangsanschluß zum Mikroprozessor empfangenen Impulse werden gezählt. Zwar kann ein einziger Mikroprozes­ sor mit mehreren Eingängen verwendet werden, um die Signale von sämtlichen Detektoren zu empfangen, jedoch ist es eher typisch, daß jedem Detektor ein getrennter Mikroprozessor zu­ geordnet ist.

Ein Intervallschalter, der durch 136 in Fig. 3 bezeichnet ist, kann zur Einrichtung eines Zeitintervalls verwendet werden, während dem mitgerissene Teilchen gezählt werden. Wenn das von diesem Intervallschalter ausgewählte Intervall beendet ist, können der Zählwert für die mitgerissenen Teilchen und die Intervalleinstellung von einem Mikroprozessorskalierpro­ gramm gelesen werden, um eine Zählrateninformation auf einer Einheitszeitbasis zur Verfügung zu stellen. Diese Zeitinter­ valle können wiederholt werden, um ebenfalls Zählwerte auf einer Intervallbasis zur Verfügung zu stellen. Alternativ hierzu kann der Zeitraum, der für das Auftreten einer be­ stimmten Anzahl von Zählwerten erforderlich ist, durch die Zählanzahl gemessen werden, und dann in den Mikroprozessor durch diese gemessene Zeit geteilt werden, um eine Zählrate zu erzeugen. Wenn ein Zählwert in Form einer Zählrate er­ wünscht ist, wird im allgemeinen ein Mechanismus verwendet, der ein Ergebnis erzeugt, welches in Einheiten von Zählwer­ ten pro Zeit ausgedrückt wird. Bei der Intervall-Vorgehens­ weise teilt das Skalierprogramm den Zählwert durch die In­ tervalleinstellung und verwendet eine Vollskaleneinstellung (eingestellt durch einen Skalierschalter 138), um eine 8-Bit- Zahl zu erzeugen. Wenn das Ergebnis 8 Bits überschreitet, wird eine Überflußanzeige, beispielsweise eine LED 140 auf der Anzeigeplatine 142, aktiviert, und der 8-Bit-Wert (oder ein anderer Zählratenindikator) wird auf 255 gesetzt, ein Ausgangssignal für die volle Skala. Der 8-Bit-Wert wird über eine Leitung 150 zu einem Digital/Analog-Wandler 152 übertra­ gen. Zusätzlich wird das Ausgangssignal des Digital/Analog- Wandlers über eine Leitung 154 einem Treiber 156 zugeführt, beispielsweise einem optisch isolierenden Treiber, wie er im Handel erhältlich ist. Das Ausgangssignal des Treibers 156 auf der Leitung 74 befindet sich auf einem geeigneten Pegel für die Zuführung zu dem Schnittstellenmodul 76 (Fig. 2). Beispielsweise werden in einer typischen Papiermühle Signale bei einem Pegel von 4 mA (entsprechend einem Ausgangssignal von Null) und von einem Pegel von 20 mA (entsprechend einem Ausgangssignal für die volle Skala) verwendet. Ein weiterer üblicher Mühlenskalenbereich liegt zwischen Null bis 10 V. Bei derartigen Mühlen wird das Ausgangssignal des Treibers 156 auf diese letztgenannte Skala eingestellt.

Ein Ausgangssignal über die volle Skala tritt typischer­ weise dann auf, wenn die Durchschnittsanzahl ermittelter mitgerissener Teilchen pro Sekunde die Einstellung des Skalenschalters 138 erreicht oder überschreitet. Für eine Skalenschalterposition von Null kann beispielsweise der maxi­ male Durchschnitt ermittelter mitgerissener Teilchen pro Se­ kunde Eins sein; bei einer Skalenschalterposition von Eins kann ein Maximaldurchschnitt ermittelter mitgerissener Teil­ chen pro Sekunde Zwei sein; bei einer Skalenschalterposition von Zwei, kann der maximale Durchschnitt Fünf betragen; bei einer Skalenschalterposition von Drei beträgt der maximale Durchschnitt Zehn; bei einer Skalenschalterposition von Vier beträgt der maximale Durchschnitt 20; bei einer Skalenschal­ terposition von Fünf ist der maximale Durchschnitt 50; und bei einer Skalenschalterposition von Sechs beträgt der maxi­ male Durchschnitt 100. Darüber hinaus betragen durch den Intervallschalter 136 eingestellte Zeitintervalle entspre­ chend 1 Sekunde, 2 Sekunden, 5 Sekunden, 15 Sekunden, 30 Se­ kunden, 1 Minute, 2 Minuten, 5 Minuten, und 15 Minuten.

Der Intervallschalter 136 wird typischerweise eliminiert durch einfache Messung des Ausmaßes der Zeit, die erforder­ lich ist, um einen Zählwert für mitgerissene Teilchen einer bestimmten Größe zu erreichen, und durch Dividieren des Zähl­ wertes durch die gemessene Zeit. Weiterhin wird der Skalen­ schalter 138 typischerweise dadurch eliminiert, daß der Mikroprozessor mit einem Mechanismus zum Komprimieren der Skala versehen wird. Beispielsweise kann durch Ausdrücken der Zählrate auf einer logarithmischen Skala in den Mikro­ prozessor die Zählrate aufgenommen werden, ohne daß ein Über­ lastzustand auftritt.

Das Anzeigefeld 142 kann weiterhin Anzeigen 160, 162 für andere Zwecke aufweisen. Beispielsweise kann die Anzeige 160 eine LED oder eine andere visuelle oder Audio-Anzeige aufweisen, welche beispielsweise 1/30stel einer Sekunde ak­ tiviert wird um anzuzeigen, daß ein mitgerissenes Teilchen festgestellt wurde. Zusätzlich kann die Anzeige 162, bei­ spielsweise eine LED, dazu verwendet werden, das Ende jedes Intervalls anzuzeigen, wenn eine Vorgehensweise bezüglich Zeitintervallen verwendet wird. Weiterhin kann ein Rücksetz­ schalter 164 vorgesehen werden, um den Mikroprozessor auf einen Zählwert von Null zurückzusetzen.

Die Information bezüglich von Zählwerten für mitgerissene Teilchen kann angezeigt werden, damit eine Bedienungsperson des Kessels dies beobachten kann, um die Kesselleistung zu überprüfen. Zusätzlich kann diese Information darüber hinaus wahlweise bei der Steuerung von Parametern verwendet werden, beispielsweise Brennstoff- und Luftfluß, welche die Kessel­ leistung beeinflussen.

Zwar wurden die Grundlagen unserer Erfindung unter Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsformen erläutert und be­ schrieben, jedoch wird für Durchschnittsfachleute auf die­ sem Gebiet darauf hingewiesen, daß unsere Erfindung in der Anordnung und in Einzelheiten modifiziert werden kann, ohne von diesen Grundsätzen abzugehen. Beispielsweise kann die elektronische Schaltung, die zum Erhalten eines Zählwertes für mitgerissene Teilchen verwendet wird, wesentlich modi­ fiziert werden, während sie noch diese Funktion ausführt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Ermittlung mitgerissener Teilchen im Inneren eines Ofens, mit:
einem Detektor für mitgerissene Teilchen, der auf einen Bereich des Inneren des Ofens gerichtet ist, um das Auf­ treten mitgerissener Teilchen in diesem Bereich des Ofeninneren festzustellen, wobei der Detektor Ausgangs­ signale bei der Feststellung mitgerissener Teilchen er­ zeugt;
einem Signalprozessor, der an den Detektor gekoppelt ist, um die Ausgangssignale zu empfangen, und um ein Zählsignal zu erzeugen, welches dem Zählwert der mitge­ rissenen Teilchen entspricht, die von dem Detektor fest­ gestellt wurden,
gekennzeichnet dadurch,
daß anstatt des einen Detektors mehrere, voneinander beabstandete, Detektoren für mitge­ rissene Teilchen vorgesehen sind, von denen jeder auf einen unterschied­ lichen Bereich des Inneren des Ofens gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, einschließlich einer An­ zeigeeinrichtung zum Empfang des Zählsignals und zur An­ zeige eines Zählwertes der mitgerissenen Teilchen, wobei die Anzeigevorrichtung weiterhin eine Einrichtung zur individuellen Anzeige des Zählwertes mitgerissener Teil­ chen von jedem der Bereiche des Ofens aufweist, die von den Detektoren überwacht werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher wei­ terhin eine Bildsensoreinrichtung vorgesehen ist, die auf einen Innenbereich des Ofens fokussiert ist, um ein Bildsignal zu erzeugen, und eine Einrichtung zur Anzeige des Bildsignals, um einem Benutzer eine visuelle Beob­ achtung zumindest eines Teils der gezählten mitgerisse­ nen Teilchen zu gestatten.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der Signalprozessor eine Einrich­ tung zur Festlegung eines Zeitintervalls aufweist, über welches ein Zählwert von mitgerissenen Teilchen erhalten wird, wobei der Signalprozessor einen Zählwert mitgeris­ sener Teilchen auf einer Basis pro Zeitintervall zur Verfügung stellt.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der Signalprozessor eine Einrich­ tung zur Messung der Zeit aufweist, während derer ein Zählwert mitgerissener Teilchen auftritt, und zum Divi­ dieren des Zählwertes durch die gemessene Zeit, um eine Zählrate zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der Signalprozessor eine Anzeige­ einrichtung aufweist, um eine visuelle Anzeige des Auf­ tretens jedes ermittelten mitgerissenen Teilchens zu er­ zeugen.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der Ofen eine Wand aufweist, und jeder Detektor auf eine Brennebene fokussiert ist, die zumindest etwa 30 cm von der Wand des Ofens entfernt ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher jeder Detektor eine einzige Foto­ diode aufweist, um mitgerissene Teilchen zu ermitteln.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, welche eine Einrichtung zum Steuern des Ofens in Reaktion auf die Zählung der mitgerissenen Teilchen aufweist.