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Anordnung zur Messung der Abgasverluste von Dampfkesseln Um eine Dampfkesselanlage
wirtschaftlich betreiben zu können, ist es erforderlich, daß die durch die Feuerungsführung
bedingten Abgasverluste so gering wie möglich gehalten werden. Zu ihrer Überwachung
bedient man sich CO2-, CO + H2- und Temperaturmesser, aus deren Angaben die Abgasverluste
nach der bekannten Formel tR - tL Va = f # CO2 berechnet werden können. In dieser
Formel ist Va = Abgasverlust, f = Faktor, der durch den verheizten Brennstoff und
die Kesselanlage bestimmt ist, z. B. f = 0,65 für Steinkohle von Hu = 8000 WE/kg
bei tR-tL = 200° C und bei Co2 = 12%, tR = Abgastemperatur in ° C, tL = Verbrennungslufttemperatur
in CO2 = Gehalt an C O2 im Rauchgas in %.
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Es sind also drei Messungen notwendig. Um eine unmittelbare Anzeige
der Abgasverluste Va zu erhalten, hat man eine Meßeinrichtung vorgesehen, bei der
die Zeiger eines CO2-Meßgerätes und eines Temperaturmessers sich kreuzen und vor
einer Kurvenschar spielen, aus der dann auf den Abgasverlust geschlossen werden
kann. Die bekannten Meßeinrichtungen
sind ungünstig, da sie, abgesehen
von den notwendigen Rechnungen, nur eine Anzeige des im Moment der Ablesung vorliegenden
Zustandes, nicht aber eine Registrierung gestatten.
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Diese ist indessen zur laufenden Überwachung des Isesselhausbetriebes
außerordentlich empfehlenswert, da auf Grund der schriftlichen Aufzeichnungen auf
dem Registrierstreifen die Art der Feuerführung, z. B. des ganzen Arbeitstages nachkontrolliert
und evtl, Änderungen vorgenommen werden können. Es sind zwar Einrichtungen bekannt,
die die Abgasverluste, wenn auch nicht an Hand von Größen, die der Siegertschen
Formel entsprechen, jedoch auf andere Größen zurückgreifend, unmittelbar anzeigen.
Diese Einrichtungen benötigen ihrem NVesen nach einen erheblichen Aufwand, nicht
nur hinsichtlich ihres Aufbaues, sondern auch in bezug auf eine regelmäßige Wartung.
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Erfindungsgemäß erfolgt in einfachster Weise die Bestimmung der Abgasverluste
von Dampfkesseln aus dem C 02- Gehalt und der Differenz zwischen Rauchgas und Verbrennungslufttemperatur,
wobei der C O2-Gehalt und die Temperaturdifferenz je in eine elektrische Spannung
übergeführt werden, dadurch, daß diese Spannungen gegebenenfalls unter gehöriger
Verstärkung zur unmittelbaren Anzeige und Registrierung ein Quotintenmeßwerk beeinflussen.
Die Erfindung ermöglicht es, daß für die Abgasverlustmessung an und für sich in
jedem Kesselbetriebe vorhandene Rauchgas-und Temperaturmesser weiter verwendet werden
können. Außerdem kann durch einfache Umschaltung des Meßwerkes auch jeder Einzelfaktor
erfaßt werden. Anstatt die Differenz Rauchgas - Verbrennungslufttemperatur zu messen,
genügt es unter Umständen, nur die Rauchgastemperatur festzustellen. Das wird dann
der Fall sein, wenn die Verbrennungslufttemperatur als konstant angesetzt werden
kann.
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Der Zeiger des Meßinstrumentes gibt dann die Abgasverluste direkt
in Prozent an, und er kann gegebenenfalls zu einer Registrierung, z. B. in einem
Mehrfarbenpunktschreiber, herangezogen werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es wird gemäß Fig. 1 eine elektrische Spannung Ut, die proportional
tR-tL ist, dadurch gewonnen, daß die Rauchgastemperatur mit einem Thermoelement
gemessen wird, dessen freie Schenkel bis zu der Stelle verlängert werden, an der
die Verbrennungslufttemperatur gemessen wird. Die Spannung Ut kann auch dadurch
gewonnen werden, daß zwei Thermoelemente gegeneinandergeschaltet werden, deren Schweißstellen
im Rauchgas bzw. in der Verbrennungsluft liegen und deren freie Schenkel durch Ausgleichleitungen
bis zu einer Stelle konstanter Temperatur verlängert werden.
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Eine elektrische Spannung UCO2 die proportional CO ist, ist durch
die Brückenspannung eines bekannten elektrischen CO2-Messers ohne weiteres erhältlich.
Die Spannungen Ut und U, 0 wirken auf ein elektrisches Quotientenmeßinstrument 31
ein, dessen Zeigerausschlag U1 proportional wird.Durch geeignete Di-UCO2 mensionieurng
der beiden Stromkreise läßt sich erreichen, daß die Skala a direkt in Prozent Abgasverlust
geeicht werden kann, vorausgesetzt, daß man der Eichung einen bestimmten Wert des
Faktors f zugrunde legt. Um das Meßgerät 31 auch für andere Verte von f ohne Neueichung
verwenden zu können, sind zweckmäßig in einen oder beide Stromkreise Ut, UCO1 veränderliche
\Ntiderstände gelegt, um die anderen Werten von fentsprechenden Spannungen, für
die die l'a-Skala a richtig ist, einstellen zu können. Es ist auch gemäß Fig. 3
möglich, das Meßinstrument mit auswechselbaren Skalen zu versehen, die durch eine
Öffnung des Gehäusemantels in das Meßinstrument einzuführen sind.
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Alsdann wird man dem Instrument mehrere Skalen beigeben, deren Teilungen
die in der Praxis vorkommenden Werte von f zu berücksichtigen haben und ohne Umrechnung
eine direkte Ablesung gestatten.
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Die Spannungen Ut und UCO2 sind verhältnismäßig klein. rm mit solchen
Quotientenmeßinstrumenten, die eine größere Leistung benötigen, arbeiten zu können,
sind diese Spannungen bzw. die ihnen entsprechenden Ströme in bekannter Weise zu
verstärken, z. B. mittels Photozellenkompensator, Gleichstromverstärker usw. Es
besteht auch die Möglichkeit, nur die eine der beiden Spannungen zu verstärken und
einen größeren ,Vert für Ut bzw. Jt dadurch zu gewinnen, daß man zur Messung von
tR-tL Mehrfachthermoelemente verwendet.
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Die Spannung Ut kann auch dadurch gewonnen werden, daß man Widerstandsthermometer
in Differentialschaltung verwendet. Uco, kann man auch von einem mit einem mechanischen
CO2-3Iesser gekuppelten Widerstandsgeber abnehmen.
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Die mit einer solchen Anordnung erzielbaren Meßleistungen sind so
groß, daß die Verwendung von Verstärkern nicht nötig ist.
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In den Fällen, in denen tL als konstant angenommen werden kann, genügt
es, nur tR zu tR messen und den Quotienten CQ zu bilden, wobei der Eichung des Meßinstrumentes
31 der für tL angenommene Wert zugrunde zu legen ist.
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Die eingangs angegebene Formel setzt voraus, daß brennbare Gase (CO
4 H2) im Abgas nicht enthalten sind. Neben der Auswertung der Formel ist es in vielen
Fällen angebracht, auch den Wert CO + H2 zu überwachen. Erfindungsgemäß erfolgt
dies vorteilhaft durch einen
Mehrfarbenpunktschreiber, mit dem gleichzeitig
CO + H2, CO2 und Va gemessen und aufgezeichnet werden kann. Ein solcher Mehrfarbenpunktschreiber
ist in Fig. 2 dargestellt.
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Als Meßwerk besitzt das Meßgerät ein Gleichstromquotientenmeßwerk,
wie es in dem in Fig. I mit M bezeichneten Meßinstrument vorhanden ist. Durch Kunstschaltung
dient das Meßwerk auf den anderen Meßbereichen zur Anzeige von z. B. CO2, CO + H2,
Temperaturen usw. entsprechenden Gleichstromwerten. Zweckmäßig ist das Registriergerät
RG, dessen ZeigerZ unter dem Einfluß des Fallbügels F auf den Registrierstreifen
die Aufzeichnungen vornimmt, mit einem Meßstellenumschalter versehen, mit dem die
einzelnen Meßstellen wahlweise dem Meßwerk zugeschaltet werden können.
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Der erfindungsgemäße Abgasverlustmesser kann ohne weiteres auch als
Kesselwirkungsgradmesser verwendet werden. Die Energiebilanz für einen Dampfkessel
kann bekanntlich in folgender Form geschrieben werden: Ex = ED + E4 + ER Darin bedeuten:
Ex = Gesamtenergie der zugeführten Kohle = 100 010, ED = Energie des erzeugten Dampfes
= r 010, Es = Energie der Abgase = Va 0/0, ER = Verlustenergie, kann als konstant
angenommen werden.
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Nimmt man ER Z. B. zu 5 01o an, so gibt 100-5-# = Va.
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Es ist also möglich, den Abgasverlustmesser ohne weiteres als Kesselwirkungsgradmesser
zu verwenden, da jedem Wert von Va ein entsprechender Wert von N zugeordnet ist.
Diese Werte können auf einer zweiten, ebenfalls vom Zeiger des Meßinstrumentes M
bestrichenen Skala b aufgetragen sein. Voraussetzung ist auch hier, daß sich für
CO + H2 der Wert O ergibt.
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P. VTENTANSPF£OCHE I. Anordnung zur Messung der Abgasverluste von
Dampfkesseln aus dem C O2 Gehalt und der Differenz zwischen Rauchgas-und Verbrennungslufttemperatur,
bei der der CO2- Gehalt und die Temperaturdifferenz je in eine elektrische Spannung
übergeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Spannungen gegebenenfalls
unter gehöriger Verstärkung zur unmittelbaren Anzeige und Registrierung ein Quotientenmeßwerk
beeinflussen.