EP3403027A1 - Auswerte- und regelungsverfahren für mehrstoffbrenner und auswerte- und regelungsanordnung dafür - Google Patents

Auswerte- und regelungsverfahren für mehrstoffbrenner und auswerte- und regelungsanordnung dafür

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EP3403027A1
EP3403027A1 EP16831482.1A EP16831482A EP3403027A1 EP 3403027 A1 EP3403027 A1 EP 3403027A1 EP 16831482 A EP16831482 A EP 16831482A EP 3403027 A1 EP3403027 A1 EP 3403027A1
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EP
European Patent Office
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burner
combustion
parameters
infrared camera
fuel
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EP16831482.1A
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Markus Vogelbacher
Hubert Keller
Patrick Waibel
Jörg Matthes
Hans-Peter Friedrich
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Ci-Tec GmbH
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Ci-Tec GmbH
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Publication date
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    • F27D2021/026—Observation or illuminating devices using a video installation

Definitions

  • the invention relates to an evaluation and control method for multi-fuel burners and to an evaluation and control arrangement for carrying out the method.
  • raw materials In the cement industry, especially in the field of clinker production, raw materials must first be thermally converted.
  • the thermal conversion of raw material to clinker takes place with the aid of a rotary kiln.
  • the thermal energy at the different points of the cement plant is provided by multi-fuel burners, which make it possible to increase the proportion of alternative fuels (eg fluff, plastic shreds, tire flakes or meat-and-bone meal), thus reducing costs and reducing emissions.
  • alternative fuels eg fluff, plastic shreds, tire flakes or meat-and-bone meal
  • a first embodiment of an evaluation and control method according to the invention is carried out with a multi-fuel burner for alternative fuels, which has a measurement and control arrangement which has an infrared camera which is assigned to a burner mouth of the multi-fuel burner. Further, the multi-fuel burner is associated with a data processing unit and a control and control unit, which are operatively connected to each other and to the infrared camera.
  • a step a) a current focal image in the infrared spectral range is recorded with the infrared camera during a firing process, wherein the focal image image data of a receiving portion which includes the burner mouth and contains the substitute fuel particles shows.
  • the image data of the focal image are sent to the data processing unit and there in step c) with the data processing unit from the image data, the substitute fuel particles and size and position of a plurality _. , _: u
  • step d From the data acquired in step c), in step d), current characteristic firing parameters are determined and these are compared with predetermined target firing parameters.
  • step e) when the actual combustion parameters deviate from the desired combustion parameters in the control and regulation unit, the control and / or control parameters that correlate with the characteristic combustion parameters are adjusted, thereby changing the characteristic combustion parameters until the current characteristic combustion parameters Correspond to nominal firing parameters.
  • combustion of substitute fuel can be extensively monitored, measured and evaluated and used to evaluate the combustion.
  • the entire period of combustion d. H. from the entrance of the fuel into the burner, leakage of the fuel from the burner mouth, whose flight behavior up to combustion of the substitute fuel in the combustion chamber, are observed.
  • a fuel goes from a cold, non-ignited state to an ignition within the burner and eventually burns completely, ideally completely.
  • Some fuels do not or only partially burn - this too can be detected with the method according to the invention, so that the burning behavior of substitute fuels can be better understood and the proportion in a combustion process can be substantially increased.
  • combustion parameters or combustion parameters in the sense of the invention are all image-based parameters that can be recorded from the image data or the image taken by the infrared camera or determined by the subsequent evaluation The combustion parameters describe the state or can update the state of the combustion and "over a certain time.”
  • Control and / or control parameters in the sense of the invention are all known manipulated variables which can serve to set the burner and to influence the burning process sustainably. The invention relates to an evaluation and control method, wherein a pilot control can be included with respect to the fuel composition.
  • adjusting the firing parameters means that the firing parameters can be approximated to target values, and thus they form dynamic values that constantly change and, ideally, approximate target specifications.
  • current is always to be seen at a specific time , and changes over time or adapts. Actual values at a first time for certain burner settings may easily be different than current values at a second time for certain burner settings.
  • the "burning process” within the meaning of the invention is everyone Ignition and combustion process and each exit and flight behavior of substitute fuel.
  • a "combustion picture” in the sense of the invention shows a picture of the entire combustion process - such as fuel supply from the burner mouth, ignition behavior of the fuel and its combustion behavior.
  • the evaluation and control method according to the invention it becomes possible to monitor a burner during the firing process almost seamlessly by the use according to the invention of an infrared camera.
  • an infrared camera with a special spectral filter, the combustion gases become much more permeable to radiation (virtually transparent). This makes it possible to detect the fuel in the recordings. When measured in the visual spectral range, the flame would obstruct the view of the substitute fuel. Therefore, the camera provides insight into the combustion process by showing the existing combustion gases through the detection by means of infrared and thus detection of a not directly visible particle fraction. It can be made possible to understand the change in the fuel properties and to correct immediately if necessary.
  • the required evaluation and control parameters can be set manually by displaying the time and control parameters in a control room and the specific firing parameters in one embodiment.
  • the control or regulation can also take place automatically, for which purpose the firing parameters can be gradually adapted by the method according to the invention by means of the evaluation and control unit.
  • the resulting parameters or firing parameters determined from an imaging process can be used for controlling the firing process, whereby the burner parameters can be further adjusted.
  • the changing fuel properties are reflected in the infrared camera shots, among other things, by intensity differences within the recording, dynamic changes over time and by model deviations.
  • various parameters are used, for example, to map the intensity differences and dynamic changes of the particle positions over time and to supply further calculations.
  • the invention can provide that for determining or also segmenting the substitute fuel particles from image data of one or more images / images one or more parameters temperature, intensity, speed amount, speed direction and probable position of a particle due to previously known Temperature or probability or speed models is determined and further from image data of two or more images, a speed of the firing process is determined.
  • the models used are based on process knowledge that corresponds to a knowledge of combustion processes that is known to the person skilled in the art and that results from the scope of combustion.
  • a method may preferably be used according to which image preprocessing first takes place, in which contrast-enhancing image processing methods are first applied to a single image and a reduction takes place to an interest region ("region of interest"), in which, for example, a plurality the particle is statistically suspected.
  • a so-called segmentation takes place.
  • a texture filter is placed over the area of interest, after which further segmentation into particles or particle agglomerations can take place.
  • a region is already removed from the segmentation, if in this further, to be tested properties, such. B. size, position, distance to the burner mouth, etc. can be seen.
  • the aforementioned properties can be checked separately and, if the specifications for the properties are not fulfilled, the region can be removed from the segmentation.
  • temporal filtering of the image data e.g., temporal average filters
  • the segmentation of the fuel on the basis of individual images and the segmentation on the basis of the temporal filtering of an image sequence can be advantageously combined, for example with the aid of a maximum-a-posteriori estimation, in order to achieve an improvement in the segmentation accuracy.
  • a characteristic size extraction can take place.
  • Properties of individual particles can be calculated on the basis of the segmentation in individual images (eg size, distance to the next particle, location / position, agglomeration yes / no).
  • further parameters can be determined by calculation. It can be calculated for each image column a normal distribution (mean and standard deviation) for the stay of fuel. Based on these distributions Among other things, the average trajectory of the fuel and the distribution behavior or scattering behavior of the fuel in the flight phase can be calculated.
  • the invention provides that one or more characteristic firing parameters such as position, size, distribution, mean trajectory, combustion time, distribution behavior or scattering behavior of the substitute fuel particles in the combustion chamber can be selected.
  • additional information is determined from the image data, which can be used for an analysis of the burning process within the combustion chamber.
  • the invention further provides in a continuation that in a step c ') from the image data further, the characteristic combustion parameters complementary characteristics are determined, such as. Agglomerations of the substitute fuel particles or a probability of residence of the substitute fuel particles in a combustion chamber of the burner , Furthermore, a combustion time of the substitute fuel particles after leaving the burner mouth or an impact position or an impact time of the substitute fuel particles in a solid bed in the combustion chamber can be determined.
  • the distribution of the substitute fuel particles during a flight phase of the same can also be determined from the image data. The method can thus serve to safely and comprehensively monitor a firing process and to obtain a lot of data on different fuel fractions and compositions.
  • At least one control and / or control parameter such as primary air quantity, secondary air quantity, proportion of the substitute fuel, angle of a pneumodeflector or twisting of the air (also called “swirl”) can be set for the regulation or control of the burner ; for suitable settings, empirical values are used.
  • the invention can provide that on the basis of the infrared camera recordings and subsequent image processing, current and stored detected firing parameters can be compared with predetermined target firing parameters. From this, the burning behavior can be determined and evaluated according to predetermined criteria.
  • predetermined criteria there are quality criteria for various materials - for example, the proportion of free lime is a quality criterion for fired clinker.
  • the temperature in the oven or on certain areas in the oven or a desired flight behavior or combustion time are used as a quality criterion and also serve as a target parameter.
  • the combustion state can also be taken into account directly if z. B. is to prevent that substitute fuel lands in the fuel bed. For this purpose, the setpoint parameters can be adjusted accordingly.
  • the desired parameters alone can only be used to a limited extent for evaluation. However, if, for example, a deviation from a desired combustion time point or a deviation from the desired mean flight curve is to be used for the evaluation, the setpoint parameters can also be included in the evaluation.
  • an evaluation and subsequent evaluation can be carried out. This information can be used to discover characteristics of different fuel compositions and make predictions about their combustion process.
  • the infrared camera image can be used to detect the fuel and to derive characteristics such as the exit and flight behavior, which is divided into a flight curve, material scattering during the flight and a landing zone.
  • the combustion time of the particles can also be determined. It may be thrown back on the alternative Brennsioffahuri and thus made an assessment of the scattering behavior.
  • the properties of the fuel and the characteristic firing parameters can be monitored almost in real time and reacted early with changes.
  • Different regulatory strategies can be used to further increase the share of alternative fuels.
  • the invention offers the advantage that the monitoring makes it possible to use an overall higher proportion of alternative fuels in the total fuel for industrial combustion processes, without having a negative influence on the overall burning process and ultimately on the product quality.
  • the invention further provides an evaluation and control arrangement for carrying out the method according to the invention.
  • the arrangement has a burner with a burner mouth and an infrared camera for receiving substitute fuel particles in the Infrared spectral range, wherein the infrared camera is arranged in front of the burner mouth, that the burner mouth and a flame in front of the burner mouth in the receiving portion of the infrared camera is located.
  • the arrangement comprises a data processing unit which is operatively connected to the infrared camera and a control and control unit of the burner.
  • the invention can be used to analyze the escape and flight behavior of alternative fuels in industrial multi-fuel burners on the basis of images from infrared cameras, since this type of evaluation and control arrangement can promptly record a combustion process state by using the method according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of a monitoring arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a receiving section of the infrared camera with detected substitute fuel particles
  • Fig. 7 is a graph showing the distribution of the particles.
  • the monitoring assembly 10 shows a multi-fuel burner 1 with a combustion chamber 2 and a burner mouth 3.
  • the combustion chamber 2 is preceded by an infrared camera 4, which can accommodate a receiving section A.
  • the infrared camera 4 is operatively connected to a data processing unit 6 via data lines 9.
  • These has a memory 6a in which the parameters, values and models required for evaluation and control or regulation are stored.
  • the data processing unit 6 is connected to the control and regulation unit 7. This, in turn, is operatively connected to the burner 1, so that the control and regulation unit 7 can influence the combustion parameters of the combustion process by changing or adapting control and regulation parameters.
  • the receiving area A of the infrared camera 4 is shown schematically, with a flame 11 from the burner mouth 3 extends into the combustion chamber 2 into it. Within this flame 11, there are substitute fuel particles 5, which are carried in a specific trajectory F out of the burner mouth 3. After a certain time, which depends on the nature and the material of the respective substitute fuel used, these particles burn 5 or residues of the substitute fuel fall to the bottom of the combustion chamber 2 and form a solid bed. 8
  • FIG. 3 schematically shows an exemplary distribution of the substitute fuel particles 5, wherein the particles 5 fly within a jet trajectory F with a mean trajectory F 'out of the burner mouth 3 into the burner space 2.
  • the particles 5 can move alone or also form agglomerations 5 '.
  • coal regions K are formed at the burner mouth 3.
  • the illustrated multi-fuel burner 1 has, for example, two fuel feeds. A centrally located in the burner mouth supply for the substitute fuel. Another fuel supply is located coaxially around the center-mounted fuel feed and serves as a feed to the standard fuel, coal. Two feeds are necessary as coal and substitute fuel are often burnt together.
  • the coal areas K show the areas where the coal exits the burner and then burns in the furnace.
  • FIG. 3 shows a scheme of combustion with some coal so that the carbon regions K are formed.
  • FIGS. 4a to 4f show photographic images of an infrared camera 4 for various settings of the burner 1. From the burner mouth 3, the flame extends 11 in the burner chamber 2 inside, in which the particles are 5. Infrared images show particles 5 in a dark, almost black gray; the flame 11 can be seen around it in medium gray.
  • the six individual photographic images of FIGS. 4a to 4f represent a sequence of a continuous burning process, wherein different presettings have been made on the burner 1, which lead to the different focal images.
  • the settings of the burner 1 are the parameters EBS (proportion of the substitute fuel in percent), the pressure of the pneumodeflector in mbar and a twisting (also called “swirl")
  • EBS proportion of the substitute fuel in percent
  • the twisting or air turbulence is unitless and refers in the following numerical example to a Adjustment on the burner 1 and can be between a value of 1 and a value of 9.
  • FIG. 5 a photograph of the recording area for an exemplary burner setting. From the position and the size of the particles 5, a distribution can be calculated, from which their trajectory F and also an average trajectory 5 'can be determined. In addition, the maximum exit angle W of the total fuel at the burner mouth 3 (in FIG. 5 by means of two lines W on the left and right of FIG Burner mouth 3 shown) are analyzed.
  • the drawn rectangle designates a region of interest R, which is limited to the image analysis, in which area "search” and analysis are carried out after the particles 5.
  • Fig. 6 shows an already processed image which makes it possible to take a look at the image Based on this image, for example, individual particles 5 can be detected, whereby only the area in front of burner mouth 3, ie in a realistic flight range of the fuel, is considered.
  • FIG. 7 a kind of hit list can be created as shown in FIG.
  • the particles 5 are determined and their properties, such as size, position and distribution can be further processed by calculation, as shown in FIG. 7.
  • the individual particle detections of replacement fuel particles are marked as small crosses. From these detections, further, a column-by-column estimation for the location of the fuel can be made, and for a small number of columns of particle detections, the mean (thick crosses centered) and the standard deviation (crosses above and below the mean values) are formed. From this a normal distribution is derived.
  • the dimensions on the graphene axes correspond to those of a so-called interest region or "region of reff.
  • the substitute fuel particles 5 can be detected by means of the infrared camera 4 and with the aid of an imaging method.
  • parameters which are suitable for characterizing the exit-flight behavior of the particles 5 can be determined. These parameters can then readily be included in the regulation of the multi-fuel burner 1 and implemented by the control and regulation unit 7.
  • the imaging method preferably a camera technology is used which is sensitive in the infrared spectrum.
  • the infrared technology offers the particular advantage that smoke formation and other parts of the image that are obstructive in the visible spectrum are not detected, but only the image components likewise reflecting in the infrared spectrum, such as particles 5 or other solids, and their behavior in the combustion chamber 2 can be monitored and evaluated ,

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Auswerte- und Regelungsanordnung sowie ein Auswerte- und Regelungsverfahren eines Mehrstoffbrenners für alternative Brennstoffe bereit. Der Mehrstoffbrenner (1) weist eine Mess- und Regelungsanordnung (10) auf, die eine Infrarotkamera (4), die einem Brennermund (3) des Mehrstoffbrenners (2) zugeordnet ist, eine Datenverarbeitungseinheit (6) und eine Regelungs- und Steuerungseinheit (7) aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (6) mit der Regelungs- und Steuerungseinheit (7) und der Infrarotkamera (4) operativ verbunden ist. Mittels der Infrarotkamera (4) wird während eines Brennvorganges ein aktuelles Brennbild im Infrarotspektralbereich aufgenommen, wobei das Brennbild Bilddaten eines Aufnahmeabschnittes (A), der den Brennermund (3) umfasst und der Ersatzbrennstoff-Partikel (5) enthält, zeigt. Diese Ersatzbrennstoff-Partikel (5) werden mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinheit (6), aus den Bilddaten ermittelt und aktuelle charakteristische Brennparameter bestimmt. Selbige werden mit vorgegebenen Soll-Brennparametern verglichen. Bei Abweichen der aktuellen charakteristischen Brennparameter von den Soll-Brennparametern werden Regelungs- und/oder Steuerungsparameter in der Regelungs- und Steuerungseinheit (7) angepasst.

Description

AUSWERTE- UND REGELUNGSVERFAHREN FÜR MEHRSTOFFBRENNER UND AUSWERTE- UND REGELUNGSANORDNUNG DAFÜR Die Erfindung betrifft ein Auswerte- und Regelungsverfahren für Mehrstoffbrenner und eine Auswerte- und Regelungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
In der Zementindustrie, vor allem im Bereich der Klinkerherstellung müssen Rohmaterialien zunächst thermisch umgewandelt werden. Die thermische Umwandlung von Rohma- terial zum Klinker erfolgt dabei mithilfe eines Drehrohrofens. Die thermische Energie an den unterschiedlichen Stellen der Zementanlage wird durch Mehrstoffbrenner zur Verfügung gestellt, die es ermöglichen, den Anteil alternativer Brennstoffe (z. B. Fluff, Plastikschnipsel, Reifenflusen oder Tiermehl) zu erhöhen und so Kosten zu senken und Emissionen zu reduzieren.
Bisher konnte der Anteil von Ersatzbrennstoffen am Gesamtbrennstoff nicht stabil bei hohen Anteilen (>70%) gehalten werden, da alternative Brennstoffe Eigenschaften wie einen stark schwankenden Feuchtegehalt haben, der einen großen Einfluss auf die Verbrennung und die erzeugten Brenngase und das Endprodukt haben. Herabfallender, nicht voll- ständig verbrannter Brennstoff landet bei diesem Herstellungsprozess direkt im Reakti- onsbereich der Rohmaterialien und wirkt sich dadurch sogar direkt auf den chemischen Umwandlungsprozess und damit auf das entsprechende Endprodukt aus. Für einen konstant hohen Anteil an alternativen Brennstoffen ist eine dauerhafte Überwachung des Brennstoffes und des Prozesszustandes notwendig. Bisher vorhandene Messsysteme konnten den Prozesszustand nur zeitverzögert erfassen, was einen schnellen Eingriff bei schwankenden Brennstoff-Eigenschaften nicht möglich macht. So sind zum Beispiel sich ändernde Brennstoffeigenschaften im Brennstoffflugverhalten mit Kameras im visuell sichtbaren Wellenlängenbereich, wie sie häufig zu Prozessüberwachungsleitständen verwendet werden, nicht zu erkennen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Auswerte- und Regelungsverfahren für Mehrstoffbrenner bereitzustellen, um den Anteil an Ersatzbrennstoffen erhöhen bzw. hoch halten zu können.
Diese Aufgabe wird durch ein Auswerte- und Regelungsverfahren mit den Merkmalen des
BESTÄTIGUNGSKOPIE Anspruchs 1 und durch die entsprechende Auswerte- und Regelungsanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst.
Weiterbildungen bzw. bevorzugte Ausführungsformen des Auswerte- und Regelungsver- fahrens sowie der Auswerte- und Regelungsanordnung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auswerte- und Regelungsverfahrens wird mit einem Mehrstoffbrenner für alternative Brennstoffe ausgeführt, der eine Mess- und Regelungsanordnung aufweist, die eine Infrarotkamera hat, die einem Brennermund des Mehrstoffbrenners zugeordnet ist. Ferner ist dem Mehrstoffbrenner eine Datenverarbeitungseinheit und eine Regelungs- und Steuerungseinheit zugeordnet, die miteinander und mit der Infrarotkamera operativ verbunden sind. In einem Schritt a) wird mit der Infrarotkamera während eines Brennvorganges ein aktuelles Brennbild im Infrarotspektralbereich aufgenommen, wobei das Brennbild Bilddaten eines Aufnahmeabschnittes, der den Brennermund umfasst und der Ersatzbrennstoff-Partikel enthält, zeigt. In dem nachfolgenden Schritt b) werden die Bilddaten des Brennbildes an die Datenverarbeitungseinheit gesendet und dort werden in Schritt c) mit der Datenverarbeitungseinheit aus den Bilddaten die Ersatzbrennstoff-Partikel sowie Größe und Position einer Mehrzahl _ . . _ :u
uuci au n anci r ai ni\ci ci 1 1 ii nci i. Aus den in Schritt c) erfassten Daten werden in Schritt d) hiernach aktuelle charakteristische Brennparameter bestimmt und diese werden mit vorgegebenen Soll-Brennparametern verglichen.
Ferner wird in Schritt e) bei Abweichen der aktuellen charakteristischen Brennparameter von den Soll-Brennparametern in der Regelungs- und Steuerungseinheit die Regelungsund/oder Steuerungsparameter angepasst, die mit den charakteristischen Brennparametern korrelieren, und dadurch die charakteristischen Brennparameter geändert, bis die aktuellen charakteristischen Brennparameter den Soll-Brennparametern entsprechen. Schließlich kann das Verfahren kontinuierlich ausgeführt werden, wozu die vorgenannten Schritte a) bis e) kontinuierlich wiederholt werden.
Mittels des Verfahrens kann eine Verbrennung von Ersatzbrennstoff umfänglich über- wacht, vermessen und ausgewertet und zur Bewertung der Verbrennung genutzt werden. Dabei kann der gesamte Zeitraum der Verbrennung, d. h. von Eintritt des Brennstoffes in den Brenner, Austritt des Brennstoffes aus dem Brennermund, dessen Flugverhalten bis hin zu Verbrennung des Ersatzbrennstoffes im Brennraum, beobachtet werden. Dabei geht ein Brennstoff von einem kalten, ungezündeten Zustand zu einer Zündung innerhalb des Brenners über und verbrennt schließlich, im Idealfall vollständig. Manche Brennstoffe verbrennen nicht oder nur teilweise - auch dies kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren detektiert werden, so dass das Brennverhalten von Ersatzbrennstoffen besser verstanden werden kann und der Anteil in einem Brennprozess wesentlich erhöht werden kann.
„Brennparameter" oder auch Verbrennungsparameter im Sinne der Erfindung sind alle bildbasierten Kenngrößen, die aus den Bilddaten bzw. der Aufnahme durch die Infrarotkamera aufgenommen bzw. durch die nachfolgende Auswertung bestimmt werden können. Die Brennparameter beschreiben den Zustand bzw. können den Zustand der Verbrennung aktuell und über eine bestimmte Zeit abbilden.„Regelungs- und/oder Steuerungsparameter" im Sinne der Erfindung sind alle bekannten Stellgrößen, die dazu dienen können, den Brenner einzustellen und den Brennprozess nachhaltig zu beeinflussen. Die Erfindung betrifft ein Auswerte- und Regelungsverfahren, wobei eine Vorsteuerung bezüglich der Brennstoffzusammensetzung beinhaltet sein kann.
„Anpassen der Brennparameter" bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Brennparameter an Sollvorgaben angenähert werden können. Sie bilden daher dynamische Werte, die sich ständig ändern und sich im Idealfall Sollvorgaben annähern. Der Begriff„aktuell" ist immer zu einer bestimmten Zeit zu sehen, und ändert sich im Laufe der Zeit bzw. passt sich an. Aktuelle Werte zu einem ersten Zeitpunkt bei bestimmten Brennereinstellungen können ohne weiteres anders sein als aktuelle Werte zu einem zweiten Zeitpunkt bei bestimmten Brennereinstellungen. Der„Brennvorgang" im Sinne der Erfindung ist jeder Zünd- und Verbrennungsvorgang sowie jedes Austritt- und Flugverhalten von Ersatzbrennstoff. Ein„Brennbild" im Sinne der Erfindung zeigt ein Bild des gesamten Verbrennungsvorgangs - so Brennstoffzuführung aus dem Brennermund, Zündungsverhalten des Brennstoffes und dessen Verbrennungsverhalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Auswerte- und Regelungsverfahren wird es möglich, durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Infrarotkamera einen Brenner während des Brennvorgangs nahezu nahtlos zu überwachen. Die Verbrennungsgase werden beim Einsatz einer Infrarotkamera mit speziellem Spektralfilter sehr viel durchlässiger für Strahlung (quasi fast transparent). Dadurch ist es erst möglich den Brennstoff in den Aufnahmen zu erkennen. Bei Messung im visuellen Spektralbereich würde die Flamme den Blick auf den Ersatzbrennstoff versperren. Daher bietet die Kamera Einblick in den Verbrennungspro- zess, indem die vorhandenen Verbrennungsgase durch die Erfassung mittels Infrarot und damit Erfassung eines nicht unmittelbar sichtbaren Partikelanteils aufgezeigt werden. Es kann ermöglicht werden, die Veränderung der Brennstoffeigenschaften nachzuvollziehen und im Bedarfsfall sofort zu korrigieren. Es kann händisch geregelt bzw. gesteuert werden, wobei durch Anzeigen des KamerabiJdes in einem Leitstand und der bestimmten Brennparameter die erforderlichen Auswerte- und Regelungsparameter in einer Ausführungsform manuell eingestellt werden können. Alternativ kann die Steuerung bzw. Rege- lung auch automatisch erfolgen, wozu die Brennparameter durch das erfindungsgemäße Verfahren mittels der Auswerte- und Regelungseinheit nach und nach angepasst werden können.
Die aus einem bildgebenden Verfahren bestimmten resultierenden Kenngrößen bzw. Brennparameter können für eine Regelung bzw. Steuerung des Brennprozesses verwendet werden, wodurch die Brennerparameter weiter angepasst werden können. Die sich ändernden Brennstoffeigenschaften zeigen sich in den Infrarotkameraaufnahmen unter anderem durch Intensitätsunterschiede innerhalb der Aufnahme, dynamische Änderungen über die Zeit und durch Modellabweichungen. Hierzu werden verschiedene Parameter verwendet, um beispielsweise die Intensitätsunterschiede und dynamischen Änderungen der Partikelpositionen über die Zeit abzubilden und weiteren Berechnungen zuzuführen. So kann die Erfindung vorsehen, dass zum Ermitteln bzw. Detektieren oder auch Segmentieren der Ersatzbrennstoff-Partikel aus Bilddaten eines oder mehrerer Bildes/Bilder ein oder mehrere Parameter Temperatur, Intensität, Geschwindigkeitsbetrag, Geschwin- digkeitsrichtung und wahrscheinlicher Position eines Partikels aufgrund vorbekannter Temperatur- bzw. Wahrscheinlichkeits- bzw. Geschwindigkeitsmodellen bestimmt wird und ferner aus Bilddaten zweier oder mehr Bilder eine Geschwindigkeit des Brennprozesses bestimmt wird. Die verwendeten Modelle basieren auf Prozesswissen, dass einem dem Fachmann vorbekannten Wissen über Verbrennungsprozesse entspricht und sich aus dem Anwendungsbereich der Verbrennung ergibt.
Verschiedene Bildverarbeitungsverfahren können eingesetzt werden. Dabei kann bevorzugt ein Verfahren verwendet werden, nach dem zunächst eine Bildvorverarbeitung stattfindet, in der auf einem Einzelbild zunächst kontrastverstärkende Bildverarbeitungsverfah- ren angewendet werden und eine Reduzierung auf eine Interessensregion („Region of In- terest") stattfindet, in der bspw. eine Mehrzahl der Partikel statistisch vermutet wird.
Nach dieser Bildvorverarbeitung erfolgt eine so genannte Segmentierung. Über die Interessensregion wird ein Texturfilter gelegt, wonach eine weitergehende Segmentierung nach Partikeln oder Partikelagglomerationen stattfinden kann. Hierbei gibt es die Möglichkeit, dass bereits eine Region aus der Segmentierung entfernt wird, wenn in dieser weitere, zu prüfende Eigenschaften, wie z. B. Größe, Position, Entfernung zum Brennermund, etc. zu sehen sind. Auch können in bestimmten Regionen die vorgenannten Eigenschaften separat überprüft werden und, falls die Vorgaben zu den Eigenschaften nicht er- füllt werden, die Region aus der Segmentierung entfernt werden. Weiter besteht die Möglichkeit, zeitliche Filterungen der Bilddaten durchzuführen (z.B. zeitlicher Mittelwertfilter), um Bildbereiche mit Brennstoff von anderen Bildbereichen deutlicher abgrenzen zu können. Die Segmentierung des Brennstoffs auf Basis von Einzelbildern und die Segmentierung auf Basis der zeitlichen Filterung einer Bildsequenz können in vorteilhafter Weise, beispielsweise mit Hilfe einer Maximum-A-Posteriori-Schätzung kombiniert werden, um eine Verbesserung der Segmentierungsgenauigkeit zu erzielen.
Nach dieser Segmentierung kann eine Kenngrößenextraktion erfolgen. Es können Eigenschaften einzelner Partikel auf Basis der Segmentierung in Einzelbildern berechnet wer- den (z.B. Größe, Abstand zum nächsten Partikel, Aufenthaltsort/Position, Agglomeration ja/nein). Auf Basis der Segmentierung zeitlich gefilterter Bilddaten und auf Basis der Kombination aus beiden Segmentierungen können weitere Kenngrößen rechnerisch bestimmt werden. Es kann für jede Bildspalte eine Normalverteilung (Mittelwert und Standardabweichung) für den Aufenthalt von Brennstoff berechnet werden. Auf Basis dieser Verteilungen lassen sich dann unter anderem die mittlere Flugbahn des Brennstoffs und das Verteilungsverhalten bzw. Streuverhalten des Brennstoffs in der Flugphase berechnen.
Die Erfindung sieht vor, dass einer oder mehrere charakteristische Brennparameter wie Position, Größe, Verteilung, mittlere Flugbahn, Verbrennungszeitpunkt, Verteilungsverhalten bzw. Streuverhalten der Ersatzbrennstoff-Partikel im Brennraum ausgewählt werden können. Vorteilhaft werden aus den Bilddaten zusätzliche Informationen bestimmt, die für eine Analyse des Brennvorgangs innerhalb des Brennraumes genutzt werden können. Die Erfindung sieht ferner in einer Weiterführung vor, dass in einem Schritt c') aus den Bilddaten weitere, die charakteristischen Brennparameter ergänzende Kenngrößen bestimmt werden, wie bspw. Agglomerationen der Ersatzbrennstoff-Partikel oder auch eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Ersatzbrennstoff-Partikel in einem Brennraum des Brenners. Ferner kann ein Verbrennungszeitpunkt der Ersatzbrennstoffpartikel nach Ver- lassen des Brennermundes bzw. eine Auftreffposition bzw. eine Auftreffzeit der Ersatzbrennstoff-Partikel in einem Feststoffbett in dem Brennerraum festgestellt werden. Auch die Verteilung der Ersatzbrennstoff-Partikel während einer Flugphase derselben kann aus den Bilddaten bestimmt werden. Das Verfahren kann somit dazu dienen, einen Brennvorgang sicher und umfassend zu überwachen und eine Menge Daten über verschiedene Brennstoffanteile und -Zusammensetzungen zu erhalten.
Ferner kann für die Regelung bzw. Steuerung des Brenners zumindest ein Regelungsund/oder Steuerungsparameter wie Primäriuftmenge, Sekundäriuftmenge, Anteil des Ersatzbrennstoffes, Winkel eines Pneumodeflektors bzw. Verdrallung der Luft (auch„swirl" genannt) eingestellt werden. Vorzugsweise können diese Stellgrößen den Brennprozess beeinflussen; für geeignete Einstellungen werden u. a. Erfahrungswerte genutzt.
Neben einer Überwachung und Regelung des Brennvorganges kann die Erfindung vorsehen, dass auf Grundlage der Infrarot-Kameraaufnahmen und einer anschließenden Bild- Verarbeitung aktuelle und gespeicherte erfasste Brennparameter mit vorbestimmen Soll- Brennparametern verglichen werden können. Daraus kann das Brennverhalten bestimmt werden und dieses nach vorbestimmten Kriterien bewertet werden. So gibt es für verschiedene Materialien Qualitätskriterien - bspw. ist für gebrannten Klinker der Anteil von Freikalk ein solches Qualitätskriterium. Ferner kann auch die Temperatur im Ofen bzw. an bestimmten Bereichen im Ofen oder ein gewünschtes Flugverhalten oder ein Verbrennungszeitpunkt als Qualitätskriterium herangezogen werden und zudem als Sollparameter dienen. Ferner kann auch direkt der Verbrennungszustand berücksichtigt werden, wenn z. B. verhindert werden soll, dass Ersatzbrennstoff im Brennbett landet. Hierzu können auch die Soll-Parameter entsprechend angepasst werden.
Da sich das tatsächliche Verbrennungsverhalten allein anhand der berechneten Brennparameter zeigt, können die Soll-Parameter alleine nur bedingt zur Bewertung herangezogen werden. Wenn jedoch bspw. eine Abweichung von einem gewünschten Verbren- nungszeitpunkt oder eine Abweichung von der gewünschten mittleren Flugkurve zur Bewertung genutzt werden soll, können auch die Soll-Parameter Eingang in die Bewertung finden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Auswertung und an- schließende Bewertung durchgeführt werden kann. Diese Informationen können genutzt werden, um Eigenschaften verschiedener Brennstoffzusammensetzungen herauszufinden und Voraussagen über deren Verbrennungsprozess zu treffen.
Vorteilhaft kann mithilfe der Infrarotkamera-Aufnahme der Brennstoff detektiert werden und es können Eigenschaften wie beispielsweise das Austritts-und Flugverhalten, das sich in einer Flugkurve, Materialstreuung während des Flugs und einer Landezone aufteilt, abgeleitet werden. Auch der Verbrennungszeitpunkt der Partikel kann bestimmt werden. Es kann ein Bück auf den alternativen Brennsioffanieii geworfen werden und somit eine Beurteilung des Streuverhaltens erfolgen. Hierdurch können die Eigenschaften des Brennstoffs und die charakteristischen Brennparameter nahezu in Echtzeit überwacht werden und frühzeitig mit Änderungen reagiert werden. Unterschiedliche Regelungsstrategien können angewandt werden, um den Anteil an alternativen Brennstoffen noch weiter zu erhöhen. Im Gesamten bietet die Erfindung den Vorteil, dass durch die Überwachung ein insgesamt höherer Anteil an alternativen Brennstoffen am Gesamtbrennstoff für in- dustrielle Verbrennungsprozesse verwendet werden kann, ohne einen negativen Einfluss auf den Brennprozess insgesamt und letztendlich auf die Produktqualität zu haben.
Die Erfindung sieht ferner eine Auswerte- und Regelungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor. Die Anordnung weist einen Brenner mit einem Brennermund und einer Infrarotkamera zur Aufnahme von Ersatzbrennstoff-Partikeln im Infrarotspektralbereich auf, wobei die Infrarotkamera derart vor dem Brennermund angeordnet ist, dass der Brennermund und eine Flamme vor dem Brennermund im Aufnahmeabschnitt der Infrarotkamera liegt. Ferner weist die Anordnung eine Datenverarbeitungseinheit auf, die operativ mit der Infrarotkamera und einer Regelungs- und Steuereinheit des Brenners verbunden ist.
Vorteilhaft kann durch die Erfindung das Austritts- und Flugverhalten von Ersatzbrennstoffen bei industriellen Mehrstoffbrennern auf Basis von Aufnahmen von Infrarotkameras analysiert werden, da diese Art der Auswerte- und Regelungsanordnung einen Brennpro- zesszustand durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeitnah erfassen kann.
Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschrei- bung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Aufnahmeabschnins der infrarot-Ka- mera mit detektierten Ersatzbrennstoff-Partikeln,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Verteilung der Ersatzbrennstoff-Partikel,
Fig. 4a-f fotografische Ansicht eines Brennermundes mit austretenden Ersatzbrennstoff- Partikeln bei unterschiedlichen Brennereinstellungen,
Fig. 5 eine fotografische Ansicht einer bildbearbeiteten Aufnahme,
Fig. 6 eine bearbeitete fotografische Aufnahme mit erfassten Partikeln, und
Fig. 7 einen Graphen mit der Verteilung der Partikel.
In Fig. 1 zeigt die Überwachungsanordnung 10 einen Mehrstoffbrenner 1 mit einem Brennraum 2 sowie einem Brennermund 3. Dem Brennraum 2 ist eine Infrarotkamera 4 vorgeordnet, die einen Aufnahmeabschnitt A aufnehmen kann. Die Infrarotkamera 4 ist über Datenleitungen 9 operativ mit einer Datenverarbeitungseinheit 6 verbunden. Diese weist einen Speicher 6a auf, in dem die für die Auswertung und Steuerung bzw. Regelung erforderlichen Parameter, Werte und Modelle gespeichert sind. Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit 6 mit der Steuerungs- und Regelungseinheit 7 verbunden. Diese wiederum ist operativ mit dem Brenner 1 verbunden, so dass die Regelung-und Steuerungsein- heit 7 durch ändern bzw. anpassen von Steuerungs- und Regelungsparametern Einfluss auf die Brennparameter des Brennprozesses nehmen kann.
In Fig. 2 ist der Aufnahmebereich A der Infrarotkamera 4 schematisch dargestellt, wobei sich eine Flamme 11 aus dem Brennermund 3 in den Brennraum 2 hinein erstreckt. Inner- halb dieser Flamme 11 liegen Ersatzbrennstoff-Partikel 5 vor, die in einer bestimmten Flugbahn F aus dem Brennermund 3 hinaus getragen werden. Nach einer bestimmten Zeit, die von der Beschaffenheit und dem Material des jeweilig verwendeten Ersatzbrennstoffes abhängt, verbrennen diese Partikel 5 bzw. Reste des Ersatzbrennstoffes fallen auf den Boden des Brennraumes 2 und bilden ein Feststoffbett 8.
In Fig. 3 ist eine beispielhafte Verteilung der Ersatzbrennstoff-Partikel 5 schematisch dargestellt, wobei die Partikel 5 innerhalb einer strahJförmigen Flugbahn F mit einer mittleren Flugbahn F' aus dem Brennermund 3 heraus in den Brennerraum 2 fliegen. Die Partikel 5 können sich alleine bewegen oder auch Agglomerationen 5' bilden. Ferner bilden sich am Brennermund 3 Kohlebereiche K. Der dargestellte Mehrstoffbrenner 1 hat beispielsweise- zwei Brennstoffzuführungen. Eine mittig im Brennermund angeordnete Zuführung für den Ersatzbrennstoff. Eine weitere Brennstoffzuführung befindet sich koaxial um die in der Mitte angeordnete Ersaizbrennsioffzuführung und dieni als Zuführung für den Siandard- brennstoff Kohle. Es sind zwei Zuführungen notwendig, da oft Kohle und Ersatzbrenn- Stoffe gemeinsam verbrannt werden. Die Kohlebereiche K zeigen die Bereiche, in denen die Kohle aus dem Brenner austritt und dann im Ofen verbrennt. Sie verbrennt recht schnell, so dass der Bereich K im Vergleich zu dem langsamer verbrennenden Ersatzbrennstoff seitlich direkt vor dem Brennermund liegt. Wird keine Kohle verbrannt, z. B. wenn 100% Ersatzbrennstoff verwendet wird, gibt es keinen Kohlebereich K. Fig. 3 zeigt ein Schema einer Verbrennung mit einem gewissen Anteil Kohle, so dass sich die Kohlebereiche K ausbilden.
Die Fig. 4a bis 4f zeigen fotografische Aufnahmen einer Infrarotkamera 4 für verschiedene Einstellungen des Brenners 1. Aus dem Brennermund 3 erstreckt sich die Flamme 11 in den Brennerraum 2 hinein, worin sich die Partikel 5 befinden. In den Infrarotaufnahmen zeigen sich die Partikel 5 in dunklem, fast schwarzen Grau; die Flamme 11 ist dort herum in mittlerem Grau zu sehen. Die sechs fotografischen Einzelbilder der Fig. 4a bis 4f stellen eine Folge eines laufenden Brennprozesses dar, wobei am Brenner 1 verschiedene Voreinstellungen vorgenommen wurden, die zu den unterschiedlichen Brennbildern führen. Die Einstellungen des Brenners 1 sind hierbei die Parameter EBS (Anteil des Ersatzbrennstoffes in Prozent), der Druck des Pneumodeflektors in mbar sowie eine Verdrallung (auch„swirl" genannt). Die Verdrallung oder auch Luftverwirbelung ist einheitslos und bezieht sich im nachfolgenden Zahlenbeispiel auf eine Einstellung an dem Brenner 1 und kann zwischen einem Wert 1 und einem Wert 9 liegen. Diese drei Parameter sind in der folgenden Tabelle kurz zusam- mengefasst, und zeigen, wie mittels der Parametereinstellungen ein Partikelstrahl in seiner Flugbahn beeinflusst und auch fokussiert werden kann.
Mittels eines bildgebenden Verfahren, das u. a. auf der Auswertung verschiedener Größen, wie der Temperatur, der Helligkeit, Intensität der Flamme 11 sowie einer allgemeinen Verteilung der Partikel 5 im Infrarotbereich basiert, können Größe sowie Position und da- mit die einzelnen Partikel 5 selbst (die als kleine Kreuze dargestellt sind) erfasst werden, wie Fig. 5 zeigt, eine fotografische Aufnahme des Aufnahmebereichs für eine beispielhafte Brennereinstellung. Aus der Position und der Größe der Partikel 5 lässt sich eine Verteilung errechnen, woraus ihre Flugbahn F und auch eine mittlere Flugbahn 5' bestimmt werden kann. Daneben können auch der maximale Austrittswinkel W des Gesamt- brennstoffs am Brennermund 3 (in Fig. 5 mittels zweier Linien W links und rechts des Brennermundes 3 dargestellt) analysiert werden. Das eingezeichnete Rechteck bezeichnet eine Interessenregion R, auf die sich in der Bildanalyse beschränkt wird, wobei in diesem Bereich nach den Partikeln 5„gesucht" und analysiert wird. Die Fig. 6 zeigt ein bereits verarbeitetes Bild, das es ermöglicht, einen Blick auf den alternativen Brennstoffanteil (Partikel 5) und eine Beurteilung deren Streuverhaltens zu werfen. Aufbauend auf diesem Bild können z. B. einzelne Partikel 5 detektiert werden. Hierbei wird nur der Bereich vor dem Brennermund 3, d. h. in einem realistischen Flugbereich des Brennstoffes, betrachtet.
Werden diese Partikeldetektionen über einen längeren Zeitraum beobachtet, kann eine Art Trefferliste erstellt werden, wie in Fig. 7 zu sehen. Die Partikel 5 sind bestimmt und ihre Eigenschaften, wie Größe, Position und Verteilung können rechnerisch weiter verarbeitet werden, wie in Fig. 7 dargestellt. Die einzelnen Partikeldetektionen von Ersatz- brennstoffpartikeln sind als kleine Kreuze gekennzeichnet. Aus diesen Detektionen kann des Weiteren eine spaltenweise Schätzung für den Aufenthaltsort des Brennstoffes durchgeführt werden, wobei für eine kleine Anzahl an Spalten der Partikeldetektionen wird der Mittelwert (dicke Kreuze mittig) und die Standardabweichung (Kreuze oberhalb und unterhalb der Mittelwerte) gebildet. Daraus wird jeweils eine Normalverteilung abgeleitet. Die Abmessungen an den Graphenachsen entsprechen denen einer sogenannten Interes- sensregion oder auch„region of interesf . Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus einer solchen Interessensregion und die mittels Gaußabschätzung ermittelten Verläufe (Linien G) von ausgewählten Schätzungen innerhalb der interessensregion R, die den zugehörigen Mittelwerten und oberhalb und unterhalb davon dem Ισ-lntervall dieser Schätzungen der Partikeldetektionen entsprechen. Die kontinuierlichen Kurven stellen geschätzte Normalverteilungen für den Aufenthaltsort von Partikeln in der jeweiligen Spalte dar (auf Basis der Mittelwerte und Standardabweichungen). Mit Hilfe der Detektionen kann in einem weiteren Schritt auch eine Flugbahnschätzung durchgeführt werden. Aus dem Graphen kann daher auf die Flugbahn F und die mittlere Flugbahn F' der Partikel 5 geschlossen werden.
Zur kamerabasierten Erfassung des Austritts-und Flugverhaltens von Ersatzbrennstoffpartikeln eines industriellen Mehrstoffbrenners 1 sowie dessen Regelung und Steuerung kann mittels der Infrarotkamera 4 und unter zu Hilfenahme eines bildgebenden Verfahrens die Ersatzbrennstoff-Partikel 5 detektiert werden. Auf Grund der berechneten bildbasierten Kenngrößen der Ersatzbrennstoff-Partikel 5, können Kenngrößen ermittelt werden, die sich zur Charakterisierung des Austritts-Flug- verhaltens der Partikel 5 eignen. Diese Kenngrößen können hiernach ohne weiteres in die Regelung des Mehrstoffbrenners 1 Eingang finden und von der Steuerungs- und Rege- lungseinheit 7 umgesetzt werden.
Vorteilhaft ist insbesondere, dass mittels des bildgebenden Verfahrens vorzugsweise eine Kameratechnologie eingesetzt wird, die im Infrarotspektrum sensitiv ist. Die Infrarot-Technik bietet hierbei den besonderen Vorteil, dass Rauchbildung sowie weitere im sichtbaren Spektrum hinderliche Bildanteile nicht erfasst werden, sondern nur die ebenfalls im Infrarotspektrum reflektierenden Bildbestandteile, wie Partikel 5 oder andere Feststoffe erfasst und deren Verhalten im Brennraum 2 überwacht und bewertet werden können.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Mehrstoffbrenner
2 Brennraum
3 Brennermund
4 Infrarotkamera
5 Ersatzbrennstoff-Partikel
5' Agglomerationen
6 Datenverarbeitungseinheit
6a Speicher
7 Regelungs- und Steuerungseinheit
8 Feststoffbett
9 Datenleitungen
10 Überwachungsanordnung
11 Flamme
A Aufnahmeabschnitt
F Flugbahn
F' Mittlere Flugbahn
K Kohlebereich
R Interessensregion
G Linie der Gaußabschätzung
W Austrittswinkel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Auswerte- und Regelungsverfahren eines Mehrstoffbrenners für alternative Brennstoffe, der eine Mess- und Regelungsanordnung (10) aufweist, die
- eine Infrarotkamera (4), die einem Brennermund
(3) des Mehrstoffbrenners (1) zugeordnet ist,
- eine Datenverarbeitungseinheit (6),
- und eine Regelungs- und Steuerungseinheit (7) aufweist,
wobei die Datenverarbeitungseinheit (6) mit der Regelungs- und Steuerungseinheit (7) und der Infrarotkamera (4) operativ verbunden ist,
umfassend die Schritte
a) mittels der Infrarotkamera
(4) während eines Brennvorganges Aufnehmen eines aktuellen Brennbildes im Infrarotspektralbereich, wobei das Brennbild Bilddaten eines Aufnahmeabschnittes (A), der den Brennermund (3) umfasst und der Ersatzbrennstoff-Partikel (5) enthält, zeigt,
b) Senden der Bilddaten des Brennbildes an die Datenverarbeitungseinheit (6), c) mittels der Datenverarbeitungseinheit (6) aus den Bilddaten Ermitteln der Ersatzbrennstoff-Partikel (5) und Ermitteln der Größe und Position zumindest einer Mehrzahl der Partikel (5),
d) aus den in Schritt c) ermittelten Daten Bestimmen aktueller charakteristischer
Rronnnaramotor ι mrl \/ornloirhon Horcolhc-n mit unmanehenen Qnll-Rronnnoramo- tern,
e) bei Abweichen der aktuellen charakteristischen Brennparameter von den Soll- Brennparametern in der Regelungs- und Steuerungseinheit (7) Anpassen von Regelungs- und/oder Steuerungsparametern, die mit den charakteristischen Brennparametern korrelieren, und dadurch Ändern der charakteristischen Brennparameter, bis die aktuellen charakteristischen Brennparameter den Soll-Brennparametern entsprechen,
f) kontinuierliches Wiederholen der vorgenannten Schritte a) bis e). Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei in Schritt c)
zum Ermitteln von Ersatzbrennstoff-Partikeln (5) aus Bilddaten zumindest eines Bildes zumindest ein Parameter aus der Gruppe von Temperatur, Intensität, Geschwindigkeitsbetrag, Geschwindigkeitsrichtung und wahrscheinlicher Position eines Partikels (5) aufgrund vorbekannter Temperatur- und/oder Wahrscheinlichkeitsund/oder Geschwindigkeitsmodelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei
der zumindest eine charakteristische Brennparameter aus der Gruppe Position, Größe, Verteilung, mittlere Flugbahn, Verbrennungszeitpunkt, Verteilungsverhalten und/oder Streuverhalten der Ersatzbrennstoff-Partikel (5) im Brennraum (2) ausgewählt ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
umfassend den Schritt
c') aus den Bilddaten ferner Bestimmen
- von Agglomerationen 5' der Ersatzbrennstoff-Partikel (5), und/oder
- einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Ersatzbrennstoff-Partikel (5) in einem Brennraum (2) des Brenners (1), und/oder
- Verbrennungszeitpunktes der Ersatzbrennstoff-Partikel (5) nach Verlassen des Brennermundes (3), und/oder
- Feststellen einer Auftreffposition und/oder einer Auftreffzeit der Ersatzbrennstoff- Partikel (5) in einem Feststoffbett (8) in dem Brennerraum (2), und/oder
- einer Verteilung der Ersatzbrennstoff-Partikel
(5) während einer Flugphase.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei
in Schritt e) für eine Regelung und/oder Steuerung an dem Brenner (1) zumindest ein Regelungs- und/oder Steuerungsparameter aus der Gruppe von Primärluft- menge, Sekundärluftmenge, Druck eines Pneumodeflektors und/oder Verdrallung der Luft einstellbar ist.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5,
umfassend den Schritt
e') Vergleichen von aktuellen und gespeicherten bestimmten Brennparametern mit vorbestimmen Soll-Brennparametern, daraus Bestimmen eines Brennverhaltens und Bewerten des Brennverhaltens nach vorbestimmten Kriterien.
7. Auswerte- und Regelungsanordnung (10) zur Durchführung des Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anordnung (10) einen Brenner (1) mit einem Brennermund (3) und eine Infrarotkamera (4) zur Aufnahme von Ersatzbrennstoff-Partikeln (5) im Infrarotspektralbereich aufweist, wobei die Infrarotkamera (4) derart vor dem Brennermund (3) angeordnet ist, dass der Brennermund (3) und eine Flamme (11) vor dem Brennermund (3) im Aufnahmeabschnitt (A) der Infrarotkamera (4) liegen, und
- dass die Anordnung (1) eine Datenverarbeitungseinheit (6) aufweist, die operativ mit der Infrarotkamera (4) und einer Regelungs- und Steuereinheit (7) des Brenners (1) verbunden ist.
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