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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR MONITORING A COMBUSTION PROCESS AND CORRESPONDING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/048667
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring a combustion process, whereby a substance arranged in the bed of an oven is reacted in a flame by heat introduction on firing, whereby data on the flame or the substance in the bed is recorded by means of at least one sensor. The heat input into the bed is determined from said data and used for quality determination.

Inventors:
SCHMIDT DIRK (DE)
BEYER BERND (DE)
WINTRICH FRANZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/013899
Publication Date:
June 12, 2003
Filing Date:
December 07, 2002
Export Citation:
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Assignee:
POWITEC INTELLIGENT TECH GMBH (DE)
SCHMIDT DIRK (DE)
BEYER BERND (DE)
WINTRICH FRANZ (DE)
International Classes:
F23N5/08; F27B7/42; F27D21/02; G01J5/00; G01N21/72; (IPC1-7): F27B7/42; F27D21/02; G01N21/72; G01J5/00; F23N5/08
Foreign References:
US5997288A1999-12-07
DE19950981A12000-04-27
DE2515807A11975-10-23
DE19710206A11998-09-17
Attorney, Agent or Firm:
Held, Thomas (Klopstockstr. 63, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines Brennvorgangs, bei dem in einem Ofen eine in einem Bett des Ofens angeordnete Substanz unter Wärmezufuhr mittels Be feuerung durch eine Flamme umgesetzt wird, wobei mittels wenigstens eines Sensors Daten (SF, SW, SB, SZ, MB, Mz) der Flamme und/oder der Substanz im Bett erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus den vom Sensor erfaßten Daten (SF, SW, SB, SZ, MB, Mz) der Wärmeeintrag (QB) ins Bett ermittelt und zur Qualitätsbestimmung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Daten die Wär mestrahlung (SF, SW, SB, SZ) der Flamme und des Bettes vom Sensor erfaßt und dann normiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlun gen (SF, Sw, SB, SZ) der Flamme und des Bettes mittels der zugeführten und/oder produzierten Mengen (MB, Mz) an Energie und Material normiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Rege lung des Brennvorgangs die normierten Wärmestrahlungen (SF/MB, SW/MB, SB/Mz, Sz/Mz) bei einer bestimmten Temperatur möglichst in konstanter Relati on zueiander gehalten werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Rege lung des Brennvorgangs der Wärmeeintrag (QB) in Bett aus der Differenz der normierten Wärmestrahlungen (SF/MB, SB/Mz) der Flamme und des Bettes er mittelt und bei einer bestimmten Temperatur optimiert wird.
6. Vorrichtung zum Überwachen eines Brennvorgangs mittels eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Sensor zur Mes sung von Daten (SF, Sw ? Sß, Sz, Mß, Mz) des in einem Ofen zur Umsetzung ei nes Substanz stattfindenden Brennvorgangs und durch einem Rechner zur Aus wertung der vom Sensor erfaßten Daten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner den Brennungsvorgang im Ofen regelt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner zur Regelung ein neuronales Netz implementiert.
Description:
Verfahren zur Überwachung eines Brennvorgangs und Vorrichtung hierzu Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Brennvorgangs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 und eine Vorrichtung hierzu mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 6.

Aus der DE 199 50 981 AI ist ein Drehrohrofen zum Umsetzen einer Substanz be- kannt, bei welchem für die Zementherstellung das eingangs genannte Verfahren ein- setzt wird. Hierbei werden spektroskopische Daten des gebrannten Zementes ermit- telt, aus deren Intensität, insbesondere derjenigen von Kalziumhydroxid, auf die Klinkerzahl (FCAO) als Maß für die Qualität des Zements geschlossen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß aus den vom Sensor erfaßten Daten der Wärmeeintrag ins Bett ermit- telt und zur Qualitätsbestimmung verwendet wird, wobei der Wärmeeintrag vor- zugsweise über die ortsabhängige Wärmestrahlung der Flamme und der Substanz im Bett ermittelt wird, steht ein gegenüber der spektroskopischen Messung einfacher zu ermittelndes Maß für die Qualität der umgesetzten Substanz zur Verfügung. Dies

gilt insbesondere, wenn der Wärmeeintrag ins Bett bzw. die Wärmestrahlung der Flamme und des Bettes optisch erfaßt werden, also die zur Flammenbeobachtung sowieso vorhandene Kameraanordnung verwendet wird. Die Wärmestrahlung der Flamme und des Bettes werden vorzugsweise mittels der zugeführten Mengen an Material und Energie normiert und für eine Regelung des Brennvorgangs dahinge- hend eingesetzt, daß die normierten Wärmestrahlungen bei einer bestimmten Tem- peratur möglichst in konstanter Relation gehalten werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind für alle Umsetzvorgänge einsetzbar, bei denen das Umsetzen, Verbacken, Sintern oder dergleichen der Substanz vom spezi- fischen Wärmeeintrag abhängt, also beispielsweise beim Brennen von Zement oder Kalk oder bei der Glasherstellung.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Der Innenraum eines als Drehrohrofen ausgebildeten Zementofens weist einen Bo- denbereich auf, welcher als Bett, Sinterzone oder Klinkerbett bezeichnet wird. Im Bett entsteht während des Brennvorgangs der fertige Zement. Oberhalb des Bettes ist der Bereich, in welchem sich während des Brennvorgangs die Flamme ausbildet.

Mittels mehrerer Wärmestrahlungssensoren, beispielsweise einer Mehrchip-CCD- Kamera, einer CMOS-Kamera oder einer Glasfaserkamera mit mehreren voneinan- der unabhängigen Glasfasern, jeweils mit angeschlossener Bildverarbeitung, wird die Wärmestrahlung SF der Flamme, die Wärmestrahlung SB des im Bett entstehen- den Zementes, die Wärmestrahlung Sz des Zementes (Klinkers) nach der Flamme und die Wärmestrahlung Sw der Drehrohrofenwand an mehreren Orten und über längere Zeit hinweg erfaßt und die Daten einem Rechner zugeführt.

Die absoluten Werte der Wärmestrahlung werden dann noch normiert, und zwar die Wärmestrahlungen SF und Sw der Flamme bzw. der Drehrohrofenwand mit der Menge und Qualitität des Brennstoffes, also dem Brennwert MB, und die Wär-

mestrahlungen SB und Sz des Bettes mit der produzierten Klinkermenge (Zementmenge) Mz. Bei einer vom Rechner, beispielsweise mittels eines neuronalen Netzes, vorgenommenen Regelung wird eine Funktion dieser verscheidenen nor- mierten Wärmestrablungen verwendet, also f (SF/MB, SW/MB, SB/MZ, Sz/Mz).

Der Brennvorgang wird dahingehend geregelt, daß bei einer bestimmten Temperatur eine möglichst konstante Relation zwischen diesen normierten Wärmestrahlungen erhalten bleibt.

Die Differenz zwischen der normierten Wärmestrahlung SF/MB der Flamme und derjenigen SB/Mz des Bettes bestimmt im wesentlichen den Wärmeeintrag QB ins Bett, also die dem Bett zugeführte Wärmemenge. Der FCAO-Wert, welcher ein Maß für die Qualität des Zements ist, hängt direkt von diesem (spezifischen) Wär- meeintrag QB ins Bett ab, wobei die Qualität aufgrund der Ortsabhängigkeit des Wärmeeintrags QB lokal unterschiedlich sein kann. Mit der Regelung des Brennvor- gangs soll daher ein maximaler Wärmeeintrag QB ins Bett erreicht werden. Der Rechner steuert hierfür verschiedene Stellvorrichtungen an, welche die Stellgrößen des Ofens, beispielsweise die Luft-, Brennstoff-, Kalk-und Zuschlagstoffe-Zufuhr, bestimmen.