DE2656840C2

DE2656840C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Energiezufuhr zu einer Heizvorrichtung für den Verbrennungsraum einer Veraschungseinheit

Info

Publication number: DE2656840C2
Application number: DE2656840A
Authority: DE
Inventors: Gerald LeDon Rowayton Conn. Brewer; Steven D. New Rochelle N.Y. Olsen
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1983-03-10
Also published as: GB1568711A; IT1065276B; SE7614057L; DK560676A; DE2656840A1; US4038032A; JPS5284858A; AU2053876A; AU507176B2

Description

Abgasströmen m schaffen, bei welchen die
peratur entsprechend der Verwnremipngslwwentration in dem Gasstrom regelbar ist, so daß mit minimalen Heizenergieverbrauch eine optimale Verbrennung erreichtwirdr

Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Beim Absenken des Soll-Wertes der Temperatur am Auslaß des Verbrennungsraumes besteht die Gefahr, daß die Einlaßtemperatur zu niedrig wird, so daß die erwünschte thermische Reaktion unstabil wird. Dabei ergibt sich eine zu geringe Umwandlung der zu verbrennenden Verunreinigungen. Wenn ein Regelsystem in einem solchen Fail die Heizenergiezuführung und damit die Heizleistung der Heizvorrichtung übermäßig steigert, dann steigt die Einlaßtemperatur zwar so hoch an, daß der Soll-Wert wieder erreicht wird, sie kann jedoch zusätzlich auch über den gewünschten Steuerpunkt hinaus ansteigen. Ein solches Überregeln tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen nicht auf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindutgsgeniäßen Verfahrens ergibt sich durch die im Anspruch 2 beschriebenen Merkmale.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 3 aufgeführten Merkmale gelöst

Anspruch 4 gibt eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder.

Zur Messung der Änderung des aus der Brennkammer ausströmenden Verbrennungsgasstromes kann man eine Temperaturfühlvorrichtung vorsehen, weiche ein entsprechendes Ausgangssignal an eine Kontroll- und Steuervorrichtung liefert, die dann eine Abweichung von einem Regelsollwert anzeigt Bei einer parallelen Anordnung zu dieser Temperaturabfühlung des behandelten Gasstromes kann auch eine Rückkopplung bezüglich des Restverunreinigungsgehaltes erfolgen. Dabei l.önnen Analysiervorrichtungen, wie beispielsweise Verbrennungsdetektoren, Chromatographen oder ähnliches verwendet werden, um die Anwesenheit von brennbaren Produkten im Verbrennungsgasstrom nachzuweisen. Diese können auch die Menge der unverbrannten Verunreinigungen feststellen und den entsprechenden Wert mit einem Steuerwert vergleichen, um eine Abweichung von der erwünschten Konzentration festzustellen. Wenn beispielsweise zuviel unverbrannte Verunreinigungen in dem Verbrennungsgasstrom enthalten sind, dann ist das ein Hinweis darauf, daß in der Verbrennungskammer eine höher Temperatur erforderlich ist Darauf hin wird der Temperatursollwert gemäß der Erfindung schrittweise erhöht Eine Einstellung des Temperatursollwertes kann also, wie sich aus der Figureilbeschreibung näher ergibt, sowohl durch die Temperaturrückkopplung als auch durch die parallele Rückkopplung erfolgen, die den Restgehalt von unverbrannten Verunreinigungen in dem Verbrennungsgasstrom bestimmt.

Die Optimiervorrichtung umfaßt auch ein Zeitverzögerungsglied fur das Ausgangssignal, welches bewirkt, daß die Änderungen des Soll-Wertes für die Steuerung des Ventils erst einsetzt, wenn die Heizung der Heizvorrichtung, beispielsweise die Brennstoffzufuhr zu einem Brenner, und als Folge davon der Verbrennungszustand der gesamten Einheit sich stabilisiert haben.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung, Dte Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Veraschungseinbeit.

In der Zeichnung ist eine Veraschungsemheft 1 mit

einem äußeren Gehäuse V dargestellt, welches einen Abgaseinlaß 2 und einen Verbrenmmgsgasauslaß 3 . aufweist Bei der speziellen, in der Zeichnung dargestell-

'° ten Ausführungsform wird ferner durch Innenwände 5 ein Verbrennungsraum 4 definiert, dessen Innenwände 5 vom äußeren Gehäuse 1' nach innen versetzt sind, so daß sie einen Strömungsweg 6 für den durch den Einlaß 2 eingeführten Abgasstrom bilden. Der Abgasstrom

is strömt an der Außenseite der den Verbrennungsraum 4 bildenden Wände 5 vorbei und tauscht mit diesen Wärme aus, dann fließt er weiter zum Endteil des Gehäuses 1', wo er von allen Seiten ari einem Brenner 7 vorbei durch einen ringförmigen Durchgangsbereich 8 hindurch ins Innere der Verbrennungeinheit gelangt, welches als Verbrennungsraum 4 bezc'shnet Ist In einer bevorzugten Ausführungform kann der Brenner 7 vom sogenannten »100%-Sekundärluft«-Typ sein, bei welchem ein Teil des Abgasstromes durch eine Perforierung in einen perforierten Konus 9 einströmt und sich dort mit dem Brennstoff vermischt Dadurch bildet dieser feil des Abgasstromes die sich mit dem Brennstoff vermischende Primärluft und erzeugt eine Flamme und heiße Verbrennungsgase am Ausgang des Brenners 7, die ihrerseits zur erwünschten thermischen Veraschung der zu verbrennenden Gase im übrigen Teil des Abgasstromes führen, welcher über den Durchgang 8 in der beschriebenen Weise in den Verbrennungsraum 4 eingeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Brennertyp beschränkt, es kann auch ein Brenner verwendet werden, dem Primärluft zur Vermischung mit dem Brennstoff zugeführt wird, was beispielsweise über die gestrichelt dargestellte Leitung 10 erfolgen kann. Diese Leitung hat eine Durcbflußsteuerung U und führt vor dem Brenner 7 in die Brennstoffleitung 12.

Obwohl es in der dargestellten Veraschungseinheit nicht dargestellt ist, kann im Rahmen der Erfindung und insbesondere bei thermischen Veraschern ?ine Rückführleitung für das heiße Gas vorgesehen werden, die den Verbrennungsgasauslaß 3 mit dem Abgaseinlaß 2 verbindet und je eine steuerbare Klappe oder dergleichen aufweisen kann. Diese Anordnung dient der Aufrechterhaltung einer periodischen oder dauernden

so Rückführung eines Teiles der heißen Verbrennungsgasprodukte, so daß der Verbrennungsraum in der Veraschereinheit schneller auf die geeignete Betriebstemperatur gebracht und auf dieser gehalten werden kann.

Gemäß der Erfindung ist im Verbrennungsauslaß 3 ein Temperaturfühler 13 vorgesehen, der di? Temperatur des aus dem Verbrennungsraum 4 austretenden Verbrennungsgases mißt und ein entsprechendes Ausgangssignal über Leitungen 14 und 15 einer Temperaturkontroi'· und Steuervorrichtung und einer Vergleichseinheit 17 zuführt Die Temperaturkontroll- und Steuervorrichtung 16 kann in der üblichen Weise aufgebaut sein und die Einstellung einrs wählbaren Sojlwertes gestatten, so daß man den Brenner 7 über

Leitungen 18 und ein Steuerventil 19 automatisch regeln kann. Die Vergleichreinheit 17 ist derart ausgestaltet, daß sie das vom Fühler 13 gemeldete Temperatursignal mit einem einer gewünschten Temperatur entsprechen-

den einstellbaren Signal oder einem entsprechenden Regelniveau vergleicht und ihrerseits ein Ausgangssignal erzeugt, jenachdem. ob die vom Fühler 13 gemeldete Temperatur oberhalb oder unterhalb des Sollwertniveaus liegt und ob die Temperaturdifferenz i größer ist als ein vorbestimmter Wert. Das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 17 wird über eine Leitung 20 einer Optimiereinheit 21 und dort insbesondere einer in der Zeichnung schematisch dargestellten logischen Schaltung 22 zugeführt, die bestimmt, ob die Sollwert- in temperatur für den Veraschungsprozeß erhöht oder umgekehrt erniedrigt werden muß.

Gemäß der Erfindung ist eine zweite Regelanordnung vorgesehen, die eine Vorrichtung zur fortlaufenden oder periodischen Probenentnahme aus dem veraschten Gasstrom umfaßt, beispielsweise ein Probenentnahmekopf 23 mit einer Leitung 24 und einem Ventil 25, durch welche Leitung das Gas einer Analysiervorrichtung 26 zugeführt wird. Diese liefert über eine Leitung 27 ein Signal an eine weitere Vergleichseinheit 28, wobei sich eine Bestimmung des Restgehaltes an Verunreinigungen oder Schadgasen in dem die Veraschungseinheit verlassenden Gasstrom ergibt Eine niedrige Angabe unterhalb eines vorbestimmten Restgehalt-Sollwertes wird üblicherweise in dem System keine Verstellung des Temperatursollwertes herbeiführen, umgekehrt wird ein hoher Restgehalt an Verunreinigungen in dem die Veraschungseinheit verlassenden Gasstrom zu einer Erhöhung des Temperatursollwertes führen, so daß in die Temperaturregelung eingegriffen und eine Verbrennung der Verunreinigungen mit einem vorbestimmten Wirkungsgrad gesichert wird. Das Signal der Vergleichseinheit 28 wird über eine Leitung 29 der logischen Schaltung 22 zugeführt, die ihrerseits ein geeignetes Ausgangssignal erzeugt, welches einem Sollwertgenerator 30 zugeführt wird. Zur Veranschaulichung ist in der Zeichnung für das Temperatursteigerungssignal eine Leitung 31 und für das Temperatursenkungssignal eine Leitung 32 eingezeichnet. Das Sollwert-Veränderungssignal, das vom Generator 30 erzeugt wird, wird über eine Leitung 33 einer Leitung 34 zugeführt die ihrerseits sowohl mit der Kontroll- und Steuervorrichtung 16 als auch mit der Vergleichseinheit 17 in Verbindung steht. Dadurch werden die neuen Sollwerttemperaturen zu jeder Zeit den entsprechenden Steuervorrichtungen zugeführt und beeinflussen dadurch den Betrieb des Brenners 7.

In dem vorliegenden System können automatische Steuerausrüstungen der verschiedensten Typen verwendet werden. Beispielsweise kann die Temperatur- so kontroll- und Steuervorrichtung eine Analog- oder Digital-Festkörper-Sollwert-Steuervorrichtung der Barber-Colman 520-Serie sein. Dieses Gerät ist ein Steuergerät in Modulbauweise, das Ausgangssignale eines standardisierten Barber-Colman Thermopaares, eines Widerstandsgefäßes, eines Strahlungspyrometers oder einer anderen Millivoltquelle verarbeitet Es kann auch in verschiedenen Steuermoden arbeiten, beispielsweise proportional, an-aus, proportional plus integral (automatische Rückstellung) und positive Ableitung. In eo einem solchen Steuergerät der Serie 520 ist außerdem eine Abweichschaltung sowie ein Alarm vorgesehen. Die Foxboro 62 HF-Serie der Firma Electronic Control Receivers bietet ebenfalls ein Beispiel einer im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren Steuervorrichtung. Dieses Gerät nimmt gemeinsam die Funktion des Vergleichers 17 und der Temperaturkontroll- und Steuervorrichtung 16 wahr, es liefert also die entsprechenden Signale für die veränderliche Brennereinstellung entsprechend den Änderungen der Temperaturniveausteuerung und des Sollwertes.

Die besondere im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Ausrüstung ist nicht kritisch. Sie kann elektrisch, elektromechanisch, elektropneumatisch, pneumatisch, digital-elektronisch oder analog-elektronisch oder auch in anderer Weise funktionieren. Die Bestandteile für die die Temperatur absenkenden oder anhebenden Vorrichtungen oder für die Steuervorrichtungen vom Suchmode sind alle bekannt und im Handel erhältlich. Sie sind dafür bestimmt, mit programmierbaren oder logisch gesteuerten Optimalisier-Regelvorrichtungen zusammenzuarbeiten. Die Optimiereinheit 21 senkt natürlich bei der Regelung des Ausgangssignals für einen verbesserten Betrieb der Einheit gleichzeitig den Brennstoffverbrauch. Bezüglich einer kurzen Beschreibung der Optimiertheorie wird auf Perry's Chemical Engineering Handbook, 4. Ausgabe, Seiten 22-52 bis 22-62 verwiesen, das von der McGraw-Hill Company herausgegeben worden ist. Es gibt verschiedene Hersteller der unterschiedlichsten Typen von Optimiereinheiten, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Hersteller oder ein bestimmtes Modell ausgerichtet. Beispielsweise ist der Westinghouse Veritrak Optimierer ein Analog-Computer, der nach dem Prinzip arbeitet, kleine Veränderungen de* Ausgangssignals vorzunehmen und den Effekt dieser Änderung an einer oder mehreren Stellen zu überwachen, die er nacheinander abfragt. Aufgrund der Überwachung des Effektes kann dieser Computer dann entscheiden, ob eine Änderung des Ausgangssignals notwendig ist, um einen optimalen Betrieb der Veraschungseinheit zu erreichen. Typischerweise umfaßt die Optimiereinheit einen Computer oder eine logische Schaltung, denen Digitalsignale zugeführt werden und die auch dem Sollwertgenerator digitale Signale zuführen, der dann seinerseits ein Analog-Ausgangssignal für die Steuervorrichtung erzeugt. Der Sollwertgenerator kann beispielsweise auch vom Typ der Foxboro-Geräte sein, die ein analoges, einem digitalen Eingangssignal entsprechendes Ausgangssignal erzeugen.

Selbstverständlich wird ein geeignetes Zeitverzögerungsglied in die Optimier-Steuervorrichtung eingeschaltet sein, so daß Änderungen der Brennstoffzufuhr zu einem stabilen Betriebszustand des Brenners und damit zu einem stabilen Gasausstoß aus dem Verbrennungsraum 4 führen, bevor eine anschließende Abfrage der Steuemiveaus und Sollwertniveaus und als Folge davon eine Bestimmung erfolgt ob in der Brennstoffzufuhr weitere Änderungen vorgenommen werden müssen.

Die Gasanalysiervorrichtung 26 wird so gewählt daß sie gegen die speziellen Verunreinigungen und gegen die Restverbrennungsprodukte des der Veraschungseinheit zugeführten Abgasstromes unempfindlich ist Für Kohlenwasserstoffe, CO, etc. kann beispielsweise ein katalytisch arbeitendes Bailey Instrument verwendet werden, das den Gehalt von »Brenngasen« im Gasstrom angibt Wenn die Verunreinigungen Stickstoffoxide sind, kann man Infrarot-Spektrophotometrie, Mikrowellen-Spektroskopie oder ähnliches verwenden. Die Analysiervorrichtung 26 wird üblicherweise der Vergleichseinheit 28 ein Analogsignal zuführen, welches diese abfragt und mit einem vorbestimmten Steuerniveau vergleicht, um die richtige Umwandlung oder Oxidierung im Verbrennungsraum 4 zu gewährleisten.

Betrieb des Systems

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Bei Inbetriebnahme der Veraschungseinheit werden die Brennstoffzufuhr und die Temperatur bis zur Erreichung einer vorher eingestellten Kontrolltemperatur erhöht, welche sich aus einer bestimmten Zusammensetzung der zu verbrennenden Gase oder der Verup^reinigungen in dem Abgasstrom ergibt; sie wird nämlicn so gewählt, daß die gewünschte Oxidation oder Umwandlung erreicht wird. Obwohl dies bisher nicht dargestellt und beschrieben worden ist, wird hier darauf hingewiesen, daß ein geeigneter automatischer Sägezahngenerator als Teil des gesamten Steuersystems oder zusätzlich zu diesem verwendet werden kann. Wenn die vorbestimmte obere Kontrolltemperatur erreicht ist, kann das System für eine bestimmte Zeit die Brennstoffzufuhr und damit die Betriebstemperatur wieder absenken. Dabei wird das Rückkopplungssignal vom Temperaturfühler in der Vergleichseinheit 17 oder in der Optimiereinheit 21 überprüft und festgestellt, ob dem Sollwertgenerator 30 weiterhin »Absenk«-Signale zugeführt werden können, mit denen die Steuerniveaus der Kontroll- und Steuervorrichtung 16 und der Vergleichseinheit 17 herabgesetzt werden. Das Absenken geht solange weiter, bis entweder eine Abweichung von der Solltemperatur auftritt, die eine Instabilität der Oxidationsreaktion anzeigt, oder bis der Brenner bei einer vorbestimmten Minimaleinstellung arbeitet. Neben der Temperaturrückkopplung werden gleichzeitig durch den Entnahmekopf 23 Gasproben entnommen und in der Analysiervorrichtung 26 daraufhin untersucht, ob der Rückstand der zu verbrennenden Gase oder Verunreinigungen einen bestimmten Wert erreicht hat, welcher eine weitere Absenkung der Brennstoffzufuhr und damit der Temperatur des Brenners verbietet. In diesem Fall folgt dann dem Absenken ein schrittweises Anheben der Brennstoffzufuhr und der Temperatur des Brenners, bis keine wesentlichen Abweichungen mehr von dem vorbestimmten Verunreinigungsrestwert oder dem Temperatursollwert in der Steuer- und Vergleichsvorrichtung auftreten.

Die Temperatur am Meßfühler 13 kann natürlich aufgrund einer niedrigeren Einstellung des Brenners oder aufgrund eines geringeren Gehaltes an zu verbrennenden Gasen in dem der Veraschungseinheit ■*"' zugeführten Abgasstrom schwanken. Wenn der Gehalt an zu verbrennenden Gasen in dem Abgasstrom während des Betriebes der Veraschungseinheit abnimmt, ergibt sich dabei natürlich eine Abweichung der gemessenen Temperatur von der Solltemperatur. Die Kontroll- und Steuervorrichtung 16 reagiert dann in der Weise, daß dem Brenner über das Ventil 19 mehr Brennstoff zugeführt wird, wodurch die vom Brenner in

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)0 den Verbrennungsraum 4 abgegebene Wärmemenge gesteigert wird. Wenn umgekehrt der Gehalt an zu verbrennenden Gasen im Abgasstrom zunimmt, dann führen die der Optimier-Steuervorrichtung zugeführten Signale zu einer Absenkung des Brennstoffzufuhrsollwertes, so daß die dem Brenner zugeführte Brennstoffmenge verringert und Brennstoff gespart wird. Wie bereits darauf hingewiesen wurde, sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowohl ein erstes Temperaturregelsystem als auch ein zweites oder alternatives Regelsystem für den Verunreinigungsgehalt im Verbrennungsgasauslaß vorgesehen, so daß einerseits die benötigte Brennstoffmenge minimalisiert und andererseits eine sichere Eliminierung der Verunreinigungen gewährleistet werden. Solange im Betrieb die untere Grenze des Umwandlungswirkungsgrades nicht unterschritten wird, optimiert das System den Brennstoffverbrauch, d. h. es wird der geringste Brennstoffverbrauch eingestellt, bei dem die erwünschte Reaktion noch ohne Beeinträchtigung abläuft.

In der vorstehenden Beschreibung handelte es sich bei der geregelten Veraschungseinheit um eine Einheit mit rein thermischem Veraschungsbetrieb. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Veraschungseinheit auch im katalytischen Betrieb arbeiten kann, bei welchem eine Oxidation der zu verbrennenden Gase in erster Linie durch den Kontakt mit einem anwesenden Oxidationskatalysator erfolgt oder zumindest durch einen solchen Katalysator verstärkt wird. Beispielsweise kann im Endbereich des Verbrennungsraumes 4, wie dies in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, ein gasdurchlässiges Katalysatorbett 35 vorgesehen sein, welches eine im wesentlichen gleichförmige Berührung des hindurchtretenden Abgasstromes mit dem Katalysator ermöglicht. Der Katalysator selbst kann ein Katalysator des Allmetalltypes sein, es können auch andere Katalysatoren einer bestimmten Art verwendet werden, beispielsweise Aluminitimkügelchen oder -pellets, die mit einem Metall aus der Platingruppe oder einer Kombination derartiger Metalle beschichtet sind. Auf der Katalysatoroberfläche können auch wabenförmige Substrate angeordnet sein, die eine große Oberfläche pro Volumen- oder Raumeinheit bilden. Auf jeden Fall soll die Erfindung nicht auf eine Veraschungseinheit einer bestimmten Bauart oder einer bestimmten Betriebsweise beschränkt werden, insbesondere nicht auf vollständig thermisch oder vollständig katalytisch arbeitende.

Im übrigen kann die Veraschungseinheit auch elektrisch und nicht mit Brennstoff geheizt werden. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Regelsystem daaoi eingesetzt, um die Zufuhr elektrischer Energie in der Verbrennungsraum der Veraschungseinheit zu minimalisieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren 5?w Regelung der Energiezufuhr zu einer Heizvorrichtung für den Verbrennungsraum einer Verasctiungseinheit zum Veraschen von unerwünschten Gasen, bei dem der Ist-Wert der Temperatur der den Verbrennungsraum verlassen' den verbrannten Gase gemessen und mit einem Soll-Wert verglichen wird und bei dem die Energiezufuhr in Abhängigkeit von der Abweichung 1 ο des Ist-Wertes von dem Soll-Wert gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Soll-Wert schrittweise erniedrigt, wobei man nach jedem Schritt einen festen Zeitraum vergehen läßt, um die Herstellung eines Gleichgewichtszustandes der Veraschung zu ermöglichen, daß man die Differenz zwischen dem Ist- und dem Soll-Wert ermittelt und daß man beim Überschreiten eines vorgegebenen Wertes für die Differenz den Soll-Wei2 schrittweise wieder erhöht, bis keine Überschreitung des vorgegebenen Wertes mehr auftritt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schrittweise Erniedrigen des Soll-Wertes auch dann beendet und durch das schrittweise Erhöhen des Soll-Wertes abgelöst wird, wenn ein vorgegebener Restgehalt an unverbrannten Verunreinigungen in den verbrannten Gasen überschritten wird, und daß das schrittweise Erhöhen so lange andauert, bis der Restgehalt an unverbrannten Verunreinigungen wieder unterhalb des vorgegeoenen Restgehaltes liegt

3. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit \:infir Steuerungsvorrichtung für die Energiezufuhr, mit enu .ti Temperaturfühler zur Messung des Ist-Wertes der Temperatur der den Verbrennungsraum verlassenden verbrannten Gase und mit einer die Steuerungsvorrichtung für die Energiezufuhr steuernden Temperaturkontroll- und Steuervorrichtung, der der Ist-Wert und Soll-Wert der Temperatur zugeführt werden, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinheit (17), der einerseits der Ist-Wert und andererseits der Soll-Wert zugeführt werden und die ein Differenzsignal dieser beiden Größen bildet, und durch eine Optimiervorrichtung (21), welcher das Differenzsignal zugeleitet wird und welche den Soll-Wert erzeugt und sowohl der Temperaturköfltroll- und Steuervorrichtung (16) als auch der Vergleichseinheit (17) zuführt, wobei die Optimiervorrichtung (21) den Soll-Wert schrittweise sa absenkt und ihn dann schrittweise erhöht, wenn das Differenzsignal eine vorgegebene Größe überschreitet

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeich- net durch eine Meßvorrichtung (23) für den Restgehalt an unverbrannten Verunreinigungen im Auslaß des Verbrennungsraums, die ein diesem Restgehalt entsprechendes Meßsignal erzeugt und einer weiteren Vergleichseinheit (28) zuführt, in μ welcher ein Diffefenzsignäl äUS dem Meßsignäl und einem Restgehalt-Soll-Wert gebildet wird, und daß dieses Differenzsignal der Optimiervorrichtung (21) zugeleitet wird, die den Soll-Wert schrittweise erhöht, wenn das dem Restgehalt an unverbrannten Verunreinigungen entsprechende Differenzsignal eine vorgegebene Größe überschreitet.

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren mr Regelung der Energiezufuhr zu einer Heizvorrichtung Wr den Verbrennungsraum einer Veraschungseinheit, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Un Oberbegriff des Anspruches 3 angegebenen Merkmalen.

Beim Betrieb sowohl von thermischen, als auch von katalytischen Veraschungseinheiten sind bisher, insbesondere unter Sicherheitsgesichtspunkten, eine Vielzahl von Steuerungen verwendet worden.

Beim Betrieb derartiger Veraschungseinheiten, bei welchen brennbare Verunreinigungen auftreten, ist es auch aus Sicherheitsgründen notwendig, den Verbrennungsprozeß so zu führen, daß die Konzentration der entflammbaren Dämpfe oder Gase in der Luft (üblicherweise in Prozent pro Volumen angegeben) erheblich unterhalb des Explosionsniveaus liegt bzw. erheblich unterhalb des Niveaus, bei welchem sich die Flamme ausbreitet, sobald die Mischung entzündet wird. Üblicherweise werden in Veraschungseinheiten Mischungen verwendet, deren Gehalt an entflammbaren Dämpfen oder Gasen vorzugsweise bei 25 bis 30% oder noch weniger des Anteils liegen, den man als »unteren Explosionsgrenzwert« bezeichnet

Zur Regelung der Brennstoffzufuhr ist es bereits bekannt, die Ten?geratur im Verbrennungsraum zu messen und die Brennstoffzufuhr derart zu regeln, daß diese Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum während des ganzen Veraschungsprozesses konstant gehalten wird (ßrennstoff-Wärme-Kraft 1971, Nr. 3, Seiten 98 bis 102).

Aus dieser Literaturstelle geht es weiterhin als bekannt hervor, zur Steuerung der Energiezufuhr die Temperatur der den Verbrennungsraum verlassenden Verbrennungsgase zu messen.

Vom Gesichtpunkt der Heizenergieersparnis ist es jedoch unerwünscht, immer eine hohe Temperatur aufrechtzuerhalten, um auch bei der maximalen Beladung des Gasstromes mit Verunreinigungen noch mit Sicherheit eine hohe Umwandlungsrate zu gewährleisten. Wenn beispielsweise ein Gasstrom mit einem Wärmeinhalt von 115,7 kcal/m³ bei einer bestimmten Betriebsweise oxidiert wird, bei welcher die Steuertemperatur bei 871°C liegt, dann steigt die Temperatur bei einer Gaseinlaßtemperatur von 482° C um 389° C, während sich eine Durchschnittstemperatur im Verbrennungsraum von 677⁰C ergibt Wenn jedoch die Konzentration de/ brennbaren Verunreinigungen im einströmenden Gasstrom um 50% niedriger liegt, dann liegt der Wärmeinhalt bei 57,85 kcal/m³. Bei einer Auslaß- oder Steuertemperatur von 87 Γ C ergibt sich dann notwendigerweise eine Einlaßtemperatur von 677" C und eine durchschnittliche Temperatur im Verbrennungsraum von 774°C Diese Aufrechterhaltung eines so hohen Temperaturniveaus stellt natürlich eine Verschwendung von Heizenergie dar.

Bei den meisten thermischen und katalytischen Veraschungen werden brennbare Rauchgase in einem Abgasstrom oxidiert. Es kann jedoch Beispiele geben, in denen eine Geruchs- und Räüchentwieklünqsköntrölle des Abgasstromes nötig ist, wenn beispielsweise bestimmte Verunreinigungen, wie beispielsweise Stickoxide (NO₁), vorhanden sind. In diesem Falle muß dann in einer reduzierenden Atmosphäre verbrannt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Veraschung von Verunreinigungen in