[发明专利]对一个具有一个直接设置于一个燃烧室中的前透镜的光学系统进行监测的方法及实施该方法的装置

说明书

本发明涉及一种对一个具有一个直接设置于一个燃烧室中的前透镜的光学系统进行监测的方法。它还涉及一种适合实施该方法的装置。

在一个燃烧室中燃烧化石类燃料或垃圾时，由于燃料的不同来源或由于垃圾的不均匀组分则会在燃料或燃料混合物产生的热值方面出现波动。这些波动会对燃烧过程的有害物质发射产生不利的影响。这些缺点也产生于工业废料燃烧中，其中通常同时存在对固体、液体和气体燃料的燃烧。通过对表征该燃烧过程的参数的认识，则可对燃烧调节以及由此也对整个燃烧过程进行优化。

为测算表征燃烧过程的参数，可以采用一种燃烧分析用装置。该装置比如经一种带有一个直接设置于燃烧室中的前透镜来获取燃烧过程的光强值，这些光强值总体上反映出燃烧过程中火焰的一个图像。从该图中的局部区分开的(ortsaufgeloest)强度值中，例如就能计算出在燃烧过程中所产生的反应产物的温度分布和浓度分布。这样一种装置和一种适合于它的运行方法已由德国专利申请DE19710206A1公开。

在德国专利申请DE28 47 935 A1中已知有一种装置，它用于实施一种在透射光照之下找出试样上污染物以及在对试样作透射光照下对其变化情形发出信号的方法。从德国专利申请DE29 04 126 A1中还已知有一种对一个透明物体根据其污染程度进行清洗的方法。

为了对燃烧过程进行可靠的光学控制并对该过程作一种基于上述方法的调节，所提供的用于进一步分析的强度值有特殊的质量是很重要的。然而，由于在燃烧中会产生废品，用于测算强度值的光学系统的前透镜可能会被污染，所测算到的数据质量由此也有可能恶化。因此要有规律地在一定的时间间隔之后对直接与燃烧室相接触的光学系统的前透镜作费时的维护和/或清洗。这些时间间隔通常根据经验值来确定而并不取决于对光学系统前透镜的实际维护和/或清洗要求。为可靠起见所进行的维护和/或清洗工作因此通常要比出于工作方面的原因所进行的上述工作更加频繁。因此与之相伴的则是光学系统的很长的停工时间和光学系统以及由此也是燃烧室的很少的可利用率。

本发明的目的在于提供一种对一个具有一个直接设置于燃烧室中的前透镜的光学系统进行监测的方法，在不影响该光学系统的可靠性的情况下，保证使光学系统的停工时间变得特别短且由此也保证光学系统能得到很高的利用率。这一方法应该用一种适合于实施该方法的装置以最小的技术代价来实现。

本发明方法方面的目的是这样来实现的，其中，通过光学系统来获取燃烧室中火焰发出光的强度值，并根据需要来清洗前透镜表面，由光强度值确定出一个温度值以及一个平均强度值，并由该温度值以及平均强度值来求出前透镜的相对污染程度，进而用于规定前透镜的一个清洗和/或维护时刻。

本发明基于如下考虑，即：为了使光学系统只有很少的停工时间，不应让前透镜有一种预先确定的、固定的维护和/或清洗工作节律。更多地应根据前透镜的实际维护和/或清洗要求，灵活且根据需要地对其进行维护和/或清洗。对执行维护和/或清洗工作的时刻的规定应建立在对光学系统的测量数据上。然而要避免因此对光学系统的工作造成不良影响。如果在燃烧室工作时通过光学系统确定出燃烧室中火焰的光强值，那么从中便可推导出对该光学系统前透镜的相对污染程度的一个度量值。前透镜受污染因此会导致光强值的一种特征值减少。对前透镜的相对污染强度的一种特别可靠的计算因此是通过将一个由直接测到的强度值所平均得到的强度值(实际强度值)同一个从一个为火焰所确定的温度值中所计算出的强度值(理论强度值)作比较而给出的。

用于确定光学系统前透镜的污染程度所要求的温度值，优选由燃烧室中火焰发出的光的一个第一波长的强度值和一个第二波长的强度值来确定。为此，输出耦合两个发自燃烧室火焰的辐射光谱的分别具有一个约10nm的波长带的窄带频谱区域。这两个频谱区域在此尤其各自位于一个无燃烧产物发射谱线的波长区域内，即在所谓的无谱带区域中。根据普朗克辐射定律，在无谱带区域中仅仅只存在有所谓的普朗克辐射，这样通过求出这两个频谱区域强度值的比例，可确定出燃烧室中火焰发出光线的一个温度值。

本发明装置方面的目的是通过一种用于规定一个带有一直接设置于燃烧室中的前透镜的光学系统的清洗和/或维护时刻的装置来实现的。其中，设有一个监测模块，它根据光学系统的测量值来确定燃烧室中火焰的一个温度值和一个平均强度值，并从中计算出前透镜的相对污染程度。