Sonntag, 2. Februar 2014

Pyrolyse Regler 3.00

Ich hatte hier schon einmal vor einiger Zeit über die seltsame Bewandtnis der sich gegenseitig beeinflussenden Luftzuführungen berichtet.
Das Problem liegt eigentlich auf der Hand:

  1. Das Saugzuggebläse liefert je nach Gesamtdruckverlust (ideale Kennlinie wäre eine Parallele) einen definierten Förderstrom.
  2. Der Gesamtdruckverlust ist die Summe alle einzelnen Druckverluste. In meinem Fall also: $\Delta p_{v} = p_{v KlappenGes} + p_{v Wärmetauscher} ...$ 
  3. Für die Parallelschaltung von zwei Strömungswiderständen gilt analog zum elektr. Widerstand die reziproke Addition.
  4. Ändert man nun die Klappenstellung einer Klappe und damit ihren Druckverlust wird sich ein neuer Gesamtdruckverlust ergeben (unwesentliche Änderung) aber wegen der Parallelschaltung wird sich auch an der nicht bewegten Klappe ein neuer Widerstand ergeben (wesentliche Änderung).
  5. Auf gut Deutsch: Ändert man die Stellung einer Klappe ändert sich trotzdem beide Durchflüsse
Ein Beispiel: Die Sekundärklappe öffnet um 10%. Es strömt aufgrund des fast gleichen Gesamtdruckverlusts (siehe 1.) nun z.B. 5% mehr Luft ein. Dies wird aufgrund der Parallelschaltung nun von der Primärluft kompensiert. Hier muss zwangsläufig 5% weniger Luft einströmen.
Was passiert dadurch?
Die Regelung hatte eine unterschreiten des Restsauerstoffs festgestellt und benötigt nun mehr Sekundärluft. Die Klappe öffnet. Der Restsauerstoff wird wieder eingeholt. Zwischenzeitlich strömt aber 5% weniger Luft in die Vergasungskammer was als erstes die Wärmebilanz der Pyrolyse stört. Das führt (das ist jetzt eine These) dazu das die chemischen Reaktionen mit hohem endothermen Anteil ausgebremst werden (H2 Bildung) und sich die Vergasung auf die eher exothermen Reaktionen umstellt (C - CO Vergasung). 

Damit ändert sich nun 1. der Heizwert des Holzgases 2. der Sauerstoffbedarf zur Vollständigen Verbrennung. Was uns wieder an den Anfang des Problem führt. Es ensteht das schöne zick zack Fahren der Sekundärluft.
 Meine Pyrolyse Regelung unterbindet nun diesen Teufelskreis durch geschicktes gegensteuern. Hier sind einige Fallstricke enthalten die ich zwar schon erkannt habe aber noch nicht 100% in einen Algorithmus gepackt habe. 

Diese Erkenntnis führt nun zu ein paar weiteren möglichen Gedankenexperimenten:
  1. Die Messung des Wassergehaltes im Abgas könnte zu eine weiteren Führungsgröße für die Pyrolyse Regelung ergeben. Denn das Wasser aus dem Abgas wird ja bei der Verbrennung des Wasserstoffs aus der Pyrolyse gebildet und ist damit ein erste Klasse Indikator.
  2. Man kann eine Glut bzw. Kohle reduzierende Ausbrand-Fahrweise entwickeln. Dadurch wäre es nicht mehr notwendig einen Ausbrand mit reiner Kohle zu fahren und damit eine noch bessere Ausnutzung des Brennstoffes zu erzeugen. (Problem ist hier der hohe Luftüberschuss bei der Kohleverbrennung). 
Mit "zick-zack-Unterdrückung"

Dieser Screen ist zwar schon etwas älter, aber erzeigt das typische Zick Zack (Grün: Klappenstellung Sekundär)



1 Kommentar:

  1. Ich hab einen kleinen Fehler korrigiert. Die Erklärung unter 5 war vorher eine triviale Aussage und hat nix gebracht :)

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