CN107429915B

CN107429915B - 用于可控地运行加热的工业炉的方法、调控装置和工业炉

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Publication number: CN107429915B
Application number: CN201680013923.8A
Authority: CN
Inventors: P.赫曼; A.比尔莱; N.赫曼; J.科尔特
Original assignee: STG COMBUSTION CONTROL & Co KG GmbH
Current assignee: STG COMBUSTION CONTROL & Co KG GmbH
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2019-08-06
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: EP3265431A1; PT3265431T; WO2016139363A1; US10577270B2; PL3265431T3; DE102015203978A1; EP3265431B1; JP6985155B2; JP2018511025A; US20180057386A1; CN107429915A

Abstract

本发明涉及一种用于可控地运行具有炉室(10)的特别是再生式加热的工业炉(100)的方法，特别地炉室具有熔窑，特别是用于玻璃的熔窑，该方法具有以下步骤：‑经由至少一个燃料喷射器(20，20')将燃料导引到炉室(10)中，该燃料喷射器构造为用于喷射燃料，特别是实际上不具有燃烧空气的燃料，‑将气态的氧载体，特别是燃烧空气和/或氧气导引到炉室(10)，其中借助调节回路调节，特别是自动地调节燃料的进料和气态的氧载体，特别是燃烧空气和/或氧气的进料，和‑利用调节机构设置以通至炉室(10)的燃料流量的形式的第一可调节的调节参数和/或以通至炉室(10)的气态的氧载体流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量的形式的第二可调节的调节参数，其中在调节回路中：‑确定特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，和‑向对于气态的氧载体，特别是对于燃烧空气量和/或氧气量的量调节(VB‑R)和对于燃料的燃料量调节(BS‑R)供送能量需求量(E)，和‑确定特别是作为气态的氧载体流量的过程值，特别是燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气体积流量(SP_OXYGEN)的过程值的气态的氧载体流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量，和‑确定特别是作为燃料体积流量(SP_BRENNGAS)的过程值的燃料流量。

Description

用于可控地运行加热的工业炉的方法、调控装置和工业炉

技术领域

本发明涉及一种用于可控地运行(特别是再生式地)加热的工业炉的方法和一种调控装置和一种可加热的工业炉。

背景技术

原则上，开头提到的类型的工业炉不限于在玻璃制造中使用。开头提到的类型的工业炉例如也可以用于金属制造等。但是，开头提到的类型的再生式工业炉在玻璃制造中用于熔化玻璃证明是特别合适的。

在特别是再生式地加热的工业炉中定期地分别进料燃料和气态的氧载体，特别是燃烧空气和/或氧气，从而出于这个原因，与燃烧器调节不同的特殊的控制和调节已经是必须的，该燃烧器调节通过共同的燃烧器进料燃烧空气和/或氧气。

迄今为止，再生式玻璃熔炉的控制器(也就是，定期地借助控制器关于炉室中的上炉作为调节对象)仅信任调节器，诸如PID调节器等，其目的是调节炉温，具体地通常是上炉温度，并且其输出要么代表燃料量本身要么代表燃烧空气量，但由该燃烧空气量按照可设置的比例得出燃料量；也就是，燃料量总是位于这种调节的出口处。

根据一般广泛使用的实践，作为燃料的燃气在工业炉上的投入要么通过机组操作人员手动地校正要么通过自动的调节器持续地校正，以抵消所测量的炉子的炉温的可识别的变化并且尽可能恒定地维持额定温度。就在此出现燃气的能量含量波动而言，所期待的是，机组操作人员或温度调节器同样(通过选择所需的燃气量)这样补偿所述波动，使得能够保持预先给定的额定温度。

但是由于包含其加热件的工业炉的高的蓄热能力，温度变化在几小时后才可看到并且其校正同样要求很久或更长的时间，因为必须通过调节算法才能找到匹配的燃气量。申请人的基于温度调节的这样的有利的调节方法例如由DE 10 2010 041 155 A1公开。在此解释了，在没有不需要的波动的条件下稳定的、均匀的燃料流量和必要时再生器的热对称是有效加热的前提条件。

在燃气的能量含量的现有热值测量或另外的在线测量的情况下，通常手动地或自动地相应于燃气的热值或“沃泊(Wobbe)”数的所测量的变化来调整燃气量的额定值。但是广泛地，在燃气和燃烧空气之间的空气比在此不变。

DD 213 746描述了一种用于优化燃气空气混合物，特别是民用煤气的方法，其中燃料空气混合物依据废气中的燃气和O₂含量的“沃泊”数而变化。为此，将所测量的“沃泊”数变化接入(Aufschaltung)到燃气进料的调节，同时也讲燃料体积流量、“沃泊”数和所测量的O₂含量作为燃烧空气进料的额定值的校正来接入。但是根据经验，首先燃气量并且其次燃烧空气量的调节技术校正的引入特别是对于近化学计量的燃烧而言导致了不期望的调节精确性，其对于由此描述的方法显然通过附加地接入所测量的废气中的O₂浓度而事后又被校正。该方法不再适用于越来越重要的近化学计量的或期望的低化学计量的燃烧的情况。

随着程度的增加，现在向工业炉供给成分波动的燃气，因为燃气越来越频繁地由不同的源混合，例如来自俄罗斯的天然气、来自北海的天然气、来自北非的天然气、来自水力压裂法的天然气等。

燃气组成的波动同时对如下产生影响：

-输入工业炉中的能量流，

-相关的燃烧空气或氧气需求,

-由于不同气体密度而导致的燃气体积流量测量的正确性，

-基于随着从炉室流出的废气流而改变的热损失所导致的火焰的热效率，

-工业炉中在火焰脉冲上的火焰的燃烧动力学。

但是，常规调节方法现在被证明太慢。特别地，其不能确保对可测量的燃气波动进行前瞻反应，也就是其对很晚(例如可能一小时后)可见的炉温的变化才作出反应。

此外要考虑的是，必须同时校正燃料投入和氧气或燃烧空气的剂量，以确保不变的加热。就此而言，燃烧越接近于近化学计量地运行，例如以将氧化氮排放和能量消耗保持很小，则工业炉对于这些问题越灵敏。

此外要考虑的是，燃气的能量含量的在线测量和每能量单位的化学计量的燃烧空气/氧气需求的同时在线确定对为此所需的测量设备技术及其精确性提出了高要求(气相色谱仪)；要满足这样的高要求对于较小型和中型设备来说通常关联着不合比例的开销。

值得期望一种调节方法，其仅利用可靠地在线测量燃气的热值就可以保证燃气以及氧气和/或燃烧空气的适用于确保恒定且优化的燃烧条件的那些剂量。申请人的特别有利的调节方法，特别是对于越来越重要的近化学计量或期望低化学计量燃烧的情况，由DE10 2010 041 157 A1公开。提到的调节方法具有带有渗入空气(Falschluft)指示的拉姆达调节，其用于补偿可变的渗入空气。在那里还已知，在再生式地加热的工业炉中可以观察到不受控制的渗入空气进入或不受控制的渗入空气损失的典型重复的趋势模式，所述趋势模式不可或仅可不完整地利用空气比的逐渐且缓慢的校正来补偿，相较而言空气比的快速校正由于工业炉的不利的调节动力学而失败。

如果在其应用中出现燃气组成波动，则这作为渗入空气的波动来解释和校正。虽然该方案在正确的方向上起作用，但是混合不同的物理效果(例如改变实际渗入空气和随着燃气组成波动来改变每能量单位的化学计量的燃烧空气/氧气需求量)容易导致调节的精确性或动力学的问题。

因此还值得期望一种调节方法，其按照不同的调节参数、但同时有效地补偿实际渗入空气的波动的影响和燃气组成的波动的影响。这样的调节方法应当尽可能稳健并且对于精确性波动尽可能不太灵敏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于调节的方法和装置，其中无论如何都基本消除或减小开头提到的问题。特别地，本发明的任务是，提供一种用于可控地运行特别是再生式加热的、具有特别是用于玻璃的熔窑的工业炉的改善的方法和装置，以及一种为此构造的控制器和一种改善的再生式加热的工业炉以及一种改善的控制装置。

优选地，该方法和装置还应当在燃料组成波动，特别是燃气组成波动的情况下起作用。优选地，该方法和装置还应对于越来越重要的近化学计量的或期望低化学计量的燃烧的情况起作用。特别地该方法和装置的调节方法尽可能稳健并且对于燃料组成，特别是燃气组成，和/或精确性波动不太灵敏。调节方法尤其仅利用可靠地在线测量燃气的热值就可以保证燃气以及氧气和/或燃烧空气的、适用于确保改善的特别是恒定且优化的燃烧条件的那些剂量。

在该描述中说明的公式符号(有规律地以括号设置)应当用于解释，而决不是限制实际要求保护的对象。

关于方法的技术问题通过权利要求1的用于可控地运行特别是再生式加热的工业炉的方法来解决。

本发明基于一种用于可控地运行具有炉室(10)的、经加热的工业炉(100)的方法。优选地，这可以是具有炉室(10)的、经再生式加热的工业炉(100)。优选地，炉室可以具有熔窑，特别是用于玻璃的熔窑。

该方法具有以下步骤：

-经由至少一个燃料喷射器将燃料导引到炉室中，该燃料喷射器构造为用于喷射燃料，特别是实际上不具有燃烧空气的燃料，

-将气态的氧载体，特别是燃烧空气和/或氧气导引到炉室，其中

借助调节回路来调节，特别是自动地调节燃料的进料和气态的氧载体，特别是燃烧空气和/或氧气的进料，和

-利用调节机构调节以通至炉室的燃料流量形式的第一可调节的调节参数和/或以通至炉室的气态的氧载体流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量的形式的第二可调节的调节参数。

按照本发明设置，在调节回路中：

-确定特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，和

-将能量需求量(E)供送给用于气态的氧载体，特别是用于燃烧空气量和/或氧气量的量调节(VB-R)并且供送给用于燃料的燃料量调节(BS-R)，和

-在考虑以下量的乘积，即：预设的、特别是恒定地预设的空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)，直接地特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，和预设的、特别是作为“能量相关的空气/氧气”常数(LMINE,OMINE,LMINX)恒定地预设的、作为每能量单位的空气/氧气量的化学计量的燃烧空气/氧气需求量的乘积，和可选地扣除渗入空气量和/或另外的空气校正的条件下，确定气态的氧载体的流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量的流量，特别是作为气态的氧载体流量的过程值，特别是燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气体积流量(SP_OXYGEN)的过程值，和

-在考虑直接地特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)和燃料(BS)的热值的商和可选地进行关于燃料限制的校正和/或另外的燃料校正的条件下，确定特别是作为燃料体积流量(SP_BRENNGAS)的过程值的燃料流量。

优选地，关于提到的乘积而规定：

-预设的、特别是恒定地预设的空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)，由技术上最优的工艺流程得出，和/或

-特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，由用于炉室(10)的温度的预设值得出，和/或

-预设的、特别是作为“能量相关的空气/氧气”常数(LMINE,OMINE,LMINX)恒定地预设的化学计量的燃烧空气/氧气需求量，由长时间确定得出。

优选地，关于提到的商而规定：

-特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，由用于炉室(10)的温度的预设值得出，

-燃料(BS)的热值，由当前确定的燃料(BS)的热值得出。

关于装置的该技术问题通过权利要求18的调控装置来解决；特别地，调控装置构造为执行按照本发明和/或其扩展的构思的方法。

用于调节再生式加热的工业炉的运行的调控装置具有调节模块，该工业炉具有炉室，特别地具有熔窑，特别是用于玻璃的熔窑，该调节模块具有：

-模块(203)，利用该模块确定特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，和

-调节连接，借助该调节连接向对于气态的氧载体，特别是对于燃烧空气量和/或氧气量的量调节(VB-R)和对于燃料的燃料量调节(BS-R)供送能量需求量(E)，和

-具有对于气态的氧载体的量调节(VB-R)，其中在考虑以下的量的乘积，即：预设的、特别是恒定地预设的空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)，直接地特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)，和预设的、特别是作为“能量相关的空气/氧气”常数(LMINE,OMINE,LMINX)恒定地预设的、作为每能量单位的空气/氧气量的化学计量的燃烧空气/氧气需求的乘积(可选地扣除渗入空气和/或另外的空气校正)的条件下，确定特别是作为气态的氧载体流量的过程值，特别是作为燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气体积流量(SP_OXYGEN)的过程值的燃烧空气流量，和

-具有燃料量调节(BS-R)，其中在考虑以下的量的商，即直接地特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)的能量需求量(E)和燃料(BS)的热值的商(可选地进行关于燃料限制的校正和/或另外的燃料校正)的条件下，确定特别是作为燃料体积流量(SP_BRENNGAS)的过程值的燃料流量。

本发明的构思还涉及一种权利要求18的工业炉，特别地工业炉构造为按照根据本发明和/或其扩展的构思的方法来运行。

本发明尤其涉及一种特别是再生式可加热的工业炉，该工业炉具有炉室，特别地具有熔窑，特别是用于玻璃的熔窑，该工业炉具有：

-经由至少一个燃料喷射器将燃料导引到炉室中的导引装置，该燃料喷射器构造为用于喷射燃料，特别是实际上不具有燃烧空气的燃料，

-将气态的氧载体，特别是燃烧空气和/或氧气导引到炉室的导引装置，其中

-具有调节机构，其用于调节以通至炉室的燃料流量形式的第一可调节的调节参数和/或以通炉室的气态的氧载体流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量的形式的第二可调节的调节参数，和

-具有按照本发明的构思，特别是按照权利要求16的调控装置的调节模块。

燃料尤其可以理解为燃气。诸如油的另外的燃料，例如燃料油等同样能够用于运行工业炉。燃气和煤油的混合物也是可能的。

喷射器(Injektor)尤其可以理解为喷射装置(Eindüseeinrichtung)，其构造为直接在炉室之前在供送线段中或在炉室中，特别是与燃烧空气分离地喷射燃料。在炉室中才进行燃烧空气和燃料的混合。

炉室尤其具有上炉和下炉。下炉尤其具有玻璃熔窑等。

气态的氧载体尤其可以理解为空气(燃烧空气)或氧气，也就是具有氧气分量>99％的气体；也就是一般是气态的氧载体，例如具有20.94％氧气分量的空气、具有几乎100％氧气分量的技术氧气，但同样也是富集有氧气的具有例如21..25％氧气分量的燃烧空气或以废气稀释的具有例如17…21％氧气分量的燃烧空气。如果下面由此由每能量单位的燃烧空气/氧气需求来讲，也相应地理解为如下：对燃烧空气、燃烧空气流量、燃烧空气量调节的需求，或(可选地附加或替换地)对燃烧氧气、燃烧氧气流量、燃烧氧气量调节，燃烧氧气需求的需求。就此而言，在空气和氧气之间的确存在区别。但原则上在该申请中示例性地仅关于“空气”或“氧气”解释，还(可选地附加或替换地)示例性地对于另外的气态的氧载体是合适的。

本发明的另外的优选的扩展由从属权利要求得出并且详细给出有利的可能性，其在任务解决的范围内以及关于其它优点实现方法和/或控制装置和/或工业炉的上面提到的构思。

优选地，本发明的扩展涉及(涉及本发明的构思的关于燃烧空气方面)一种用于通过前瞻性地补偿燃料组成，特别是燃气组成的波动来调节工业炉或工业炉的部分区域的燃料(特别是燃气)和燃烧空气的方法。按照扩展特别地设置，燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)的额定值由按照每能量单位的燃烧空气量的固定比例(LMINE)的能量额定值(SP_ENERGIE)乘以对于期望的空气过剩(SP_LAMBDA)的额定值得出，而同时燃料流量的额定值，特别是燃气流量(SP_BRENNGAS)的额定值由相同的能量额定值(SP_ENERGIE)按照可变的比例得出，每燃气体积单位的能量由当前测量的较低热值(或下限热值)的倒数形成。

优选地，本发明的扩展涉及(涉及关于氧气方面)一种用于通过前瞻性地补偿燃气组成的波动来调节工业炉或工业炉的部分区域的燃料(特别是燃气)和氧气的方法。按照扩展特别地设置，氧气流量(SP_OXYGEN)的额定值由按照每能量单位的氧气量的固定比例(OMINE)的能量额定值(SP_ENERGIE)乘以对于期望的氧气过剩量(SP_LAMBDA)的额定值得出，而同时特别是燃气流量(SP_BRENNGAS)的额定值由相同的能量额定值(SP_ENERGIE)按照可变的比例得出，每燃气体积单位的能量由当前测量的较低热值的倒数形成。

优选地设置，

-特别地作为气态的氧载体流量的过程值，特别是作为燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气体积流量(SP_OXYGEN)的过程值的气态的氧载体流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量，由固定预设的、作为“能量相关的空气/氧气”常数(LMINE,OMINE,LMINX)恒定地预设的、作为每能量单位的空气/氧气量的化学计量的燃烧空气/氧气需求量得出，该燃烧空气/氧气需求量由长时间取平均得出。

附加地或替换地设置，

-作为燃料体积流量(SP_BRENNGAS)的过程值的燃料流量，由如下得出：

-燃料(BS)的热值的可变地预设的倒数，

-作为当前确定燃料(BS)的热值，作为每能量单位的燃料量。

优选地对于温度调节如下设置，

-由炉室的特别是测量的和/或计算地确定的温度(T)的实际值之间的调节偏差确定能量需求量(E)。附加地或替换地为此可以设置

-给调节回路(RS)配备调节机构，并且调节回路(RS)中的温度调节以炉室温度作为调节参数，并且调节器，特别是PID调节器集成在调节回路(RS)中。

优选地设置，如下确定能量需求量(E)，

-在预设期望的炉室温度和/或能量需求量(E)的条件下，特别是独立于调节回路(RS)中的温度调节，和/或

-作为上级的温度调节、基于炉子模型的仿真和/或预控制的结果。

优选地，工业炉是再生式加热的工业炉和/或方法具有以下步骤：

-借助与至少一个燃料喷射器对应的左再生器和右再生器，周期交替地一方面将燃烧空气在第一周期持续时间导引至炉室并且另一方面将废气(AG)在第二周期持续时间与燃料分开地从炉室中导出，所述再生器构造为用于再生式存储来自于废气的热和将热传输到燃烧空气。

优选地，在考虑提到的乘积和可选地扣除渗入空气和/或另外的空气校正或扣除渗入空气的值的氧气分量和/或另外的空气校正的值的氧气分量的条件下，确定气态的氧载体流量，特别是燃烧空气流量和/或氧气流量，特别地作为气态的氧载体流量的过程值，特别是作为燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气体积流量(SP_OXYGEN)的过程值。

优选地，关于扣除渗入空气或扣除渗入空气的值的氧气分量的选项如下设置：

-渗入空气或渗入空气的值的氧气分量的相加或相减的考虑，和/或，

-其由对于空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)的额定值与所测量的空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)的概括性比较获得，

-特别地作为在燃烧室端部处的连续的废气分析的结果。

与此有关的扩展(涉及燃烧空气)涉及一种方法，其中形成的燃气体积流量(SP_BRENNLUFT)的额定值(相加地)扩大了或(相减地)减小了一个值(FALSCHLUFT)，其中所述值(FALSCHLUFT)表示从所有不受控制的进入的和减去不受控制的离开以及燃烧空气流量的可系统性重复的测量精确性。所述值(FALSCHLUFT)可以作为在燃烧室端部处(例如在引导废气的再生器的头部中或在引导废气的再生器或引导废气的通道中)的连续的废气分析的结果获得。基本上可以考虑将所测量的空气过剩(过程值PV_LAMBDA)(必要时可选的对于空气过剩(SP_LAMBDA)的额定值)例如与工业炉处的燃烧空气的实际投入进行概括性比较。

相应地，与此有关的扩展(涉及氧气)涉及一种方法，其中形成的氧气流量SP_OXYGEN的额定值减小了这样的值(FALSCHLUFT)的氧气分量，其中所述值(FALSCHLUFT)表示从所有不受控制的进入的和减去不受控制的离开以及氧气流量的可系统性重复的测量精确性和不纯粹性(或杂质)。渗入空气的值原则上可以由将所测量的空气过剩量和/或氧气过剩量(PV_LAMBDA)，特别是作为在燃烧室端部处的连续的废气分析的结果，(必要时可选的对于空气过剩量和/或氧气过剩量(SP_LAMBDA)的额定值)例如与工业炉处的燃烧空气的实际投入进行概括性比较来获得。

在优选的扩展的范围内，渗入空气的值由所测量的空气/氧气过剩量(过程值PV_LAMBDA)乘以作为每能量单位的空气/氧气量(LMINE)的恒定预设的化学计量的燃烧空气/氧气需求的乘积，乘以作为实际值的在炉子中的能量输入(E)、减去在炉子的入口处独立地测量的空气量(燃烧空气的过程值PV_LUFT)获得，特别地作为在燃烧室端部，优选地在废气的通道中或在引导废气的再生器的头部中的连续的废气分析的结果。

可选地，可以替代能量输入使用能量额定值(SP_ENERGIE)与热效率(μ_therm)的商(SP_ENERGIE/μ_therm)。

特别优选地如下设置，

-确定，特别是测量和/或获得渗入空气或渗入空气的值的氧气分量的时间变化，和

-平滑所述时间变化或通过补偿方法，特别是通过统计学的或误差补偿方法来处理所述时间变化，特别地其中

-从渗入空气的基于模型的函数确定获得对于平滑或诸如此类的补偿的方案。

优选地，渗入空气或渗入空气的值的氧气分量可以被确定为炉压(p_Ofen)、在再生器底部的压力(p_RegFuβ)、再生器中的燃烧空气的温度(T_VB)和炉子的环境温度(T_U)的函数；特别是被确定为XFM(p_Ofen,p_RegFuβ,T_VB,T_U)。

附加地或替换地，在特别有利的扩展的范围内视为具有优势的是，关于扣除渗入空气或扣除渗入空气的值的氧气分量的选项涉及相加或相减地考虑渗入空气或渗入空气的值的氧气分量。也就是，该方案可以按照特别有利的扩展借助渗入空气的基于模型的函数确定来支持。优选地，渗入空气或渗入空气的值的氧气分量被确定为炉压(p_Ofen)、在再生器底部的压力(p_RegFuβ)、再生器中的燃烧空气的温度(T_VB)和炉子的环境温度(T_U)的函数；特别是被确定为XFM(p_Ofen,p_RegFuβ,T_VB,T_U)。

该扩展具有如下认知，即，开头提到的由DE 10 2010 041 157 A1公开的、在再生式地加热的工业炉中的不受控制的空气吸入或不受控制的渗入空气损失的典型重复的趋势模式可以追溯到总是配合作用的炉压(p_Ofen)、在再生器底部的压力(p_RegFuβ)、再生器中的燃烧空气的温度(T_VB)和炉子的环境温度(T_U)；特别是由此作为函数XFM(p_Ofen,p_RegFuβ,T_VB,T_U)确定了渗入空气。

渗入空气在该情况下是测量的，并且其至少原则上的变化或趋势(趋势模式)可以在考虑提到的在工业炉的存储的模型中的基础参数的条件下，优选地在调节和/或控制的范围内总是按照趋势模式来预计和/或考虑。

具体地，设置渗入空气或渗入空气的值的氧气分量的相加或相减的考虑，其中由对于空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)的额定值与所测量的空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)的概括比较来确定、特别是测量、优选获得渗入空气或渗入空气的值的氧气分量的值的时间变化。时间变化被平滑，特别是通过统计学或误差补偿方法来平滑。也就是示出了，原则上这样确定的渗入空气变化经历强烈的波动，所述波动首先统计学地出现。由此，时间变化仅以平滑后的或补偿后的形式用于输入到调节方法中是有意义的。平滑可以纯统计学地基于渗入空气的时间变化进行，和/或在线性或多项式内插的条件下借助最小误差方法，例如关于曲线拟合(Ausgleichsgerade)进行。这还可以改善，因为纯统计学的平滑可能是有误差的并且内插方案在时间变化的趋势模式中更容易是不稳定的，特别是对于不同的点火周期。但是在扩展的范围内已知，作为对于平滑的方案可以使用渗入空气的基于模型的函数确定。在此特别地，渗入空气或渗入空气的值的氧气分量被确定为炉压(p_Ofen)、在再生器底部的压力(p_RegFuβ)、再生器中的燃烧空气的温度(T_VB)和炉子的环境温度(T_U)的函数；特别是被确定为XFM(p_Ofen,p_RegFuβ,T_VB,T_U)。这样的函数也用于计算改变的趋势模式。

渗入空气函数的模型，特别是作为用于根据随时间确定的值来平滑实际的渗入空气变化或渗入空气的方案使用如下模型假定。首先，模型优选地从如下出发，即，由于一方面炉压和另一方面再生器底部的压力或炉子外部的外部压力的压差而产生了渗入空气。简单地说，出现的趋势为，在炉压减小的情况下在再生器底部的压力或在炉子外部的外部压力占优势并且能够附加地将空气作为渗入空气压入炉子。也就是，模型方案在于，对于渗入空气的平滑级别在炉压不断降低时更容易提高或在炉压不断增加时更容易降低。附加地，模型假定从如下出发，即，再生器中的燃烧空气的温度同样影响密度并且就此而言在周期性重复的温度变化中再生器中的空气的密度也周期性变化。就此而言，这同样导致基于再生器中周期性重复的空气密度变化来调制再生器中的压力。周期性的温度发展又基本上由如下得出，即，燃烧空气周期性重复地由再生器进入炉室，并且就此而言从再生器带走热。在结果中模型已经认识到，随着再生器中的空气逐步冷却，密度相同地上升并且相应地减小空气吸入，或反之。该模型导致一种平滑方案，其总体上当再生器中的炉压下降和温度升高时提高渗入空气输入或者当温度和由此再生器中的空气密度降低或炉压上升时降低渗入空气输入。简而言之，按照上述标准通过根据渗入空气的基于模型的函数确定的平滑方案设计一种用于再生器的壁炉模型，其可以用于对渗入空气输入的建模，从而通过该模型过滤的渗入空气变化可以被传送到对于气态的氧载体的分级调节

优选地设成，关于另外考虑空气校正或空气校正的值的氧气分量的选项

-考虑能量需求量(E)的公差，和/或

-能量需求量被减小了可调节的公差参数，

-特别地其中公差参数至少测定为这样大，使得燃料的能量含量的确定的不精确性不改变气态的氧载体流量的额定值，特别是燃烧空气流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气流量(SP_OXYGEN)的额定值。

与此相关的扩展(涉及燃烧空气)涉及一种方法，其中燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)的额定值由能量额定值(SP_ENERGIE)和过程值能量(PV_ENERGIE)中的最大值得出，其中过程值(PV_ENERGIE)被减小了可调节的公差参数，其优选最小测定为这样大，使得燃气的能量含量的确定的不精确性不改变燃烧空气流量(SP_BRENNLUFT)的额定值。

相应地，与此相关的扩展(涉及氧气)涉及一种方法，其中氧气流量(SP_OXYGEN)的额定值由能量额定值(SP_ENERGIE)和过程值能量(PV_ENERGIE)中的最大值得出，其中过程值PV_ENERGIE被减小了可调节的公差参数，其优选最小测定为这样大，使得燃气的能量含量的确定的不精确性不改变氧气流量(SP OXYGEN)的额定值。

附加地或替换地在特别优选的扩展的范围内视为具有优势的是，优选地在考虑特别是可变的热效率(μ_therm)的条件下，确定能量需求量(E)作为对于工业炉或待调节的炉子区域的在技术上所需的能量需求量(E)的额定参数。附加地或替换地尤其可以优选地在考虑特别是可变的热效率(μ_therm)的条件下，确定这样的能量额定值(SP_ENERGIE)，特别是作为能量额定值(SP_ENERGIE)与热效率(μ_therm)的商(SP_ENERGIE/μ_therm)。优选地，可以替代能量额定值(SP_ENERGIE)将商(SP_ENERGIE/μ_therm)用于确定燃烧空气体积流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气体积流量(SP_OXYGEN)。该扩展有利地已经认识到，优选地已经可以考虑承受着优选随时间可变的热效率的在能量需求量中的波动；至少是不能通过上述公差参数采集的那些。这尤其涉及热需求变化，如其通过输入和输出废气和空气所引起的那样。就此而言，热效率也可以作为炉子和环境温度以及废气和燃烧空气的能量输入和输出的结果和/或函数示出。

按照特别有利的扩展设成，在考虑提到的商和可选地进行关于燃料限制的校正和/或另外的燃料校正的条件下，确定燃料流量，特别是作为燃料体积流量(SP_BRENNGAS)的过程值。

优选地设成，关于燃料限制的选项

-考虑燃料量的公差，和/或

-额定值燃料(SP_BRENNGAS)通过一个因数限制，其由燃烧空气和/或氧气过程值的商(PV_BRENNLUFT*(1+TLZ)/SP_BRENNLUFT,PV_BRENNLUFT*(1+TLZ)/SP_OXYGEN)形成，扩大了可调节的公差参数(TLZ)，除以燃烧空气流量(SP_BRENNLUFT)和/或氧气流量(SP_OXYGEN)的额定值，特别地限制因数向上限制到1.0。

-和/或其中公差参数(TLZ)能够调节为，使得燃烧空气量流(PV_BRENNLUFT)的测量的不可避免的波动不影响额定值(SP_BRENNSTOFF)或燃烧空气/氧气量流(PV_BRENNLUFT,PV_OXYGEN)的测量的不可避免的波动不影响额定值(SP_BRENNSTOFF,SP_OXYGEN)。

与此相关的扩展(涉及燃烧空气)涉及一种方法，其中额定值燃气(SP_BRENNGAS)通过一个因数限制，其由燃烧空气过程值的商(PV_BRENNLUFT*(1+TLZ)/SP_BRENNLUFT)形成，扩大了可调节的公差参数(TLZ)，除以燃烧空气流量的额定值，其中限制因数向上限制到1.0，并且其中公差参数(TLZ)能够调节为，使得燃烧空气量流(PV_BRENNLUFT)的测量的不可避免的波动不影响额定值(SP_BRENNSTOFF)。

与此相关的扩展(涉及氧气)涉及一种方法，其中额定值燃气(SP_BRENNGAS)通过一个因数限制，其由燃烧空气过程值的商(PV_OXYGEN*(l+TLZ)/SP_OXYGEN)形成，扩大了可调节的公差参数(TLZ)，除以燃烧空气流量的额定值，其中限制因数向上限制到1.0，并且其中公差参数(TLZ)能够调节为，使得燃烧空气量流(PV_BRENNLUFT)的测量的不可避免的波动不影响额定值(SP_BRENNSTOFF)。

优选地设成，关于另外的燃料校正的选项，

-除了额定值燃料，特别是燃气(SP_BRENNGAS)的校正之外附加地提出一种校正因数，其通过变化的废气量考虑能量需求量的变化，和/或

-形成每能量单位的化学计量的废气体积的参数(AMINE)，其变化能够接入原始能量额定值(SP_ENERGIE)。

与此相关的扩展涉及一种方法，其中除了额定值燃气(SP_BRENNGAS)的校正之外附加地提出一种校正因数，其通过变化的废气量考虑能量需求量的变化。为此，形成每能量单位的化学计量的废气体积的参数(AMINE)，其变化能够接入原始能量额定值(SP_ENERGIE)。

特别地设成，预设的、特别是恒定地预设的空气/氧气过剩量(SP_LAMBDA)，

-由技术上优化的工艺流程给出，和/或

-关于近或低化学计量的燃烧(λ<＝1)进行调节。

本发明的实施例下面根据附图描述。其不一定按比例地示出实施例，而是有助于解释的附图以示意性和/或简单失真的形式实施。关于由附图直接识别的教导的解释参见相关的现有技术。在此可以考虑，关于实施方式的形状和细节进行各种各样的修改和改变，而不偏离本发明的一般思路。即使本发明描述了对于玻璃熔化应用的再生式加热的工业炉的示例，但是在此描述的方法以及装置和调控装置的构思同样是有意义的并且可以应用于非再生式的炉子类型，如其例如公知为回流换热式熔窑、单元窑和含氧燃料熔窑(后者以氧气作为气态的氧载体，但总是无需再生器)。

在说明书、附图以及权利要求书中公开的本发明的特征的单独地以及任意组合主要用于本发明的扩展。此外，由至少两个在说明书、附图和/或权利要求书中公开的特征组成的所有组合落入本发明的范围内。本发明的一般思路不限于精确的形状或下面示出和描述的优选的实施方式的细节，或限于相对于在权利要求书中要求保护的对象受到限制的对象。在给出的测试范围内还应当公开处于提到的边界内的值作为边界值并且可以任意使用和要求保护。

附图说明

本发明的其它优点、特征和特性借助于附图由下面对优选实施例的描述给出；附图中：

图1示出了具有左和右再生器的再生式加热的工业炉的示意图，其中按照特别优选的实施方式设置具有温度调节模块和用于进料燃料和进料燃烧空气的调节模块的控制装置，

图2A和图2B示出了用于可控地运行再生式加热的工业炉的方法的第一和第二特别优选的实施方式的示意图，该工业炉具有用于温度调节的调节回路以及对于按照本发明的构思的图1的控制装置的进料燃料和进料燃烧空气的调节。

图3A和图3B示出了对于控制装置的进料燃料和进料燃烧空气的调节的第一和第二特别优选的实施方式的示意图，该控制装置与如图2A或图2B中的温度调节相结合但却独立于温度调节，例如通过手动地设置温度或通过控制或预控制，其例如可以从炉子模型、仿真、特性曲线或经验值等假定中得到。

具体实施方式

图1示出了再生式加热的工业炉100的简化示图，具有炉室10，其上炉室1作为调节对象来调节并且其中下炉室2具有未详细示出的玻璃熔窑。在玻璃熔窑中包含的玻璃通过炉室10被加热到高于熔化温度并且为了制造平板玻璃等被熔化并且被合适地处理。工业炉100被加热，方法是通过多个侧面安装的燃料喷射器20将以燃气形式的燃料喷射到上炉1中。对于燃料喷射器20示出了左喷射器20。对于另外的燃料喷射器20'示出了右喷射器20'。为简化起见，下面对于相同或类似的部件或这种具有相同或类似功能的部件使用相同的附图标记。

例如可以在左侧或在右侧分别设置数量为六个的喷射器20、20'。在图1中示出的点火周期中通过燃料喷射器20实际上在没有燃烧空气的条件下将燃气喷射到上炉1中。在燃料喷射器20的上方将预热的燃烧空气VB经由左侧的开口30进料给上炉1。

来自开口30的燃烧空气在上炉1中与由燃料喷射器20喷射的燃气混合并且导致形成覆盖下炉的火焰40，其象征性地示出。图1的图像示出了在通过左再生器50和左喷射器20再生式点火的状态下的工业炉100。该开口30构造为，使得经由喷射器20提供的燃气在足够的近化学计量或低化学计量的范围内与左再生器的燃烧空气在上炉1中混合。图1中示出的在经由左侧喷射器20喷射燃气并且经由左再生器50进料燃烧空气VB的条件下的上炉1的左侧点火的运行状态持续了例如20至40min的第一周期持续时间。周期持续时间在此象征性地通过时钟60表示。在该第一周期持续时间期间，将燃烧空气VB与燃气20分开地进料到炉室10中的上炉1。在第一周期持续时间期间将废气AG从上炉1经由右侧开口30'进料给右再生器50'并且将其加热。

在第二运行状态下，上炉1的点火反过来进行了类似时间长度的第二周期持续时间。周期持续时间在此象征性地通过时钟60表示。为此，然后将燃烧空气VB经由右再生器50'与来自右喷射器20'的燃气一起进料给上炉1，其中燃烧空气VB接受由废气AG在第一周期持续时间中在再生器50'中存储的热。

燃料流量和/或燃烧空气流量的调节在该实施例中优选且基本上通过工业炉100的控制装置1000的温度调节模块200进行。基本上为此可以在温度调节模块200中设置调节器，特别是PID调节器，如其在图2中作为REGLER TEMPERATUR R_T详细解释的。按照该调节器，在提高燃料BS(优选燃气)的燃料流量和/或燃烧空气VB的燃烧空气流量的条件下提高炉室温度T_IST或在降低燃料BS(优选燃气)的燃料流量和/或燃烧空气VB的燃烧空气流量的条件下降低炉室温度T_IST；这根据图1示出的量确定模块300。

为此，通过合适的温度探头52、52'、53给温度调节模块200供送再生器头51或51'或上炉室1的温度值，该温度探头总是部分地也与合适的用于测量燃料空气比例的拉姆达探头(Lambdasonde)组合。特别地，通过温度探头53测量的上炉中的温度T_IST用作温度调节模块200的输入，例如以便基于此地进行在周期持续时间末端时的温度特性的温度取平均和外推。特别地，温度探头52、52'，和温度探头53将所测量的温度提供给量确定模块300的输入端。

特别地，在再生器头上的温度，如由温度探头52、52'所测量的，可以作为图2A和2B中示出的、用于确定和设置燃料BS(优选燃气)的燃料流量和/或燃烧空气VB的燃烧空气流量的另外的调节回路的基础。可能在相同位置布置的拉姆达探头或其它测量传感器还可以提供测量值，例如关于空气或废气量的测量值，以便简化确定。

此外，图2的工业炉100具有传感器，用于测量炉压p_Ofen、再生器底部的压力p_RegFuβ、再生器中的燃烧空气的温度T_VB和炉子的环境温度T_U；特别地由此可以实现渗入空气的基于模型的函数确定，其中渗入空气或渗入空气的值的氧气分量作为函数XFM(p_Ofen,p_RegFuβ,T_VB,T_U)确定。

关于图2A和图2B，下面详细描述温度调节模块200的调节回路的第一部分I和量确定模块300的调节回路的第二部分II。

图2A和图2B示意性示出了温度调节模块200的用于温度调节的调节回路RS的第一部分I的结构以及在分别涉及左和右再生器50、50'的调节的量确定模块300中用于确定燃烧空气VB和/或燃料BS的量(具体地是在该意义上实现的燃烧空气量调节VB-R的额定值SP_BRENNLUFT)和/或燃气流量SP_BRENNGAS的额定值(在该意义上实现的燃料量调节BS-R)的调节回路RS的第二部分II的结构；该调节在此以其相应要引入的热量Q'_Li和Q'-Re示出。

即使在此选择以燃气形式的燃料BS的描述，但下面一般却涉及如下燃料：其可以是油、煤粉或其它燃料，优选是燃气。即使在此选择氧载体作为燃烧空气VB的描述，但下面一般却涉及如下氧载体：其虽然特别地作为空气(燃烧空气)但也可作为氧气构造的，也就是具有>99％的氧气分量的气体；也就是一般是气态的氧载体，例如具有20.94％氧气分量的空气、具有几乎100％氧气分量的技术氧气，但同样也是富集氧气的具有例如21..25％氧气分量的燃烧空气或以废气稀释的具有例如17…21％氧气分量的燃烧空气。

所述调节根据用于可控地运行图1中示例性示出的再生式加热的工业炉100的方法的优选实施方式来解释。以I标出的调节回路RS的第一部分表示具有调节器R_T的温度调节。

对于第一调节回路I使用炉室温度T作为调节参数。为此，例如利用合适的温度传感器52、52'、53必要时通过合适的校正来测量多个代表性的上炉温度T₁,T₂…T_N。特别地，温度传感器53用于确定炉室温度T。来自不同的温度T₁,T₂..T_N的匹配于上炉温度的温度值在用于形成加权的温度平均T_x的取平均单元201中被取平均。然后将温度平均T_x的值传送到外推单元202，其能够根据代表性的上炉温度的典型的时间变化来形成对在再生式加热的点火周期的各个末端处的温度T_IST的实际值的预测。替代当前的温度值T_x，该预测的温度T_IST同样形成温度调节器R_T的实际值。温度调节器R_T以PID调节器的形式构成，也向其供送温度的额定值T_SOLL并且由它们的差来确定对燃料能量E的需求量。

以II标出的调节回路RS的第二部分表示涉及左和右再生器50、50'的燃烧空气VB和/或燃料BS的量的确定。

对于调节回路RS的两个部分I、II，使用炉子100的炉室10中的上炉1作为以R标出的调节对象R的部分。调节对象R还包括左再生器50和右再生器50'以及由再生器50、50'提供的来自于预热的燃烧空气VB的热Q_Li和Q_Re的位置，该预热的燃烧空气被供送给上炉1。在实际意义上是在图2A和图2B中以相应的符号与再生器50、50'相关联并示出的热流。

利用调节回路RS调节炉温和确定燃烧空气VB和燃料BS的量的目的是，尽可能前瞻性地确定在变化的负荷和变化的干扰参数的情况下保证技术上期望的炉温T_SOLL的那些燃料量和/或燃烧空气。在没有不需要的波动的条件下的稳定的、均匀的燃料流量是对于有效加热的另外的前提条件。因此，温度调节器的任务不是希望在倒转(或换向)的大约35...40秒的无火时间期间通过提高的燃料添加来补偿拱顶的不可避免的温度下降——这是为什么简单的PID调节器不能解决该任务的另一原因。然而因此温度调节器的任务，也就是调节回路RS的第一部分I的任务也不是承受燃料BS的热值的不可避免的波动；本实施方式由此设置燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R，其在下面详细解释。

为此与现有技术不同，有意识地不是进一步处理除以燃料BS的热值的、相应于温度需求的能量需求量E(燃料量＝E/热值)作为燃料量。取而代之，设置特别有利的燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R，其尤其能够承受燃料BS的热值的波动。

首先向该燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R直接供送由炉子的温度需求ΔT＝T_IST-T_SOLL在模块203中确定的能量值E；也就是按照该实施方式的调节方法以该能量值E(具体地，期望的能量投入SP_Energie的期望的能量额定值)工作，将该能量值一方面在给出的温度位置下并且另一方面在给出的运行要求下供送给炉子、工业炉的上炉或其它部分；换言之，炉子的在技术上所需的能量需求量E。

也就是，以例如单位为[MW]的SP_ENERGIE在模块203中形成用于工业炉或待调节的炉区域的在技术上所需的能量需求量E的额定参数。

能量额定值SP_ENERGIE也可以独立于上述的调节回路RS的部分I中的温度调节(例如由机组操作人员手动地预先给定的结果或上级的温度调节或炉子模型的结果)。

但是总之，如以图3A解释的，其按照第一实施方式这样测定(例如按照图2A的实施例自动在模块203中)，使得在考虑当前待加热的产品量的条件下遵循预设的温度T_SOLL并且同时补偿可能波动的能量损失；也就是象征性地将ΔT＝T_IST-T_SOLL调节为接近零的值。

总之，如以图3B解释的，按照第二实施方式，这样测定由能量额定值SP_ENERGIE和热效率μ_therm得出的商SP_ENERGIE/μ_therm(例如按照图2B的实施例自动在模块203中)，使得在考虑当前待加热的产品量的条件下遵循预设的温度T_SOLL并且同时补偿可能波动的能量损失；也就是象征性地将ΔT＝T_IST-T_SOLL调节为接近零的值。优选地，在第二实施方式中替代能量额定值SP_ENERGIE将商SP_ENERGIE/μ_therm计入燃烧空气体积流量SP_BRENNLUFT和/或氧气体积流量SP_OXYGEN和/或燃气体积流量SP_BRENNGAS的确定。

按照在图2A和图2B中的调节回路RS的第二部分II中实现的本发明的构思，现在示出了，在波动的燃料组成的宽的范围，一方面来自每能量单位的化学计量的燃烧空气/氧气需求的系数(在燃烧空气的情况下是燃烧空气需求；在氧气的情况下是氧气需求)和另一方面燃料的能量含量几乎是恒定的。这在此是指常数，例如对于普遍的氧载体，

OMINE＝每能量单位的化学计量的氧气需求，例如作为[Nm3氧气/kWh燃料能量]；或

LMINE＝每能量单位的化学计量的燃烧空气需求，例如作为[Nm3燃烧空气/kWh燃料能量]

其中LMINE＝OMINE/0.2094；或一般地

其中LMINX＝OMINE/(氧载体的氧气分量，例如0.17或0.25)。空气是0.2094的特殊情况。

一方面来自每能量单位的化学计量的燃烧空气/氧气需求的系数(优选地常数)和另一方面燃料的能量含量OMINE或LMINE或LMINX可以，如本发明已知的，关于长的时间段作为恒定对待，并且不被热值的短时变化所影响，也就是至少关于小时，通常关于天或周不变。在此一般对于LMINE、OMINE、LMINX等常数选择“能量相关的空气/氧气”常数或“能量拉姆达”常数(LMINE、OMINE、LMINX等)的名称。

因此一般作为本发明的构思，按照图2A示例性描述的那样，涉及燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R的以下形式：

燃烧空气体积流量SP_BRENNLUFT～(相同或成比例的)λ

*(乘以)

“能量相关的空气/氧气”常数(LMINE,OMINE,LMINX)

*(乘以)

能量额定值SP_ENERGIE或能量需求量E，

以及

为此可选地、合适的校正(KORR_LUFT_1,图3)，例如渗入空气校正(KORR_LUFT_2，图3)；

和/或

燃气流量SP_BRENNGAS～(相同或成比例的)

能量额定值SP_ENERGIE或能量需求量E

/(除以)

热值(HEIZWERT)，

以及

为此可选地、合适的校正(KORR_GAS_1,图3)，例如惰性气体分量校正。

具体地在图3的实施例中，实现特别有利的特殊形式的燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R，其下面详细解释。SP_ENERGIE不受持续地在线测量当前燃气质量的影响。

在使用长时间确定的且关于较长时间段作为恒定对待的每能量单位LMINE的化学计量的燃烧空气/氧气需求的参数的条件下，当前持续地确定燃烧空气流量SP_LUFT的额定值：

其中：

-SP_LUFT燃烧空气量调节的额定值

-SP_LAMBDA作为无量纲的特征参数表示技术上期望的且待保持恒定的用于优化的工艺流程(Prozessfuehrung)的氧过剩参数。在此，SP_LAMBDA＝1指在没有任何空气过剩的条件下的精确化学计量的运行状态，而例如SP_LAMBDA＝1.100表示超过化学计量最小值10％的期望的空气过剩，或例如SP_LAMBDA＝0.980表示低于化学计量最小值2％的期望的空气缺乏。

-SP_ENERGIE能量投入的上述额定值

-PV_ENERGIE相同的能量投入的当前过程值

-TLZ公差参数，以1.00的分数描述。例如TLZ＝0.10给出相对于当前过程值PV_ENERGIE的波动的公差为10％，从而能量投入相对于额定值SP_ENERGIE过剩了10％恰好还不引起额定值SP_LUFT的增加。

-FALSCHLUFT表示不受控制的空气分量的和，并且根据在工业炉的废气中的剩余氧和CO的测量与在该工业炉处的燃烧空气的实际投入的连续比较来获得

同时，通过连续测量在线地确定燃气的当前能量含量作为HEIZWERT，例如作为以[kWh/Nm3]为单位的较低值Hu，并且用于校正燃气流量的额定值：

由此，燃气质量的波动的任何前瞻性的校正仅被应用到燃气流量的额定值，以保持能量输入恒定。出于安全性原因，由此对于过小的燃烧空气量的情况，燃气量的额定值以以下因素来限制

其中：

-SP_BRENNGAS调节回路的额定值

-SP_ENERGIE相同的额定值能量，其也用于确定燃烧空气流量SP_BRENNLUFT的额定值

-HEIZWERT燃气的较低热值Hu作为当前测量的值

-SP_LUFT燃烧空气流量的额定值

-PV_LUFT燃烧空气流量的所测量的过程值

-TLZ作为1的分数的公差参数

(2.)因此一般作为本发明的构思，按照图2B示例性描述的那样，涉及燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R的以下形式：

燃烧空气体积流量SP_BRENNLUFT～(相同或成比例的)λ

*(乘以)

“能量相关的空气/氧气”常数(LMINE,OMINE,LMINX)

*(乘以)

能量额定值SP_ENERGIE与热效率μ_therm的商SP_ENERGIE/μ_therm，也就是能量额定值SP_ENERGIE或能量需求量E被校正了热效率μ_therm

以及

为此可选地、合适的校正(KORR_LUFT_1,图3B)，例如渗入空气校正(KORR_LUFT_2，图3B)；

和/或

燃气流量SP_BRENNGAS～(相同或成比例的)

/(除以)

HEIZWERT，

以及

为此可选地、合适的校正(KORR_GAS_1,图3B)，例如惰性气体分量-校正。

具体地在图3B的实施例中，实现特别有利的特殊形式的燃烧空气量调节VB-R和燃料量调节BS-R，其下面详细解释。SP_ENERGIE不受持续地在线测量当前燃气质量的影响。

除了能量额定值SP_ENERGIE与热效率μ_therm的商SP_ENERGIE/μ_therm之外，其中：

-SP_LUFT燃烧空气量调节的额定值

-SP_LAMBDA作为无量纲的参数表示技术上期望的且待保持恒定的用于优化的工艺流程的氧过剩。在此，SP_LAMBDA＝1指在没有任何空气过剩的条件下的精确化学计量的运行状态，而例如SP_LAMBDA＝1.100表示超过化学计量最小值10％的期望的空气过剩，或例如SP_LAMBDA＝0.980表示低于化学计量最小值2％的期望的空气缺乏。

-SP_ENERGIE能量投入的上述额定值

-PV_ENERGIE相同的能量投入的当前过程值

-TLZ公差参数，以1.00的分数描述。例如TLZ＝0.10给出相对于当前过程值PV_ENERGIE的波动10％的公差，从而能量投入相对于额定值SP_ENERGIE过剩了10％恰好还不引起额定值SP_LUFT的增加。

也就是在此，替代能量额定值SP_ENERGIE，将能量额定值SP_ENERGIE与热效率μ_therm的商SP_ENERGIE/μ_therm计入燃烧空气体积流量SP_BRENNLUFT的确定。简而言之，热效率μ_therm的该条件具有如下结果，即，以如下方式考虑炉子调节的能量损失，即，利用商SP_ENERGIE/μ_therm来调节，也就是利用在炉子中剩余的能量来调节。同时，通过连续测量在线地确定燃气的当前能量含量作为HEIZWERT，例如作为以[kWh/Nm3]为单位的较低值Hu，并且用于校正燃气流量的额定值：

由此，燃气质量的波动的任何前瞻性的校正仅被应用到燃气流量的额定值，以保持能量输入恒定。出于安全性原因，由此对于过小的燃烧空气量的情况，燃气量的额定值以一个因素来限制

其中：

-SP_BRENNGAS调节回路的额定值

-HEIZWERT燃气的较低热值Hu作为当前测量的值

-SP_LUFT燃烧空气流量的额定值

-PV_LUFT燃烧空气流量的所测量的过程值

-TLZ作为1的分数的公差参数

也就是在此，替代能量额定值SP_ENERGIE，将能量额定值SP_ENERGIE与热效率μ_therm的商SP_ENERGIE/μ_therm计入燃气体积流量SP_BRENNGAS的确定。

上述特别优选的第二实施方式与第一实施方式相比使用具有优点的两个扩展方案。

一方面对于渗入空气的控制和/或调节技术考虑，使用该控制参数的数学模型，其利用了如下基础参数：炉压p_Ofen，在再生器底部处的压力p_RegFuβ的，再生器T_LR中的燃烧空气的温度和环境温度T_U。而在第一实施方式中，渗入空气基本上作为在测量空气过剩的条件下的空气平衡的结果(基本上再生器中的O2/CO2比例)来确定，按照第二实施方式意识到，渗入空气利用数学模型总是在其定期重复的趋势中可以相当良好地在其原则上周期性的结构中再现。最终，这导致所期待的对渗入空气趋势的预期。调节和/或控制由此能够更接近实际特性来调节，并且由此对调节对象(工业炉)中的变化更快速或预计地作出反应。

渗入空气由此根据基于模型的函数确定来确定，其中，作为炉压p_Ofen、再生器底部处的压力p_RegFuβ、再生器中的燃烧空气的温度(T_VB)和炉子的环境的温度T_U的函数XFM来确定渗入空气或渗入空气的值的氧气分量。由此，首先在建模的范围内将渗入空气作为校正参数建模，也就是在使用上面解释的用于再生器的“壁炉模型“(Kaminmodell)”的条件下。如解释的，其考虑了在顶着炉压(p_Ofen)的外部压力和再生器底部的压力(p_RegFuβ)的作用下新鲜空气(渗入空气)的不受控制的输入。由此，由于周期性重复的空气抽出而造成的周期性的温度发展是对再生器中的空气的密度建模；也就是随着再生器中的空气冷却，空气的密度升高。这导致了渗入空气的周期性重复的减少。随着再生器中的空气加热，空气的密度升高。这导致了渗入空气的周期性重复的增加。该趋势模式优选地在渗入空气的模型函数的范围内可以充当用于渗入空气测量值的平滑或其它补偿的方案。这样的经平滑或类似地经补偿的值然后可以在调节的范围内使用。

此外，用于确定燃烧空气体积流量SP_BRENNLUFT和/或氧气体积流量SP_OXYGEN和/或燃气体积流量SP_BRENNGAS的第二实施方式使用由能量额定值SP_ENERGIE与热效率μ_therm得出的商。具有优势的是，该热效率μ_therm不是时间上恒定的，而是可以作为炉子空气和燃气变量的函数表示。该条件基于如下认知，即，与适应于引入的那些能量需求量(能量输入)相比，控制和调节有利地更加适应于在炉子中提供或在炉子中保持的那些能量含量(商SP_ENERGIE/μ_therm)。对于该第二实施方式的扩展具有如下认知，作为能量需求量给出的能量SP_ENERGIE的一部分不是保留在炉子中而是通过一些固有的过程流出。在此在任何情况下均要提及流出和流入的废气流的流出和流入的空气流的能量含量，此外还有炉子和再生器的温度潜能，所述温度潜能在此称为用于VOL_AG的Q_ABGAS和用于VOL_LUFT的Q_LUFT以及T_Ofen和T_Reg。

附加地，热效率也取决于火焰的辐射特性。这基本上关于燃料的碳与氢比例C/H来考虑。在用商SP_ENERGIE/μ_therm替代能量额定值SP_ENERGIE，也就是用在炉子中剩余的能量含量替代引入的能量含量(能量输入)进行处理的情况下，在控制和调节的范围内给出特别是在现场工艺中切合实际的调节方案，其可以考虑在能量需求量中的某些重复的趋势模式。由此特别地给出在不同燃料提供的情况下的不同燃料含量的有利考虑以及也考虑在不同工业炉的情况下的某些情况的可能性，例如当其具有在废气和空气导引中的特殊性或不规律性时。

实施例

1.起始位置(1)＝(2)其中(1)具有比例调节，(2)具有拉姆达额定值。

工业炉(例如玻璃熔窑)的对于加热件(熔化)和顶盖的内壁损失的能量需求量为12742kW并且通过天然气、利用如下热技术特征参数来加热：

-热值Hu 10.138kWh/Nm3燃气的较低热值

-LMIN 9.695Nm3/Nm3每气体体积的化学计量的空气需求量

-LMINE 0.9563Nm3/kWh每能量单位的化学计量的空气需求量

-AMINE 1.0565Nm3/kWh每能量单位的化学计量的废气体积

利用氧气探头找到废气中的1.3％的剩余氧气。由此确定具有LAMBDA＝1.079的空气系数。

渗入空气量根据与所测量的空气量相比较被确定为XF＝300Nm3/h。

热效率为68.89％。

在该效率下，气体能量需求量E.Gas＝12742/69.89％＝18497kW。气体量由此是SP-Gas＝E.Gas/Hu＝18496kW/10.138kWh/Nm3＝1824.6Nm3/h.

为了实现空气过剩LAMBDA＝1.080，必须在扣除由不受控制的源添加的300Nm3/h的情况下将渗入空气供送到受控制的BRENNLUFT：BRENNLUFT＝E.Gas*LMINE-XF＝18497kW*0.9563Nm3/kWh-300Nm3/h＝18804Nm3/h，其中在1200℃具有比热容Cp.Luft＝1.329kJ/K/Nm3。

废气量是ABGAS＝E.Gas*(AMINE+(LAMBDA-1)*LMINE)＝22491Nm3/h，其中在1400℃具有比热容Cp.ABGAS＝1.610kJ/K/Nm3。

由此计算热效率：ETA.therm＝(E.Gas+BRENNLUFT*CP.Luft*1200-ABGAS*Cp.ABGAS*1400)/E.Gas＝68.89％并且进行递归计算，该计算递归地重复，直至热效率的输入值与结果一致。

2.较高的气体品质(3)

在具有12742kW的不变能量需求量的相同工业炉中现在使用具有较高热值的天然气和如下特征数据：

-热值Hu 10.587kWh/Nm3燃气的较低热值

-LMIN 10.096Nm3/Nm3每气体体积的化学计量的空气需求量

-LMINE 0.9537Nm3/kWh每能量单位的化学计量的空气需求量

-AMINE 1.0522Nm3/kWh每能量单位的化学计量的废气体积

对于过渡(或中间产品)，利用不变的LMINE＝0.9563Nm3/kWh来计算。

渗入空气量是不变的XF＝300Nm3/h。热效率为68.93％。

在该效率下，气体能量需求量E.Gas＝12742/68.93％＝18485kW。

气体量由此是SP-Gas＝E.Gas/Hu＝18485kW/10.587kWh/Nm3＝1746.1Nm3/h。

为了实现空气过剩LAMBDA＝1.080，必须在扣除由不受控制的源添加的300Nm3/h的情况下将渗入空气供送到受控制的BRENNLUFT：BRENNLUFT＝E.Gas*LMINE-XF＝18485kW*0.9563Nm3/kWh-300Nm3/h＝18792Nm3/h，其中在1200℃具有比热容Cp.Luft＝1.329kJ/K/Nm3。

废气量是ABGAS＝E.Gas*(AMINE+(LAMBDA-1)*LMINE)＝22448Nm3/h。其中在1400℃具有比热容Cp.ABGAS＝1.610kJ/K/Nm3。

由此计算热效率：

ETA.therm＝(E.Gas+BRENNLUFT*CP.Luft*1200-ABGAS*Cp.ABGAS*1400)/E.Gas＝68.93％

并且再次递归地进入上述计算。

3.较低的气体品质，L-Gas替代H-Gas(4)

-热值Hu 8.783kWh/Nm3燃气的较低热值

-LMIN 8.4078Nm3/Nm3每气体体积的化学计量的空气需求量

-LMINE 0.9573Nm3/kWh每能量单位的化学计量的空气需求量

-AMINE 1.0722Nm3/kWh每能量单位的化学计量的废气体积

渗入空气量是不变的XF＝300Nm3/h。热效率为68.24％。

在该效率下，气体能量需求量E.Gas＝12742/68.24％＝18672kW。气体量由此是SP-Gas＝E.Gas/Hu＝18672kW/8.783kWh/Nm3＝2125.9Nm3/h。按照预计，具有较小热值的初始状态的能量需求量已经要求较大的气体体积。为此，导致相对于输出状态由于在L-Gas中大约13％的内部燃气组成而提高能量需求量本身，该内部燃气组成不为燃烧作出贡献，但却必须被加热到相同的废气温度。(参见权利要求9)。

为了实现空气过剩LAMBDA＝1.080，必须在扣除由不受控制的源添加的300Nm3/h的情况下将渗入空气供送到受控制的BRENNLUFT：BRENNLUFT＝E.Gas*LMINE-XF＝18672kW*0.9563Nm3/kWh-300Nm3/h＝18984Nm3/h，其中在1200℃具有比热容Cp.Luft＝1.329kJ/K/Nm3。

废气量是ABGAS＝E.Gas*(AMINE+(LAMBDA-1)*LMINE)＝22963Nm3/h。其中在1400℃具有比热容Cp.ABGAS＝1.610kJ/K/Nm3。

由此计算热效率：

ETA.therm＝(E.Gas+BRENNLUFT*CP.Luft*1200-ABGAS*Cp.ABGAS*1400)/E.Gas＝68.24％

并且再次递归地进入上述计算。

Claims

1.一种用于可控地运行加热的工业炉(100)的方法，所述工业炉(100)具有炉室(10)，该方法具有以下步骤：

-经由至少一个燃料喷射器(20，20')将燃料导引到炉室(10)中，该燃料喷射器构造为用于喷射燃料，

-将气态的氧载体导引到炉室(10)，其中

借助调节回路调节燃料的进料和气态的氧载体的进料，和

-利用调节机构调节以通至炉室(10)的燃料流量的形式的第一可调节的调节参数和/或以通至炉室(10)的气态的氧载体流量的形式的第二可调节的调节参数，其中在所述调节回路中：

-确定能量需求量，和

-将能量需求量供送给对于气态的氧载体的量调节并且供送给对于燃料的燃料量调节，和

-在考虑以下的量的乘积，即：

预设的空气/氧气过剩量，

直接地能量需求量，和

作为每能量单位的空气/氧气量的预设的化学计量的燃烧空气/氧气需求量的乘积的条件下，确定气态的氧载体的流量，和

-在直接地考虑能量需求量和燃料的热值的商的条件下，确定燃料流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，关于提到的乘积：

-预设的空气/氧气过剩量由技术上优化的工艺流程得出，和/或

-能量需求量由对于炉室(10)的温度的预设值得出，和/或

-预设的化学计量的燃烧空气/氧气需求量由长时间确定得出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，关于提到的商：

-能量需求量由对于炉室(10)的温度的预设值得出，

-燃料的热值，由当前确定的燃料的热值得出。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-气态的氧载体流量由固定预设的、作为“能量相关的空气/氧气”常数恒定地预设的、作为每能量单位的空气/氧气量的化学计量的燃烧空气/氧气需求量得出，

-该燃烧空气/氧气需求量由长时间确定得出，和/或

-作为燃料体积流量的过程值的燃料流量，如下得出：

-燃料热值的可变地预设的倒数，

-作为当前确定燃料热值，作为每能量单位的燃料量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于温度调节：

-根据在炉室(10)的温度的实际值之间的调节偏差确定能量需求量，和/或

-给调节回路配备调节机构，并且调节回路中的温度调节以炉室温度作为调节参数，并且调节器集成在调节回路中。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预设炉室(10)和/或能量需求量的期望的温度的条件下，和/或作为上级的温度调节、基于炉子模型的仿真和/或预控制的结果，来确定能量需求量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工业炉是再生式加热的工业炉和/或所述方法具有以下步骤：

-借助与至少一个燃料喷射器(20，20')对应的左再生器(50)和右再生器(50')，周期交替地一方面将燃烧空气在第一周期持续时间导引至炉室(10)并且另一方面将废气在第二周期持续时间与燃料分开地从炉室(10)中导出，所述再生器构造为用于再生式存储来自于废气的热和将热传输到燃烧空气。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在考虑提到的乘积和扣除渗入空气和/或另外的空气校正或扣除渗入空气的值的氧气分量和/或另外的空气校正的值的氧气分量的条件下，确定气态的氧载体流量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，关于扣除渗入空气或扣除渗入空气的值的氧气分量的选项

-涉及渗入空气或渗入空气的值的氧气分量的相加或相减的考虑。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，渗入空气的值由所测量的空气/氧气过剩量乘以作为每能量单位的空气/氧气量的恒定预设的化学计量的燃烧空气/氧气需求量的乘积、乘以作为实际值的在炉子中的能量输入、扣除在炉子的入口处独立地测量的空气量获得。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

-确定渗入空气的值或渗入空气的值的氧气分量的时间变化，和

-平滑所述时间变化或通过补偿方法来处理所述时间变化，其中

-从渗入空气的基于模型的函数确定获得对于平滑或诸如此类的补偿的方案，

-其中，渗入空气或渗入空气的值的氧气分量被确定为炉压、在再生器底部的压力、再生器中的燃烧空气的温度和炉子的环境温度的函数。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，关于另外考虑空气校正或空气校正的值的氧气分量的选项

-考虑了能量需求量的公差，和/或

-能量需求量被减小了可调节的公差参数，

-其中，公差参数至少测定为这样大，使得燃料的能量含量的确定的不精确性不改变气态的氧载体流量的额定值。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在考虑热效率的条件下，确定能量需求量，作为对于工业炉或待调节的炉子区域的在技术上所需的能量需求量的额定参数，和/或

-在考虑所述热效率的条件下，确定这样的能量额定值，即确定为能量额定值与热效率的商，

-替代能量额定值将能量额定值与热效率的商用于确定燃烧空气体积流量和/或氧气体积流量。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在考虑能量需求量和燃料热值的商和进行关于燃料限制的校正和/或另外的燃料校正的条件下，确定燃料流量。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，关于燃料限制的选项-考虑了燃料量的公差，和/或

-燃料额定值通过一个因数限制，所述因数由燃烧空气和/或氧气过程值的商形成，扩大了可调节的公差参数，除以燃烧空气流量和/或氧气流量的额定值，

-和/或其中，公差参数能够调节为，使得燃烧空气量流的测量的不可避免的波动不影响额定值或燃烧空气/氧气量流的测量的不可避免的波动不影响额定值。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，关于另外的燃料校正的选项，

-除了燃料额定值的校正之外附加地提出一种校正因数，该校正因数通过变化的废气量考虑能量需求量的变化，和/或

-形成每能量单位的化学计量的废气体积的参数，其变化能够接入原始能量额定值。

17.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，预设的空气/氧气过剩量，

-由技术上优化的工艺流程得出，和/或

-关于近或低化学计量的燃烧进行调节。

18.一种用于调节加热的工业炉(100)的运行的调控装置，所述工业炉具有炉室(10)，所述调控装置构造为用于执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法，具有调节模块，该调节模块具有：

-模块，利用所述模块确定能量需求量(E)，和

-调节连接，借助所述调节连接向对于气态的氧载体的量调节和对于燃料的燃料量调节供送能量需求量，和

-具有对于气态的氧载体的量调节，其中在考虑以下的量的乘积，即预设的空气/氧气过剩量，直接地能量需求量，和作为每能量单位的空气/氧气量的预设的化学计量的燃烧空气/氧气需求的乘积的条件下，确定燃烧空气流量，和

-具有燃料量调节，其中在考虑直接地能量需求量(E)和燃料热值的商的条件下，确定燃料流量。

19.一种可加热的工业炉(100)，具有炉室(10)，该工业炉具有：

-经由至少一个燃料喷射器(20,20')将燃料导引到炉室(10)中的导引装置，该燃料喷射器构造为用于喷射燃料，

-将气态的氧载体导引到炉室(10)的导引装置，其中

借助调节回路来调节燃料的进料和气态的氧载体的进料，和

-具有调节机构，设置以通至炉室(10)的燃料流量形式的第一可调节的调节参数和/或以通至炉室(10)的气态的氧载体流量的形式的第二可调节的调节参数，和

-具有按照权利要求18的调控装置的调节模块。