Regelung eines instationär betriebenen Festbettreaktors mit Fuzzy-Kontrollregeln

Abstract

Katalytiscbe Abluftreinigung in Reaktoren mit periodischer Strömungsumkehr erlaubt einen autothermen Betrieb bis zu niedrigen Schadstoffkonzentrationen. Bei höheren Schadstoffkonzentrationen ermöglicht ein Mittenabzug die vollständige Auskopplung der Verbrennungswärme. Aufgabe der Regelung ist es, den gezündeten Zustand bei geringen Rohgaskonzentrationen durch Zugabe von Stützgas aufrechtzuerhalten und bei höheren Konzentrationen Reaktionswärme in Form eines heißen Teilgassstromes zurückzugewinnen. Ein konventioneller Reglerentwurf gestaltet sich in diesem Fall als schwierig, da der Reaktor keinen definierten Arbeitspunkt besitzt, sondern nur im gezündeten Zustand gehalten werden muß, wobei er sich aufgrund der direkten Kopplung von chemischer Reaktion und Wärmetausch stark nichtlinear verhält. Aus diesem Grund werden die Methoden der Fuzzy-Regelung ausgewählt und an einem Reaktor im Labormaßstab erprobt. Im folgenden wird zunächst kurz auf das Prinzip der katalytischen Oxidation mit periodisch wechselnder Strömungsrichtung eingegangen, um die Wahl der Reglerein- und Ausgangsgrößen zu begründen. Anschließend werden der Aufbau des Fuzzy-Reglers skizziert und die erzielten Versuchsergebnisse diskutiert.