CH670315A5

CH670315A5 -

Info

Publication number: CH670315A5
Application number: CH89/85A
Authority: CH
Inventors: William L Rollwitz; James Derwin King
Original assignee: Southwest Res Inst
Priority date: 1983-05-05
Filing date: 1985-05-04
Publication date: 1989-05-31
Also published as: GB2152677A; WO1984004398A1; EP0147427A1; GB8432201D0; DE3490211T1; NL8420126A; EP0147427B1; GB2152677B; CA1211505A; US4531093A; EP0147427A4

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Heizwärmegehaltes von Kohle und der Dichte ihrer primär brennbaren Bestandteile.

Im Zusammenhang mit dem Betrieb von kohlebefeuerten Heizanlagen oder Kraftwerken besteht oft das Bedürfnis, über Verfahren und Vorrichtungen zur quantitativen und qualitativen Ermittlung gewisser Eigenschaften der Kohle zu verfügen, insbesondere des Heizwert-Flusses in einem Kohleförderer oder in einem Förderkanal für Kohleschlamm; dabei können Wasser, Luft oder andere Träger in der Kohle enthalten sein, welche beispielsweise durch eine Rohrleitung zu einem Brenner angeliefert wird. Es sollten aber auch andere Beförderungs-Anordnungen eingesetzt werden können, an denen solche Messungen vorgenommen werden können, einschliesslich einer Kohleschlamm-Rohrleitung, worin die im Wasser schwimmenden Kohlepartikel relativ grosse Abmessungen aufweisen können. Eine weitere Art des Kohletransportes ist ein Fördersystem, wobei die Kohlepartikel in einer Rinne oder auf einem Transportband getragen werden. Welcher Fall auch vorliegt, die Vorrichtung soll geeignet sein, die gewünschten Daten des Kohledurchflusses zu erfassen. Der Durchfluss kann als Gewicht angezeigt werden, z. B. in Pfund (1 US Pfund = 453,6 g) oder Kilogramm. Besser ist die Anzeige des Heizwärmegehaltes der durchfliessenden Kohle, wie BTU (1 Britische Thermal-Ein-heit = 1,055 kJ) pro Pfund Kohle, Kilokalorien ( I kcal = 4,187 kJ) pro Kilogramm oder Joule pro Gramm, oder die Messgrösse kann direkt in BTU, Kilokalorien oder Joule pro Zeiteinheit umgewandelt und angezeigt werden. Andere zu ermittelnde Daten sind die Fliessgeschwindigkeit der Kohle, die Fliessdichte, die Massen-Durchflussrate, die prozentuale Feuchtigkeit, der Anteil von Wasserstoff und jener von Kohlenstoff in der Kohle.

Normalerweise wird die Kohle durch ein Fördersystem getragen oder durch ein Rohr angeliefert, sowohl durch Tragen der Kohle oder durch Führen des Kohleflusses in Wasser, Luft oder einer anderen Flüssigkeit. Es werden Echtzeitdaten der Durchflussrate geliefert, wodurch lange Wartezeiten zwischen der Ermittlung der Daten über die Zusammensetzung und der Feuchtigkeit vermieden werden. Zudem ist die Entnahme diskreter Proben und deren Analyse mit verschiedenen Analysegeräten nicht erforderlich, and langwierige Labortests werden vermieden. Die Angaben über den brennbaren Anteil der Kohle sind in Echtzeit verfügbar und erlauben eine optimale Verbrennung, die etwa in einem Werk mit gelagerter Kohle vorkommt. Betrachten wir z. B.

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ein grosses Dampfwerk, wo Kohle rund um die Uhr verbrannt wird. Sollte der Wärmegehalt der verbrennenden Kohle ändern, so würde sich auch der Dampfaustritt ändern. Diese Änderung muss ausgeglichen werden. Eine Möglichkeit des Ausgleichs ist das Ablassen des überschüssigen Dampfes, wenn solcher auftritt. Dies ist jedoch verschwenderisch. Eine andere Möglichkeit des Ausgleichs ist das Drosseln des Brennofens. Auch dies ist Verschwendung und zu langsam. Besser ist das geregelte Inganghalten der Brennmaterial-Zufuhr in den Brennraum zur Regelung der Dampferzeugung. Dazu sollte es möglich sein, die Kohle schneller oder langsamer anzuliefern und die Wärmezufuhr zu variieren, zwecks Ausgleichs plötzlicher Änderung der Kohlequalität und der Betriebserfordernisse des Werkes. Ändert sich der Wärmegehalt im Laufe eines Zeitraumes, so kann die Zulieferrate an Kohle variiert werden. Eine derartige Regelung erfordert eine sofortige Anzeige darüber, dass der Wärmegehalt der dem Brennraum zugeführten Kohle geändert hat.

Ein wichtiges Merkmal der Vorrichtung des Verfahrens ist der Umstand, dass die Daten ohne die Entnahme diskreter Proben oder den Eingriff in den Flusspfad erhältlich sind. Es sind keine Proben erforderlich. Zudem wird der Flusspfad nicht durch die Vorrichtung beeinträchtigt. Der Flusspfad bleibt unversehrt und es ist demzufolge keine Störung der Strömung und kein Anhängen des Fliessmaterials zu erwarten. In der Tat, die Daten der fliessenden Kohle im Flusspfad werden im wesentlichen ohne Eingriff erhalten. Magnetische und elektromagnetische Felder werden dem Flusspfad aufgeprägt, ohne aber diesen zu behindern.

Die Vorrichtung und das Verfahren arbeiten gut mit relativ klein gemahlener Kohle. Sie arbeitet aber auch gut mit grösseren Kohlepartikeln. Dadurch wird vermieden, dass die Kohle zu Messzwecken pulverisiert werden muss.

Es hat sich gezeigt, dass Magnetfelder bestimmter Feldstärke an ein nichtmetallisches Rohr gelegt werden können. Dadurch wird die fliessende Kohle einem beständigen Magnetfeld ausgesetzt. Die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld und dem Hochfrequenz-Magnetfeld bewirkt den Antworttypus, der durch die Bildung von Datensignalen erhalten wird, zur Kodierung der Konzentrationen von Wasserstoff und unpaarigen Elektronen zur nachherigen Verarbeitung.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung benutzt dazu Elektronenspinresonanz und Kernspinresonanz. Es hat sich gezeigt, dass Elektronenspinresonanz (EMR) besonders nützlich für Messungen an Kohle ist, weil Kohle relativ bedeutende Konzentrationen freier oder unpaariger Elektronen enthält. Kohle ist in erster Linie ein Kohlenwasserstoff. Die Kohlenstoff-Moleküle in der Kohle haben eine relativ hohe Population unpaariger Elektronen, was der Bildung eines die Koh-lenstoff-Population im Material betreffendes Signal erlaubt. Unabhängig davon wird Kernspinresonanz (NMR) verwendet, um die Wasserstoff enthaltenden Komponenten der Kohle zu ermitteln. Es treten drei Wasserstoff-Antwortsignale auf. Eine NMR-Antwort liefert eine Angabe des Wasserstoffs im Wasser der Kohle. Dieses Wasser muss (in einer zweiten NMR-Antwort) von dem Wasser unterschieden, welches als Schlamm-Flussmittel für den Rohrleitungs-Transport benutzt wird. Eine weitere Antwort wird vom Wasserstoff in den flüchtigen Komponenten der Kohle erhalten. Weil die Herkunft der Kohle normalerweise bekannt ist, können die relativen Verhältnisse von Wasserstoff und Kohlenstoff in der Kohle schon am Anfang näherungsweise ermittelt werden. Nicht reagierende chemische Bestandteile, einschliesslich Aschenkomponenten können so auch bestimmt werden. Diese Messungen, welche die relativen Konzentrationen von Wasserstoff in den flüchtigen Komponenten der Kohle anzeigen, erlauben es, den Fluss des Wärmegehaltes zu ermitteln.

Im Allgemeinen sind diese zwei hier beschriebenen Typen von Messungen ähnlicher Natur. NMR erfasst die Atomkerne eines bestimmten Elementes innerhalb der Probe. EMR erfasst die freien Elektronen innerhalb des Materials. Beide erfordern, dass die interessierende Probe einem relativ statischen Magnetfeld ausgesetzt wird. Die Detektion in beiden Fällen wird durch Erfassung der Wechselwirkung des angelegten Magnetfeldes und des magnetischen Momentes der interessierenden Partikel erreicht, d. h. die freien Elektronen im Falle der EMR und die Wasserstoffkerne im Falle der NMR. Die Wechselwirkung zwischen dem angelegten Feld und dem magnetischen Moment der interessierenden subatomaren Partikel bewirkt eine Änderung der aus dem angelegten Hochfrequenz-Magnetfeld absorbierten Energie, wobei die absorbierte Energie hernach abgestrahlt wird. Die nach der Absorbtion abgestrahlte Energie erzeugt ein Ausgangssignal oder ein Echo, das aufgefangen werden kann. Dieses Ausgangssignal ist proportional zu der Population der interessierenden subatomaren Kerne oder freien Elektronen.

Es hat sich gezeigt, dass die Frequenz des angelegten magnetischen Feldes der Resonanz-Frequenz der Partikel im Feld entsprechen sollte. Die Resonanz-Frequenz ist proportional zu der magnetischen Flussdichte des Magnetfeldes. Für Elektronen ist die Resonanz-Frequenz gegeben durch die Gleichung ( 1 ) : ( 1 ) fo = 27 994 • Bo

In der vorstehenden Beziehung ist die Resonanz-Frequenz in Megahertz gegeben und die magnetische Flussdichte ist in Tesla gemessen. Dies ist die für freie Elektronen vorherrschende Beziehung und ist demzufolge die Beziehung, die zum Erhalt von EMR-Messungen ausgewertet werden muss.

Für NMR-Messungen ist die Resonanz-Frequenz durch die Gleichung (2)gegeben: (2) fo = M • Bo

In der vorstehenden Beziehung ist die Proportional-Kon-stante M für die interessierenden spezifischen Atomkerne unterschiedlich.

Es muss angenommen werden, dass jedes Target mehrere Atomkerne aufweist, die von Interesse sein könnten. Durch geeigneten Abgleich der magnetischen Flussdichte können nur Wasserstoffkerne gemessen werden. Mit anderen Worten, ein NMR-Antwortsignal wird nur von Wasserstoffkernen empfangen, die sich innerhalb des den Feldern exponierten Materials befinden, welche Felder zur Erzeugung von NMR benötigt werden, und das Mass der Wasserstoff-Bestandteile in der Kohle kann so ermittelt werden. Für Wasserstoffkerne (hauptsächlich ein Proton) ist die Resonanz-Frequenz durch die Gleichung

(3) gegeben: (3) fo = 42 577 • Bo in Kilohertz, wenn Bo in Tesla angegeben wird.

Beim Betrachten der obenstehenden Gleichungen (1) und (3) fällt auf, dass die magnetische Flussdichte im Allgemeinen die interessierende Variable ist. Wird die magnetische Feldstärke erhöht, so wird die Sensitivität beider, der NMR- und der EMR-Antworten erhöht. Signale geeigneter Grösse zur leichten Auswertung wurden z. B. bei einer Frequenz von ca. 10 MHz erhalten, indem die Probe einer Flussdichte von 0,2346 Tesla ausgesetzt wurde. Eine geeignete EMR-Antwort bei einer Frequenz von ca. 2 GHz wurde in Zusammenhang mit einem Feld von 0,0714 Tesla erhalten. Werden die Skalenfaktoren wesentlich erhöht (zwei oder drei Grössenordnungen), so erhält man eine geeignete NMR-Fre-quenz bei 2,5 MHz und einem Magnetfeld von 0,0587 Tesla. Wird die magnetische Flussdichte als Skalenfaktor verwendet, so sind die Erfordernisse des Magnetes relativ bescheiden und praktisch. Während viel höhere Flussdichten in Laborverhältnissen erhalten werden können, ist es eine Zielsetzung dieser Erfindung, ein System zu schaffen, das am

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Einsatzort installiert werden und lange Zeitperioden sich selbst überlassen werden kann. Dies wird durch die Anwendung relativ geringer magnetischer Flussdichte erreicht.

Eine der wesentlichen Zielsetzungen dieser Erfindung ist die Möglichkeit, die Wasserstoff-Antwort auf die NMR-Abfrage zu analysieren und separate Daten über mindestens drei Komponenten zu erhalten. Dies bedeutet, dass drei Komponenten des NMR-Signales erhalten werden, die den Wasserstoff betreffen. Eine Sorte Wasserstoff im freien Wasser oder in anderen Flüssigkeiten vorhanden, die sich in der Kohle befinden. Dies kann das Medium sein, das den Kohlenschlamm bildet. Es ist nicht besonders wichtig im Zusammenhang mit dem Wärmegehalt. Eine andere Komponente ist das gebundene Wasser. Dieses Wasser ist in der Grundmasse der Kohle gebunden. Eine dritte Komponente ist der Wasserstoff, der chemisch in den flüchtigen Bestandteilen der Kohle gebunden ist. Durch Aussortierung der drei Teile des Wasserstoffsignales können wesentliche Daten aus den NMR-Messungen erhalten werden, einschliesslich einer Angabe über die Gesamtfeuchtigkeit (von der Feuchtigkeit in der Kohle herrührend) und den Wasserstoff in den flüchtigen Bestandteilen, die demzufolge die Quantifizierung des gesamten Kohlendurchflusses.

Eine weitere Zielsetzung ist die Möglichkeit, eine Ermittlung des Kohlendurchflusses in einer Rohrleitung für Schlamm vorzunehmen. Der Durchfluss der Kohle wird durch NMR- und EMR-Abfrage gemessen. Die Grösse der NMR- und EMR-Signale werden dauernd überprüft, zur kontinuierlichen Messung der Dichte. Eine separate Messung liefert die Information über die Geschwindigkeit. Sind Geschwindigkeit und Dichte bekannt, so kann die gesamte Durchflussmasse ermittelt werden. Dies ermöglicht, die gesamte Masse der durch NMR oder EMR ermittelten Bestandteile zu bestimmen. Weil die Masse pro Zeiteinheit bestimmt werden kann und auch die relative Population von Kohlenstoff und Wasserstoff in der Masse bestimmt ist, kann der Wärmegehalt ermittelt werden. Der Wärmegehalt ist bestimmt durch die Messung der NMR- und EMR-Ant-worten, zur Ermittlung der Anwesenheit von Kohlenstoff und Wasserstoff, und durch Vergleich dieser Daten mit den entsprechenden Eigenschaften des Kohlentyps, der durch die Schlammleitung strömt.

Kohleproben wurden zur Ermittlung verschiedener Parameter unterschiedlicher Kohletypen untersucht. Bei der Prüfung einer Anzahl verschiedener Kohlen aus verschiedenen Teilen der Vereinigten Staaten wurden Merkmalprofile der verschiedenen Typen ermittelt, einschliesslich der kalorischen Werte und der relativen prozentualen Anteile von Kohlenstoff, Asche, Feuchtigkeit und flüchtigen Bestandteilen. Es wurden über zwanzig Kohletypen geprüft. Teilweise bestand die Prüfung in der Verifikation der NMR- und EMR-Antworten. Die verschiedenen Kohletypen schliessen Mischungen ein, die nicht auf die NMR- und EMR-Abfrage gemäss der vorliegenden Erfindung reagieren. Man weiss z. B., dass Schwefel und andere, die Asche bildende Bestandteile anwesend sind, sie enthalten aber keinen wesentlichen Beitrag zum Wärmegehalt. Aschenbestandteile beeinflussen die gemäss dieser Erfindung erhaltenen Daten nicht wesentlich. Dementsprechend wurde eine Korrelation zwischen den EMR- und NMR-Signalen und den Parametern der Kohle ermittelt und zu den verschiedenen Eigenschaften der Kohle in Bezug gesetzt, einschliesslich Aschengehalt. Mit der Ermittlung der Koeffizienten durch die Prüfung vieler Lose der verschiedenen Kohlentypen wurde die Genauigkeit der Kohle-Parameter vernünftigerweise ermittelt. In der untenstehenden Tabelle 1 sind solche Parameter kolonnenweise dargestellt, vom maximalen kalorischen Inhalt bis zum minimalen Wärmeinhalt reichend. Andere Parameter können wie beschrieben ermittelt werden; Schwefel und andere anwesende Elemente (auch nicht messbare) verändern den BTU-Wert nicht; solche Elemente können tatsächlich anteilweise geschätzt werden, entsprechend des Kohletyps, der durch das System fliesst.

Es ist zweckmässig, die Natur des Signales zu definieren, welches aus der EMR-Abfrage erhalten wird. Glücklicherweise hat Kohle ein erhebliches Vorkommen unpaariger Elektronen, was relativ starke und stabile Signale liefert. Die EMR-Daten werden vorzugsweise als das totale, relative EMR-Signal definiert, oder als das Produkt der EMR-Signal-amplitude multipliziert mit der Linienbreite. Das Produkt aus Amplitude und Linienbreite stellt die gesamte Energieab-sorbtion dar. Die Maximalamplitude und die gesamte Ener-gieabsorbtion sind nützliche Masse für den Kohlenstoffge-halt der Kohle.

Das NMR-Antwortsignal sollte in analoger Weise betrachtet werden. Zu Definitionszwecken sei die Spin-Gitter-Relaxations-Zeitkonstante mit T1 bezeichnet. Für die meisten Kohlesorten reicht sie von ca. 0,001 bis 0,04 Sekunden. Die Spin-Spin-Relaxationszeit seiT2.40 Mikrose-kunden oder weniger sind typisch. T2 wird in drei Bereichen festgestellt, einem für das gebundene Wasser, einem für das freie Wasser und einem für den Wasserstoff im flüchtigen Anteil. Die Relaxationszeiten T1 und T2 sind bezeichnend für die durch die Rohrleitung fliessende Kohle. Zudem deutet die Amplitude der NMR-Antwort recht gut das relative Verhältnis von Wasserstoff in der Kohle an (wobei der Einfluss des Wassers durch T2-Diskriminierung ausgeschaltet wird). Weil es ein Kohlenstoff-EMR-Signal gibt, ermöglicht ein Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff mit relativ ungenauen Gewichtskoeffizienten, die für verschiedene Kohletypen bestimmt wurden (einschliesslich jener von Schlamm, der in einer Leitung fliesst), relativ genaue Berechnung des kalorischen Wertes der fliessenden Kohle, mit der relativ guten Genauigkeit von etwa 200 kJ. Die Genauigkeit kann noch erhöht werden, durch bessere Korrelation für den vorliegenden Kohletypus, einschliesslich Abgleich für die unbekannten Werte an Schwefel und Sauerstoff in der Kohle, welche Elemente den Wärmegehalt beeinflussen. Diese Einflüsse sind aber relativ unbedeutend.

Auch andere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind es wert, genannt zu werden. Sie ist besonders geeignet für Anlagen zur Echtzeit-Analyse eines kontinuierlichen Stromes von Kohle in einer Kohlenschlamm-Leitung u. ä., und ist in der Lage, kontinuierliche Daten aus der Auswertung fliessender oder stationärer Kohle zu liefern. Die spezielle Art der Auswertung kann variiert werden, und umfasst BTU pro Pfund, prozentuale Feuchtigkeit, prozentuale Anteile an Wasserstoff und Kohlenstoff, Fliessdichte und andere erwähnte Variablen. Aus dieser Sicht kann die Vorrichtung summarisch als Kohle-Fliess-Messsystem bezeichnet werden, das in der Lage ist, den Kohlenfluss an dem Punkt zu messen, an dem die Ausrüstung installiert ist, und in Echtzeit die Eigenschaften dieses Flusses anzuzeigen und zu messen. Das Gerät prüft die Kohle auf Kohlenstoffgehalt mittels EMR-Abfrage. Wasserstoff wird durch NMR-Abfrage bestimmt, wobei der Wasserstoff des Wassers durch T2-Diskriminierung aussortiert wird. Die Signale werden zunächst aufgearbeitet; der totale Kohlendurchfluss wird anschliessend daraus mittels einer linearen Gleichung ermittelt, die den kalorischen Gesamtfluss oder,die Masse in Abhängigkeit von bestimmten Konstanten mit diesen Messgrössen verknüpft. Die NMR-Antwort wird separat aufgegliedert zur Trennung des Wasserstoffes in seine Anteile in flüchtigen Bestandteilen der Kohle und im Wasser.

Die oben erwähnten Zielsetzungen und Vorteile des Verfahrens, dessen Anwendungen und der Vorrichtung zu

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dessen Durchführung werden erfindungsgemäss durch Massnahmen bzw. Merkmale realisiert, deren Kennzeichen in entsprechenden Ansprüchen definiert sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführung der vorliegenden Vorrichtung, wobei im oberen Teil eine Leitung zur Kohlenförderung zu erkennen ist, welche durch die Felder von zwei Magneten verläuft, und Sensoren zum Auffangen von NMR- bzw. EMR-Signalant-worten aus der in der Leitung befindlichen Kohle; im unteren Teil sind die einzelnen Detektor-, Verarbeitungsund Anzeige- bzw. Registriereinheiten durch Rechtecke symbolisiert.

Die mit der Nummer 10 bezeichnete Kohlenschlamm-Leitung führt körnige oder staubförmige, in Wasser, Luft oder in einer anderen Flüssigkeit fliessende Kohle. Es können auch andere Typen von Leitungen verwendet werden. Die Kohle kann beispielsweise zu feinem Staub zerrieben werden oder es können grössere Brocken im Wasser fliessen, oder überhaupt ohne Wasser sein. Sie kann in einer Leitung geführt werden, wie z. B. eine Rohrleitung mit geeignetem Durchmesser. Sie kann auch auf einem Gummi-Förderer oder in einem Durchlauf fliessen. Die Vielfalt der Anordnungen wird durch die spezielle Wahl eines runden Rohres zur Führung des Kohlenflusses in Wasser nicht begrenzt.

Die Kohle bewegt sich durch einen EMR-Magneten 12. Der Magnet ist ausserhalb der Rohrleitung angeordnet. Auf dieser Seite, zumindest in der Umgebung des Magneten 12, muss das Rohr aus unmagnetischem Material bestehen. Wegen der niedrigen Drücke ist ein Kunststoffrohr ausreichend. Es wird ein erstes Magnetfeld aufgespannt. Das erste Magnetfeld trifftauf die Kohle, die in der Rohrleitung 10 fliesst. Es wird ein relativ gleichförmiges Feld aufgebaut, dessen Feldstärke weiter unten diskutiert wird. Das gleichförmige Feld wirkt auf einen signifikant langen Abschnitt des Rohres ein, um dabei den Kohlenstoff in der Kohle zu beaufschlagen, zum Erhalt einer EMR-Antwort. Ein EMR-Sensor ist auch vorhanden und wird mit 14 bezeichnet. Ein statisches Magnetfeld wird mittels des Magnetfeldes 12 appliziert. Ein Hochfrequenz-Signal wirkt auf das in der Rohrleitung fliessende Material ein. Das Hochfrequenz (RF)- Feld steht rechtwinklig dazu. Das Feld wird durch den Sensor 14 im rechten Winkel zum Magnetfeld erzeugt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine Spule um das Rohr 10 angeordnet wird, die Hochfrequenz-Felder innerhalb der Spule, koaxial zu dem Rohr 10. Eine andere Möglichkeit ist die Anordnung eines Hochfrequenz-Signal-Generators, wie z. B. ein Klystron, in einer solchen Lage, dass das von dem Klystron und den damit verbundenen Wellenleitern senkrecht zu dem Magnetfeld steht. In jedem Fall steht das Feld rechtwinklig.

Der in Fig. 1 dargestellte Sensor 14 antwortet auf dieses EMR-Abfrage-Signal. Der EMR-Sensor enthält eine Spule, die sowohl als Sender wie auch als Empfänger dient. Sie ist Sender für das angelegte Hochfrequenzfeld, das auf die Materialprobe trifft, und ist Empfänger für das rückläufige EMR-Signal. Das EMR-Ausgangssignal wird durch den Sensor gebildet und wird mit dem in Fig. 1 dargestellten Detektor und Prozessor 22 verbunden. Das Ausgangssignal bei dem Detektor 22 hat eine relative Amplitude und Breite, und der Ausgang schliesst beide Aspekte ein. Dies bedeutet, dass das Ausgangssignal des Detektors 22 beide Informationen umfasst, die EMR-Amplitude und die Linienbreite.

In Fig. 1 ist ein zweiter Magnet 24 enthalten. Dieser bildet ein separates Magnetfeld für die Kohle, die in der Leitung oder dem Rohr 10 fliesst. Es arbeitet mit einem NMR-Sensor

26 zusammen. Die Kraftlinien erstrecken sich zwischen den Polen des Magneten. Sie stehen senkrecht zu dem Hochfrequenz-Feld, das von dem NMR-Sensor aufgespannt wird. Dieses Feld und diese Frequenz stehen in Beziehung zueinander, entsprechend der obenstehenden Gleichung (3). Die Frequenz liegt typischerweise im Bereich von einigen zehn Megahertz. Die magnetische Flussdichte liegt typischerweise im Bereich von vielleicht 0,1 oder 0,2 Tesla. Die NMR-Antwort ist als Hochfrequenz-Signal kodiert, das durch den NMR-Sensor 26 aufgefangen wird. Dieser Sensor ist mit dem Eingang des NMR-Detektors und Prozessors 28 verbunden. Er erzeugt ein Signal, das seinerseits in den Eingang des Reglers und Datenprozessors 30 gespeist wird.

Der Datenprozessor 30 erhält Signale von beiden Detektoren 22 und 28. Die EMR-Daten sind bezeichnend für die Population der freien Elektronen und demzufolge ein Mass für den Kohlenstoffgehalt. Das vorstehend beschriebene NMR-Signal liefert eine Angabe über den Wasserstoffgehalt und der Wasserstoffgehalt wird aufgegliedert in drei verschiedene Signale für freies Wasser, gebundenes Wasser oder Feuchtigkeit in der Kohle und Wasserstoff in den flüchtigen Bestandteilen der Kohle, die verbrannt werden.

Die Parameter der fraglichen Kohle werden dem Datenprozessor 30 eingegeben. Tabelle 1 zeigt gewisse Parameter. Diese wurden durch Prüfungen und Beobachtungen ermittelt und beschreiben verschiedene Kohletypen. Für einen gegebenen Kohletyp ergibt diese Information ein Parameter-Profil, die diesen Kohletypus beschreiben. Diese Parameter werden als Skalenfaktoren benutzt, um die Antworten der NMR- und EMR-Beobachtungen zu eichen, damit das Gerät geeicht werden kann. Es wird beispielsweise das Profil eines bestimmten Kohletypus erhalten. Die erhaltenen EMR- und NMR-Signale identifizieren dann die spezifische, fliessende Kohle. Die Signale werden in Anbetracht der Norm geeicht, was dem System erlaubt, für verschiedene Konzentrationen der ausgewählten Kohlensorten geeicht zu werden.

Die Daten werden alsdann einem Datenregistrierer 32 eingegeben, mittels eines Wählers 34. Die verschiedenen Ausgänge des Datenprozessors werden durch Abwägen des Eingangssignales erhalten. So ist beispielsweise ein gewichtetes Signal in Ausgangseinheiten BTU, Kalorien oder Joule unter statischen Bedingungen für Kohle im Sensor durch die Gleichung (4)gegeben:

(4) Q = (AxH)+(BxC)+D

wobei Q = Heizwert in BTU, Kalorien oder Joule; A, B, D = Konstanten ;

H = Amplitude der NMR-Komponente aus Wasserstoff der flüchtigen Kohle-Bestandteile; und C = EMR-Signalamplitude multipliziert mit der Signallinienbreite.

Andere, ähnliche Gleichungen können auf andere Ausgänge angewandt werden, wie z. B. das Gewicht. Man erkennt ferner, dass der Zeitraten-Integrator 36 wahlweise mit einem der verschiedenen Ausgängen verbunden ist, ebenso mit einem Datenregistrierer 38, mit dem das Integral des Flusses der Masse oder der BTU über ein spezifisches Zeitintervall registriert werden kann.

Wie oben erwähnt, stammt die NMR-Komponente vom Wasserstoff ; Wasserstoff liegt in drei separaten Formen vor, wobei einer der in den flüchtigen Bestandteilen der Kohle gebundene Wasserstoff ist, ein anderer bildet das gebundene Wasser und der dritte das freie Wasser. Alle drei Wasserstoffkerne ergeben verschiedene T2-Antworten. Dementsprechend benützt die obige Gleichung (4) die Wasserstoff-Antwort des gebundenen Wasserstoffs in der Kohle, und nicht den dem Wasser zugeordneten Wasserstoff. Das Wasser kann

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leicht gemessen werden, weil die T2-Antwort des Wasserstoffes im Zusammenhang mit den flüchtigen Bestandteilen der Kohle innerhalb eines Bereiches liegt, der verschieden ist von dem Bereich für die T2-Antwort des freien oder gebundenen Wassers.

In Tabelle 1 sind gewisse Daten für Proben aufgelistet. Diese Daten sind representativ für den Datentypus, der durch Untersuchung der Kohle erhalten wird. Die Tabelle zeigt besondere Kohlensorten von verschiedenen Örtlichkeiten.

Die Tabelle 2 enthält Auswahl von Daten für eine willkürliche Auswahl von Proben. Zuerst sind in Tabelle 2 die EMR-Antworten der Probe Nummer 10 aufgelistet (auf 100 willkürliche Einheiten bezogen). Gemäss Gleichung (4) ist dieses EMR-Signal in Wirklichkeit das Gebiet unter der Kurve, welche durch die Amplitude des EMR-Signales multipliziert mit der Linienbreite approximiert wird. Diese Kurve gleicht mehr oder weniger einer Gausskurve. Diese Information liefert eine ungefähre Zählung der freien Elektronen; die freien Elektronen sind proportional zu dem Kohlenstoffgehalt der Kohle. Es sei in Erinnerung gerufen, dass die Kohle zur Verbrennung verfügbaren Kohlenstoff enthält, sowie andere Bestandteile, die nicht zur Freisetzung von Wärme beitragen. Das in Tabelle 2 aufgelistete EMR-Signal für ausgewählte Proben kodiert die Zählung des Kohlenstoffs der Probe.

In Tabelle 2 wurde auch die NMR-Antwort auf eine Höchstmenge der ersten in der Tabelle angeführten Probe normalisiert. Die NMR-Antwort ist das Signal des freien Induktion-Abfalles. Ferner zeigt Tabelle 2, in willkürlichen Zeiteinheiten, in der ersten Position T2 für den in den flüchtigen Bestandteilen gebundenen Wasserstoff in der Kohle. Dort ist der Wert von T2 gleich dem genannten Wert oder kleiner, während der zweite Wert von T2 den für Wasser beobachteten Maximalwert darstellt. Er kann kleiner sein. Wiederum sind die Angaben für T2 von Wasserstoff in beliebigen Einheiten zu verstehen.

Die Gleichung (4) liefert den Wärmegehalt in BTU oder Kalorien. Die Konstanten können zur Anpassung an den Massstab geändert werden. Es sollte vermerkt werden, unter welchen Bedingungen diese Gleichung erfolgreich benutzt werden kann.

Zuerst muss der Luftspalt, in dem die magnetische Polarisation und die Hochfrequenz-Abfrage (sowohl für die EMR-als auch für die NMR-Antworten) stattfinden, physikalisch feststehend sein; d. h. das Rohr muss mit Bezug auf die Prüfausrüstung ein feststehendes Volumen haben. Es wird ferner vorausgesetzt, das Rohr oder das Förderband seien ausreichend gefüllt, so dass die NMR- und EMR-Signale nicht so schwach sind, dass sie von dem Rauschen der Vorrichtung schwerwiegend deformiert werden. Die Vorrichtung arbeitet (nach Eichung) mit oder ohne ganz gefülltem Probevolumen recht gut. Dieses Volumen ist durch das Rohr oder die Förderanlage begrenzt; die Menge an Kohle wird jedoch durch die Verwendung von NMR- und EMR-Signalen gemessen, und ein gefülltes Rohr ist für korrektes Funktionieren der Vorrichtung nicht erforderlich.

Das Rohr oder die Förderanlage führen die Kohle in einer spezifischen Rate an der Prüfvorrichtung vorbei. Diese Bewegungsrate ist im Vergleich mit der Geschwindigkeit des hier beschriebenen Prüfverfahrens recht langsam. In der Gleichung (4) ist kein das Volumen berücksichtigender Faktor enthalten. Dies ist so, weil die Prüfung im wesentlichen augenblicklich erfolgt. Sogar wenn die Prüfung wiederholt wird, ist die relative Bewegung der fliessenden Kohle so gering (im Vergleich zur Zeit, die zur Vervollständigung der Prüfung benötigt wird), dass die Prüfung als augenblicklich angesehen werden kann. In Gleichung (4) ist kein Geschwindigkeits-Faktor vorhanden. Es darf angenommen werden, die Gleichung (4) sei in dynamischen oder in statischen Kohle-Messsystemen erfolgreich. Dynamisch bezieht sich auf ein System, wo die Kohle in einer solchen Fliessrate an der Prüfausrüstung vorbeigeführt wird, wie sie typischerweise in handelsüblichen Anwendungen angetroffen wird; solche Fliessraten sind immer noch ausreichend gering,

damit die dem Prüfprozess unterzogene Kohle für praktische Zwecke statisch oder stationär ist. Im Lichte dieser Betrachtung ist die Ausrüstung im Prinzip meistens abgeschaltet, selbst wenn in einem grossen Werk die Fliessrate der Kohle überwacht wird.

Wir nehmen an, die das Rohr umgebenden Spulen seien gross genug, damit Partikel-Kohle mittels Luft durch ein Rohr mit 152,5 mm Innendurchmesser geblasen werden könne. Ferner sei angenommen, das Rohr sei mit einer Kohlenquelle verbunden, wo die Kohle in kleinere Partikel zerstampft werde, Partikel entsprechend der Siebgrösse 220,

aber auch wesentlich grössere Partikel. Es sei auch vorausgesetzt, der Fluss sei kontinuierlich, die Kohle sei ausreichend mit Luft durchdrungen, um sie von der Lieferquelle zum Brennraum zu befördern. Das Rohr sei im wesentlichen gänzlich gefüllt. Selbst dann wird sich ein Absinken des Füllfaktors ergeben, herrührend von der Durchsetzung der Kohle mit Luft (oder einer anderen Antriebsflüssigkeit) ; weil aber die NMR- und EMR-Signale proportional zu der Dichte der Kohle im Probevolumen sind, erhält man bei exakter Eichung trotzdem eine genaue Messung der augenblicklichen Kohlenmenge.

Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung sieht periodische Prüfungen der Kohle vor. Es sei angenommen, diese Prüfung werde mit einer EMR- und NMR-Ausrüstung durchgeführt, welche je einen separaten Magnet für die EMR-Prüfung und die NMR-Prüfung verwendet. Ferner werde ein einziger Kohletypus angeliefert, beispielsweise die Probe Nr. 3 aus Tabelle 1. Für diese spezielle Probe können die in Tabelle 2 kurz dargestellten Daten in einer Laboruntersuchung festgestellt und gespeichert werden. Die Kohle fliesse an den beiden Prüfausrüstungen vorbei (EMR- und NMR-Ausrüstung), wobei jede in Intervallen von einer Sekunde Daten erhält. Während einer Minute werden sechzig Datenpunkte für die Amplitude der NMR-Kompo-nente aus dem Wasserstoff der Kohle ermittelt. Dies ist der Ausdruck H in Gleichung (4). In gleicher Weise treffen sechzig Datenpunkte aus der EMR-Signalantwort ein. Die Information bedeutet den Wert C in Gleichung (4) und wird aus der EMR-Signalamplitude, multipliziert mit der Linienbreite des Signales, erhalten. Falls es erwünscht ist, können die sechzig Messpunkte gemittelt werden; die Mittelwerte können dann in Gleichung (4) eingesetzt werden. Die Gleichung (4) kann aber auch alle Sekunden ausgewertet werden, womit wiederholte Errechnung des Wärmegehaltes erreicht wird. Auch hier sind Skalenfaktoren eingebaut, die die Anzeige in BTU, Kalorien oder Joule umrechnen, wobei diese auch als Fliessrate ausgedrückt werden können.

Es ist zu vermerken, dass die Umstände in der Praxis einen Zwischenraum zwischen dem EMR-Magnet und dem NMR-Magnet erfordern. Dies stellt kein besonderes Problem im Hinblick auf die Dynamik des Kohleflusses dar. In einem gegebenen Moment wird der Wert für den Ausdruck H nicht genau mit jenem für den Ausdruck C in Gleichung (4) koin-zidieren. Die Kohle in der NMR-Prüfspule ist nicht exakt die gleiche Kohle, die sich in der EMR-Testspule befindet. Dies ist kein grosses Problem; der Datenfluss von einer oder der anderen kann verzögert werden, so dass die beiden Datengruppen in Zusammenhang gebracht werden können, wobei die Zeit berücksichtigt werden muss, die die Kohle benötigt, um von der einen Testspule zur anderen Testspule zu gelangen. Sofern die Kohle vom gleichem Typus oder vom

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gleichen Los ist (siehe Tabelle 1), ergeben sich auch ohne Ausgleich der Laufzeit in dem Rohr, bei Koinzidenz der beiden Datenströme keine grossen Nachteile.

Die Geschwindigkeit der Kohle in dem Rohr ist nützlich bei der Verschiebung H- und C-Datenströme aus der Prüfaus-rüstung; sie ist wesentlich bei der Messung der Fliessrate der Kohle. Mit der Kenntnis der Dichte der fliessenden Kohle, wie sie durch die Verwendung der NMR- und EMR-Daten erhalten werden, und der Fliessgeschwindigkeit, kann die Fliessrate ermittelt werden, als Produkt beider, Dichte und Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit kann durch die Verwendung von NMR oder anderer bekannter Verfahren ermittelt werden. Bessere Geschwindigkeitsmessungen können mittels der Vorrichtung erreicht werden, welche im CH-Patent Nr. 668 638 beschrieben ist; die entsprechende Anmeldung wurde am gleichen Datum hinterlegt wie die vorliegende Offenbarung. Das erwähnte CH-Patent betrifft ein System zur Messung der Geschwindigkeit eines Kohlestromes. Zusätzlich offenbart sie ein System zur Messung des Füllfaktors oder der Dichte. In dem durch die Prüfausrüstung führenden Rohr ist in Wirklichkeit meist ein Fliessmittel vorhanden (Luft oder Wasser), welches das Rohr füllt; aber das Mittel ist nicht wichtig für die fragliche Messung. Das geprüfte Volumen des Rohres enthält nicht nur Kohle, 5 und dieser Faktor wird demzufolge mit Füllfaktor oder Dichte bezeichnet. Das erwähnte Patent zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllfaktors oder der Dichte auf.

Messungen des Wärmeinhaltes Q ergeben eine Messung io des Wärmegehaltes der Kohle innerhalb des Sensorvolumens. Dieses Signal kann in kJ pro kg oder in kJ pro Stunde umgewandelt werden, durch die Verwendung der Fliessgeschwindigkeit und der Dichte, welche aus den NMR- und EMR-Daten ermittelt worden sind. Die kJ pro Stunde Fliess-15 information kann über ein Zeitintervall integriert werden, womit eine Angabe über den gesamten Wärmeinhalt der Kohle erhalten wird, welche in dem Zeitintervall durch das System geflossen ist. Dies wird in den Zeichnungen dadurch angedeutet, dass die Ausgänge mit einem Zeitraten-Inte-20 grator verbunden sind.

Tabelle 1

Proben-

Staat

Rang

Feuchtigkeit

Angenäherte Analyse (trocken)

Nummer

Kohleformation

in Gew.-%

Kalorischer

Asche

Flüchtige

Fester

Wert

Bestandteile

C

l

Pennsylvania - Pottsville

AN

1,29

14761

5,80

7,39

86,81

2

West Virginia - Allegheny

HVA

0,58

14474

9,39

48,83

41,79

3

West Virginia - Pottsville

Med. Vol.

1,27

14048

8,69

28,50

62,81

4

Illinois - Kewanee

HVC

15,90

11501

11,06

40,64

48,30

5

Ohio - Monongahela

HVA

3,57

10243

29,26

31,97

38,77

Tabelle 2

Proben-

Elektron

Wasserstoff T2

T2H2O

Nummer

EMR

NMR

10

100

70

40

il

75

88

50

40

12

39

70

55

40

13

37

64

60

40

1 Blatt Zeichnungen

Claims

670315

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Bestimmung des Heizwärmegehaltes von Kohle und der Dichte ihrer primär brennbaren Bestandteile, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

(a) Messung der Kernspinresonanz d. h. der NMR-Antwort von Wasserstoff in der Kohle;

(b) Messung der Elektronenspinresonanz, d. h. der EMR-Antwort der freien Elektronen in der Kohle; und

(c) Ermittlung des Heizwärmegehaltes und des Konzentrationsgrades der Kohle auf Grund der Antwortsignale der NMR- und der EMR-Messungen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (c) der Ermittlung des Wärmegehaltes den Schritt einschliesst, die gemessenen Werte von Wasserstoff in der Kohle mit entsprechenden bekannten Werten des jeweils vorliegenden Kohlentyps zu vergleichen und daraus den Heizwärmegehalt der Kohle durch Extrapolation zu bestimmen. .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen bei kontinuierlich fliessender Kohle repetitiv erfolgen, wobei die Kohle längs einer Messstrecke mindestens ein Magnetfeld durchläuft.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Messstrecke durchlaufende Kohle einem ersten und einem separaten, zweiten Magnetfeld ausgesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle Magnetfeldern bestimmter Flussdichte ausgesetzt wird, dass die Kohle dort mittels Hochfrequenzfelder angeregt wird, dass ferner die induzierten Hochfrequenz-Antwortsignale aus der Kohle aufgefangen werden, und dass schliesslich die aufgefangenen Hochfrequenz-Antwortsignale zu Messsignalen aufgearbeitet werden, welche die gesuchten Messwerte in kodierter Form enthalten.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von freien Elektronen der Kohle induzierten EMR-Antwortsignale mittels einer Sonde aufgefangen und anschliessend aufgearbeitet werden, wobei die Information über die Population an freien Elektronen kodiert in einem Ausgangssignal enthalten ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung der EMR-Antwortsignaie die Multiplikation der Werte für die EMR-Resonanzlinienbreite mit jenen der zugehörigen Signalamplitude einschliesst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmegehalt Q der Kohle nach der Formel

Q = AH + BD + D

ermittelt wird, wobei H die Amplitude des NMR-Antwortsi-gnales aus dem Wasserstoff in der Kohle und C = die EMR-Signalamplitude multipliziert mit der Resonanzlinienbreite der EMR-Antwortsignale aus der Kohle bedeuten und wobei A, B und D Konstanten sind.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) der Wasserstoff-NMR-Messung zur Ermittlung des Wasserstoffanteils in den flüchtigen Verbindungen in der Kohle das Auswerten des freien Induktionsabfalles (FID) der Antwortsignale einschliesst.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b) der Messung der Elektronenspinresonanz folgende Teilschritte einschliesst:

(d) Anordnung eines Magnetfeldes festgelegter Flussdichte an der Kohle;

(e) Bildung eines im rechten Winkel zu dem Magnetfeld stehenden, gepulsten Hochfrequenzfeldes mit einer bezüglich der Flussdichte des Magnetfeldes abgestimmten Frequenz und einer vorgegebenen Puls-Schwingungsdauer; und (f) Auffangen der EMR-Signalantwort aus den freien Elektronen mittels einer Hochfrequenzspule, wobei diese Antwort ein proportionales Integralmass für die Population freier Elektronen in der Kohle darstellt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, bei dem der Logarithmus des Inte-gralmasses für die Population freier Elektronen gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, bei dem dieser Logarithmus mit einer Konstanten multipliziert wird, wodurch der Kohlenstoffgehalt der Kohle ermittelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoff-NMR-Signal in die Komponenten aufgeteilt wird, die von der Spin-Gitter-Relaxationszeitkon-stantenTl bzw. der Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten T2 herrühren, um damit die beiden Anteile an Wasserstoff in den flüchtigen Bestandteilen der Kohle und jenem im Wasser in der Kohle separat zu bestimmen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene Mass für die Wasserstoffmenge in den flüchtigen Bestandteilen der Kohle mit einem Faktor multipliziert wird, wodurch ein Mass für den Gehalt an flüchtigen Verbindungen in der Kohle erhalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal mit der Information über die freien Elektronen in der Kohle mit einem Faktor multipliziert wird, um ein Mass für den Kohlenstoffgehalt der Kohle zu gewinnen.
16. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 zur Ermittlung der zeitlichen Heizwertrate der Kohle, die in einem System zur Kohleförderung transportiert und einer Brennanlage zugeliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Mass für den Wärmegehalt mit der Fliessgeschwindigkeit der Kohle multipliziert wird.
17. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 zur Ermittlung der Fliessrate in einem System zur Kohleförderung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmegehalt pro Gewichtseinheit mit der Dichte der Kohle multipliziert wird.
18. Anwendung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Führung und Umschliessung des Kohlenflusses eine nicht-magnetische Rohrleitung vorgesehen ist, dass an der Leitung ein erster Magnet angeordnet wird, um ein bestimmtes Magnetfeld über der Leitung zu bilden, und dass rechtwinklig dazu in der Leitung ein erstes Hochfrequenzfeld erzeugt wird, wobei das Hochfrequenzfeld und das Magnetfeld zueinander in einer Resonanzbeziehung stehen, zwecks Bildung erster Hochfrequenz-Antwortsignale, die ein Mass für die Population bestimmter Elementarteilchen in dem gemeinsamen Feld sind.
19. Anwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Antwortsignale gemessen wird.
20. Anwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leitung ein zweiter Magnet angeordnet wird, um über dieser ein zweites Magnetfeld zu bilden, und dass rechtwinklig dazu ein zweites Hochfrequenzfeld in der Leitung erzeugt wird, wobei das zweite Hochfrequenzfeld zu dem zweiten Magnetfeld in einer Resonanzbeziehung steht, um in der Kohle zweite Hochfrequenz-Antwortsignale zu induzieren, die ein Mass für die Wasserstoff-Population in den flüchtigen Verbindungen in der Kohle darstellen, wobei die ersten Antwortsignale als Mass für die Population an freien Elektronen in der Kohle herangezogen werden.
21. Anwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Messgrösse für die zeitliche Heizwert2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

fiO

65

3

670 31S

rate der Kohle mittels eines Zeit-Integrators der gesamte Heizwärmegehalt der Kohlenmenge ermittelt und angezeigt wird, die in einem bestimmten Zeitintervall durch das Fördersystem transportiert wird.
22. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 zur Ermittlung der Fliessrate des primär brennbaren Anteils in der Kohle, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Konzentrationsgrad der Kohle mit der Fliessgeschwindigkeit der Kohle multipliziert wird.
23. Anwendung nach Anspruch 20 zur Ermittlung der Gesamtdichte der in der Rohrleitung fliessenden Kohle, dadurch gekennzeichnet, dass empirische Werte als Mass für die Dichte jener Bestandteile der Kohle hinzugefügt werden, die nicht durch die NMR-Messung oder die EMR-Messung ermittelt worden sind, wie Asche und Schwefel.
24. Anwendung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessgeschwindigkeit durch NMR- oder EMR-Messungen ermittelt wird.
25. Anwendung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal für Fliessrate über die Zeit integriert wird, zur Messung des totalen Massenflusses des primär brennbaren Anteiles der Kohle in einem vorgegebenen Zeitintervall.
26. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 13 zur Ermittlung des Feuchtigkeitsgehaltes der Kohle, dadurch gekennzeichnet, dass dazu das erhaltene Mass für die Wasser-stoffmenge im Wasser der Kohle benutzt wird.
27. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:

(a) Mittel zur Bildung von Magnetfeldern (12,24)

bestimmter Flussdichte, die auf eine Kohleprobe einwirken;

(b) Mittel zur Bildung eines ersten, senkrecht zu den Magnetfeldern stehenden Hochfrequenzfeldes;

(c) Mittel zur Bildung eines zweiten, senkrecht zu den Magnetfeldern stehenden Hochfrequenzfeldes;

(d) Sensormittel (14,26) zum Auffangen von ersten und zweiten Antwortsignalen, die nach Anregung durch das erste bzw. durch das zweite Hochfrequenzfeld in der Kohle induziert und von dieser emittiert werden ;

(e) Detektormittel (22,28) zur Aufarbeitung der aufgefangenen ersten und der zweiten Antwortsignale, und Prozessormitte] (30) zur Ermittlung von Messgrössen für den Heizwert, für die Fliessgeschwindigkeit, für die Feuchtigkeit oder für die Dichte der Kohle in der Probe.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine solche Wahl der magnetischen Flussdichten und der Anregungsfrequenzen, dass das erste Hochfrequenzfeld in dem Wasserstoff der Kohle ein NMR-Signal induziert, und dass das zweite Hochfrequenzfeld in den freien Elektronen der Kohle ein EMR-Signal induziert.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch Mittel zur Multiplikation der erhaltenen Messgrössen für die Dichte und für die Fliessgeschwindigkeit der Kohle, zur Ermittlung der Fliessrate des primär brennbaren Anteiles der Kohle.
30. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch zusätzliche Mittel zum Hinzufügen eines Masses für die Dichte der Kohlebestandteile, die nicht mittels Wasser-stoff-NMR oder EMR gemessen werden, wie Asche und Schwefel, zur Bildung einer Anzeige der totalen Dichte der Kohle innerhalb der Probe.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch zusätzliche Zeitintegrations-Mittel zwecks Ermittlung des gesamten Massenflusses des primär brennbaren Anteiles der Kohle in einem vorgegebenen Zeitintervall.
32. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Mittel zum Auftrennen des Wasserstoff-NMR-Signales in seine Komponenten, basierend auf den unterschiedlichen

Werten der Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten T1 bzw. der Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten T2, zur Ermittlung der anteiligen Mengen von Wasserstoff in den flüchtigen Bestandteilen der Kohle und im Wasser der Kohle.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch zusätzliche Mittel, die geeignet sind, aus dem erhaltenen Wasserstoff-NMR-Signal der flüchtigen Bestandteile den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in der Kohle zu ermitteln.
34. Vorrichtung nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch zusätzliche Mittel, die geeignet sind, aus dem erhaltenen Wasserstoff-NMR-Signal aus dem Wasser-Anteil in der Kohle deren Feuchtigkeitsgehalt zu ermitteln.
35. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch zusätzliche Mittel, die geeignet sind, aus dem gemessenen EMR-Signal den Kohlenstoffgehalt der Kohle zu ermitteln.