CN1489687A - 制备由主要为粉尘状干燥材料构成的试样的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备由主要为粉尘状干燥材料、尤其是如滤灰或烟灰的粉尘状燃烧残渣构成的试样的装置和方法，以通过确定一个包含有所制备的待分析试样的组合电气构件所发生的电气参数变化来确定该试样中残余碳的含量。本发明所要解决的技术问题在于以简便的方式来获得由主要为粉尘状干燥材料、尤其是如滤灰或烟灰的粉尘状燃烧残渣构成的合适试样，该试样可以实现按所述方法高精度地确定残余碳的含量。这一技术问题按照本发明这样来解决：所述烟灰借助一个螺旋输送机(2)输送到所述组合电气构件(3)中，并被压实直至压实力出现一个飞跃性的增大为止。业已发现，当压实的烟灰达到一定的可再现的密实度时压实力会飞跃性地增大超过200％，而此时密实度却不会有进一步的提高。由此可以简便地产生具有确定压缩比的试样，该试样可以足够精确地确定残余碳的含量。
Description
本发明涉及一种制备由主要为粉尘状干燥材料、尤其是如滤灰或烟灰的粉尘状燃烧残渣构成的试样的装置和方法，以通过确定一个包含有所制备的、由主要为粉尘状干燥材料构成的待分析试样的组合电气构件所发生的电气参数变化来确定该试样中残余碳的含量。
本发明尤其可应用在火力发电厂中燃烧设备的煤灰收集站内。因此下面将主要就烟灰来展开说明，但这并不意味着本发明的应用领域仅仅局限于此。也就是说本发明另外可有利地用在其他各处，只要在那儿也是通过确定一个包含有待分析的、主要为粉尘状干燥材料的组合电气构件所发生的电气参数变化来确定该材料中残余碳的含量。这除了发电厂燃烧设备外例如还可以是垃圾燃烧设备或水泥制造设备。
确定烟灰中残余碳的含量一方面就控制和优化燃烧过程角度来看(也就是说为了尽可能充分利用燃料中所含能量)是必需的，但另一方面对于在将烟灰作为附加料用于建筑材料和水泥工业时就控制该烟灰质量而言也是必需的。从这两方面看，其目的都要使残余碳的含量尽可能少或者说使未燃烧的成分尽可能少。基于燃烧设备中不断变化的负载条件和不同的燃料组成成分，要求对燃烧过程进行持续监控，这需要尽可能连续地或以较短的时间间隔周期性地并且在时间上不延滞地或仅仅略有延滞地来确定燃烧残渣中残余碳的含量。
目前在燃煤发电厂的燃烧设备中主要采用对烟灰取样和随后在实验室中对其进行分析研究的方法，这一方面非常昂贵，另一方面也会有很大的时间延滞性，以致对燃烧过程进行优化控制实际上变得不可能。
因此，长久以来人们一直努力开发一些能简便、且无时间滞后地连续或周期性确定残余碳含量的方法。其中业已证明，以包含有待分析烟灰的组合电气构件所发生的电气参数变化为基础的方法特别适用。问题在于如何操作处理具有特别困难的进料特性(Schuettverhalten)的烟灰。
在德国专利申请公开说明书DE-OS 3303177中记载了一种用于测量烟灰中碳含量的方法和装置，其中，对一个以烟灰试样作为电介质置入其中的电容器的电容量的变化进行分析。为此，借助一个输送蜗杆首先将烟灰从一个圆形料仓中提取出来，然后将其转移到一个构成一个电容器电介质的测量腔室中，并借助振动使之密实。然后确定包含有该密实的烟灰试样的测量腔室的电容量。在确定电容量后，将烟灰试样从测量腔室中取出，并借助另一个输送蜗杆将其送回到圆形料仓中。从测得的电容量可推算出烟灰中的碳含量。该方法可连续地或周期性地进行，其中为取得有用的测量值必须确保在测量腔室中的平均烟灰量基本上保持恒定并具有一定的密度。一个基本上与之类似的技术解决方案在德国专利申请公开说明书DE-OS 19856870中作了记载。在那里，在一个气动输送系统中传送的烟灰被输送给一个取样器，其中借助废气过滤器和光栅使烟灰试样有一定的颗粒量，再将该试样加热到一个预定的分析温度并借助一个振动装置予以密实，然后将其输送给一个微波分析器。按照公知的方式借助微波谐振技术对输送到该微波分析器中的已准备好的试样确定其所含有的残余碳含量。分析后的试样重新送回到该气动输送系统中。
上述两种方案具有一个很高的用于提取、准备和运回试样的设备费用。该费用归根结底是源自于有待分析的烟灰有特别差的进料特性。此外，业已表明，所取得的残余碳含量测量值的精确度不能令人满意。尤其是该测量值有很强的数值分散度。这些测量值因此例如仅能有条件地适用于燃烧过程的调节。
本发明要解决的技术问题是提供一种制备烟灰试样的装置和方法，以便能在低的设备费用情况下，通过确定一个包含有待分析试样的组合电气构件所发生的电气参数变化，高精确度地确定该试样中残余碳的含量。
为解决上述技术问题，本发明的装置由一个螺旋输送机和一个设计成封闭测量腔室的组合电气构件组成，该螺旋输送机和组合电气构件这样设置，使得该螺旋输送机可将烟灰输送到所述设计成封闭测量腔室的组合电气构件中并予以压实。本发明方法是将主要为粉尘状干燥材料(例如烟灰)压实直到该压实力有一个飞跃性增大为止。
业已发现，迄今常用的通过振动来压实烟灰的方法不可能获得一个可再现的压实结果。与之相反，所述烟灰由于振动仍处于一种流化的状态下。此外，振动还会导致烟灰中的不同成分分解离析。在迄今已公知的制备烟灰试样的装置和方法中按照所述方法来确定残余碳的含量时，不可再现的压实结果、尤其是分解离析现象会导致其测量结果有很强的分散度。已确定的分散度明显大于±0.5％。
本发明的方法基于下述认识：当压实烟灰达到一定的可再现的密实度时压实力会飞跃性地增大超过200％，而此时密实度却不会有进一步的提高。由此可以简单地通过分析压实力这一显著的飞跃性增大现象来达到可再现的压缩比，基于具有如此压缩比的压实烟灰，借助所述测量方法可得到较高精确度和较低分散度的测量结果。
特别有利的是，将所述设计为封闭测量腔室的组合电气构件与一个螺旋输送机一起设置在一个容纳烟灰的容器中，使得该螺旋输送机可将烟灰输送到测量腔室中，并对其进行压实直至用于传输和压实的扭矩发生飞跃性增大为止。通过将该组合电气构件设置在所述容纳烟灰的容器中实现了使烟灰的温度保持在灰渣收集容器内通常的温度水平，亦即在60至90摄氏度之间。因此，象通常的现有技术中的技术方案一样，无需另外采取用于调节烟灰试样温度的附加措施。所述烟灰经过短路程后直接进入测量腔室中，并可在完成测量后通过使螺旋输送机的输送蜗杆反向转动而重新送回到烟灰收集腔室。当螺旋输送机具有一个向上开口的、可用于收集填充到该容器中的新烟灰的收集槽时，也是比较有利的。尤其当螺旋输送机设置在容器内不是始终处于烟灰进料(Flugascheschuettung)状态时，应当设置这样一个收集槽。
不言而喻，在本发明的技术方案中还可以有意义地在设计成测量腔室的组合电气构件上设置一个可提取供外部校验性研究用的烟灰试样的取样装置。
除了可取得精确且很少分散的测量结果外，本发明一个特别的优点还在于它的简单性。不仅所述由螺旋输送机和设计成测量腔室的组合电气构件组成的装置、而且本发明的方法都是可顺利掌握的技术方案，这样的技术方案可有利地应用在大量通过确定一个包含所述烟灰试样的组合电气构件的电气参数的变化来确定该烟灰中残余碳的含量的测量任务中。
下面借助附图和一个实施方式对本发明的装置和方法予以详细说明。该附图表示一个设置在一灰渣收集容器的侧壁1内的本发明装置的局剖视图。该装置由一个螺旋输送机2和一个设计成封闭测量腔室的组合电气构件3组成。所述螺旋输送机2的输送蜗杆4在一个管5内转动，该管在其端侧及其上部具有一些供烟灰进出的开口6。在图示结构中，该螺旋输送机具有一个约300毫米的长度和一个约40毫米的直径。上部的开口6约有60毫米长，并设计成在管5内有一个约40°开角的圆弧凹槽。该输送蜗杆4由一个设置在容器外的电动机7驱动。在容器内部该螺旋输送机2上方与容器壁1相邻位置设置所述组合电气构件3，使得可以将由该输送蜗杆4所获得的烟灰输送到该组合电气构件3中。
为了取样，所述螺旋输送机2处于一个烟灰进料状态。所述烟灰通过所述上方开口6、必要时也包括端侧开口6进入螺旋输送机2中，并通过输送蜗杆4的转动输送到所述组合电气构件3的封闭测量腔室内，并逐渐被压实。当螺旋输送机2接受的扭矩飞跃性地从约0.1Nm增大到0.3Nm时，在该组合电气构件3的封闭测量腔室内的烟灰就已达到一个确定的密实度，该密实度可以实现足够精确地通过确定该容纳了所述压实烟灰的组合电气构件3的电气参数的变化来确定该烟灰中残余碳的含量。在所描述的这一实施方式中，所测取到的测量值的分散度低于±0.2％。
在完成测量后，通过反转所述输送蜗杆4的转动方向可将所述组合电气构件3排空，并将烟灰送回到所述容器中。
Claims (7)
1.一种制备由主要为粉尘状干燥材料构成的试样的装置，以通过确定一个容纳该试样的组合电气构件的电气参数变化来确定该试样中残余碳的含量，该装置具有一个螺旋输送机，其特征在于：所述螺旋输送机(2)和所述组合电气构件(3)这样设置，使得该螺旋输送机(2)可将该粉尘状干燥材料输送到该组合电气构件(3)中并予以压实，且该组合电气构件(3)设计为封闭的测量腔室。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：所述螺旋输送机(2)和所述组合电气构件(3)设置在一个包含有所述粉尘状干燥材料的容器中。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述螺旋输送机(2)的输送蜗杆(4)的转动方向可反转。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：所述螺旋输送机(2)具有一个向上开口的收集槽。
5.一种制备由主要为粉尘状干燥材料构成的试样的方法，以通过确定一个容纳有该试样的组合电气构件的电气参数变化来确定该试样中残余碳的含量，其特征在于：所述主要为粉尘状干燥材料被压入所述组合电气构件(3)中，直至所述压实力有一个飞跃性增大为止。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：所述主要为粉尘状干燥材料被压入所述组合电气构件(3)中，直至所述压实力飞跃性增大超过200％为止。
7.按照权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述压实借助一个螺旋输送机(2)来进行，它将所述粉尘状干燥材料输送到所述组合电气构件(3)中，并将其压实直到为输送和压实所必需的扭矩发生一个飞跃性增大为止。
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