DD209089A3

DD209089A3 - Messverfahren zur ermittlung des massenstromes staubfoermiger und feinkoerniger brennstoffe

Info

Publication number: DD209089A3
Application number: DD81231890A
Authority: DD
Inventors: Horst Kretschmer; Norbert Beiermann; Guenter Tietze; Manfred Schingnitz; Peter Goehler
Original assignee: Horst Kretschmer; Norbert Beiermann; Guenter Tietze; Manfred Schingnitz; Peter Goehler
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1984-04-18
Also published as: GB2103371A; ATA140882A; SU1702183A1; YU43270B; HU189585B; US4501156A; FR2509854B1; AT390143B; DE3212972A1; CS245031B1; JPS5824820A; GB2103371B; FR2509854A1; YU132082A; DE3212972C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Massenstromes staubfoermiger und feinkoerniger in eine Traegergasstrom suspendierter Feststoffe, insbesondere von Brennstoffen zur Vergasung/ Verbrennung in einem Reaktor. Erreicht werden soll ein Verfahren zur Messung eines Traegergasstromes, das unabhaengig von der Technologie der Staubzufuhr zum Foerderrohr und bei allen Staubkonzentrationen sowie Systemdruecken, die technisch realisierbar sind, quantitativ richtige Messwerte liefert. Erfindungsgemaess wird die Dichte der Feststoff-Traegergas- Suspension vor und nach der Zufuehrung eines Injektionsgasstromes gemessen, wobei F1-F2 mindestens 100kg/m hoch 3 betraegt. Ein Prozessrechner, der die Messgroessen F1, F2, Druck, Temperatur und Injektionsgassstrom verknuepft, liefert ein Ausgangssignal, das dem Feststoff-Massenstrom entspricht.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Messung des Massenstromes staubförmiger und feinkörniger Peststoffe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Massenstromes staubförmiger und feinkörniger in einem Trägergasstrom suspendierter Peststoffe, insbesondere von Brennstoffen zur Vergasung sowie Verbrennung in einem Reaktor»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung des Massenstromes für staubförmige und feinkörnige Güter, die für Kohlestäube nicht geeignet sind, d. h, die keine exakt quantitativen Meßwerte, sondern nur qualitative Meßsignale liefern oder die nur für den pneumatischen Transport bei sehr kleinen Peststoffdichten (5 P2 ^ 30 kg/m³) geeignet sind· Die Meßverfahren nach den Patentschriften DD-199246 und DD-145958 liefern analoge Massenstromwerte, die nur für einen exakt definiert en Dichtezustand und für eine bestimmte Staubqualität reproduzierbar sind und eine technisch ausreichende Genauigkeit besitzen. Diese Verfahren erfordern ein Eichen der Meßverfahren bei Staubqualitätsänderungen. Die lichtoptischen Meßverfahren nach Patentschrift DD-142606 sind trotz der

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Vielfalt an gleichzeitiger Meßwertgewinnung wegen der fehlenden Lichttransparenz und «»reflexion der Kohle- ' stäube bei dichten Zweiphasenströmungen nicht geeignet, DE 2554565 beschreibt eine Anlage zur Druckvergasung feinkörniger Brennstoffe mit Vorrichtungen zur Regelung des Brennstoffmassenstromes, der in Trägergas ("Fördergas") suspendiert dem Vergasungsreaktor zugeführt wird. Nach der Lehre dieser Schrift wird ein Teil des Trägergases zur Fluidisierung des Brennstoffes, ein weiterer Teil als Treibgas am Einlauf in eine zum Vergasungsreaktor führende Förderleitung, der Hauptteil des Trägergases aber unmittelbar in die Förderleitung eingeführt. Gemessen wird der "in einem bestimmten Querschnitt der Förderleitung vorhandene feinkörnige Brennstoff", Bei gegebenem Querschnitt entspricht diese Größe der Brennstoffkonzentration bzw, der Dichte der Staub-Trägergas-Suspension, Der für die Messung benutzte Querschnitt der Förderleitung befindet sich stromabwärts der Einführungsstelle für den genannten Hauptteil des Trägergases,

Zusätzlich wird der Fördergasstrom gemessen. Beide Meßwerte werden durch einen Prozeßrechner zu einer dem Brennstoffmassenstrom entsprechenden Steuergröße verknüpft, die zur Regulierung der Fluidisier- und Treibgasmenge herangezogen wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine Messung des Brennstoffmassenstromes nach der Lehre dieser Schrift bei niedrigen Peststoffkonzentrationen in der Förderleitung (bis zu etwa 50 kg/mr) brauchbar sein kann, daß die Messung aber bei einer Förderung mit hohen Feststoffkonzentrationen, also bei der Förderung im Dichtstrom mit Feststoffkonzentrationen von z, B, 30O*kg/m , versagt,

DE 2757032 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung des Brennstoffstromes, der einem Staubvergasungsreaktor

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zugeführt wird. Gemessen wird die Gesamtmenge an Trägergas vor der Beladung mit staubförmigen Brennstoffen und die Dichte der Staub-Trägergas-Suspension an einer Stelle. Die Messung entspricht in ihrer Grundkonzeption somit der Lehre von DE 2554565 und ist ebenfalls nur für eine Dünnstrom-Förderung zugeschnitten, Schließlich beschreibt DE 2902911 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur pneumatischen, in Abhängigkeit von der abgeführten Fordergutmenge steuerbaren Beschickung eines Reaktors. Unter anderem wird beansprucht, daß in jedem einzelnen von mehreren Förderrohren bestimmte, den Fördergutstrom kennzeichnende Größen gemessen und zur Steuerung des Massenstromes herangezogen werden, wobei diese Größen als Druck, Transportgeschwindigkeit, Dichte und Temperatur charakterisiert sind, ohne daß Angaben zur Art insbesondere der Messung der Transportgeschwindigkeit gemacht werden.

Auch die hier beschriebene Technologie gestattet nur geringe Feststoffkonzentrationen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Messung des Massenstromes staubförmiger und feinkörniger, in einem Trägergasstrom suspendierter Feststoffe, insbesondere von Brennstoffen, das unabhängig von der Technologie der Staubzufuhr zum Förderrohr, bei allen Feststoffkonzentrationen, insbesondere auch bei sehr hohen Feststoffkonzentrationen, und beliebigem, technisch realisierbarem Systemdruck quantitative Meßwerte liefert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Messung des Massenstromes staubförmiger und feinkörniger, in einem Trägergasstrom suspendierter Fest-

stoffe, insbesondere von Brennstoffen zur Vergasung/ Verbrennung in einem Reaktor vorzuschlagen, bei dem die komplizierte Geschwindigkeitsmessung in Zweiphasenströmungen umgangen wird, keine strömungsbehinderten Meßfühler innerhalb des Förderkanals angeordnet sind, zur Sicherung der Förderstetigkeit und -kontinuität keine Förderrohrverengungen oder -erweiterungen notwendig sind, das Meßverfahren ohne Eichung der Meßstrecke und unabhängig von der Staubart arbeitet und auch im Dicht Stromgebiet ausreichende Meßgenauigkeit gesichert ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ausgangs eines Bunkers oder Dosiergefäßes, der in einer Förderleitung zu einer Verbrauchseinrichtung zu transportierenden Feststoff-Trägergas-Suspension mittels eines Mischapparates ein Injektionsgasstrom zugeführt wird, ..'· ;..- .

In Strömungsrichtung gesehen vor der Stelle der Injektionsgaszuführung, also vor dem Mischapparat, wird mittels einer geeigneten Dichtemeßsonde die Dichte Xp- der Feststoff-Trägergas-Suspension gemessen, die je nach technologischer Notwendigkeit und Fließeigenschaft des Gutes unterschiedlich ist. Nach dem Mischapparat , über den.das Injektionsgas stoßfrei zugegeben wird, wird die.durch die Injektionsgas-Zuführung verringerte Dichte,Vpp der Feststoff-T.rägergas-Suspennion gemessen. Außerdem werden Druck und Temperatur im Förderrohr, sowie der Injektionsgasstrom Vqq^ (bezogen auf den Normzustand) gemessen und die Meßwerte in .korrespondierende Signale umgesetzt. Die den Größen .fj'p-, ^PP> ^Dru0^> ^TemP^era"^{tur unä} Injektionsgasstrom Vq/jt\ entsprechenden Signale werden mittels eines Prozeßrechners so verknüpft, daß ein Ausgangssignal des Prozeßrechners entsteht, das dem Feststoff-Massenstrom entspricht.

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Der für die' Einführung des Injektionsgaastromes verwendete Mischapparat ist so aufgebaut, daß der Injektionsgasstrom durch eine poröse, gasdurchlässige, staubsperrende Wand eines rohrförmigen Kanals, der einen Teil der Förderleitung bildet und den gleichen freien Querschnitt wie die übrige Förderleitung aufweist, mit geringer Geschwindigkeit und stoßfrei in die Peststoff-Trägergas-Suspension eingeführt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Injektionsgasstrom so bemessen, daß sich bei 5' ^-^exte bis zu etwa dem 0,6-fachen der Schüttdichte des ruhenden Pest st off es eine Differenz ^j₁.. -^p₂ ^von mindestens 100 kg/m einstellt.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung sei an 2 Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 und 2 erläutert:

Figur 1: Vereinfachtes Blockschema der Massenstrommessung aus einem Dosiergefäß bei erhöhtem Systemdruck

Figur 2: Vereinfachtes.Blockschema der Massenstrommessung aus einem Bunker.

Ausführungsbeispiel 1:

Bei der Ausführung des Verfahrens nach Figur 1 wird bei einem Betriebsdruck p-j =3,0 MPa aus einem Dosiergefäß 1 Kohlenstaub einer Korndichte ^_K = I4OO kg/m pneumatisch mittels Stickstoff der Normdichte ^nrjt\ = 1,25 kg/m über die Rohrleitung 3 gefördert. Zwecks Ermittlung des Massenströmes ήν werden in einem in der Rohrleitung 3 befindlichen Mischapparat 5 Injektionsgas 4 in Höhe von VqQj) = 250 m i.N./h dem Staubstrom zugeführt und die Fließdichten vor und nach dem Mischapparat 5 radiometrisch mit einer Größe

von ^p- '= 380 kg/m und ^pp = 280 kg/m gemessen. Die Temperaturen vor und nach dem Mischapparat seien annähernd gleich und betragen T^ T ^353 K, Durch Verknüpfung der Signale für die Meßgrößen ^p₁, Vq/jtw Druck p. und für die Temperatur sowie

der Pestwerte für die Korndichte ^_K und die Dichte des Trägergases Stickstoff wird durch den Prozeßrechner 2 ein Peststoff-Massenstrom von 10 t/h ermittelt und ausgegeben.

Die Länge des porösen Rohrstückes des Mischapparates beträgt bei einer lichten Rohrweite von 40 mm und bei einer Durchströmgeschwindigkeit von 5 cm/s ca, 1 = 500 mm, ;

Ausführungsbeispiel 2:

Bei der Ausführung des Verfahrens nach Figur 2 wird bei einem Überdruck von p- = 0,15 MPa aus einem Bunker 1 Kohlenstaub einer Korndichte ^_K = 1 400 kg/rrr und einer Anfangsfließdichte $^₁ = 470 kg/m pneumatisch

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mittels Luft mit einer. Gasnormdichte S α(Ή) - 1 ,293 kg/m in eine Rohrleitung 3 gefördert. Unmittelbar nach dem Bunkerauslauf wird dem Staubstrom über den Mischapparat

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5 In;] ekt ions gas 4 mit VWjjy = 29 .m i,N,/h zugegeben, bo daß sich die PIießdichte ^ „_? auf 280 kg/m verringert und der Druck an der Meßstelle nach dem Mischapparat P₂ = 0j10 MPa beträgt. Die Temperatur vor und nach dem Mischapparat ist gleich und beträgt T^T ^313 K.

Mittels des Prozeßrechners 2 ergibt sich daraus ein Massenstrom von m-rr =10 t/h. Die Länge des porösen Rohrstückes des Mischapparates 5 beträgt unter Vorraussetzung einer lichten Rohrweite.von 40 mm und einer Durchströmgeschwindigkeit von 5 cm/s 1ÄS750 mm.

Claims

Erfindungsansprüche

1, Verfahren zur Messung des Massenstromes staubförmiger und feinkörniger, in einem Trägergasstrom suspendierter Feststoffe, die aus einem Dosiergefäß über ein Förderrohr einer Verbrauchseinrichtung zugeführt werden, insbesondere für hohe Peststoffkonzentrationen und erhöhtem Druck

• im Förderrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff-Trägergas-Suspension an einer Stelle der Förderleitung ein Injektionsgasstrom zugeführt wird, daß in Strömungsrichtung gesehen vor der Stelle der Injektionsgaseinführung die Dichte (^p- der Feststoff-Trägergas-Suspension, nach der Stelle der Injektionsgaszuführung die Dichte S'p? der Feststoff-Trägergas-Suspension, außerdem Druck und Temperatur im Förderrohr sowie der In.iektionsgasstrom gemessen und die Meßwerte in korrespondierende Signale umgewandelt werden und daß die den Größen .^ π*, ^jio, Druck, Temperatur und Injektionsgasstrom entsprechenden Signale mittels eines Prozeßrechners so verknüpft werden, daß ein Ausgangssignal des Prozeßrechners entsteht, das dem Feststoff-Massenstrom entspricht,

2, Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektionsgasstrom durch eine poröse Wand eines rohrförmigen Kanals, der einen Teil der Förderleitung bildet und gleichen Querschnitt wie die

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förderleitung aufweist, in'die Peststoffträgergassuspension eingeführt wird.

Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektionsgasstrom so bemessen wird, daß sich eine Differenz C^₁.. - .ίί'ρρ ^von mindestens 100 kg/m ergibt, wobei 2 ·ρ_? Werte bis zu etwa dem 0,6-fachen der Schüttdichte des ruhenden Peststoffes aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen