DD262484A1

DD262484A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung der sauerstoffanteile in dampf-luft-gemischen aus trocknungsanlagen

Info

Publication number: DD262484A1
Application number: DD30330587A
Authority: DD
Inventors: Guenter Liebisch; Burkhard Moeller; Hartmut Neumann; Reiner Franz; Thomas Jannasch
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-11-30

Abstract

Die erfindungsgemaesse Ueberwachung fuer den Sauerstoffgehalt in Dampf-Luft-Gemischen ist insbesondere von stark verschmutztem Abdampf aus Kohletrocknungsanlagen einsetzbar. In die in einen Messrezipienten eingeschlossene Abdampfteilmenge aus einer Kohletrocknungsanlage wird Kuehlwasser solange eingeduest, bis nur noch das Restgasvolumen der nichtkondensierbaren Bestandteile des Abdampfes uebrig bleibt. Ueber Fuellstandsmessung wird der Sauerstoffgehalt im Abdampf in einer Anzeige- und Ueberwachungseinheit angezeigt.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Überwachung für den Sauerstoffgehalt in Dampf-Luft-Gemischen ist insbesondere für die kontinuierliche Überwachung von stark verschmutztem Abdampf aus Kohletrocknungsanlagen einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus Gründen der Sicherheit ist es erforderlich, bei der Trocknung von brennbaren Gütern, die in Trocknungsanlagen mit indirekter Beheizung vorhandene Dampf-Luft-Mischung laufend auf ihren Sauerstoffgehalt zu kontrollieren. Als geeignete kontinuierliche Meßmethode zur Messung von Sauerstoffgehalten.in Dampf-Gas-Gemischen haben sich Meßgeräte mit Meßzellen auf der Basis von dotiertem Zirkondioxid erwiesen, wenn das gesamte System durch geeignete Maßnahmen bei Temperaturen oberhalb der Kondensationstemperatur des Dampf-Gas-Gemisches betrieben wird. Da die Zirkondioxid-Meßzellen bei Temperaturen über 500⁰C betrieben werden, ist es erforderlich, daß sauerstoffverbrauchende Komponenten, wie Kohlenstaub aus dem Meßgas, zu entfernen sind. Das erfordert eine geeignete und aufwendige Meßgas-Aufbereitung. Wenn diese Maßnahme nicht sorgfältig vorgenommen wird, führt dies zu Fehlmessungen. In der DE Patentschrift 3224506 ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Anteile an kondensierbaren und unkondensierbaren Gasen bzw. Dämpfen in der Abluft von Tabak-Luftstromtrocknern beschrieben. Hierbei wird mittels einer beheizbaren Pumpe ein vorher gereinigter genau definierter Meßgasstrom, der noch alle kondensierbaren Gase und Dämpfe der Abluft enthält, einem Gaskühler zugeführt, in dem die kondensierbaren Anteile kondensiert werden. Die Menge der verbleibenden trockenen Gase wird über einen nachgeordneten Volumendurchflußmesser ermittelt. Die im Volumendurchflußmesser ermittelte Gasmenge wird als Ausgangssignal für die Regelung des Luftstromtrockners verwendet. Nachteil bei dieser Meßeinrichtung ist, daß die Abluft gereinigt werden muß, eine beheizbare Pumpe für die Erzeugung eines konstanten Meßgasstromes erforderlich ist und ein verhältnismäßig aufwendiger Volumendurchflußmesser für das Gas benötigt wird.

Eine weitere Ausführungsform eines Dampfgehalt-Meßgerätes ist aus der DE-AS 2846826 bekannt, wobei eine abgekühlte Teilmenge aus einem Dampf-Luftgemischstrom in einem Meßrohr eingeschlossen wird, wobei das sich nach einer Wartezeit im Meßrohr einstellende Gasvolumen des Meßgutes ermittelt wird.

Neben den relativ langen Wartezeiten würde sich auch bei dieser Einrichtung eine baldige Verschmutzung der Meßeinrichtung bei der Messung von staubbeladenen Abdampf einstellen

Ein weiteres Prinzip zur Messung einer Gaskomponente in einem Gasgemisch ist in dem EP 0014396 beschrieben.

Hierbei wird von einer, in ein Meßgerät eingeschlossenen, Gasmenge die Anfangstemperatur und -druck gemessen und nach der von außen erfolgten Abkühlung erneut die Temperatur und der Druck ermittelt. Über die so ermittelten Wertpaare und dem Sättigungsdruck bei der zweiten Temperatur wird der Volumen-Prozentsatz der Gaskomponente errechnet. Neben der relativ langen Abkühlzeit durch die indirekte Kühlung ist bei dieser Methode der technische Aufwand an Meßmitteln vor und nach der Abkühlung sowie zur Ermittlung des Unterdruckes nach der Abkühlung und die Gefahr der Verschmutzung der Meßinstrumente als nachteilig anzusehen. Speziell für Wirbeldampf aus Trocknungsanlagen ist diese Einrichtung wegen des hohen Staubanteils im Wirbeldampf für eine längere Messung (Betriebsüberwachung der Trocknungsanlage) nicht einsetzbar, da schon nach kurzer Zeit die empfindlichen Temperatur- und Druckinstrumente und selbst die Meßbehälter verschmutzt wären.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Trocknung von Braunkohle in der Dampfwirbelschicht bei minimalem Aufwand die Sicherheit durch eine kontinuierliche Überwachung des Sauerstoffgehaltes im Abdampf zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes von Dampf-Luft-Gemischen aus Dampfwirbelschichttrocknungsanlagen zu schaffen, welche mit hinreichender Genauigkeit und minimalem Meßgeräteaufwand bei dem stark verschmutzten Wirbeldampf eine Überwachung des zulässigen Sauerstoffgrenzwertes im Wirbeldampf im Dauerbetrieb ermöglichen und eine Selbstreinigung der für die Kondensation des Wirbeldampfes verwendeten Meßeinrichtung gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung der Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß Kühlwasser mit einem konstanten Druck und Temperatur solange in den mit Abdampf gefüllten Meßrezipienten eingedüst wird, bis die Flüssigkeit, bestehend aus dem sich bei der Abkühlung bildenden Kondensat und dem eingedüsten Kühlwasser, den Meßrezipienten soweit füllt, daß nur noch das aus den nichtkondensierbaren Bestandteilen bestehende Restgasvolumen des Abdampfes übrig bleibt, per so gebildete Flüssigkeitsspiegel wird über an sich bekannte Füllstandsmeßmethoden ermittelt und dient als Ausgangsgröße für die Anzeige oder Errechnung des Sauerstoffgehaltes im Abdampf. Zur Beschleunigung des Meßzyklus wird erfindungsgemäß der Meßrezipient während des Füllens mit Abdampf und/oder während des Entleerens der Flüssigkeit mit einem Sog beaufschlagt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem mit Kühlwasser gefüllten Niveaugefäß, welcches über die Abflußleitung mit dem Meßrezipienten zu- und abschaltbar verbunden ist. Des weiteren ist die Abflußleitung des Meßrezipienten miteinem über Injektor beaufschlagbaren Absauggefäß verbunden. Im Meßrezipienten ist ein mit Mikroschaltern versehenes Führungsrohr für einen mit Schaltmagneten versehenen Schwimmer angeordnet. Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

— Der Abdampf kann dem Meßrezipienten direkt aus der Trocknungsanlage ohne vorherige Reinigung zugeführt werden.

— Es werden keine Meßinstrumente für Temperatur und Druck benötigt.

— Es werden kürzere Abkühlzeiten des Abdampfes im Meßrezipienten durch die Direkteindüsung von Kühlwasser erzielt.

— Es erfolgt eine Selbstreinigung des Meßrezipienten durch die abfließende Flüssigkeit.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden.

Der Meßrezipient 1 ist mit einer Zuführleitung 10 für den Abdampf aus einer nicht dargestellten Trocknungsanlage und mit einer Abflußleitung 15 versehen. In beiden Leitungen sind Magnetventile 4 bzw. 5 angeordnet. Im Meßrezipienten 1 ist ein mit Mikroschaltern ausgerüstetes Führungsrohr 3 für einen mit Schaltmagneten versehenen Schwimmer 2 angeordnet. Ein Kühlwasser 13 enthaltendes Niveaugefäß 17 ist über die Leitung 18, in derein Magnetventil 6 enthalten ist, mit der Abflußleitung 15 verbunden. Ein miteinem Injektor 7 beaufschlagbares Absauggefäß 16 ist an der Abflußleitung 15 angeschlossen. Zum Öffnen und Schließen der einzelnen Magnetventile 4,5,6 ist eine Steuereinheit 8 vorgesehen. Die Anzeige- und Überwachungseinheit 9 ist mit dem Mikroschaltern des Führungsrohres 3 verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an Hand der Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung näher erläutert.

Der Abdampf aus einer Dampfwirbelschichttrocknungsanlage wird ungereinigt und mit den in der Trocknungsanlage anliegenden Betriebsparametern über die Zuflußleitung 10 bei offenen Magnetventilen 4 und 5 durch den Meßrezipienten 1 entsprechend der in der Steuereinheit 8 eingestellten Taktzeit geleitet. Nach Beendigung der Einleittaktzeit werden die Magnetventile 4 und 5 geschlossen und das Magnetventil 6 der Leitung 18 geöffnet. Danach strömt das Kühlwasser 13 aus dem Niveaugefäß 18 mit konstantem Druck (entsprechend der Höhe des Niveaugefäßes) und Temperatur durch die Leitung 18 und wird in den Meßrezipienten 1 eingedüst. Über die Wasserleitung 11 wird Kühlwasser ständig nachgefüllt. Durch die Direkteindüsung des Kühlwassers erfolgt eine schnelle Kondensation der Dampfanteile des zu prüfenden Abdampfes und es stellt sich (entsprechend dem verbleibenden Restgasvolumen 14, der unter diesen Bedingungen nichtkondensierbaren Gase) ein Flüssigkeitsspiegel 19, bestehend aus dem Kühlwasser 13 und den kondensierten Bestandteilendes Abdampfes im Meßrezipienten 1 ein. In dieser Flüssigkeit sind auch die Verunreinigungen (Kohlenstaub) enthalten. Dieser Füllstand wird durch den entlang dem Führungsrohr 3 verschiebbaren Schwimmer 2 gemessen. Das im Meßrezipienten 1 verbleibende Restgasvolumen 14 enthält die nichtkondensierbaren Gase des zu prüfenden Abdampfes. Durch die im Schwimmer 2 enthaltenen Schaltmagnete werden die in der Höhe des Schwimmerstandes im Führungsrohr 3 befindlichen Mikroschalter betätigt und das so erhaltene Ausgangssignal zeigt über die Anzeige- und Überwachungseinheit 9 den im Restgasvolumen 14 befindlichen Sauerstoffgehalt des Abdampfes an. Bei Überschreitung des zulässigen Sauerstoffgrenzwertes im Abdampf

wird von der Überwachungseinheit 9 ein entsprechendes Warnsignal abgegeben bzw. in den Trocknungsprozeß der Dampfwirbelschichttrocknungsanlage korrektiv eingegriffen.

Nach Ermittlung des Anteils nichtkondensierbarer Gase, deren Sauerstoffgehalt auf Grund der Charakteristik des vorgeschalteten Trocknungsprozesses maximal den der Luft sein kann, wird das Magnetventil 6 geschlossen und die Magnetventile 5 und 4 geöffnet. Die im Meßrezipienten 1 befindliche Flüssigkeit läuft über die Abflußleitung 15 ab. Mit dem ablaufenden Wasser werden gleichzeitig die Verunreinigungen aus dem Meßrezipienten 1 ausgetragen, so daß immer eine Selbstreinigung des Meßrezipienten 1 efolgt und ein erneutes Füllen mit Abdampf erfolgen kann.

Zur Beschleunigung des Meßtaktes und/oder in Betriebsphasen, wo der Abdampf nur mit einem geringen oder keinem Überdruck ansteht, wird der Meßrezipienti über den mit Druckluft 12 betriebenen Injektor 7 und Absauggefäß 16 mit einem Sog beaufschlagt. Das Absauggefäß 16 ist mit einem Wasserüberlauf 20 ausgerüstet.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung der Sauerstoffanteile in Dampf-Luft-Gemischen aus Trocknungsanlagen, insbesondere im Abdampf von Dampfwirbelschichttrocknungsanlagen zur Braunkohletrocknung nach dem Prinzip der Bestimmung von kondensierbaren und nichtkondensierbaren Bestandteilen im Abdampf durch Abkühlung einer Abdampfteilmenge in einem verschließbaren Meßrezipienten, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlwasser mit einem konstanten Druck und Temperatur solange in den Meßrezipienten eingedüst wird, bis die Flüssigkeit, bestehend aus dem sich bei der Abkühlung bildenden Kondensat und dem eingedösten Kühlwasser, den Meßrezipienten soweit-füllt, daß nur noch das aus den nichtkondensierbaren Bestandteilen bestehende Restgasvolumen des Abdampfes übrig bleibt und der sich so gebildete Flüssigkeitsspiegel über an sich bekannte Füllstandsmeßmethoden ermittelt und als Ausgangsgröße für die Anzeige oder Errechnung des Sauerstoffgehaltes im Abdampf verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Füllens mit Abdampf und/oder während des Abfließens der Flüssigkeit aus dem Meßrezipienten dieser über die Abflußleitung mit einer einen Sog ausübenden Einrichtung in Wirkungsverbindung gebracht wird.

3. Vorrichtung zur Überwachung der Sauerstoffanteile in Dampf-Luft-Gemischen, bestehend im wesentlichen aus einem über Magnetventile verschließbaren Meßrezipienten, in dem eine Abdampfteilmenge einschließbar ist und zur Kondensation gebracht werden kann, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßrezipient (1) über die Abflußleitung (15) mit einem Kühlwasser enthaltenden Niveaugefäß zu- und abschaltbar verbunden ist und im Meßrezipienten (1) ein Schwimmer zur Füllstandsanzeige des Flüssigkeitsniveaus angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (15) des Meßrezipienten (1) mit einem über Injektor (7) beaufschlagbaren Absauggefäß (16) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßrezipienten (1) ein mit Mikroschaltern versehenes Führungsrohr für einen mit Schaltmagneten versehenen Schwimmer (2) angeordnet ist.