DD265696A1

DD265696A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF THE QUANTITY, ASH CONTENT, HEATING VALUE AND HUMIDITY OF RAW BROWN CARBON FERROUS TROEMENS

Info

Publication number: DD265696A1
Application number: DD30863887A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Jentsch; Christian Krone; Eckhard Graf; Dietmar Schingnitz; Wolfgang Rauhoeft; Bernd Rischowy
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1989-03-08

Abstract

Verfahren und Anordnung zur kontinuierlichen Messung der Menge, des Aschegehaltes, des Heizwertes und der Feuchte von Rohbraunkohlefoerderstroemen auf Gurtbaendern mittels harter und weicher Gammastrahlung sowie mit Infrarot- und Neutronenstrahlung. Die Aufgabe besteht darin, die Menge, den Aschegehalt, den Heizwert und die Feuchte eines Rohbraunkohlefoerderstromes unter Verwendung einer radiometrischen Foerderbandwaage auch bei schwankender Schichthoehe der Foerdergutschicht und ohne Kalibrierung der radiometrischen Aschemesseinrichtung mit definierten Proben gleichzeitig und kontinuierlich zu messen und dabei Fremdkoerper sofort anzuzeigen. Erfindungsgemaess wird dies dadurch geloest, dass mit mehreren eng kollimierten Messkanaelen harter Gammastrahlung die Flaechenmasse der Foerdergutschicht gemessen, daraus in bekannter Weise die Menge, der Mengendurchsatz und die Schuettdichte bestimmt und die Flaechenmasse- oder Schichthoehenabhaengigkeit der Feuchtemesseinrichtung eliminiert werden, mit mindestens einem eng kollimierten Messkanal weicher Gammastrahlung der Aschegehalt und aus der Zuordnung zum flaechenmassekompensierten Feuchtemesswert der Heizwert bestimmt werden, die bei der Bewertung der harten und weichen Gammastrahlung verwendeten Massenschwaechungskoeffizienten, insbesondere deren Feuchte- und/oder Wasserstoffgehaltabhaengigkeit, mit dem Feuchtemesswert korrigiert werden, aus der Flaechenmasseabhaengigkeit der Messkanaele harter Gammastrahlung zueinander die Schuettdichte des Foerdergutes bestimmt wird, mit dem Quotienten aus Flaechenmasse und Schuettdichte die Schuetthoehe des Foerdergutes kontrolliert wird und durch Bewertung der Flaechenmasse und/oder des Aschegehaltes und/oder des Heizwertes und/oder der Feuchte und der Schuettdichte des Foerdergutes im Kurzzeittakt Fremdkoerper im Kohlefoerderstrom geortet werden. FigurMethod and arrangement for the continuous measurement of the amount, the ash content, the calorific value and the moisture of raw lignite transport streams on belt conveyors by means of hard and soft gamma radiation as well as with infrared and neutron radiation. The task is to simultaneously and continuously measure the amount, the ash content, the calorific value and the moisture content of a lignite carrier flow using a radiometric conveyor belt scale even with fluctuating layer height of the fiber material layer and without calibration of the radiometric ash measuring device with defined samples and to immediately display foreign bodies. According to the invention, this is achieved by measuring, with a plurality of narrowly collimated hard gamma radiation measuring channels, the surface mass of the foamed material layer, determining therefrom in a known manner the quantity, the mass flow rate and the bulk density and eliminating the surface mass or layer height dependence of the moisture measuring device, with at least one narrowly collimated measuring channel soft gamma radiation, the ash content and from the assignment to the surface mass compensated moisture value of the calorific value are determined, which are used in the assessment of the hard and soft gamma radiation mass attenuation coefficients, in particular their moisture and / or Wasserstoffgehaltabhaengigkeit, corrected with the moisture measurement, from the Flaechenmasseabhaengigkeit the Messkanaele hard gamma radiation to each other the bulk density of the material to be conveyed is determined, with the quotient of surface mass and bulk density the shoe height of the material to be inspected and d be determined by assessing the surface mass and / or the ash content and / or the calorific value and / or the moisture and the Schuettdichte the Foerdergutes short-term foreign bodies in Kohlfoerderstrom. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur kontinuierlichen Messung der Menge, des Aschegehaltes, des Heizwertes und der Feuchte von Rohbraunkohleförderströmen auf Gurtbändern mittels harter und weicher Gammastrahlung sowie mit Infrarot- und Neutronenstrahlung.The invention relates to a method and an arrangement for the continuous measurement of the amount, the ash content, the calorific value and the humidity of Rohbrunkohleförderströmen on straps by means of hard and soft gamma radiation and with infrared and neutron radiation.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bekannt sind radiometrische Förderbandwaagen unterschiedlichster Bauart für den Einsatz an Bandanlagen. Dabei liefert die Förderbandwaage die Mengenanzeige mit hoher Reproduzierbarkeit. Zur Bestimmung von Qualitätsparametern des Fördergutstromes bei Rohbraunkohle sind radiometrische Aschemeßgeräte der Bauarten Zweienergietransmission, Beta- und Gammarückstreuung sowie Gammavorwärtsstreuung im Einsatz. Zur kontinuierlichen Feuchtemessung werden Geräte nach dem Mikrowellen- bzw. Infrarotprinzip verwendet.Radiometric conveyor belt scales of various designs are known for use on conveyor systems. The belt weigher delivers the quantity display with high reproducibility. For the determination of quality parameters of the conveyed material flow in raw lignite coal, radiometric ash measuring devices of the types two-energy transmission, beta and gamma backscattering and gamma-anterior scattering are in use. For continuous moisture measurement devices are used according to the microwave or infrared principle.

Nachteilig beim alleinigen Einsatz eines dieser Meßgeräte ist die begrenzte Aussagefähigkeit der Meßergebnisse zu den technologischen Parametern der Fördergutströme.The disadvantage of the sole use of one of these measuring instruments is the limited informative value of the measurement results to the technological parameters of Fördergutströme.

Bei stark schwankender chemischer Zusammensetzung des Fördergutes ergeben sich Zusatzfehler bei der radiometrischen Mengenmessung. Die Heizwertkorrelation der Meßwerte aus der radiometrischen Bestimmung des Massenschwächungskoeffizienten μ'60 wird durch Schwankungen des Wassergehaltes ungünstig beeinflußt. Kontinuierlich arbeitende Feuchtemeßanlagen erfordern eine streng gleichbleibende Schichthöhe, die aber nur in Ausnahmefällen realisierbar ist.In the case of strongly fluctuating chemical composition of the material to be conveyed, additional errors occur in the radiometric quantity measurement. The calorific value correlation of the measured values from the radiometric determination of the mass attenuation coefficient μ'60 is unfavorably influenced by fluctuations in the water content. Continuously operating moisture measuring systems require a strictly constant layer height, which, however, can only be realized in exceptional cases.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Messung der Menge, des Aschegehaltes, des Heizwertes und der Feuchte von Rohbraunkohleförderströmen zu senken.The aim of the invention is to reduce the effort for the measurement of the amount, the ash content, the calorific value and the humidity of Rohbrunkenohleförderströmen.

-2- 265 696 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 265 696 Presentation of the Essence of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Menge, den Aschegehalt, den Heizwert und die Feuchte eines Rohbraunkohleförderstromes, unter Verwendung einer radiometrischen Förderbandwaage auch bei schwankender Schichthöhe der Fördergutschicht und ohne Kalibrierung der radiometrischen Aschemeßeinrichtung mit definierten Proben gleichzeitig und kontinuierlich zu messen und dabei Fremdkörper sofort anzuzeigen.The invention is based on the object simultaneously and continuously to measure the amount, the ash content, the calorific value and the humidity of a Rohbraunkohleförderstromes, using a radiometric conveyor belt even with fluctuating layer height of Fördergutschicht and without calibration of the radiometric ash measuring device with defined samples and foreign matter immediately display.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mit mehreren eng kollimierten Meßkanälen harter Gammastrahlung die Flächenmasse der Fördergutschicht gemessen, daraus in bekannter Weise die Menge, der Mengendurchsatz und die Schüttdichte bestimmt und die Flächenmasse- oder Schichthöhenabhängigkeit der Feuchtemeßeinrichtung eliminiert werden, mit mindestens einem eng kollimierten Meßkanal weicher Gammastrahlung der Aschegehalt und aus der Zuordnung zum flächenmassekompensierten Feuchtemeßwert der Heizwert bestimmt werden, die bei der Bewertung der harten und weichen Gammastrahlung verwendeten Massenschwächungskoeffizienten, insbesondere deren Feuchte- und/oder Wasserstoffgehaltsabhängigkeit, mit dem Feuchtemeßwert korrigiert werden, aus der Flächenmasseabhängigkeit der Meßkanäle harter Gammastrahlung zueinander die Schüttdichte des Fördergutes bestimmt wird, mit dem Quotienten aus Flächenmasse und Schüttdichte die Schütthöhe des Fördergutes kontrolliert wird und durch Bewertung der Flächenmasse und/oder des Aschegehaltes und/oder des Heizwertes und/oder der Feuchte und der Schüttdichte des Fördergutes im Kurzzeittakt Fremdkörper im Kohleförderstrom geortet werden.According to the invention, this is achieved by measuring the basis weight of the conveying material layer with a plurality of narrowly collimated measuring channels of hard gamma radiation, determining therefrom in a known manner the amount, the mass flow rate and the bulk density and eliminating the surface mass or layer height dependence of the moisture measuring device, with at least one narrowly collimated measuring channel soft gamma radiation, the ash content and from the assignment to the basis weight compensated moisture value of the calorific value are determined, the mass attenuation coefficients used in the evaluation of the hard and soft gamma radiation, in particular their moisture and / or hydrogen content dependence, are corrected with the Feuchtemeßwert from the surface mass dependence of the measuring channels of hard gamma radiation To each other, the bulk density of the conveyed material is determined, with the quotient of basis weight and bulk density, the bulk height of the conveyed material is controlled and by assessing the basis weight and / or the ash content and / or the calorific value and / or the moisture content and the bulk density of the conveyed material in short time, foreign bodies are located in the coal flow.

Die Anordnung zur Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß am Förderband oder in der Schurre unter der Fördergutschicht mehrere Strahler mit integrierter harter und weicher Gammastrahlung und/oder mit Neutronenstrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung quer zum Förderstrom angeordnet sind, über der Fördergutschicht ein mehrkanaliger Detektor mit integrierter Infrarot/Laserstrahlung den Strahlern zugeordnet ist, wobei vor den Strahlern und/oder vor dem Detektor eine mehrkanalig positionierbare Kalibriereinrichtung mit Kalibrierelementen definierter Flächenmasse, definierten Massenschwächungskoeffizienten und definierten Wasserstoffgehalten vorgesehen und der Detektor mit einer mehrkanaligen Auswerteeinheit gekoppelt ist. Die Strahler sind vorteilhaft mit automatisch gesteuerten Abblendelementen ausgerüstet.The arrangement for carrying out the method is characterized in that a plurality of radiators with integrated hard and soft gamma radiation and / or neutron radiation and / or microwave radiation are arranged transversely to the flow on the conveyor belt or in the chute, above the Fördergutschicht a multi-channel detector with integrated infrared / laser radiation is associated with the emitters, wherein in front of the emitters and / or in front of the detector a multi-channel positionable calibration with calibration elements defined surface mass, defined mass attenuation coefficients and defined hydrogen levels provided and the detector is coupled to a multi-channel evaluation. The spotlights are advantageously equipped with automatically controlled dimming elements.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die Anordnung in schematischer Darstellung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the arrangement in a schematic representation.

Unter der auf dem Obertrum eines Gurtbandförderers liegenden Fördergutschicht 1 sind der zu einer radiometrischen Förderbandwaage gehörende Strahler 2 für harte Gammastrahlung und in einem Abstand dazu ein Strahler 4 für weiche Gammastrahlung angeordnet. Über der Fördergutschicht 1 befinden sich ein Detektor 3 für harte Gammastrahlung, ein Detektor 5 für weiche Gammastrahlung und eine Feuchtemeßeinrichtung 9. Der Detektor 3 ist über Meßleitungen 6 mit einer Auswerteeinheit 7 verbunden, die zur Förderbandwaage gehört. Die Auswerteeinheit 7, der Detektor 5 und die Feuchtemeßeinrichtung 9sind über Meßleitungen 6'mit einer Auswerteeinheit 8 für die Qualitätsmeßeinrichtung verbunden. Vor den Strahlern 2; 4 und/oder vor dem Detektor 3 ist eine mehrkanalig positionierbare Kalibriereinrichtung 10 mit Kalibrierelementen definierter Flächenmasse, definierten Massenschwächungskoeffizienten und definierten Wasserstoffgehalten vorgesehen. Als Ausführungsvariante können beide Auswerteeinheiten 7; 8 geräteseitig als eine Baugruppe ausgebildet sein.Under the lying on the upper run of a belt conveyor layer 1 of the belonging to a radiometric conveyor belt emitter 2 for hard gamma radiation and at a distance to a radiator 4 for soft gamma radiation are arranged. Above the conveying material layer 1 there are a detector 3 for hard gamma radiation, a detector 5 for soft gamma radiation and a moisture measuring device 9. The detector 3 is connected via measuring lines 6 to an evaluation unit 7 which belongs to the conveyor belt scale. The evaluation unit 7, the detector 5 and the moisture measuring device 9 are connected via measuring lines 6 'to an evaluation unit 8 for the quality measuring device. In front of the emitters 2; 4 and / or in front of the detector 3, a multi-channel positionable calibration device 10 is provided with calibration elements of defined basis weight, defined mass attenuation coefficients and defined hydrogen contents. As a variant embodiment, both evaluation units 7; 8 device side be designed as an assembly.

Beim Betreiben des Gerätesystems werden zunächst die Meßkanäle innerhalb des Strahlers 2 und des Detektors 3 der radiometrischen Förderbandwaage und der aus dem Strahler 4 und dem Detektor 5 gebildeten Meßstrecke weicher Gammastrahlung mittels der Kalibriereinrichtung 10 zur Absolutmessung des Produktes Massenschwächungskoeffizient mal Flächenmasse (μ' · s) vorbereitet. Die Feuchtemeßeinrichtung 9 wird in bekannter Weise ebenfalls kalibriert. Beim Messen werden in der Auswerteeinheit 7 die den einzelnen Meßkanälen zugeordneten Flächenmassen der Fördergutschicht 1 sowie deren Schuttdichte ermittelt, über ein Näherungsverfahren die Bandbelegung und durch Einbeziehung der Fördergeschwindigkeit der Gutdurchsatz berechnet. Von der Auswerteeinheit 7 werden der Auswerteeinheit 8 der Qualitätsmeßeinrichtung im Echtzeitzyklus die jeweils aktuellen Werte für die Flächenmasse, gemessen im Linienelement des Meßkanals weicher Gammastrahlung und die Schüttdichte innerhalb der Fördergutschicht 1 übergeben. Die ebenfalls zur Auswerteeinheit 8 gehende Impulsmeßrate MR₆₀ für weiche Gammastrahlung aus dem Detektor 5 wird mit der Taraimpulsmeßrate MR₀₆₀, der beim Kalibrieren ermittelten Eigenimpufsmeßrate MR₀₆₀ und der übernommenen Flächenmasse S₉₆₀ zur Berechnung des Massenschwächungskoeffizienten MSK₆₀ des Meßgutes verknüpft. Aus der Division des Massenschwächungskoeffizienten MSK₆₀ durch die Schüttdichte ergibt sich der lineare Schwächungskoeffizient LSK₆₀. Die Meßwerte von der Feuchtemeßeinrichtung 9 werden in der Auswerteeinheit 8 mit der aktuellen Schichthöhe des Fördergutes korrigiert. Alle Meßwerte werden im Kurzzeittakt auf Unstetigkeiten untersucht, um Fremdkörper im Förderstrom zu erkennenWhen operating the device system, first the measuring channels within the radiator 2 and the detector 3 of the radiometric belt weigher and the measuring path of soft gamma radiation formed by the radiator 4 and the detector 5 by means of the calibration device 10 for absolute measurement of the product mass attenuation coefficient times basis weight (μ '· s) prepared. The moisture measuring device 9 is also calibrated in a known manner. When measuring the individual measuring channels associated surface masses of Fördergutschicht 1 and the density of debris are determined in the evaluation unit 7, calculated by an approximation method, the band allocation and by including the conveying speed of the throughput. From the evaluation unit 7, the evaluation unit 8 of the quality measuring device in the real time cycle, the respective current values for the basis weight, measured in the line element of the measuring channel soft gamma radiation and the bulk density within the Fördergutschicht 1 passed. Which is also continuous to the evaluation unit 8 Impulsmeßrate MR ₆₀ for soft gamma radiation from the detector 5 is linked to the Taraimpulsmeßrate MR _060, the determined during calibration Eigenimpufsmeßrate MR ₀₆₀ and the acquired basis weight S ₉₆₀ to calculate the mass attenuation coefficient MSK ₆₀ of the material under test. The division of the mass attenuation coefficient MSK ₆₀ by the bulk density gives the linear attenuation coefficient LSK ₆₀ . The measured values from the moisture measuring device 9 are corrected in the evaluation unit 8 with the current layer height of the conveyed material. All measured values are examined at short intervals for discontinuities in order to detect foreign bodies in the flow

Damit stehen als Meßwerte zur Fördergutschicht 1 This stands as measured values for the conveyed material layer 1

— der Gutdurchsatz,- the throughput,

— die Schüttdichte,- the bulk density,

— aus korrelativem Zusammenhang zum linearen Schwächungskoeffizienten LSK₆₀ der Aschegehalt,- correlated with the linear attenuation coefficient LSK ₆₀ ash content,

— der schichthöhenkompensierte Feuchtegehalt,The layer height compensated moisture content,

— aus korrelativem Zusammenhang zum linearen Schwächungskoeffizienten LSK₆₀ und dem Feuchtegehalt der Heizwert des Meßgutes und- From correlative relationship to the linear attenuation coefficient LSK ₆₀ and the moisture content of the calorific value of the measured material and

— Signale bei Auftreten von Fremdkörpern zur Verfügung.- Signals when foreign bodies are present.

„Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine weitere vorteilhafte Nutzung einer radiometrischen Förderbandwaage mit eng' kollimierten Meßkanälen. Durch die Übergabe der internen Meßgrößen Flächenmasse und Schüttdichte aus der Förderbandwaage an die Asche- und Feuchtemeßeinrichtungen wird ein einfacher Aufbau der separaten radiometrischen Aschemeßeinrichtung möglich. Bei enger Kollimation und von der harten Gammastrahlung getrennter Anordnung wird der radiometrische Meßkanal weicher Gammastrahlung ebenfalls für die Absolutmessung des Produktes von Flächenmasse und Massenschwächungskoeffizient mit Hilfe der Kalibrierelemente kalibriert. Die bisher nur schlecht realisierbare aufwendige Kalibrierung der radiometrischen Aschemeßeinrichtungen mittels definierter Fördergutproben oder Vergleichsmessungen im on-line Betrieb kann damit entfallen."The solution according to the invention enables a further advantageous use of a radiometric conveyor belt scale with narrowly collimated measuring channels. By transferring the internal measured quantities basis weight and bulk density from the belt weigher to the ash and Moisture measuring a simple structure of the separate radiometric ash measuring is possible. With close collimation and separate arrangement of the hard gamma radiation, the radiometric gamma ray measuring channel is also calibrated for the absolute measurement of the product of basis weight and mass attenuation coefficient by means of the calibration elements. The previously difficult to realize complex calibration of the radiometric ash measuring devices by means of defined Fördergutproben or comparative measurements in on-line operation can be omitted.

Die Feuchtemeßeinrichtung 9 kann somit auch bei schwankender Schichthöhe des Meßgutes betrieben werden. Bei stark schwankender Feuchte des Meßgutes wird der Massenschwächungskoeffizient für harte Gammastrahlung MSKg₆₀ der radiometrischen Förderbandwaage korrigiert, die Rechenwerte für den Heizwert des Meßgutes werden durch die Kopplung von Massenschwächungskoeffizient MSK₈₀ und Feuchtegehalt genauer. Infolge der Bewertung mehrerer Meßwerte werden die Aussagen zur Fremdkörpererkennung sicherer.The moisture measuring device 9 can thus be operated even with fluctuating layer height of the measured material. In the case of strongly fluctuating moisture of the measured material, the mass attenuation coefficient for hard gamma radiation MSKg _{60 of} the radiometric belt weigher is corrected; the calculated values for the calorific value of the material to be measured are more precisely determined by the coupling of the mass attenuation coefficient MSK ₈₀ and moisture content. As a result of the evaluation of several measured values, the statements on foreign body detection become safer.

Claims

1. A method for the continuous measurement of the amount, the ash content, the calorific value and the humidity of Rohbraunkohleförderströmen, especially with hard and soft gamma radiation and infrared and neutron radiation, characterized in that measured with a plurality of narrow collimated measuring channels of hard gamma radiation, the basis weight of Fördergutschicht, from this in a known manner, the amount, the mass flow rate and the bulk density determined and the Flächenmasse- or layer height dependence of Moisture measuring be eliminated with at least one narrowly collimated measuring channel soft gamma radiation of the ash content and from the assignment to the surface mass compensated Moisture value of the calorific value are determined in the evaluation the mass attenuation coefficients used, in particular their moisture and / or hydrogen content dependency, with which the moisture reading is corrected, from the basis mass depending on the hard and soft gamma radiation the bulk density of the material to be conveyed is determined with the aid of the measuring channels of hard gamma radiation, the bulk density and / or the ash content and / or the calorific value and / or the moisture content and the bulk density of the product are controlled by the quotient of basis weight and bulk density Conveying goods in the short-term act foreign bodies are located in the coal flow.

2. Arrangement for the continuous measurement of the amount, the ash content, the calorific value and the humidity of Rohbraunkohleförderströmen, using closely collimated radiometric measuring channels of a radiometric conveyor belt scale, characterized in that on the conveyor belt or in the chute under the Fördergutschicht (1) a plurality of radiators ( 2) are arranged transversely to the conveying stream with integrated hard and soft gamma radiation and / or with neutron radiation and / or microwave radiation, above the conveying material layer (1) a multi-channel detector (3) with integrated infrared / laser radiation is associated with the radiators (2), in front of the emitters (2; 4) and / or in front of the detector (3) a multi-channel positionable calibration device (10) with calibration elements of defined basis weight, defined mass attenuation coefficients and defined hydrogen held provided and the detector (3) with a multi-channel evaluation unit (7) is coupled.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the radiators (2, 4) are equipped with automatically controlled Abblendelementen.