DD272395A3

DD272395A3 - Apparatus for the preparation of test gas, in particular flue gas from a steam boiler

Info

Publication number: DD272395A3
Application number: DD30110687A
Authority: DD
Inventors: Kurt Stroeer; Hartmut Schubert; Bernd Knoblauch; Dieter Koritz; Reinhard Richter; Siegfried Geisler
Original assignee: Luebbenau Vetschau Kraftwerke
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1989-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Probegasaufbereitung, insbesondere von Rauchgas aus einem Dampfkessel, wobei in einem mit einem tangential angeordneten Gaseintritt versehenen Entnahmerohr eine mit Kuehlrohren versehene Gasabfuehrung mit einem Feststoffelektrolyten, eine Entstaubung und eine Reingasrueckfuehrung angeordnet sind. Zur eindeutigen Trennung zwischen Gas-, Staub- und unverbrannten Anteilen ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Entnahmerohr ein Zentralrohr aufweist und horizontal durch eine schraeg angeordnete Trennwand in eine Entstaubungs- und in eine den mit dem Zentralrohr verbundenen Feststoffelektrolyten aufweisende Messkammer geteilt ist, in der Entstaubungskammer ein mit den Kuehlrohren versehenes Standrohr angeordnet ist, dessen unteres Ende die Trennwand durchdringt und in die Messkammer eingebunden ist, und dass an der Trennwandschraege die Gasabfuehrung angeordnet ist, in die die Entstaubung und der Kuehlrohraustritt sowie die Reingasrueckfuehrung eingebunden sind. Fig. 1The invention relates to a device for sample gas treatment, in particular of flue gas from a steam boiler, wherein in a provided with a tangentially arranged gas inlet removal tube provided with cooling tubes gas discharge with a solid electrolyte, dedusting and a clean gas return are arranged. For clear separation between gas, dust and unburned portions, the invention is characterized in that the sampling tube has a central tube and is divided horizontally by a schraeg arranged partition in a dedusting and in a connected to the central tube having solid electrolyte measuring chamber, in the dedusting chamber is provided with a standpipe provided with the cooling tubes, whose lower end penetrates the partition wall and is integrated in the measuring chamber, and that the Gasabfuehrung is arranged on the Trennwandschraege in which the dedusting and Kuehlrohraustritt and the clean gas return are involved. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Probegasaufbereitung von Industriegasen, insbesondere aus Kraftwerkskesseln mit Probegasentnahme am Brennkammerende, wobei die Gase einen hohen Staub-Sandanteil mit Unverbranntem aufweisen.The invention relates to a device for sample gas treatment of industrial gases, in particular from power boilers with sample gas removal at the combustion chamber end, wherein the gases have a high dust-sand content with unburned.

Characteristic of the known state of the art

Für die Gasentnahme von Feuergasen oder Industriegasen sind eine Vielzahl von Sonden bekannt. Das dominierende Problem bei der Gasentnahme oder Gasanalyse sind eine starke Verschmutzung und Versetzung sowie Verfälschung der Probegase durch nicht vollständig abgebrannte Kohleteilchen sowie kondensierende Stoffe.For the gas extraction of flue gases or industrial gases, a variety of probes are known. The dominant problem in gas sampling or gas analysis is severe contamination and dislocation, as well as falsification of the sample gases by incompletely spent coal particles and condensing substances.

Über eine relativ kurze Betriebszeit sind die Filter oder Meßkammern verschmutzt bzw. versetzt. Der nicht vollständig abgebrannte Kohlenstaub, der sich insbesondere an den Filterwänden anhaftet, brennt bei den hohen Gastemperaturen weiter ab und verfälscht somit durch Verbrennungs- bzw. Abbrandgase die Gasanalyse.Over a relatively short period of operation, the filters or measuring chambers are dirty or staggered. The incompletely burned coal dust, which adheres in particular to the filter walls, continues to burn off at the high gas temperatures and thus falsifies the gas analysis by combustion or combustion gases.

So ist bekannt, die Gasentnahmesonde aus einem Ejektor und mehreren ineinander angeordneten Intertialfilter aufzubauen (DD-PS 205004). Der Nachteil besteht in der schnellen Verschmutzung der Filter, insbesondere durch Asche- und Feinstaubpartikel. Anhaftende unverbrannte Staubteilchen verfälschen durch Abbrand die Gasprobe. Die als Rohr ausgebildeten Filter sichern keine repräsentative Gasanalyse über die Schichtdicke des Rauchgasstromes.Thus, it is known to construct the gas sampling probe from an ejector and a plurality of intertial filters arranged inside one another (DD-PS 205004). The disadvantage is the rapid contamination of the filter, in particular by ash and particulate matter. Adherent unburned dust particles falsify by burning the gas sample. The filters designed as a tube do not ensure a representative gas analysis over the layer thickness of the flue gas stream.

Die weiterhin bekannten Einrichtungen (DE-OS 1623081, DE-OS 1773858 und DE-OS 2438857) zur Staubabscheidung weisen den Nachteil auf, das der Aufbau kompliziert ist und eine innige Berührung von Frischgas und Rückspülgas auftritt verbunden mit Konzentrationsaustausch.The further known devices (DE-OS 1623081, DE-OS 1773858 and DE-OS 2438857) for dust separation have the disadvantage that the structure is complicated and intimate contact of fresh gas and backwash gas occurs associated with concentration exchange.

Es ist außerdem bekannt, eine Sonde mit einem Venturirohr als Analysengasabsaugung zu versehen und durch den senkrechten Einbau eine Schwerkraftentaschung zu realisieren (DD-PS 61637). Der Nachteil besteht hier in der senkrechten Einbaulage sowie in der Anordnung des Venturirohres in Strömungsrichtung mit entsprechender hoher Strömungsgeschwindigkeit.It is also known to provide a probe with a Venturi tube as Analysengasabsaugung and realize by vertical installation a gravity ashes (DD-PS 61637). The disadvantage here is the vertical installation position and in the arrangement of the Venturi tube in the flow direction with a corresponding high flow rate.

Diese Ausführung eignet sich nur in Kanälen mit definierter Strömung jedoch nicht im turbulenten Bereich unmittelbar am Brennkammerende.This design is suitable only in channels with a defined flow but not in the turbulent area directly at the combustion chamber end.

Es ist auch eine rotierende Entnahmesonde bekannt (DD-PS 121 551), wobei über einen im Entnahmeteil angeordneten Filter eine Teilgasmenge abgesaugt wird. Der Nachteil besteht in der beweglichen Anordnung in der Verschmutzung und Nachverbrennung am Filtermaterial sowie in der erforderlichen Absaugung.There is also a rotating sampling probe known (DD-PS 121 551), wherein a portion of gas is sucked off via a filter arranged in the removal part. The disadvantage consists in the movable arrangement in the pollution and afterburning on the filter material and in the required suction.

Weiter ist bekannt, über eine Anzahl kleiner Einzelrohre, die über den Querschnitt verteilt Probegas entnehmen, in einen Behälter tangential einzuleiten, die Einzelgasmengen zu mischen und über einen Filter oder ein Lochblech eine Teilgasmenge in ein gesondert angeordnetes Analysegerät zu leiten.It is also known, via a number of small individual tubes, the sample gas distributed over the cross section, tangentially introduce into a container to mix the individual gas quantities and to direct a portion of gas through a filter or a perforated plate in a separately arranged analyzer.

Nachteil hierbei ist, daß mehrere Gasentnahmerohre nötig sind, daß Gasmischkammer und Analysengerät keine funktionell Einheit bilden, daß keine Mediumkühlung bzw. Aufheizung erfolgt und daß zur Aufrechterhaltung der Teilgasströmung eine Drossel erforderlich ist, die insbesondere durch Ascheteilchen oder Unverbranntes verschmutzt. Der Abströmquerschnitt ist nicht tangential angeordnet, somit ist keine gute Entaschung gewährleistet.Disadvantage here is that several gas sampling tubes are necessary that gas mixing chamber and analyzer form no functional unit, that no medium cooling or heating takes place and that to maintain the partial gas flow, a throttle is required, which is particularly dirty by ash particles or unburned. The outflow cross section is not arranged tangentially, so no good ash removal is guaranteed.

Bei Wegfall des Filters wird Asche und Staub in das im unteren Bereich angeordnete Absaugteil eingetragen.When the filter is removed, ash and dust are introduced into the suction section arranged in the lower area.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist, eine Einrichtung zur Probegasaufbereitung zu schaffen, die wartungsfrei ist und das Reingas nicht verfälscht.The aim of the invention is to provide a device for sample gas preparation, which is maintenance-free and does not distort the clean gas.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eindeutige Trennung zwischen Gas-, Staub- und unverbrannten Anteilen zu erreichen.The invention has for its object to achieve a clear separation between gas, dust and unburned shares.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß das Entnahmerohr ein Zentralrohr aufweist und horizontal durch eine schräg angeordnete Trennwand in eine Entstaubungs- und in einen den mit dem Zentralrohr verbundenen Feststoffelektrolyten aufweisende Meßkammer geteilt ist, in der Entstaubungskammer ein mit den Kühlrohren versehenes Standrohr angeordnet ist, dessen unteres Ende die Trennwand durchdringt und in die Meßkammer eingebunden ist, und daß an der Trennwandschräge die Gasabführung angeordnet ist, in die die Entstaubung und der Kühlrohraustritt sowie die Reingasrückführung eingebunden sind.This is achieved in that according to the invention, the sampling tube has a central tube and is horizontally divided by an obliquely arranged partition wall in a dedusting and a connected to the central tube solid electrolyte measuring chamber, in the dedusting a provided with the cooling tubes standpipe is arranged bottom end of the partition penetrates and is integrated into the measuring chamber, and that the gas outlet is arranged on the partition wall slope, in which the dedusting and the Kühlrohraustritt and the clean gas recirculation are integrated.

Ausführungsbeispielembodiment

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:In one embodiment, the invention is explained in detail. The drawing shows:

Fig. 1: die Einrichtung zur Probegasaufbereitung mit einem Standrohr,1 shows the device for sample gas processing with a standpipe,

Fig. 2: die Einrichtung zur Probegasaufbereitung mit aus Einzelrohren bestehendem Standrohr.Fig. 2: the means for Probegasaufbereitung existing with single tubes standpipe.

Die Einrichtung besteht aus dem Entnahmerohr 1, das durch die geneigt angeordnete Trennwand 2 in die Reinigungskammer 3 und die Meßkammer 4 geteilt ist (Fig. 1). Im Oberteil der Reinigungskammer 3 ist der Flansch 5 zur Aufnahme des Zentralrohres 8 und des tangential angeordneten, in den Rauchgaszug 18 eingebundenen Gaszufuhrstutzen 6 angeordnet. Unmittelbar am tiefsten Teil der Trennwand 2 ist das tangential angeordnete Ableitrohr 7 eingebunden. Das Zentralrohr 8 wird zentrisch durch die Reinigungskammer 3 geführt und ragt mit dem Festelektrolyt-Sondenkopf 9 in die Meßkammer 4. Das Zentralrohr 8 ist unter Bildung des Abstandes 11 vom Standrohr 10 umgeben. Das obere Ende des Standrohres 10 ist im Abstand 13 vom Flansch entfernt angeordnet und nicht verschlossen. Das Standrohr 10 ragt durch die Trennwand 2 in die Meßkammer 4. Das Standrohr 10 ist mit der Kühlkammer 12 umgeben. Die Kühlkammer 12 weist den,Kühlluftstutzen 14 auf. Unmittelbar über der Trennwand 2 weist die Kühlkammer 12 die Öffnung 15 auf. Die Meßkammer 4 weist im Boden 16 die Leitung 17 auf, die in das Ableitrohr 7 eingebunden istThe device consists of the removal tube 1, which is divided by the inclined partition 2 arranged in the cleaning chamber 3 and the measuring chamber 4 (Fig. 1). In the upper part of the cleaning chamber 3, the flange 5 is arranged to receive the central tube 8 and the tangentially arranged, incorporated in the flue gas duct 18 gas supply nozzle 6. Immediately at the lowest part of the partition wall 2, the tangentially arranged discharge pipe 7 is integrated. The central tube 8 is guided centrally through the cleaning chamber 3 and protrudes with the solid electrolyte probe head 9 in the measuring chamber 4. The central tube 8 is surrounded by the standpipe 10 to form the distance 11. The upper end of the standpipe 10 is spaced from the flange 13 and not closed. The standpipe 10 protrudes through the partition 2 into the measuring chamber 4. The standpipe 10 is surrounded by the cooling chamber 12. The cooling chamber 12 has the cooling air connection 14. Immediately above the partition wall 2, the cooling chamber 12, the opening 15. The measuring chamber 4 has in the bottom 16, the conduit 17 which is integrated into the discharge pipe 7

Die Wirkungsweise ist folgende: The mode of action is the following:

Aus dem Rauchgaszug 18 wird definiert Rauchgas 19 über die Gaszufuhrstutzen 6 angesaugt und tangential in die Reinigungskammer 3 geleitet.From the flue gas duct 18 defined flue gas 19 is sucked in via the gas supply nozzle 6 and passed tangentially into the cleaning chamber 3.

An der Außenwand 20 der Reinigungskammer 3 erfolgt eine Staubabscheidung. Der Staub 21 fällt in Richtung Trennwand 2, von dort in das Ableitrohr 7 und wird vom Gasstrom 22 ausgetragen. Sauberes Reingas wird als Meßgas 23 unmittelbar am Flansch aus dem Zentrum angesaugt, durch das Standrohr 10 in die Meßkammer 4 geleitet und unmittelbar am Festelektrolyt-Sondenkopf 9 entlanggeführt. Dieses Meßgas 23 wird zusammen mit dem Vergleichsgas 24 durch die Leitung 17 in das Ableitrohr 7 gesaugt. Steigt die Temperatur des Rauchgases 19 über 750⁰C, so wird durch die Kühlluft 25 das Standrohr 10 und damitdas Meßgas 23 auf Sollwert gekühlt. Die Kühlluft 25 tritt in Richtung Ableitrohr 7 so aus, daß Staubteilchen 21 ausgetragen werden und eine Luftrückströmung in Richtung Oberteil der Reinigungskammer 3 und damit Probegasverfälschung nicht auftritt. Die Dynamik der Gasströmung in der Reinigungskammer 3 ist so eingestellt, daß der Druckverlust eine Strömung des Meßgases 23 sichert, ohne das gesonderte Blenden erforderlich sind. Ein gesi—'irtes Kühlluftgebläse ist nicht erforderlich, da der Unterdruck im Ableitrohr 7 die Strömung aufrechterhält.On the outer wall 20 of the cleaning chamber 3, a dust deposition takes place. The dust 21 falls in the direction of the partition wall 2, from there into the discharge pipe 7 and is discharged from the gas stream 22. Clean clean gas is sucked in as a measurement gas 23 directly on the flange from the center, passed through the standpipe 10 in the measuring chamber 4 and guided directly along the solid electrolyte probe head 9. This measurement gas 23 is sucked together with the reference gas 24 through the conduit 17 into the discharge pipe 7. Increases the temperature of the flue gas 19 above 750 ⁰ C, so the standpipe 10 and thus the sample gas 23 is cooled to setpoint by the cooling air 25. The cooling air 25 exits in the direction of the discharge pipe 7 so that dust particles 21 are discharged and an air backflow in the direction of the upper part of the cleaning chamber 3 and thus Probegasverfälschung does not occur. The dynamics of the gas flow in the cleaning chamber 3 is adjusted so that the pressure loss ensures a flow of the measuring gas 23, without the separate diaphragms are required. A gesi -'irtes cooling air blower is not required, since the negative pressure in the discharge pipe 7 maintains the flow.

Als Standrohr sind auch Rohre 26 um das Zentralrohr 8 angeordnet (Fig. 2) wobei die Rohre 26 unter einem bestimmten Winkel untereinander angeordnet sind. Zur Gewährleistung einer gut durchmischten Entnahme des Meßgases 23 sind die Rohre 26 in unterschiedlicher Länge ausgeführt. Zur Einhaltung einer geforderten Temperatur des Meßgases 23 sind die Rohre 26 mit dem Kühlmantel 12 umgeben. Die Regulierung der Kühlluft 25 erfolgt über das Stellglied 27. Anzahl und Stellung der Rohre 26 sind der jeweils erforderlichen Menge an Meßgas 23 angepaßt.As a standpipe and tubes 26 are arranged around the central tube 8 (Fig. 2) wherein the tubes 26 are arranged at a certain angle to each other. To ensure a well-mixed removal of the measuring gas 23, the tubes 26 are designed in different lengths. To maintain a required temperature of the measuring gas 23, the tubes 26 are surrounded by the cooling jacket 12. The regulation of the cooling air 25 via the actuator 27. Number and position of the tubes 26 are adapted to the respectively required amount of sample gas 23.

Die Rohre 26 ragen in die Meßkammer 4 und enden am Festelektrolyt-Sondenkopf 9, wobei durch den Rohrunterteil 28 der Sondenkopf 9 schlitzartig umschlossen ist.The tubes 26 protrude into the measuring chamber 4 and terminate at the solid electrolyte probe head 9, wherein the probe head 9 is enclosed by the tube bottom part 28 like a slit.

The mode of action is the following:

Durch die gestaffelte Anordnung der Rohre 26 wird das Probegas aus dem Inneren der Reinigungskammer 3 über die gesamte Höhe entnommen. Diese Anordnung ist insbesondere dann erforderlich, wenn eine aus mehreren Teilpunkten entnommene Gasmenge eine innige Durchmischung erfordern.Due to the staggered arrangement of the tubes 26, the sample gas is taken from the interior of the cleaning chamber 3 over the entire height. This arrangement is necessary in particular when a quantity of gas taken from several partial points requires thorough mixing.

Bei sehr hoher Druckdifferenz und der sich ergebenden hohen Gasgeschwindigkeit im Ableitrohr 7 kann zur Unterstützung der Reingasabsaugung die Leitung 17 injektorartig in das Ableitrohr 7 eingeordnet werden. Weiterhin ist es möglich, daß zwischen Einleitung der Gase aus dem Ableitrohr 7 und des Meßgases 23 aus der Leitung 17 eine Kesselheizfläche liegt.At very high pressure difference and the resulting high gas velocity in the discharge pipe 7, the line 17 can be arranged injector-like in the discharge pipe 7 to support the clean gas suction. Furthermore, it is possible that between the discharge of the gases from the discharge pipe 7 and the measuring gas 23 from the conduit 17 is a boiler heating surface.

The invention provides the following advantages:

Ausbildung einer Probegasentnahme als funktionell Einheit, bestehend aus Reinigungs- und Mischkammer sowie Meßkammer. Das Reingas gleich Probegas wird über ein Standrohr, das in der Reinigungskammer angeordnet ist und unmittelbar am Sondenkopf der Meßkammer endet, entnommen.Training a sample gas extraction as a functional unit, consisting of cleaning and mixing chamber and measuring chamber. The clean gas equal to the sample gas is removed via a standpipe, which is arranged in the cleaning chamber and ends directly at the probe head of the measuring chamber.

Die Probegasmenge wird entsprechend der Menge an Vergleichsgas „ausgewogen" zugeführt.The amount of sample gas is supplied "balanced" according to the amount of reference gas.

Zur Absicherung einer vorgegebenen Sondenkopftemperatur ist das Standrohr von einer Kühlkammer umgeben, wobei das Kühlgas am Kammerende unmittelbar vor der Trennwand eingeblasen und zusammen mit dem Abströmgas abgeleitet wird.To secure a given probe head temperature, the standpipe is surrounded by a cooling chamber, wherein the cooling gas is injected at the chamber end immediately in front of the partition and discharged together with the outflow gas.

Unverbrannte Staubteilchen werden in der kleinen Reinigungskammer abgeleitet, ohne daß sie durch Ausbrand das Probegas verfälschen. Das Probegas (Reingas) wird zusammen mit dem Vergleichsgas in die Abströmleitung eingeleitet. Das wird dadurch erreicht, daß der dynamische Druckverlust in der Reinigungskammer so eingestellt ist, daß zwischen der Meßkammer und der Saugleitung eine Druckdifferenz herrscht, die die Strömung aufrechterhält, ohne daß Drosselstellen erforderlich sind.Unburned dust particles are discharged in the small cleaning chamber without falsifying the sample gas by burnout. The sample gas (clean gas) is introduced into the outflow line together with the reference gas. This is achieved in that the dynamic pressure drop in the cleaning chamber is set so that there is a pressure difference between the measuring chamber and the suction line, which maintains the flow, without throttle points are required.

Claims

1. A device for sample gas preparation, in particular of flue gas from a steam boiler, wherein provided in a provided with a tangentially arranged gas inlet a cooling pipes provided with a solid electrolyte, a dedusting and a clean gas recirculation, characterized in that the sampling tube has a central tube and is horizontally divided by an obliquely arranged partition in a dedusting and in a connected to the central tube solid electrolyte measuring chamber, in the Entstaubungskammer a provided with the cooling tubes standpipe is arranged, penetrates the lower end of the partition and is integrated into the measuring chamber, and that the gas outlet is arranged on the partition slope, in which the dedusting and the Kühlrohraustritt and the clean gas recirculation are integrated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the standpipe is designed as provided with different lengths individual tubes.