DD294792A5

DD294792A5 - Verfahren zur on-line-messung der fliessdichte von gas-feststoff-gemischen

Info

Publication number: DD294792A5
Application number: DD34092690A
Authority: DD
Inventors: Horst Kretschmer; Juergen Noack; Michael Gaetke; Siegfried Richter; Bernd Leonhardt; Kurt Sterba
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg,De
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1991-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur on-line-Messung der Flieszdichte von Gas-Feststoff-Gemischen feinkoerniger Schuettgueter mit sich veraendernden Feststoffeigenschaften beim Foerdern und Dosieren in technologische Reaktionsraeume. Das Ziel ist dabei durch die Flieszdichtebestimmung eine hohe Sicherheit, Reaktionsablaeufe zu garantieren. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Bestimmung der Flieszdichte von Gas-Feststoff-Gemischen in Foerderleitungen nach dem on-line-Prinzip gestattet. Erfindungsgemaesz werden mittels eines radiometrischen und kapazitiven Teils einer Kalibriermeszsonde im Auslaufbereich eines Vorratsbunkers die Feststoffeigenschaften bestimmt und damit die Kennlinien der kapazitiven Konzentrationsmeszsonden in den Foerderleitungen kalibriert.{Messung; Flieszdichte; Gas-Feststoff-Gemisch; on-line-Prinzip; Kalibriermeszsonde, kapazitiv, radiometrisch; Dichte; Schuettgut; Kennlinie; Kalibrierung}

Description

Erfindungsgemäß wird weiterhin im Bereich des Strahlenganges der radiometrischen Messung dasselbe Schüttgut mittels des kapazitiven Teils der Kalibriermeßsonde auf die Wirkung des kapazitiven Meßeffektes ermittelt. Die Elektroden des kapazitiven Teils der Konzentrationsmeßsonde im Auslaufbereich des Vorratsbunkers und die in den Förderleitungen werden geometrisch annähernd gleich gestaltet, um einen annähernd gleichen qualitativen Kennlinienverlauf zu erhalten.

Erfindungsgemäß werden der kapazitive Teil der Kalibriermeßsonde im Auslaufbereich des Vorratsbunkers und die Konzentrationsmeßsonden in den Förderleitungen mittels eines flüssigen Mediums vor dem Einbau auf gleiche Empfindlichkeit gebracht, d.h. die Meßverstärker werden auf den gleichen elektrischen Ausgangswert eingestellt.

Erfindungsgemäß geben das elektrische Ausgangssignal des kapazitiven Teils der Kalibriermeßsonde im Auslaufbereich des Vorratsbunkers und die gemessene radiometrische Dichte der Schüttung den Kennlinienendwert der kapazitiven Konzentrationsmeßsonden in den Förderleitungen vor.

Gemäß der Erfindung gilt für die kapazitive Konzentrationsmeßsonde der Förderleitung die Kennlinie in Form des funktioneilen Zusammenhanges

Fließdichte = f (radiometrischer Schüttdichtewert; кар. Konzentrationsmeßsondenwert bei Schüttdichte; Meßwert der кар.

Konzentrationsmeßsonde in der Förderleitung)

Die konkrete mathematische Funktion zur Kennlinienbeschreibung ist durch Laboruntersuchungen bekannt und unabhängig von Schüttgutqualitätsänderungen. Aktualisiert wird die Kennlinie der kapazitiven Konzentrationsmeßsonde in den Förderleitungen ständig durch die Meßwerte der radiometrisch bestimmten Schüttdichte und dem Meßwert der kapazitiven Konzentrationsmeßsonde im Auslaufbereich des Vorratsbunkers, womit Feststoffqualitätsschwankungen ihre Berücksichtigung finden und Kalibrierfaktoren nicht erforderlich sind.

Die kapazitiven Konzentrationsmeßsonden in den Förderleitungen werden automatisch und im on-line-Betrieb kalibriert. Dieser Vorgang erfolgt mit einem Rechner.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel und an der Figur näher erläutert.

Es soll Braunkohlenstaub als Gas-Feststoff-Gemisch im pneumatischen Dichtstromprinzip aus einem Dosiergefäß über eine Förderleitung der Nennweite 40 zu einem Vergasungsreaktor gefördert werden. Dieses System steht unter einem Druck von ca. 2,6 MPa. Die Einzelelemente sind auf einen Druck von 4,0 MPa ausgelegt.

Die Elektroden 8 der Kalibriermeßsonde und die der Konzentrationsmeßsonde in der Förderleitung sind ganzflächig ausgebildet.

Der Nullabgleich der Konzentrationsmeßsonde erfolgt im leeren und drucklosen Zustand. Der Endabgleich erfolgt mit einem speziellen Medium. Damit ist die kapazitive Konzentrationsmeßsonde in der Förderleitung einbaufertig abgeglichen.

Das Dosiergefäß wird aus einem Vorratsbunker, der nicht unter Druck steht, über eine Druckschleuse mit dem Braunkohlenstaub beschickt.

Die Kalibriermeßsonde gemäß Figur ist im Auslaufbereich des Vorratsbunkers eingebaut. Der Einbauort erfolgt dort, wo die lichten Innenmaße des Auslaufbereiches 13600 mm χ 600mm nicht unterschreiten, um Verstopfungen bzw. Brückenbildungen des Braunkohlenstaubes vorzubeugen. Weiterhin muß der aus dem Vorratsbunker fließende Staub durch den Meßkanal 12 der Kalibriermeßsonde fließen.

Der frei durchströmbare Querschnitt des Meßkanales ist im Schutzrohr 14 eingebracht. Dieses Schutzrohr 14 ist im Auslauf des Vorratsbunkers in die Behälterwand eingeschweißt. Daran ist einerseits die Hauptbaugruppe Szintillationssondenthermostat 6 montiert und andererseits das Meßrohr 15 eingeschoben. Das Meßrohr 15 enthält den kompletten Teil der kapazitiven Konzentrationsmeßsonde:

- die Elektroden 8, in Epoxidharz eingegossen

- den Meßverstärker 10

- die Koaxialkabel 9, die die Elektroden 8 mit dem Meßverstärker 10 verbinden. Die Koaxialkabel sind in einem Hohlraum des Meßrohres 15 geführt, der nach Montageende mit Epoxidharz ausgefüllt wurde.

Weiterhin enthält das Meßrohr einen Teil der radiometrischen Meßstrecke:

- dieQuelle1;Ca137

- das Strahlenaustrittsfenster 2;

- die Bleiabschirmung 7 zum Strahlenschutz und Kollimierung des Strahlenganges

Auf einer Länge von 200 mm wird der Braunkohlenstaub im Meßkanal 12 ausgemessen. Die radioaktive Strahlung verläßt über das Strahleneintrittsfenster 3 den Meßkanal 12 in Richtung des abgeschlossenen Hohlraumes für den Strahlengang 11.

Die Messung der Strahlung erfolgt mittels einer Szintillationssonde 5. Zum Erreichen hoher Genauigkeiten bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ist die Szintillationssonde 5 im Szintillationssondenthermostaten 6 thermostatiert. Zur Abschirmung von Streustrahlungen ist der Kollimator 4 angebracht und die Bleiabschirmung 7 um die Szintillationssonde 5.

Die Szintillationssonde liefert eine Zählrate in Abhängigkeit der Dichte des Schüttgutes Braunkohlenstaub im Meßkanal. Diese Schüttdichte p_s berechnet ein spezieller Rechner nach der Beziehung

p_s = In —— μ = Massenschwächungskoeffizient

μχ Ζ

χ = Meßstrecke des Meßkanales

Z₀ = Zählrate bei leerem Meßkanal (Konstante)

Z = gemessene Zählrate bei gefülltem Meßkanal (Meßgröße)

Der Nullabgleich des kapazitiven Teiles der Kalibriermeßsonde erfolgt im leeren Zustand des Meßkanales.

Der Meßkanal 12 wird mit Toluol gefüllt und im vorliegenden Fall der Endabgleich durchgeführt. Damit ist die Kalibriermeßsonde nach Figur einbaufertig abgeglichen.

Im Betriebszustand miß die Kalibriermeßsonde radiometrisch die Schüttdichte des Braunkohlenstaubes p, im Meßkanal 12, und der zugehörige Konzentrationsmeßsondenteil liefert den Strom J, für denselben Braunkohlenstaub im Meßkanal 12. Diese Werte stellen den Endpunkt der Kennlinie für die kapazitive Konzentrationsmeßsonde der Nennweite 40 dar, so daß mit deren gemessenen Stromwert J_Kon2 entsprechend des Verlaufes der Kennlinie bei Werten kleiner p_s die entsprechende Fließ- bzw. Kornverteilungsdichte bei der Förderung des Braunkohlenstaubes bestimmt wird. Die Bestimmung der Fließ- bzw. Kornverteilungsdichte in der beschriebenen Form erfolgt in einem Rechner.

Claims

Verfahren zur on-line-Messung der Fließdichte von Gas-Feststoff-Gemischen mit sich verändernden Feststoffeigenschaften in Förderleitungen mit einer bekannten Kalibriermeßsonde, in der ein kapazitiver Meßteil, dessen Elektroden den Elektroden der kapazitiven Konzentrationsmeßsonden in den Förderleitungen geometrisch annähernd gleich sind und ein radiometrischer Teil mit hochenergetischer Gammastrahlenquelle, wobei der Massenschwächungskoeffizient unabhängig von der chemischen Zusammensetzung ist, integriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffeigenschaften vorzugsweise im Auslaufbereich des Vorratsbunkers so ermittelt werden, daß radiometrisch die Dichte des Schüttgutes und im Bereich des Strahlenganges der radiometrischen Messung dasselbe Schüttgut kapazitiv ausgemessen und mit beiden Meßwerten die Kennlinien der kapazitiven Konzentrationsmeßsonden in den Förderleitungen kalibriert werden.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur on-line-Messung der Fließdichte feinkörniger Schüttgüter mit sich verändernden Feststoffeigenschaften beim Fördern und Dosieren in technologische Reaktionsräume, Behälter und sonstige Aggregate.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß die Fließdichte von Gas-Feststoff-Gemischen mittels radiometrischer Meßsonden bestimmt werden kann. Dabei muß gewährleistet sein, daß der Massenschwächungskoeffizient des Mediums konstant oder in Zyklen zu bestimmen ist. Auf solch eine Meßsonde wird im DD-217016 eingegangen. Da die radiometrische Dichte nur eines Strahles bestimmt und nicht der gesamte Querschnitt der Förderleitung ausgemessen wird, muß eine konstante Fließdichte über den Förderleitungsquerschnitt gewährleistet werden. Das ist nicht in allen Fällen einzuhalten, so daß beim Vorhandensein von Dichteprofilen über den Querschnitt einer Förderleitung nicht mehr die mittlere Fließdichte gemessen wird. Durch den Einsatz radioaktiver Strahlungsquellen ergeben sich Arbeitsschutzprobleme, die noch vergrößert werden bei der Messung der Fließdichte an mehreren Stellen. Darauf wird im Patent DE-OS 3049035 hingewiesen und in der Anwendung eines kapazitiven Gebers eine Alternative gesehen. Dieser Geber setzt aber Proportionalität zwischen Dielektrizitätskonstante und Massenkonzentration voraus. Weiterhin darf die Teilchendichte im technologischen Prozeß keinen starken Änderungen unterworfen und die Stabilität der dielektrischen Eigenschaften des Teilchenmaterials muß gewährleistet sein. Das ist nicht bei allen Förder- und Dosierprozessen von Gas-Feststoff-Gemischen einzuhalten. Aus diesem Grund wird bei der Anwendung von kapazitiven Konzentrationsmeßsonden in der Granucor DMK 170 + DMC 170-Betriebsanleitung D 11.86.01 der Firma Endress & Hauser auf die Bestimmung eines Kalibrierfaktors für Konzentrationsaufnehmer über die Gewichtsabnahme eines verwogenen Behälters hingewiesen. Auf das gleiche Problem der Kalibrierfaktorbestimmung wird in der Zeitschrift „Stahl und Eisen 107 (1987) Nr. 13" verwiesen. Diese Lösung benötigt eine Wägeeinrichtung, die diskontinuierlich bzw. quasikontinuierlich arbeitet. Diese Lösung bereitet Probleme, wenn die Fließdichte in mehreren Förderleitungen bestimmt werden soll und eine Ungleichverteilung der Massenströme auf die Förderleitungen technologisch möglich ist. Unter diesen Bedingungen ist auch die Bestimmung eines Kalibrierfaktors und damit die Anwendung kapazitiver Konzentrationsmeßsonden zur Fließdichtemessung für Gas-Feststoff-Gemische nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die Fließdichte von Gas-Feststoff-Gemischen in Förderleitungen beim Fördern und Dosieren in technologische Reaktionsräume, Behälter und sonstige Aggregate zu messen, um eine hohe Sicherheit bei den Reaktionsabläufen zu gestatten. Der Feststoffanteil kann dabei Schwankungen in der Teilchengröße, der Teilchendichte, der chemischen Zusammensetzung und des Feuchtigkeitsanteiles aufweisen. Es handelt sich dabei vorzugsweise um Stoffe wie Braunkohlenstäube, Steinkohlenstäube, Kalksteinmehl, Zement, Getreide, Mehl, PVC-Granulat.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Bestimmung der Fließdichte von Gas-Feststoff-Gemischen mit sich verändernden Feststoffeigenschaften in Förderleitungen nach dem on-line-Prinzip gestattet. Erfindungsgemäß werden mittels einer bekannten Kalibriermeßsonde mit integrierten radiometrischen und kapazitiven Meßteilen die Eigenschaften des Feststoffes in seinem technologischen Fluß, vorzugsweise im Vorratsbunkerbereich zum Einspeisegefäß bzw. Dosiergefäß, aus dem gefördert oder dosiert werden soll nach dem on-line-Prinzip ausgemessen. Dabei wird durch die Kalibriermeßsonde im Auslaufbereich des Vorratsbunkers die Dichte des Schüttgutes (Schüttdichte) durch eine radiometrische Messung mittels einer hochenergetischen Gammastrahlenquelle bestimmt. Der Massenschwächungskoeffizient solcher Strahlenquellen ist weitgehend von der chemischen Zusam mensetzung des Feststoffes unabhängig, so daß trotz Schwankungen der Feststoffeigenschaften und besonders deren Feuchtigkeitsgehalt die richtige Dichte des Schüttgutes gemessen wird.