DD297902A7 - Verfahren und vorrichtung zur automatisierten isodispersen teilstromentnahme - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten isodispersen Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen fuer die Ermittlung der Feststoffkonzentration in stroemenden Gasen, der Korngroeszenverteilung der Feststoffe sowie zur Gewinnung repraesentativer Feststoffproben fuer nachfolgende Anlagen, in nahezu allen Industriezweigen. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten isodispersen Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen zu schaffen, um eine bezueglich des Dispersitaetszustandes des Hauptgasstromes repraesentative und automatisierte Entnahme eines Teilgasstromes auch bei schwankenden Bedingungen im Hauptgasstrom zu ermoeglichen und die Nachteile der konventionellen isokinetischen Teilstromentnahmen zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit unter praktischen Bedingungen einsetzbarer Mesztechnik eine automatisierte Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen bei Gewaehrleistung gleicher Dispersitaetszustaende im Haupt- und Teilgasstrom zu ermoeglichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemaesz dadurch geloest, dasz in konventionelle Probenahmesysteme, bestehend aus Absaugsonde, Entnahmerohr und Abscheidevorrichtung fuer den abgesaugten Feststoff, zwei kontaktelektrische Meszfuehler, deren Meszwerte durch den Dispersitaetszustand in bekannter Weise zur kontinuierlichen Ermittlung der Dispersitaetszustaende des Haupt- und Teilgasstromes eingesetzt werden, deren Meszsignale in einem Prozeszrechner nach einem geeigneten Rechenalgorithmus verarbeitet werden und die automatisierte Regulierung des Teilgasvolumenstromes zur Gewaehrleistung gleicher Dispersitaetszustaende im Haupt- und Teilgasstrom erfolgt.{isodisperse Teilstromentnahme; Feststoff-Gas-Dispersion; Feststoffkonzentration; Korngroeszenverteilung; kontaktelektrischer Meszfuehler; Absaugsonde; Prozeszrechner; regelbares Falschluftventil; Dispersitaetszustand; Hauptgasstrom}
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten isodispersen Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen für die Ermittlung der Feststoffkonzentration in strömenden Gasen, der Korngrößenverteilung der Feststoffe sowie zur Gewinnung repräsentativer Feststoffproben für nachfolgende Anlagen, in nahezu allen Industriezweigen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Die Ermittlung der Feststoffkonzentration strömender Gase erfolgt durch isokinetische Teilstromentnahme und nachfolgende gravimetrische Bestimmung des aus dem abgesaugten Teilgasstrom in geeigneter Weise abgeschiedenen Feststoffes. Soll neben der Feststoffkonzentration auch die Korngrößenverteilung disperser Feststoffsysteme bestimmt werden, erfolgt dies entweder durch sogenannte In-situ-Meßtechniken, wie beispielsweise Kaskadenimpaktoren, oder mittels gravimetrischer Probenahme im Gasstrom und nachfolgender granülometrischer Analyse der Haufwerksproben. Bekannte Meßverfahren zur Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen basieren generell auf der isokinetischen (geschwindigkeitsgleichen) Entnahme eines Teilgasstromes aus dem Hauptgasstrom, welche dadurch realisiert wird, daß die statischen Drücke des Haupt- und Teilgasstromes gemessen und durch Variation des abgesaugten Teilgasvolumenstromes auf gleiche Weise abgeglichen werden.
Diese Vorgehensweise weist jedoch wesentliche Nachteile auf, die das Meßergebnis nachteilig beeinflussen. So wird durch die apparative Gestaltung der Entnahmesonden das Strömungsfeld mehr oder weniger stark verändert, was sich auf die Druckbeziehungsweise Geschwindigkeitsmessung, insbesondere in der Hauptgasleitung, ungünstig auswirkt. Aus diesem Grund wird der konstruktiven Gestaltung derartiger Absaugsonden eine große Bedeutung zugemessen, wobei j>doch auch bei sehr schlanken und somit strömungstechnisch günstigen Sonden die vorab genannten Nachteile nicht vollständig ausgeschlossen werden können. Die Druckmessung errfolgt allgemein mittels verschiedener, an den Sonden angebrachter, kleiner Bohrungen. Insbesondere bei hohen Feststotfkonzentrationen kommt es häufig zu Verstopfung der Bohrungen, was eine isokinetische Teilstromentnahme erheblich erschwert.
Aus der DE-OS 2237736 und der DE-AS 2915550 ist bekannt, eine automatisierte Teilstromentnahme durch geeignete Meßumwandlung der statischen Drücke von Haupt- und Teilgasstrom zu realisieren. Nachteilig ist, daß die erforderlichen Druckmeßwandler für die relativ geringen Druckdifferenzen sehr aufwendig sind und generell die genannten Nachteile der Druckmessung zum Tragen kommen. Bekannt sind weiterhin verschiedene Meßverfahren zur kontinuierlichen Ermittlung der Feststoffkonzentrationen in strömenden Gasen, welche meist auf optischen und reibungs- beziehungsweise kontaktelektrischen Wirkprinzipien beruhen. Alle diese Meßverfahren sind jedoch nur zur quantitativen Ermittlung und/oder Überwachung insbesondere der Feststoffkonzentration geeignet und müssen durch gravimetrische Messungen kalibriert werden.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten isodispersen Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen zu schaffen, um eine bezüglich des Dispersitätszustandes des Hauptgasstromes repräsentative und automatisierte Entnahme eines Teilgasstromes ouch bei schwankenden Bedingungen im Hauptgasstrom zu ermöglichen und die Nachteile der konventionellen isokinetischen Teilstromentnahme zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit unter praktischen Bedingungen einsetzbarer Meßtechnik eine automatisierte Teilstromentnahme aus dispersen Feststoffsystemen bei Gewährleistung gleicher Dispersitätszustände im Haupt- und Teilgasstrom zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in konventionelle Probenahmesysteme, bestehend aus Absaugsonde, Entnahmerohr und Abscheidevorrichtung für den abgesaugten Feststoff, zwei kontaktelektrische Meßfühler, deren Meßwerte durch den Dispersitätszustand in bekannter Weise beeinflußt werden, zur kontinuierlichen Ermittlung der Dispersitätszustände des Haupt- und Teilgasstromes eingesetzt werden, deren Meßsignale in einem Prozeßrechner nach einem geeigneten Rechenalgorithmus verarbeitet werden und daß unter Verwendung der daraus resultierenden Meßwerte die automatisierte Regulierung des Teilgasvolumenstromes zur Gewährleistung gleicher Dispersitätszustände im Haupt- und Teilgasstrom erfolgt. Die konstruktive Gestaltung und apparative Anordnung der kontaktelektrischen Meßfühler erfolgt derart, daß keine zusätzlichen nachteiligen strömungstechnischen Beeinflussungen auftreten. Durch eine parallele Anordnung der kontaktelektrischen MeSfUb1T im Haupt- und Teilgas wird der störende Einfluß verschiedener Parameter wie Temperatur und Feuchtegehalt des Gases kompensiert.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll an Hand eines Beispieles näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig. 1: die Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur isodispersen Teilstromentnahme; Fig. 2: die Schnittdarstellung einer konvdntionellen Nulldrucksonde mit innenliegenden Druckmeßleitungen in Kombination
mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.3: die Schnittdarstellung einer konventionellen Nulldrucksonde mit außenliegenden Druckmeßleitungen in Kombination
mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.4: die Darstellung des erfindungsgemäßen kontaktelektrischen Meßfühlers-Teilgas; Fig. 5: den Schnitt A-A nach Figur 1 und 2.
Gemäß Figur 1 wird aus einem feststoffbeladenen Hauptgasstrom 1 ein repräsentativer Teilgasstrom 2 isodispers über eine Entnahmesonde 3, Envnahmerohr 4 und Absaugpumpe 5 entnommen. Die dabei von dem an der Entnahmesonde 3 angeordneten kontaktelektrischen Meßfühler 6 erhaltenen Meßsignale des Haupt- 6.1 und Teilgases 6.2 werden einem Prozeßrechner 7 zugeführt und dort nach einem vorbestimmten Algorithmus verarbeitet. Im Ergebnis der Berechnung wird über ein regelbares Falschluftventil 8 der Teilgasvolumenstrom 2 isodispers an den Hauptgasvolumenstrom 1 angepaßt. Die Ermittlung des Teilgasdurchsatzes erfolgt mittels Blendenmeßstrecke 9. Der abgesaugte Feststoff wird beispielsweise mittels Außenfilters 10 vom Gasstrom abgetrennt und ausgewogen.
Sollen zur Abtrennung und/oder Fraktionierung des Feststoffes Geräte zum Einsatz kommen, die einen konstanten Gasdurchsatz erfordern, wird dem isodispers abgesaugten Teilgasvolumenstrom 2 ein über den Prozeßrechner 7 ermittelter Gasstrom zugeführt oder bei zu hohen Teilgasvolu' "«strömen, ein über den Prozeßrechner 7 ermittelter Gasstrom abgezweigt. In der Figur 2 ist eine konventionelle Entndnmesonde 3 mit Druckmeßöffnungen 11 für den Hauptgasstrom 1 und 12 für den Teilgasstrom 2 sowie entsprechenden innenliegenden Druckmeßleitungen 13 für den Hauptgasstrom 1 und 14 für den Teilgasstrom 2 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer mit der Entnahmesonde 3 mittels Überwurfmutter 15 lösbar verbundenen Hülse 16, in welcher spezielle Isolatoren 17 den kontaktelektrischen Meßfühler 6.2 für den Teilgasstrom 2 elektrisch isoliert aufnehmen. Außerhalb der Hülse 16 befindet sich ein über den Isolator 17 elektrisch isoliert angeordneter kontaktelektrischer Meßfühler 6.1 für den Hauptgasstrom 1. Die Meßsignale des kontaktelektrischen Meßfühlers 6.1 charakterisieren den Dispersitätszustand des Hauptgasstromes 1,während derMeßfühler 6.2 Angaben über den Dispersitätszustand des Teilgasstromes 2 liefert. Zur Gewährleistung der Gasdichtheit sind verschiedene Dichtungen 18 vorgesehen. Um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhandene Sondensysteme nachrüsten zu können, werden entsprechende Druckmeßleitungen in die Hülse 16 eingebracht.
Die Figur 3 zeigt eine konventionelle Entnahmesonde 3 mit Druckmeßöffnungen 11 für den Hauptgasstrom 1 und 12 für den Teilgasstrom 2 sowie außenliegenden Druckmeßleitungen 13 für den Hauptgasstrom 1 und 14 für den Teilgasstrom 2 Außerhalb der Sonde 3 befindet sich der über den Isolator 17 elektrisch isoliert angeordnete kontaktelektrische Meßfühler 6.1 für den Hauptgasstrom 1. Die Charakterisierung des Dispersitätszustandes des Teilgasstromes 2 erfolgt über den Meßfühler 6.2, welcher mittels Isolatoren 17 in der Hülse 16 justiert ist. Eine gasdichte Befestigung der Hülse 16 an die Entnahmesonde 3 ermöglichen die Überwurfmutter 15 und entsprechende Dichtungen 18.
In Figur 4 ist, entsprechend der Ausführungsform in Figur 2, ein kontaktelektrischer Meßfühler 6.2 für den Teilgasstrom 2 mit den dazugehörigen Isolatoren 17 dargestellt. Die konstruktive Dimensionierung dos Meßfühlers 6.2 und des Isolators 17 erfolgt derart, daß in jedem, durch d^ Koordinate χ gekennzeichneten Querschnitt auf Grund eines konstanten Flächeninhaltes des Kreisringes zwischen Isolau . 17 und Meßfühler 6.2, eine konstante Geschwindigkeit der Gas-Feststoff-Dispersion gewährleistet wird, so daß die Feststoffteilchen bei gleicher Geschwindigkeit durch ihre Masseträgheit auf den Meßfühler treffen. Die Ausführung der Kombination Meßfühler 6.2-lsolator 17 erfolgt gemäß
O3 2 - D2 2 = const, und vorzugsweise gemäß D,2 - D2 2 = D1 2
wobei für
χ = die Koordinate;
Claims (4)
1. Verfahren zur automatisierten isodispersen Teilstromentnahme, dadurch gekennzeichnet, daß in einem konventionellen Probenahmesystem je ein kontaktelektrischer Meßfühler (6) im Hauptgasstrom (1) und im Teilgasstrom (2) zur Charakterisierung des Dispersitätszustandes angeordnet wird, deren Meßsignais in einen Prozeßrechner (7) gelangen, in diesem Prozeßrechner (7) nach einem vorbestimmten Algorithmus verarbeitet und die Signale einem regelbaren Falschluftventils (8) aufgeschaltet werden, so daß der Teilgasvolumenstrom 2 isodispers an den Hauptgasvolumenstrom (1) angepaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des abgesaugten Teilgasstromes (2) um den Meßfühler (6.2) § 2GfTiZs beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem isodispers abgesaugten Teilgasstrom (2) ein über den Prozeßrechner (7) ermittelter Gasstrom zu- oder abgeführt wird.
4. Vorrichtung zur automatisierten isodispersen Teilstromentnahme, dadurch gekennzeichnet, daß die konstruktive Dimensionierung eines kontaktelektrischen Meßfühlers (6.2) und eines Isolators (17) gemäß
D32 - D2 2 = const,
vorzugsweise jedoch gemäß
vorzugsweise jedoch gemäß
D3 2 - D2 2 = D1 2
erfolgt.
Hierzu 4 Seiten Zeichnungen
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| WO2001084116A1 (de) * | 2000-05-02 | 2001-11-08 | Dr. Födisch Umweltmeßtechnik GmbH | Verfahren und einrichtung zur extraktiven triboelektrischen staub- und aerosolmessung in strömenden gasen |
| DE10022391A1 (de) * | 2000-05-02 | 2001-11-15 | Foedisch Umweltmestechnik Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur extraktiven triboelektrischen Staubmessung in strömenden Gasen |
| DE10162278A1 (de) * | 2001-12-19 | 2003-07-10 | Udo Weimar | Verfahren zur Detektion von flüssigen Komponenten in einem Aerosolstrom |
-
1988
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| DE10022391C2 (de) * | 2000-05-02 | 2002-03-07 | Foedisch Umweltmestechnik Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur extraktiven triboelektrischen Staubmessung in strömenden Gasen |
| DE10121620B4 (de) * | 2000-05-02 | 2008-08-21 | Dr. Födisch Umweltmeßtechnik GmbH | Verfahren und Einrichtung zur extraktiven triboelektrischen Staub- und Aerosolmessung in strömenden Gasen |
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