DD297902A7

DD297902A7 - METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATED ISODISPERSES PART CYCLE REMOVAL

Info

Publication number: DD297902A7
Application number: DD31933088A
Authority: DD
Inventors: Holger Foedisch; Matthias Reimann; Ernst Wollmann
Original assignee: Umwelttechnik/Luftreinhaltung Leipzig,De
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1992-01-30

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}The invention relates to a method and a device for automated isodisperse partial flow removal from disperse solids systems for determining the solids concentration in flowing gases, the particle size distribution of the solids and for obtaining representative solid samples for subsequent plants, in almost all branches of industry. The aim of the invention is to provide a method and a device for automated isodisperse partial flow removal from disperse solid systems in order to enable a repazesentative and automated withdrawal of a partial gas flow with respect to the dispersity state of the main gas flow even under fluctuating conditions in the main gas flow and the disadvantages of conventional isokinetic partial flow losses avoid. The invention is based on the object with an under practical conditions usable Mesztechnik an automated partial flow from disperse solids systems at Gewaehrleistung same Dispersitaetszustaende in the main and partial gas stream to allow. The object is achieved according to the invention by the fact that in conventional sampling systems consisting of suction probe, sampling tube and separating device for the extracted solid, two contact-electric measuring sensors whose measurement values are used by the state of dispersity in a known manner for the continuous determination of the states of dispersion of the main and partial gas flow Meszsignale be processed in a Prozeszrechner according to a suitable calculation algorithm and the automated regulation of the partial gas volume flow to ensure the same Dispersitaetszustaende in the main and partial gas flow takes place {isodisperse partial flow; Solid-gas dispersion; Solids concentration; Korngroeszenverteilung; contact electrical measuring contactor; suction probe; Prozeszrechner; adjustable secondary air valve; state of dispersion; Main gas stream}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a method and a device for automated isodisperse partial flow removal from disperse solid systems for determining the solids concentration in flowing gases, the particle size distribution of the solids and for obtaining representative solid samples for subsequent systems, in almost all branches of industry.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.The determination of the solids concentration of flowing gases is carried out by isokinetic partial flow and subsequent gravimetric determination of the separated from the extracted partial gas stream in a suitable manner solid. If, in addition to the solids concentration, the particle size distribution of disperse solid systems is to be determined, this is done either by so-called in situ measurement techniques, such as cascade impactors, or by gravimetric sampling in the gas stream and subsequent granulometric analysis of the soil sample. Known measuring methods for partial flow removal from disperse solids systems are generally based on the isokinetic (velocity-like) removal of a partial gas stream from the main gas stream, which is realized by measuring the static pressures of the main and partial gas streams and adjusting them in the same way by varying the extracted partial gas volume flow.

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.However, this approach has significant disadvantages that adversely affect the measurement result. Thus, the flow field is changed more or less by the apparatus design of the sampling probes, which affects the Druckbeziehungsweise speed measurement, especially in the main gas line, unfavorable. For this reason, the constructive design of such suction probes is given great importance, although the disadvantages mentioned above can not be completely ruled out, even with very slim probes which are thus favorable in terms of flow technology. The pressure measurement is generally carried out by means of different, attached to the probes, small holes. Especially at high Feststotfkonzentrationen it often leads to clogging of the holes, which considerably complicates an isokinetic partial flow.

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.From DE-OS 2237736 and DE-AS 2915550 it is known to realize an automated partial flow withdrawal by suitable Meßumwandlung the static pressures of main and partial gas flow. The disadvantage is that the required pressure transducers for the relatively low pressure differences are very expensive and generally come to bear the disadvantages of pressure measurement mentioned. Also known are various measuring methods for the continuous determination of the solids concentrations in flowing gases, which are usually based on optical and friction or contact-electric principles of action. However, all these measuring methods are only suitable for the quantitative determination and / or monitoring, in particular of the solids concentration, and must be calibrated by gravimetric measurements.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to provide a method and a device for automated isodisperse partial flow removal from disperse solid systems in order to allow a representative of the dispersity state of the main gas flow and automated removal of a partial gas flow ouch under varying conditions in the main gas flow and the disadvantages of conventional isokinetic partial flow avoid.

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to enable automated partial flow take-off from disperse solid-state systems while ensuring the same dispersity states in the main and partial gas flow using measuring technology which can be used under practical conditions.

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.The object is achieved in that in conventional sampling systems, consisting of suction probe, sampling tube and separator for the sucked solid, two contact electrical sensors, the measured values are influenced by the dispersity state in a known manner, used for the continuous determination of the states of dispersion of the main and partial gas flow whose measurement signals are processed in a process computer according to a suitable calculation algorithm and that the automated regulation of the partial gas volume flow to ensure the same dispersity states in the main and partial gas flow takes place using the resulting measured values. The structural design and apparatus arrangement of the contact-electrical sensor is such that no additional disadvantageous fluidic influences occur. By a parallel arrangement of the contact-electric MeSfUb ¹ T in the main and partial gas of the disturbing influence of various parameters such as temperature and moisture content of the gas is compensated.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an Hand eines Beispieles näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an example. The accompanying drawings show

Fig. 1: die Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur isodispersen Teilstromentnahme; Fig. 2: die Schnittdarstellung einer konvdntionellen Nulldrucksonde mit innenliegenden Druckmeßleitungen in KombinationFIG. 1 shows the basic representation of the method according to the invention for the isodisperse partial flow take-off; FIG. Fig. 2: the sectional view of a konvdntionelle zero pressure probe with internal Druckmeßleitungen in combination

mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.3: die Schnittdarstellung einer konventionellen Nulldrucksonde mit außenliegenden Druckmeßleitungen in Kombinationwith an embodiment of the device according to the invention; 3 shows the sectional view of a conventional zero-pressure probe with external Druckmeßleitungen in combination

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.with an embodiment of the device according to the invention; 4 shows the representation of the contact electrical sensor partial gas according to the invention; 5 shows the section A-A according to FIGS. 1 and 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.According to FIG. 1, a representative partial gas flow 2 is extracted isodisperse from a solids-laden main gas stream 1 via a sampling probe 3, sampling tube 4 and suction pump 5. The measuring signals of the main 6.1 and partial gas 6.2 which are thereby obtained from the contact-electric measuring sensor 6 arranged at the sampling probe 3 are fed to a process computer 7 and processed there according to a predetermined algorithm. As a result of the calculation, the partial gas volume flow 2 is adapted isodisperse to the main gas volume flow 1 via a controllable secondary air valve 8. The determination of the partial gas flow rate by means Blendenmeßstrecke 9. The sucked solid is separated, for example by means of external filter 10 from the gas stream and weighed.

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.If devices are to be used for the separation and / or fractionation of the solid, which require a constant gas flow rate, a gas flow ascertained via the process computer 7 is supplied to the isodisperse aspirated partial gas volume flow 2 or if the partial gas volume is too high, a process determined via the process computer 7 2 shows a conventional open-end probe 3 with pressure measuring openings 11 for the main gas flow 1 and 12 for the partial gas flow 2 and corresponding internal pressure measuring lines 13 for the main gas flow 1 and 14 for the partial gas flow 2. The device according to the invention consists of one with the Sampling probe 3 releasably connected by means of union nut 15 sleeve 16, in which special insulators 17 receive the contact electrical sensor 6.2 electrically isolated for the partial gas stream 2. Outside the sleeve 16 is located over the insulator 17 arranged electrically isolated contact The measuring signals of the contact-electric measuring probe 6.1 characterize the state of dispersity of the main gas stream 1, while the measuring sensor 6.2 provides information about the state of dispersion of the partial gas stream 2. To ensure the gas tightness different seals 18 are provided. In order to be able to retrofit existing probe systems with the device according to the invention, corresponding pressure measuring lines are introduced into the sleeve 16.

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 18.3 shows a conventional sampling probe 3 with Druckmeßöffnungen 11 for the main gas stream 1 and 12 for the partial gas stream 2 and external Druckmeßleitungen 13 for the main gas stream 1 and 14 for the partial gas stream outside the probe 3 is located over the insulator 17 electrically isolated contact electrical Sensor 6.1 for the main gas stream 1. The characterization of the state of dispersion of the partial gas stream 2 via the sensor 6.2, which is adjusted by means of insulators 17 in the sleeve 16. A gas-tight attachment of the sleeve 16 to the sampling probe 3 allow the union nut 15 and corresponding seals 18th

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 gemäßIn FIG. 4, according to the embodiment in FIG. 2, a contact-electric measuring sensor 6.2 for the partial gas flow 2 with the associated insulators 17 is shown. The constructive dimensioning of the probe 6.2 and the insulator 17 is such that in each, characterized by d ^ coordinate χ cross-section due to a constant surface area of the annulus between Isolau. 17 and probe 6.2, a constant speed of the gas-solid dispersion is ensured so that the solid particles meet at the same speed by their inertia on the probe. The design of the combination sensor 6.2-insulator 17 is carried out according to

O₃ ² - D₂ ² = const, und vorzugsweise gemäß D,² - D₂ ² = D₁ ² O ₃ ² - D ₂ ² = const, and preferably according to D, ² - D ₂ ² = D ₁ ²

wobei fürbeing for

χ = die Koordinate;χ = the coordinate;

Di = the smallest diameter of the partial gas line; D ₂ = the local diameter of the contact electrical probe 6 at the point χ and D ₃ = the local diameter of the isolator 17 is at the point χ. The speed of the gas-solid dispersion around the probe ß.2 should preferably be § 20m / s. The section A-A shown in Figure 5 shows a possible embodiment of the contact electrical Meßfühhrs 6.1 for the Main gas stream 1 with the associated insulator

Claims

1. A method for automated isodisperse partial flow sampling, characterized in that in a conventional sampling system depending a contact-electrical sensor (6) in the main gas stream (1) and in the partial gas stream (2) is arranged to characterize the dispersity state whose Meßsignais into a process computer (7) , Processed in this process computer (7) according to a predetermined algorithm and the signals are switched to a controllable secondary air valve (8), so that the partial gas volume flow 2 is isodisperse adapted to the main gas volume flow (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that the speed of the sucked partial gas flow (2) to the sensor (6.2) § 2GfTiZs amounts.

3. The method according to claim 1, characterized in that the isodisperse extracted partial gas stream (2) via the process computer (7) detected gas flow is supplied or removed.

4. An apparatus for automated isodisperse partial flow sampling, characterized in that the constructive dimensioning of a contact-electrical sensor (6.2) and an insulator (17) according to

D3 ² - D ₂ ² = const,
but preferably according to

D ₃ ² - D ₂ ² = D ₁ ²
he follows.
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