DE102009009426A1

DE102009009426A1 - Messverfahren und Messvorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln beladenen Fluidstroms

Info

Publication number: DE102009009426A1
Application number: DE102009009426A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Schreiber; Michael Dr. Haug; Max Starke
Original assignee: EUTECH SCIENT ENGINEERING GmbH; EUTECH SCIENTIFIC ENGINEERING GmbH
Current assignee: EUTECH SCIENT ENGINEERING GmbH; EUTECH SCIENTIFIC ENGINEERING GmbH
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2009-10-01

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln beladenen gas- und/oder dampfförmigen Fluidstroms, der in einem Strömungskanal bewegt wird, bei dem eine Strahlenquelle Ausgangsstrahlung emittiert, die sich in einem Messvolumen innerhalb des Strömungskanals annähernd quer zur Strömungsrichtung des Fluidstroms ausbreitet und die nach Durchquerung des Messvolumens zumindest teilweise von einem Strahlendetektor detektiert wird und bei dem unter Zugrundelegung einer Veränderung der detektierten gegenüber der emittierten Strahlung, insbesondere einer Frequenz- und/oder einer Intensitätsänderung, mittels einer Mess- und Auswerteeinheit Partikeleigenschaften ermittelt werden. Die beschriebene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass Größe und Bewegungsgeschwindigkeit im Strömungskanal wenigstens eines Partikels ermittelt wird und unter Zugrundelegung von gemessenen Fluideigenschaften des Fluidstroms sowie der ermittelten Partikelgröße und -geschwindigkeit ein schlupfbedingter Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Partikeln und dem Fluidstrom und daraus die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms bestimmt wird.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Messverfahren und eine Messvorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln beladenen gas- und/oder dampfförmigen Fluidstroms, der in einem Strömungskanal bewegt wird, bei dem eine Strahlenquelle Ausgangsstrahlung emittiert, die sich in einem Messvolumen innerhalb des Strömungskanals annähernd quer zur Strömungsrichtung des Fluidstroms ausbreitet und die nach Durchquerung des Messvolumens zumindest teilweise von einem Strahlendetektor detektiert wird und bei dem unter Zugrundelegung einer Veränderung der detektierten gegenüber der emittierten Strahlung, insbesondere einer Frequenz- und/oder einer Intensitätsänderung, mittels einer Mess- und Auswerteeinheit Partikeleigenschaften ermittelt werden.
Stand der Technik:
Messsonden zur Erfassung der Größe und/oder Verteilung von Partikeln in einem strömenden Medium sind allgemein bekannt. Die Messsonden werden zu diesem Zweck in entsprechende Öffnungen im Strömungskanal eingesetzt, wobei ein Sondenrohr, das die eigentlichen Messelemente enthält, zumindest während des Betriebs der Anlage in den Strömungskanal und damit auch in das strömende Medium mit den Partikeln hineinragt. Derartige Messsonden kommen vor allem in technischen Anlagen zum Einsatz, in denen ein Material zunächst zerkleinert wird und anschließend sicher gestellt werden soll, dass die Partikel ein bestimmte Größe nicht überschreiten bzw. eine erforderliche Partikelgrößenverteilung im Strömungskanal erreicht wird.
Die zuvor erwähnten Messsonden werden für die berührungslose Ermittlung der Größe und/oder der Verteilung von Partikel, also von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Teilchen, die sich in strömenden Flüssigkeiten oder Gasen befinden oder die in einem transparenten Medium bzw. im Vakuum bewegt werden, verwendet. Bei den Strömungen kann es sich sowohl um disperse Mehrphasenströmungen, wie zum Beispiel Staub-, Suspensions- oder Aerosolströmungen handeln oder andererseits um Medienströme, die in verfahrens- bzw. prozesstechnischen Anlagen transportiert werden. Wesentlich an der beschriebenen Messtechnik ist jeweils, dass die Ermittlung der Partikelgröße vorgenommen wird, während die Prozesse weiterlaufen, und vor allem, ohne dass eine Probennahme verbunden mit einer Untersuchung der Probe im Labor erfolgen muss.
In diesem Zusammenhang ist aus der DE 101 10 066 C1 eine Messsonde zur In-Line-Bestimmung der Größe von bewegten Partikeln in einem transparenten Medium bekannt, die einen rohrförmigen Messsondenkörper, der in das transparente Medium eingebracht wird, aufweist. Der Messsondenkörper verfügt im Bereich seines vorderen, im Strömungskanal befindlichen Endes über einen einseitig offenen Durchbruch für die Aufnahme einer optischen Messstelle mit zwei Messfenstern. Die beiden Messfenster sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei sich hinter dem einen Fenster eine Strahlenquelle und hinter dem gegenüberliegenden Fenster ein Strahlendetektor befindet. Auf diese Weise ist es möglich, Strahlen, wie etwa Lichtstrahlen, durch die Messfenster ein- und anschließend wieder auszukoppeln. Bei einem derartigen Messaufbau befindet sich die Partikelströmung zwischen der Strahlenquelle und dem Strahlendetektor.
Bei dem mit der zuvor beschriebenen Messsonde ausgeführten Messverfahren durchströmt zumindest ein Teil eines partikelbeladenen Gasstroms ein Messvolumen quer zu den das Messvolumen durchquerenden Lichtstrahlen. Mit Hilfe einer Messvorrichtung werden die Laufzeit und/oder die Veränderung der Frequenz der von den Partikeln veränderten Strahlung gegenüber der Ausgangsstrahlung bestimmt. Aus den so gewonnenen Daten werden die Größe der Partikel sowie deren Geschwindigkeit ermittelt. Da sich die Partikel in einem partikelgeladenen Gasstrom allerdings nicht mit exakt der gleichen Geschwindigkeit wie der Gasstrom bewegen, ist es mit Hilfe der bekannten Verfahren nicht möglich, Aussagen über die Geschwindigkeit und den Massenstrom des Trägergases zu machen. Hierfür werden üblicherweise getrennte Messverfahren verwendet.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mittels Lichtschnitt arbeitendes Messverfahren derart weiterzubilden, dass eine Messanordnung sowohl zur Bestimmung der Partikeleigenschaften als auch zur Ermittlung der Geschwindigkeit und/oder des Massenstroms des mit Partikeln beladenen Trägergasstroms verwendet werden kann. Hierbei soll vor allem der Aufwand zur Modifikation der Messvorrichtung, insbesondere der Messanordnung, möglichst gering gehalten werden. Darüber hinaus soll das anzugebende Messverfahren eine zuverlässige Ermittlung der Geschwindigkeit und des Massenstroms des Trägergases bei unterschiedlichen physikalischen Zustandsparametern, wie Druck, Temperatur, Feuchtegehalt und/oder Verschmutzung, innerhalb des Messvolumens ermöglichen.
Ein Messverfahren, das die vorstehend genannte Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Darüber hinaus beschreibt der Anspruch 10 eine Vorrichtung, mit der die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst wird. Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln beladenen gas- und/oder dampfförmigen Fluidstroms, der in einem Strömungskanal bewegt wird. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Messverfahren emittiert eine Strahlenquelle Ausgangsstrahlung, die sich in einem Messvolumen innerhalb des Strömungskanals annähernd quer zur Strömungsrichtung des Fluidstroms ausbreitet und die nach Durchquerung des Messvolumens zumindest teilweise von einem Strahlendetektor detektiert wird. Weiterhin werden unter Zugrundelegung einer Veränderung der detektierten gegenüber der emittierten Strahlung, insbesondere einer Frequenz- und/oder einer Intensitätsänderung, mittels einer Mess- und Auswerteeinheit Partikeleigenschaften ermittelt. Das erfindungsgemäße Messverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Größe und Geschwindigkeit wenigstens eines im Strömungskanal bewegten Partikels ermittelt wird und unter Zugrundelegung von gemessenen Fluideigenschaften des Fluidstroms sowie der ermittelten Partikelgröße und -geschwindigkeit ein schlupfbedingter Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Partikeln und dem Fluidstrom und daraus die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Messverfahren nutzt den Effekt, dass das Strömungsverhalten, insbesondere das Folgeverhalten von Partikeln in Fluidströmen von den Eigen schaften des Fluidstromes, wie Dichte, Geschwindigkeit und Viskosität, den Partikeleigenschaften, insbesondere Dichte und Geometrie, und der Ausrichtung der Fluidströmung relativ zum Gravitationsfeld abhängt. Da die Partikel vom Fluidstrom transportiert werden, sind die Geschwindigkeiten des Fluidstroms und der in ihm transportierten Partikel miteinander korreliert und unterscheiden sich durch den Schlupf. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei Kenntnis der Partikeleigenschaften und der Eigenschaften des Fluidstroms der Strömungswiderstand der Partikel bestimmbar ist. Über den auf diese Weise bestimmten Strömungswiderstand lässt sich wiederum der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Partikel- und Fluidstromgeschwindigkeit und damit der Schlupf zwischen den Partikeln und der Fluidströmung ermitteln. Das erfindungsgemäße Verfahren macht es mit Hilfe der vorgenannten Schritte somit möglich, zusätzlich zu den Partikeleigenschaften und der Partikelgeschwindigkeit auch die Geschwindigkeit der Fluidströmung zu ermittelt. Besonders bevorzugt werden weitere Partikeleigenschaften, wie die Partikelform, Partikelgeometrie und/oder Oberflächeneigenschaften der Partikel, insbesondere die Textur, bestimmt, um auf diese Weise möglichst genaue Rückschlüsse auf das Strömungsverhalten der Partikel im Fluidstrom erzielen zu können. Hierbei wird messtechnisch genutzt, dass die vorgenannten Partikeleigenschaften erheblichen Einfluß auf die Dauer der Abschattung sowie Größe und Form des abgeschatteten Bereichs der das Messvolumen durchquerenden Strahlung haben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Dichte des Fluidstroms über Druck und Temperatur bestimmt, so dass hierdurch neben der Geschwindigkeit des Fluidstroms auch der Massenstrom des Fluidstroms ermittelbar ist. Für viele technische Anwendungen ist die Kenntnis des Massenstroms des Fluidstroms und auch des Massenstromverhältnisses zwischen den Massenströmen der Partikel und des Fluidstroms von erheblicher Bedeutung. Letzteres bestimmt etwa bei der Verbrennung von Kohle oder anderen Brennstoffen und Luft, wie sie in vielen Kraftwerken abläuft, die Stöchiometrie der Verbrennung. Bei anderen Anwendungen auf dem Gebiet der chemischen Verfahrenstechnik hat das oben genannte Massenstromverhältnis Einfluss auf den Reaktionsablauf und/oder die Schadstoffbildung.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strahlenquelle und/oder der Strahlendetektor wenigstens zeitweise durch den Strömungska nal bewegt wird bzw. werden. Vorzugsweise ist die Messanordnung an einem Sondenrohr vorgesehen, dass innerhalb des Strömungskanals bewegt wird. Diese technische Maßnahme erlaubt Messungen der Partikel- und Fluidstromeigenschaften an unterschiedlichen Stellen des Strömungskanals, insbesondere über seinen Querschnitt des Kanals verteilt, so dass zuverlässige Aussagen über die Partikelverteilung, Partikelgrößenverteilung sowie die Geschwindigkeitsverteilung der Partikel und des Fluidstroms gemacht werden können.
In einer ganz besonderen Ausführungsform werden durch gezieltes Einblasen von Luft im Bereich des Messvolumens die Druckverhältnisse im Messvolumen so eingestellt, dass die Messung unter isokinetischen Bedingungen durchgeführt wird.
Bei einer weiteren speziellen Gestaltung der Erfindung wird die Lage, Form und/oder Größe des Messvolumens zumindest zeitweise variiert wird. Diese technische Maßnahme ist alternativ oder in Ergänzung zur Bewegung der gesamten Messanordnung mit Strahlenquelle und Strahlendetektor durchführbar.
Eine ganz spezielle Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Strahlenaustrittsfläche der Strahlenquelle und/oder eine Strahleneintrittsfläche des Strahlendetektors gereinigt wird/werden. Vorzugsweise wird diese Reinigung durchgeführt, während sich die Strahlenquelle und/oder der Strahlendetektor im Strömungskanal befindet/n. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Lichtschnittmessung auch in stark partikelbeladenen oder anderweitig verschmutzten Fluidströmen durchgeführt werden. Besonders geeignet ist es in diesem Zusammenhang, dass zur Reinigung ein Reinigungsfluid auf die Strahlenaustrittsfläche der Strahlenquelle und/oder die Strahleneintrittsfläche des Strahlendetektors geleitet wird. Bevorzugt wird ein Gas, Gasgemisch oder Luft als Reinigungsfluid verwendet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Strahlenaustrittsfläche der Strahlenquelle und/oder eine Strahleneintrittsfläche des Strahlendetektors temperiert, insbesondere beheizt wird/werden, während sich die Strahlenquelle und/oder der Strahlendetektor im Strömungskanal befindet/befinden. Genauso ist es alternativ oder in Ergänzung hierzu auch denkbar, eine Strahlenaustrittsfläche der Strahlenquelle und/oder eine Strahleneintrittsfläche des Strahlendetektors.
Auf diese Weise kann mittels Temperierung insbesondere die Bildung von kondensierenden Flüssigkeiten, insbesondere Wasser auf den Strahleneintritts- und/oder- austrittsflächen zuverlässig verhindert werden. Die Beheizung kann sowohl elektrisch und/oder mit Hilfe eines entsprechend den Flächen zugeleiteten Heizmediums erfolgen.
In einer ganz besonderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Messverfahrens emittiert die Strahlenquelle zumindest teilweise sichtbares Licht. Alternativ wird als Strahlenquelle ein Laser, der vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge von 640 nm emittiert, verwendet. Grundsätzlich sind Strahlenquellen, die Strahlen mit einer Wellenlänge zwischen 600 und 800 nm, insbesondere zwischen 620 und 660 nm emittieren, bevorzugt zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Insgesamt ist es in diesem Zusammenhang erstrebenswert, möglichst kurzwellige Laser zu verwenden, die eine gut aufgelöste Messung ermöglichen, sofern diese Laser über eine ausreichende Leistung verfügen.
Neben einem Messverfahren betrifft die Erfindung eine geeignete Messvorrichtung. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln beladenen gas- und/oder dampfförmigen Fluidstroms verfügt über eine Messsonde mit wenigstens einem Sondenrohr, das zumindest abschnittsweise in einen Strömungskanal, in dem sich der Fluidstrom bewegt, hineinragt. Das Sondenrohr weist in dem in den Strömungskanal hineinragenden Bereich eine Messanordnung mit einer Strahlenquelle und einem Strahlendetektor auf, wobei die Strahlenquelle eine Austrittsfläche aufweist, durch die Strahlen in ein Messvolumen emittierbar sind, und der Strahlendetektor eine Eintrittsfläche aufweist, durch die Strahlen bzw. deren Reflexionen oder Beugungsmuster aus dem Messvolumen detektierbar sind. Die Anordnung von Quelle und Detektor kann in verschiedenen Anordnungen erfolgen: gegenüberliegend, gleichseitig und in jedem beliebigen Winkel.
Ferner ist eine Mess- und Auswerteeinheit vorgesehen, durch die unter Zugrundelegung einer Veränderung der detektierten gegenüber der emittierten Strahlung, insbesondere einer Frequenz- und/oder einer Intensitätsänderung, Partikeleigenschaften ermittelbar sind.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mess- und Auswerteeinheit derart ausgeführt ist, dass Größe und Bewegungsgeschwindig keit im Strömungskanal wenigstens eines Partikels ermittelbar ist und unter Zugrundelegung von gemessenen Fluideigenschaften des Fluidstroms sowie der ermittelten Partikelgröße und -geschwindigkeit ein schlupfbedingter Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Partikeln und dem Fluidstrom und daraus die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms bestimmbar sind.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auf bevorzugte Weise möglich, neben den Partikeleigenschaften auch die Geschwindigkeit und den Massestrom des Fluidstroms zu ermitteln
In einer speziellen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Messanordnung, die vorzugsweise an einem in den Strömungskanal hineinreichenden Sondenrohr befestigt ist, temperierbar. Auf diese Weise ist es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Messsonde unter unterschiedlichsten Messverhältnissen einzusetzen, ohne dass die eigentliche Messvorrichtung, beispielsweise wegen Ausfall der Messelektronik aufgrund einer zu hohen bzw. zu niedrigen Temperatur oder durch Beschlagen der Messfenster, negativ beeinflusst wird. Bevorzugterweise ist es bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ferner denkbar, die Messstelle zumindest teilweise in Abhängigkeit der Temperatur und/oder des Feuchtegehalts des die Messstelle passierenden Mediums bzw. der Partikel zu temperieren.
Eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sieht weiterhin vor, dass die Temperiereinheit derart ausgeführt ist, dass die Austrittsfläche der Strahlenquelle und/oder die Eintrittsfläche des Strahlendetektors temperierbar ist bzw. sind. Bei einer derartigen Ausführungsform werden die Austritts- und/oder die Eintrittsfläche jeweils derart temperiert, dass beispielsweise ein Beschlagen, eine Tröpfchenbildung oder sogar eine Eisbildung auf den entsprechenden Flächen zuverlässig verhindert wird. Vorzugsweise ist eine entsprechende Mess-, Steuer- und Regelungseinheit vorgesehen, durch die die Temperiereinheit in Abhängigkeit der Zustandsparameter des die Messstelle passierenden Mediums sowie der sich innerhalb des Mediums bewegenden Partikel geregelt wird. In diesem Zusammenhang sind gemäß einer speziellen Weiterbildung im Bereich des Strömungskanals Sensoren zur Bestimmung von Messwerten vorgesehen, anhand derer die Temperiereinheit geregelt wird. Ziel einer derartigen Regelung ist es sicherzustellen, dass die für eine zuverlässige Messung ausreichende Menge von Strahlen in das Medium eingekoppelt, an den im Medium bewegten Partikeln gestreut und schließlich wieder derart ausgekoppelt wird, dass anhand der detektierten Strahlen eine zuverlässige Messung möglich ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgeführten Messvorrichtung verfügt die Temperiereinheit über wenigstens ein Heizelement, mit dem die Austrittsfläche der Strahlenquelle und/oder die Eintrittsfläche des Strahlendetektors beheizbar ist bzw. sind. Auch in diesem Fall ist es denkbar, dass die Regelung des Heizelementes etwa in Abhängigkeit der Temperatur oder der relativen Feuchtigkeit innerhalb des Mediums erfolgt. Vorteilhafterweise besteht das für diese Ausführungsform verwendete Heizelement zumindest teilweise aus einem Heizdraht, der zur Aufheizung an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Temperatur des Heizdrahtes und damit die Beheizung der Austritts- und/oder Eintrittsfläche werden hierbei durch die Variation der Spannung an der elektrischen Spannungsquelle realisiert.
Alternativ oder in Ergänzung zu der vorbeschriebenen technischen Lösung ist es genauso denkbar, dass die Temperiereinheit mit Hilfe eines Wärmeträgermediums mit Wärme versorgt wird oder Wärme abgeführt wird. Das Wärmeträgermedium kann gasförmig oder flüssig sein.
Die Leitungen zur Durchleitung des Wärmeträgermediums sind derart ausgeführt, dass zumindest im Bereich der Messanordnung eine Wärmeübertragung ermöglicht wird. Weiterhin ist es denkbar, dass weitere Bereiche des die Messanordnung aufweisenden Sondenrohres, in denen keine Bauelemente der Messanordnung vorgesehen sind, mit Hilfe der vorbeschriebenen Temperiereinheit gekühlt oder beheizt werden. Die Verlegung der Leitungen, Schläuche und Wärmeübertragerrohre innerhalb des Sondenrohres erfolgt vornehmlich in Abhängigkeit der zu erwartenden thermischen Belastung. Die Leitungen, Schläuche und/oder Wärmeübertragerrohre können hierbei auf beliebige Weise innerhalb des Sondenrohres befestigt oder sogar in die Wand des Sondenrohres integriert werden. Vorzugsweise wird eine derartige Integration in die Wand des Sondenrohres realisiert, indem die der Rohre und/oder Leitungen in einem Bereich zwischen einer äußeren und einer inneren Wand des Sondenrohres angeordnet sind. Eine weitere Variante sieht vor, dass zumindest einzelne Bereiche der Leitungen oder Schläuche, durch die das Wärmeträgermedium zu den eigentlichen Wärmeübertragerrohren gefördert wird, mit einer Isolierung versehen sind.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens abschnittsweise eine Isolierung vorgesehen, die die Messsonde oder zumindest das Sondenrohr umgibt. Die Isolierung ist temperaturbeständig im Hinblick auf die im Strömungskanal herrschenden Temperaturen und schützt das Sondenrohr bzw. die Messsonde und ggf. die innerhalb des Sondenrohres angeordneten Bauelemente vor Überhitzung oder einer zu starken Abkühlung. In diesem Zusammenhang sieht eine spezielle Weiterbildung der Isolierung vor, dass zwischen einem Innen- und einem Außenmantel des Sondenrohres ein Wärmedämmmaterial, das den Wärmeübergangswiderstand der Sondenrohrwand erhöht, vorgesehen ist.
In einer weiteren ganz speziellen Ausführungsform der Erfindung verfügt die in der Messvorrichtung vorgesehene Reinigungseinheit wenigstens über eine Austrittsöffnung, über die eine Reinigungsfluid im Bereich des Strömungskanals auf die Austrittsfläche der Strahlenquelle und/oder die Eintrittsfläche des Strahlendetektors leitbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Messstelle nicht nur zu temperieren, sondern eine derart temperierte Messstelle zusätzlich von Verunreinigungen zu befreien. Das Aufbringen des Reinigungsfluids auf die Austritts- und/oder die Eintrittsfläche erfolgt kontinuierlich, in vorgebbaren Zeitintervallen oder in Abhängigkeit einer speziellen Regelgröße. In diesem Zusammenhang ist es etwa denkbar, die Strahlendurchlässigkeit der Austritts- und/oder der Eintrittsfläche als Regelgröße zu verwenden.
Eine besondere Gestaltung der Messvorrichtung sieht weiterhin eine Antriebseinheit vor, mit der die Messanordnung innerhalb des Mediums bewegbar ist. Mit einer derart ausgeführten Messvorrichtung ist es auf vorteilhafter Weise möglich, an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Strömungskanals Messungen der Partikelgröße, Partikelgeschwindigkeit und der Fluideigenschaften durchzuführen und so auch die entsprechenden Verteilungen der bestimmten Werte innerhalb des strömenden Mediums zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in sämtlichen prozess- oder verfahrenstechnischen Anlagen einsetzbar, in denen die Ermittlung von Partikelgrößen der in einem Fluidstrom bewegten Partikel sowie der Fluideigenschaften, insbesondere der Fluidstromgeschwindigkeit erfolgen muss. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluidstrom, in dem sich die Partikel bewegen, um einen Luftstrom. Genauso kann es sich hierbei allerdings auch um eine Flüssigkeit, ein Gas oder Gasgemisch, Dampf, eine Suspension oder eine Dispersion handeln, die jeweils transparent oder transluzent sind. Eine erfindungsgemäß ausgeführte Messvorrichtung ist grundsätzlich zur Ermittlung der Größe, Verteilung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit unterschiedlichster Partikel sowie der Fluideigenschaften, insbesondere der Fluidstromgeschwindigkeit, bei Fluidströmen mit Pulverteilchen, zerkleinerten Lebensmittelprodukten, bewegten Korn- oder Staubteilchen, Kohlepartikeln, insbesondere Kohlestaub, der nach seiner Zerkleinerung einer Verbrennung zugeführt wird, einsetzbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1: schematische Darstellung eines Messaufbaus zur Messung in einem Traggastrom mit Kohlestaubpartikeln;
2: Seitenansicht eines Sondenrohrs mit Messanordnung;
3: Grafische Darstellung der Auswertung einer in einem Traggastrom mit Kohlestaubpartikeln durchgeführten Messung.
Die 1 zeigt das in einen Strömungskanal ragende Ende eines Sondenrohres der Messsonde einer erfindungsgemäß ausgeführten Messvorrichtung. Mit der dargestellten Messvorrichtung wird eine laserbasierte Online-Messung eines mit Kohlestaubpartikeln beladenen Traggastroms realisiert. Derartige Messungen werden vor der Verbrennung der Kohlestaubpartikel durchgeführt, um sowohl den Betrieb der Kohlemühle als auch die Verbrennung, insbesondere hinsichtlich der Stöchiometrie, zu optimieren. So ist es mit der dargestellten Messvorrichtung möglich, in Großdampferzeugern eine Online-Diagnose des dem Verbrennungsprozess zugeführten, mit Kohlestaubpartikel beladenen Traggasstroms vorzunehmen. In Abhängigkeit der ermittelten Werte für Partikelgröße, Partikelgeschwindigkeit, Fluidstromgeschwindigkeit und des über die Dichte des Traggastroms und den Druck bestimmten Massenstromverhältnisses zwischen Partikel- und Traggasmassenstrom werden mittels einer zentralen Kraftwerksmess-, Steuer- und Regelungstechnikanlage der Mühlenbetrieb sowie die Feuerung des Dampferzeugers derart optimiert, dass ein optimaler Kesselwirkungsgrad erreichbar ist.
Mithilfe des dargestellten Systems erfolgt die Ermittlung der Korngrößenverteilung, der Partikeldichte, der Partikelgeschwindigkeit, der Traggasgeschwindigkeit sowie der Partikel- und Traggasmassenströme innerhalb des Strömungskanals, ohne dass eine zeit- und kostenaufwendige Probennahme mit der damit verbundenen Siebung der Kohlestaubpartikel erfolgt. Vielmehr werden die Partikelgröße und Verteilung im Wege eines Lichtschnittverfahrens ermittelt und auf der Grundlage dieser Werte und der Dichte des Traggasstroms in einer Auswerteeinheit gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit des Traggasstroms ermittelt. Weiterhin werden auf diese Weise die Massenströme der Partikel, des Traggasstroms sowie deren Verhältnis ermittelt. Die Ergebnisse dieser Messung und Auswertung werden der Kraftwerksleittechnik zeitnah zur Verfügung gestellt und sind nicht erst über eine Probennahme zeitverzögert verfügbar. Darüber hinaus werden mit einem derartigen Online-Diagnose-System Messfehler aufgrund der manuellen Probennahme mit anschließender Analyse verhindert. Weiterhin werden Beeinträchtigungen der Proben durch geänderte Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Temperatur, aufgrund des Transports und der Analyse im Labor vermieden. Auf diese Weise wird mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Messvorrichtung eine schnelle und verlässliche Lieferung der Messergebnisse bereits während der Messung ermöglicht, so dass einerseits der Betrieb eines Großdampferzeugers optimierbar ist und andererseits auch eine zuverlässige Instandhaltungsplanung für die Gesamtanlage durchführbar ist. Die Messung ist mit einer Sonde oder mehreren Sonden parallel möglich, insbesondere um Aussagen über zeitlich instationäre Vorgänge machen zu können. Darüber hinaus findet eine zeitlich kontinuierliche Betrachtung bzw. Untersuchung sowie online Datenauswertung und Visualisierung des partikelbeladenen Fluidstroms statt.
Die in 1 dargestellte Messvorrichtung verfügt über eine Messsonde 1 mit einem Sondenrohr 2, das in einen Strömungskanal 3, der sich zwischen einer Kohlemühle und einem kohlegefeuerten Heizkessel bzw. Dampferzeuger befindet. Am Ende des in den Strömungskanal ragenden Sondenrohrs 2 ist eine Messanordnung 5 vorgesehen, die mittels Lichtwellen-Messtechnik, die im Weiteren noch näher erläutert wird, die Bewegungsgeschwindigkeit sowie die Größe der im Strömungskanal 3 strömenden Kohlestaubpartikel 4 und die Strömungsgeschwindigkeit des Traggasstroms ermittelt. Damit an unterschiedlichen Stellen der Strömung Messwerte aufgenommen werden können, ist ferner eine Antriebseinheit 18 vorgesehen, mit der das Sondenrohr 2 und somit auch die Messanordnung 5 innerhalb des Strömungskanals 3 bewegbar ist. Auf diese Weise ist es etwa möglich, auch die Geschwindigkeits- und/oder Partikelgrößenverteilung innerhalb des mit Kohlestaub beladenen Traggasstroms zu ermitteln.
Weiterhin ist eine Reinigungseinheit 11 vorgesehen, die über einen Kompressor, eine Reinigungsfluidzuführung sowie Reinigungsdüsen 13 verfügt. Mit Hilfe der Reinigungseinheit wird in einem vorgebbaren Zeitzyklus oder in Abhängigkeit des verschmutzungsgrades eine Reinigung der Messanordnung durchgeführt. Hierbei wird die im Kompressor erzeugte Druckluft über die Reinigungsfluidzuführung zu den Reinigungsdüsen 13 und von dort direkt auf die Messfenster der Messanordnung geleitet.
Neben der zuvor beschriebenen Reinigungseinheit 11 ist eine Temperiereinheit 12 vorgesehen. Mit Hilfe eines Wärmeerzeugers 20 und einer Förderpumpe 19 wird ein Wärmeträgermedium aufgeheizt und über Leitungen 15 in das Sondenrohr 2 geführt, in dem mit Hilfe von Wärmeübertragerrohren 16 das Sondenrohr 2 und/oder die Messanordnung 5 beheizt wird bzw. werden. Aufgrund einer derart vorgesehenen Temperierung, vorzugsweise der Messanordnung 5, wird auf zuverlässige Weise das Beschlagen der Messfenster durch die im Strömungskanal 3 mitgeführte Feuchtigkeit vermieden.
Die von der Messanordnung 5 erfassten Messwerte werden schließlich über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Datenverbindung an eine Auswerteeinheit 17 übertragen. In der Auswerteeinheit 17 werden unter Zugrundelegung der aufgenommenen Messwerte sowohl die Bewegungsgeschwindigkeit und die Größe der Kohlepartikel als auch die Strömungsgeschwindigkeit des Traggasstroms ermittelt. Weiter hin werden die Massenströme der Kohlepartikel und des Traggasstroms sowie deren Verhältnis bestimmt, um diese Daten weitgehend ohne Zeitverzögerung an eine zentrale Kraftwerksleittechnik zur Optimierung des Betriebs der Kohlemühle und des Heizkessels und letztendlich auch zur Instandhaltungsplanung für die Gesamtanlage zu übermitteln.
In 2 ist eine Seitenansicht einer Messanordnung 5 dargestellt, die in ein Sondenrohr 2 einer Messsonde zur Bestimmung der Größe und Geschwindigkeit von bewegten Partikeln 4 sowie der Strömungsgeschwindigkeit des Traggasstroms integriert ist. Dieser Teil der Messsonde 1 bzw. des Sondenrohres befindet sich bei der Messung innerhalb des Strömungskanals 2. Die Messanordnung ist in Form eines Ausbruchs im Sondenrohr 2 ausgeführt. Die Messanordnung verfügt über eine als Laser ausgeführte Strahlenquelle 6 mit einem Austrittsfenster 8, über das Lichtstrahlen 10 in den Strömungskanal 3 einkoppelbar sind, und über einen auf der dem Messvolumen gegenüber liegenden Seite angeordneten Strahlendetektor 7 mit einem Eintrittsfenster, über das die Strahlen aus dem Strömungskanal 3 ausgekoppelt werden. Die ausgekoppelten Lichtstrahlen 10 werden mittels einer optischen Lichtwellen-Messeinheit des Detektors 7, die in Verbindung mit der Beschreibung der 3 noch näher erläutert wird, detektiert und ausgewertet.
Um zuverlässige Messwerte zu erhalten, ist bei der in 2 ausschnittsweise dargestellten Messvorrichtung eine Reinigungseinheit 11 vorgesehen, mit der in einem vorbestimmbaren Zeitintervall das Eintritts- 6 sowie das Austrittsfenster 7 von Verunreinigungen befreit wird. Der im Bereich der Messanordnung 5 befindliche Teil der Reinigungseinheit 11 verfügt im wesentlichen über ein strömungsleitendes Bauelement 14, das auswechselbar innerhalb des Messvolumens befestigt ist, über zwei Austrittsöffnungen 13, die als Aussparungen in dem Bauelement 14 ausgeführt sind, und über eine Reinigungsmittelversorgung, die den Austrittsöffnungen 13 ein Reinigungsfluid zuführt. Als Reinigungsfluid wird Druckluft verwendet, die von einem außerhalb des Strömungskanals angeordneten Kompressor bereitgestellt und über die Austrittsöffnungen auf die Messfenster der Eintritts- 6 und der Austrittsfläche 7 geleitet wird.
Des Weiteren ist in 2 ein Teil einer Temperiereinheit 12 dargestellt, die in das Sondenrohr 2 integriert ist und mit der die Messanordnung 5, insbesondere der Bereich der Eintritts- 6 und der Austrittsfläche 7, in diesem Fall beheizbar ist. Auf diese Weise wird ein Beschlagen der Messfenster 6, 7 aufgrund der im Strömungskanal 3 mitgeführten Feuchtigkeit vermieden. Die dargestellten Teile der Temperiereinheit 12 bestehen im Wesentlichen aus den Leitungen 15, die den Vor- bzw. Rücklauf für ein Wärmeträgermedium bilden, und den Wärmeübertragerrohren 16, denen über die Leitung 15 das Wärmeträgermedium zugeführt wird, welches im Bereich der Messanordnung ausgekühlt wird. Außerhalb des Strömungskanals ist ein Wärmeerzeuger 20 sowie eine Förderpumpe 19 (beides in dieser Ansicht nicht dargestellt) vorgesehen, durch die das Wärmeträgermedium auf die jeweils benötigte Temperatur aufgeheizt und schließlich zu den Wärmeübertragerrohren 16 gefördert wird. Alternativ oder in Ergänzung zu der zuvor beschriebenen Beheizung der Messanordnung 5 ist es ebenfalls denkbar, eine Kühlung des Sondenrohrs 2 und/oder der Messanordnung 5 zu realisieren. In diesem Fall wird ein mittels einer Kälteanlage entsprechend abgekühltes Wärmeträgermedium durch die Leitungen 15 oder zusätzlich vorgesehene Leitungen zu den jeweiligen Wärmeübertragerrohren, ggf. zu den dann wahlweise auch für die Beheizung vorgesehenen Wärmeübertragerrohren 16, gefördert und Wärme aus dem Sondenrohr 2 bzw. der Messanordnung 5 abgeführt.
3 zeigt das dem erfindungsgemäßen Messverfahren sowie der Messvorrichtung zugrunde liegende Messprinzip. Zwischen der Strahlenquelle 6 und einem Strahlendetektor 7 ist ein Messvolumen vorgesehen, in dem Partikel 4 innerhalb eines Fluidstroms, insbesondere eines Gasstroms bewegt werden. Durch Auswertung der Streuung der ausgesandten Strahlen 10 bzw. einer entsprechenden Abschattung des Detektors 7 werden zunächst die Partikelgröße, die Partikelgeschwindigkeit und auch die Verteilung der Partikel, bei denen es sich bspw. um Kohlestaubpartikel handelt, bestimmt. Weiterhin werden spezielle Eigenschaften des Fluidstroms, wie dessen Dichte, Viskosität und der herrschende Druck bestimmt. Mit Hilfe der Viskosität des Fluids und der ermittelten Partikeleigenschaften wird das Folgeverhalten der Partikel in der Strömung und somit letztendlich ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Partikeln und dem Fluidstrom bestimmt. Das Folgeverhalten der Partikel 4 in der Fluidströmung ist hierbei umso besser, wenn einerseits der Strömungswiderstand der Partikel 4 in Relation zu ihrer Massenträgheit groß ist. Darüber hinaus wird das Folgeverhalten umso positiver beeinflusst, je größer die Viskosität der Fluidströmung ist. Im Allgemeinen weisen kleine Partikel einen geringeren Schlupf, also einen geringeren Geschwindigkeitsunterschied zur Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, als große Partikel 4 auf.
Um den Massenstrom des Fluidstroms zu ermitteln, werden ferner zunächst die Temperatur des Fluids sowie der herrschende Druck gemessen. Da bei kompressiblen Fluiden die Dichte des Fluids eine Funktion von Druck und Temperatur ist, lässt sich für ein Fluid bekannter Zusammensetzung die Dichte mittels der vorgenannten Werte, die ebenfalls online gemessen werden, bestimmen. Aus der ermittelten Fluidgeschwindigkeit sowie dessen Dichte wird nunmehr auch der Massestrom des Fluids bestimmt.
Bei der Ausführung der vorgenannten Messung generiert der Strahlendetektor 7 somit zunächst auf der Lichtschnittmessung basierende Messsignale, die in der Auswerteinheit 17 in Ergebnisdaten, die vor allem Informationen über die Partikelgröße, Partikelgeschwindigkeit, Partikelverteilung im Strömungskanal, Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, Masseströme des Fluids und der Partikel sowie des Massestromverhältnisses enthalten, umgesetzt werden. Diese Ergebnisdaten stehen der Kraftwerksleittechnik zur Optimierung des Kesselbetriebs und/oder des Mühlenbetriebs und darüber hinaus auch für die Instandhaltungsplanung des Großdampferzeugers zur Verfügung.
Bei dem in 3a) dargestellten Messaufbau ist die Strahlenquelle 6 als monochromatischer Laser ausgeführt, der parallele Strahlen 10 in das zwischen der Strahlenquelle 6 und dem Strahlendetektor 7 befindliche Messvolumen, das sich wiederum innerhalb des Strömungskanals 3 befindet, einstrahlt. Der Strahlendetektor 7 basiert in diesem Fall auf einer Lichtwellen-Messeinheit zur Bestimmung einer Ortsfrequenz. Der Strahlendetektor 7 verfügt über einen in Form eines Gitters aufgebauten Lichtwellenleiter mit der charakteristischen Gitterkonstante „g”. Die Bewegungsgeschwindigkeit „v_p” der Partikel 4 wird über die Projektion der bewegten Partikel 4 auf das optische Gitter und einer anschließenden Frequenz- bzw. Fourieranalyse des erhaltenen Signals ermittelt. Hierbei ergibt sich die Bewegungsgeschwindigkeit aus einem Produkt, das aus der Grundfrequenz „f₀” des Signals und der Gitterkonstante gebildet wird (s. 3b).
Durch das Vorsehen eines weiteren Kanals an der Messeinheit wird die Bestimmung des Partikeldurchmessers „x_p” ermöglicht. Dieser Durchmesser wird ermittelt, indem das Produkt aus der Bewegungsgeschwindigkeit „v_p” der Partikel 4 und der Pulsdauer „t_p” des im Strahlendetektor 7 erzeugten Signals gebildet wird. Eine zuverlässige Ermittlung des Partikeldurchmessers setzt allerdings eine hinreichende Detektion des emittierten Lichts, das bereits das Messvolumen durchquert hat, voraus. Als weitere Vergleichsgröße wird der durchschnittliche Partikeldurchmesser ermittelt, der das Messvolumen durchströmenden Partikel wird ermittelt, indem die direkte Abschattung des Strahlendetektors 7 entlang einer Hauptachse erfasst wird.
Aus der Größe und Geschwindigkeit der Partikel 4 wird schließlich, wie weiter oben bereits beschrieben, die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und schließlich dessen Massestrom sowie das Massestromverhältnis von Fluidstrom zu Partikelstrom ermittelt.

1: Messsonde
2: Sondenrohr
3: Strömungskanal
4: Partikel
5: Messanordnung
6: Strahlenquelle
7: Strahlendetektor
8: Austrittsfläche
9: Eintrittsfläche
10: Strahlen
11: Reinigungseinheit
12: Temperiereinheit
13: Austrittsöffnungen
14: Bauelement
15: Leitung
16: Wärmeübertragerrohr
17: Auswerteeinheit
18: Antriebseinheit
19: Fördereinheit
20: Wärmeerzeuger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10110066 C1 [0004]

Claims

Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln (4) beladenen gas- und/oder dampfförmigen Fluidstroms, der in einem Strömungskanal (3) bewegt wird, bei dem eine Strahlenquelle (6) Ausgangsstrahlung (10) emittiert, die sich in einem Messvolumen innerhalb des Strömungskanals (3) annähernd quer zur Strömungsrichtung des Fluidstroms ausbreitet und die nach Durchquerung des Messvolumens zumindest teilweise von einem Strahlendetektor (7) detektiert wird und bei dem unter Zugrundelegung einer Veränderung der detektierten gegenüber der emittierten Strahlung (10), insbesondere einer Frequenz- und/oder einer Intensitätsänderung, mittels einer Mess- und Auswerteeinheit (17) Partikeleigenschaften ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass Größe und/oder geometrische Form sowie Bewegungsgeschwindigkeit wenigstens eines Partikels (4) im Strömungskanal (3) ermittelt wird und unter Zugrundelegung von gemessenen Fluideigenschaften des Fluidstroms sowie der ermittelten Größe und/oder der geometrischen Form sowie der – Geschwindigkeit des Partikels ein schlupfbedingter Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Partikeln (4) und dem Fluidstrom und daraus die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächeneigenschaft, insbesondere eine Oberflächentextur, des Partikels ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verteilung der Partikel im Fluidstrom bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichte des Fluidstroms ermittelt wird und unter Berücksichtigung der Dichte der Massenstrom des Fluidstroms bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (6) und/oder der Strahlendetektor (7) wenigstens zeitweise durch den Strömungskanal (3) bewegt wird/werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Lage, Form und/oder Größe des Messvolumens zumindest zeitweise variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlenaustrittsfläche (8) der Strahlenquelle (6) und/oder eine Strahleneintrittsfläche (9) des Strahlendetektors (7) gereinigt wird/werden, während sich die Strahlenquelle (6) und/oder der Strahlendetektor (7) im Strömungskanal (3) befindet/n.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung ein Reinigungsfluid auf die Strahlenaustrittsfläche (8) der Strahlenquelle (6) und/oder die Strahleneintrittsfläche (9) des Strahlendetektors (7) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlenaustrittsfläche (8) der Strahlenquelle (6) und/oder eine Strahleneintrittsfläche (9) des Strahlendetektors (7) temperiert, insbesondere beheizt wird/werden, während sich die Strahlenquelle (6) und/oder der Strahlendetektor (7) im Strömungskanal (3) befindet/befinden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (6) zumindest teilweise sichtbares Licht emittiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (6) Strahlen (10) mit einer Wellenlänge zwischen 620 und 660 nm emittiert.
Messvorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines mit Partikeln (4) beladenen gas- und/oder dampfförmigen Fluidstroms, die über eine Messsonde (1) mit wenigstens einem Sondenrohr (2) verfügt, das zumindest abschnittsweise in ei nen Strömungskanal (3), in dem sich der Fluidstrom bewegt, hineinragt und das in dem in den Strömungskanal (3) hineinragenden Bereich über eine Messanordnung (5) mit einer Strahlenquelle (6) und einem Strahlendetektor (7) verfügt, wobei die Strahlenquelle (6) eine Austrittsfläche (8) aufweist, durch die Strahlen (10) in ein Messvolumen emittierbar sind, und der Strahlendetektor (7) eine Eintrittsfläche (9) aufweist, durch die Strahlen (10) aus dem Messvolumen detektierbar sind, und bei der eine Mess- und Auswerteeinheit vorgesehen ist, durch die unter Zugrundelegung einer Veränderung der detektierten gegenüber der emittierten Strahlung, insbesondere einer Frequenz- und/oder einer Intensitätsänderung, Partikeleigenschaften ermittelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Auswerteeinheit derart ausgeführt ist, dass Größe und Bewegungsgeschwindigkeit im Strömungskanal wenigstens eines Partikels ermittelbar ist und unter Zugrundelegung von gemessenen Fluideigenschaften des Fluidstroms sowie der ermittelten Partikelgröße und -geschwindigkeit ein schlupfbedingter Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Partikeln und dem Fluidstrom und daraus die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms bestimmbar sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Messanordnung (5) wenigstens Teile einer Reinigungseinheit (11) vorgesehen sind, durch die Verunreinigungen zumindest teilweise von der Austrittsfläche (8) und/oder der Eintrittsfläche (9) entfernbar sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperiereinheit (12) vorgesehen ist, mit der die Messanordnung (5) und/oder das Sondenrohr (2) wenigstens teilweise temperierbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (12) derart ausgeführt ist, dass die Austrittsfläche (8) der Strahlenquelle (6) und/oder die Eintrittsfläche (7) des Strahlendetektors (9) temperierbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (12) wenigstens ein Heizelement aufweist, mit dem die Austrittsfläche (8) der Strahlenquelle (6) und/oder die Eintrittsfläche (7) des Strahlendetektors (9) beheizbar ist.
Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gasstroms und wenigstens eines im Gasstrom bewegten Kohlepartikels.