DE102013203109A1 - Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub - Google Patents

Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub Download PDF

Info

Publication number
DE102013203109A1
DE102013203109A1 DE102013203109.2A DE102013203109A DE102013203109A1 DE 102013203109 A1 DE102013203109 A1 DE 102013203109A1 DE 102013203109 A DE102013203109 A DE 102013203109A DE 102013203109 A1 DE102013203109 A1 DE 102013203109A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dust
optical
optical sensor
line
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013203109.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Michael Gigler
Holger Hackstein
Remigiusz Pastusiak
Kerstin Wiesner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102013203109.2A priority Critical patent/DE102013203109A1/de
Priority to EP14705317.7A priority patent/EP2946191A1/de
Priority to CN201480010598.0A priority patent/CN105008894A/zh
Priority to PCT/EP2014/052594 priority patent/WO2014131611A1/de
Priority to US14/770,663 priority patent/US9599557B2/en
Publication of DE102013203109A1 publication Critical patent/DE102013203109A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G01N15/0612—Optical scan of the deposits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0096—Investigating consistence of powders, dustability, dustiness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G01N2021/151—Gas blown
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N2021/3595—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using FTIR
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/534—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke by measuring transmission alone, i.e. determining opacity
    • G01N2021/536—Measurement device mounted at stack
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8411—Application to online plant, process monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G01N2021/8528—Immerged light conductor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Es wird eine Staubleitung mit einem optischen Sensor und ein Verfahren zur Messung einer Eigenschaft von Staub angegeben. Die erfindungsgemäße Staubleitung zum Transport von Staub in einem automatisierten Prozess umfasst wenigstens einen optischen Sensor zur Überwachung der Eigenschaft des Staubs. Der optische Sensor ist in einer Einbuchtung der Staubleitung angeordnet, wobei die Einbuchtung mit wenigstens einer Gaseinlassdüse zur Entfernung des Staubs von dem optischen Sensor ausgestattet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung einer Eigenschaft von Staub in einer Staubleitung wird Staub durch eine Staubleitung transportiert. Eine optische Eigenschaft des Staubs wird mittels wenigstens eines in einer Einbuchtung der Staubleitung angeordneten optischen Sensors gemessen. Anschließend wird der Staub von dem optischen Sensor durch Einblasen von Luft mittels wenigstens einer in der Einbuchtung angeordneten Gaseinlassdüse entfernt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Staubleitung zum Transport von Staub mit wenigstens einem optischen Sensor zur Überwachung einer Eigenschaft des Staubs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer Eigenschaft von Staub in einer Staubleitung.
  • Staubleitungen werden in einer Reihe von automatisierten Prozessen zum Transport von Staub verwendet, wobei der Staub entweder gezielt zum Ort seiner Verwendung transportiert wird oder auch vom Ort seiner Entstehung abtransportiert wird. Unter Staub wird im Folgenden eine Ansammlung fester Partikel verstanden, deren Partikeldurchmesser deutlich unterhalb von 1 mm liegt, meist unterhalb von 100 µm. In Luft aufgewirbelter Staub kann lange Zeit schweben und dadurch auch in aufgewirbelter Form über pneumatisch betriebene Staubleitungen zusammen mit einem Luftstrom transportiert werden. Die wichtigste Anwendung solcher Staubleitungen besteht bei Kohlekraftwerken, bei denen feingemahlener Kohlenstaub mit einem Partikeldurchmesser von meist maximal 0.5 mm über eine Staubleitung einem Brenner zugeführt wird. Es gibt jedoch auch andere automatisierte Prozesse, bei denen Staubmengen über Staubleitungen transportiert werden, beispielsweise bei der Zufuhr von Mehl, Kakao oder Stärke bei der Lebensmittelherstellung oder bei der Entfernung von Holzstäuben und Metallstäuben bei Prozessen der Materialbearbeitung.
  • Für viele solche Prozesse ist die Überwachung der Zusammensetzung der transportierten Stäube wünschenswert. Aus Gründen der Qualitätskontrolle und der Überwachung der Prozesse kann eine Messung und Überwachung von mittleren Korngrößen, Feuchtigkeitsgehalten und anderen chemischen Zusammensetzungen relevant sein. Bei der Zufuhr von Kohlenstaub in einem Kohlekraftwerk ist vor allem der Heizwert der Kohle ein wichtiger Parameter, den es zu überwachen gilt. Der Heizwert ist ein Maß für die bei der Verbrennung freiwerdende Energie pro Masseneinheit des Brennstoffs. Für Kohlenstaub hängt der Heizwert unter anderem von der Feuchtigkeit des Kohlenstaubs, von der chemischen Zusammensetzung der Kohlepartikel und von der Korngröße des Kohlenstaubs ab. Während des Betriebs eines Kraftwerks sollen alle diese Parameter innerhalb eines vorgegebenen Prozessfensters gehalten werden, wobei das vorgegebene Prozessfenster auch zeitlich variieren kann, beispielsweise wenn die Soll-Leistung des Kraftwerks sich im Tagesverlauf ändert.
  • Eine Überwachung der Staubeigenschaften mittels optischer Messmethoden ist prinzipiell wünschenswert. Es ist jedoch sehr schwierig, innerhalb einer Staubleitung optische Messungen durchzuführen, da eine optische Sonde innerhalb der Leitung starkem Verschleiß ausgesetzt ist. Vor allem beim Transport von Kohlestaub tritt an den Wänden der Staubleitungen eine sehr starke Abrasion auf, so dass eine optische Messsonde mit einem empfindlichen optischen Fenster sehr schnell beschädigt wird. Bekannt ist lediglich eine Möglichkeit der Reflexionsmessung, bei der eine Messsonde bündig mit der Innenwand der Staubleitung eingebaut ist. Auch hier ist jedoch der Verschleiß groß. Eine Reinigung oder ein Austausch der Sonde ist unter normalen Prozessbedingungen extrem schwierig und aufwendig. Da alle brennbaren Stäube wie Kohlenstaub, Holzstaub, Mehl, Kakao, Stärke und Zellulosestaub grundsätzlich explosionsgefährdet sind, muss eine solche Staubleitung explosionsgeschützt betrieben werden. Dies schließt eine regelmäßige Reinigung, Wartung oder den Austausch einer optischen Messsonde genauso aus wie die Verwendung von einigen anderen Messverfahren, beispielsweise elektrischen Messverfahren innerhalb der Staubleitung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Staubleitung zum Transport von Staub mit wenigstens einem optischen Sensor anzugeben, die die genannten Nachteile vermeidet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Messung einer Eigenschaft von Staub in einer Staubleitung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Staubleitung und das in Anspruch 8 beschriebene Verfahren gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Staubleitung zum Transport von Staub in einem automatisierten Prozess umfasst wenigstens einen optischen Sensor zur Überwachung einer Eigenschaft des Staubs. Der optische Sensor ist in einer Einbuchtung der Staubleitung angeordnet, wobei die Einbuchtung mit wenigstens einer Gaseinlassdüse zur Entfernung des Staubs von dem optischen Sensor ausgestattet ist.
  • Die erfindungsgemäße Staubleitung ermöglicht es, den Staub beispielsweise pneumatisch durch die Leitung zu transportieren und dabei während des laufenden Prozesses die Zusammensetzung des Staubs durch eine optische Messung zu überwachen. Die Anordnung des optischen Sensors in einer Einbuchtung der Staubleitung vermindert den Verschleiß des Sensors, da er den abrasiven Kräften im Hauptkanal des Transportstroms nicht direkt ausgesetzt ist. Stattdessen findet die Messung in einem mechanisch geschützten Bereich der Transportleitung statt. Während des Staubtransports durch die Leitung füllt sich die Einbuchtung der Staubleitung weitgehend mit Staub an. Dieses Auffüllen entspricht der automatisierten Entnahme einer Probe aus dem Transportstrom. Nach der Messung von optischen Parametern mittels des optischen Sensors kann dieses Probenvolumen wieder geleert werden, indem die wenigstens eine Gaseinlassdüse der erfindungsgemäßen Staubleitung in Betrieb genommen wird, um die Einbuchtung durch Einblasen von Luft weitgehend von Staub zu befreien. Die so freigelegte Sensoroberfläche steht anschließend wieder für eine weitere Messung zur Verfügung. Die so ausgestaltete Staubleitung ermöglicht es also, auf einfache Weise wiederholte Messungen der optischen Parameter des Staubs durchzuführen, um daraus die Zusammensetzung und weitere Eigenschaften des Staubs zu bestimmen und beispielsweise die Einhaltung eines vorgegebenen Prozessfensters zu überwachen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Staubleitung ist, dass die Messung der optischen Parameter berührungslos stattfinden kann, was bedeutet, dass die Staubleitung als explosionsgeschützte Umgebung ausgestaltet sein kann. Dies ist vor allem für brennbare Stäube wie Kohlenstaub, Mehl, Kakao, Stärke und Cellulosestaub von Bedeutung. Aufgrund der geringen Abrasion des optischen Sensors in der Einbuchtung der Staubleitung ist die erfindungsgemäße Staubleitung außerdem wartungsarm.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung einer Eigenschaft von Staub in einer Staubleitung wird Staub durch eine Staubleitung transportiert. Eine optische Eigenschaft des Staubs wird mittels wenigstens eines in einer Einbuchtung der Staubleitung angeordneten optischen Sensors gemessen. Anschließend wird der Staub von dem optischen Sensor durch Einblasen von Luft mittels wenigstens einer in der Einbuchtung angeordneten Gaseinlassdüse entfernt. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich analog zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Staubleitung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Staubleitung gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor. Demgemäß kann die Staubleitung zusätzlich folgende Merkmale aufweisen:
  • Der optische Sensor kann ein Sensor zur Messung einer Reflexion sein, der wenigstens einen Sondenkörper und ein optisches Fenster umfasst. Der Sondenkörper wirkt hierbei als Träger für die optische Messanordnung, und das optische Fenster bildet die Schnittstelle zwischen dem optischen Sensor und dem zu vermessenden Probenvolumen, also dem in der Einbuchtung enthaltenen Staub. Die Messung einer Reflexionseigenschaft ist vorteilhaft, da die meisten Stäube im Bereich von Infrarotlicht und sichtbarem Licht wenig transparent sind, aber bei manchen Wellenlängen einen relativ hohen Reflexionskoeffizienten aufweisen. Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei der das optische Fenster und der Sondenkörper voneinander getrennt werden können, beispielsweise um bei einem eventuellen Verschleiß diese Komponenten getrennt voneinander auszuwechseln und/oder zu reinigen, denn auch in der geschützten Umgebung innerhalb der Einbuchtung kann im Dauerbetrieb ein Verschleiß und/oder eine Verunreinigung der Komponenten des optischen Sensors auftreten.
  • Der optische Sensor kann wenigstens eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht in das optische Fenster, wenigstens einen Photodetektor zum Messen von Licht und wenigstens einen Lichtwellenleiter umfassen. Der wenigstens eine Lichtwellenleiter dient hierbei zur Weiterleitung des Lichts von der Lichtquelle zum optischen Fenster und zur Leitung des zu messenden Lichts von dem optischen Fenster zum Photodetektor. Vorteilhafte Wellenlängenbereiche für die optische Messung sind der sichtbare Bereich des Spektrums und der Infrarotbereich, insbesondere der nahe Infrarotbereich (NIR) zwischen 780 nm und 3 µm und der mittlere Infrarotbereich (MIR) zwischen 3 µm und 50 µm. Bei der Messung im Infrarotbereich ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Lichtwellenleiter Fluoridfasern und/oder Saphirfasern umfasst. Der optische Sensor kann auch zwei oder mehr Lichtwellenleiter umfassen.
  • Der optische Sensor kann wenigstens ein Element zur Aufspaltung von Licht in seine spektralen Komponenten umfassen. Dieses Element kann beispielsweise ein Gitter oder ein Prisma sein. Besonders bei Verwendung von sichtbarem Licht ist es vorteilhaft, das Licht bereits zwischen der Lichtquelle und dem optischen Fenster in seine spektralen Komponenten aufzuspalten und/oder bestimmte spektrale Bereiche zur Einkopplung in das optische Fenster zu selektieren. Alternativ oder zusätzlich kann das wieder ausgekoppelte Licht zwischen dem optischen Fenster und dem Photodetektor in seine spektralen Bestandteile zerlegt werden, um eine wellenlängenselektive Messung zu ermöglichen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der optische Sensor wenigstens ein Element zur rechnerischen Ermittlung der spektralen Komponenten von Licht durch eine Fourieranalyse umfassen. Diese Ausführungsform ist vor allem bei der Verwendung von Infrarotlicht vorteilhaft. Das Element zur rechnerischen Ermittlung der spektralen Komponenten kann beispielsweise ein Interferometer sein, das das von der Lichtquelle ausgesendete Licht mittels eines Strahlteilers in zwei Einzelstrahlen aufspaltet, die miteinander interferieren. Die Wegstrecke einer der Teilstrahlen wird dabei kontinuierlich verändert, so dass am Detektor ein Messsignal in Abhängigkeit von dieser Wegstrecke erhalten wird. Durch Fouriertransformation des erhaltenen Interferogramms können die spektralen Komponenten des Lichts rechnerisch bestimmt werden.
  • In der Einbuchtung der Staubleitung können mehrere Gaseinlassdüsen angeordnet sein. Diese Gaseinlassdüsen können so ausgebildet sein, dass sie Luft oder ein anderes nicht entzündliches Gas in wenigstens zwei unterschiedlichen Winkeln zu einer Transportrichtung des Staubs in die Einbuchtung einblasen können. Die Verwendung von mehreren Gaseinlassdüsen und das Einblasen von Gas aus mehreren unterschiedlichen Winkeln ermöglicht es, die Einbuchtung und den darin angeordneten optischen Sensor, insbesondere das optische Fenster, besonders zuverlässig und reproduzierbar von Staub zu befreien. Auch bei Versagen einer der Gaseinlassdüsen können eine oder mehrere weitere Düsen die Einbuchtung immer noch zuverlässig von Staub befreien. Besonders vorteilhaft ist es, die Gaseinlassdüsen nicht gleichzeitig zu betreiben, sondern bei einer Mehrzahl von Düsen reihum abwechselnd Gas einzublasen. Dies verhindert die Entstehung von ungünstigen Verwirbelungen und ermöglicht eine zuverlässige Reinigung durch eine kontrollierte Zuführung des abgelagerten Staubs in den Transportstrom der Staubleitung.
  • Der optische Sensor kann ein Sensor sein, der zur Messung der abgeschwächten inneren Totalreflexion von Licht im Probenfenster geeignet ist. Die Methode der abgeschwächten inneren Totalreflexion (auch ATR-Spektroskopie) ist eine Messmethode, bei der Strahlung in Totalreflexion in einem optischen Fenster mit einem hohen Brechungsindex geführt wird. Eine zu untersuchende Probe, die in Kontakt oder in starke räumliche Nähe zu dem optischen Fenster gebracht wird, kann dann die Totalreflexion innerhalb des optischen Fensters abschwächen. Die Schwächung beruht auf der Wechselwirkung des evaneszenten elektromagnetischen Feldes des Lichts mit der Probe, wobei die Reichweite dieser Wechselwirkung im Bereich der Lichtwellenlänge liegt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung können mit einem solchen Lichtsensor also im Wesentlichen Staubpartikel vermessen werden, die direkt auf dem optischen Fenster aufliegen. Die Schwächung der inneren Totalreflexion des Lichts ist für diejenigen Spektralbereiche besonders stark, bei denen eine Absorption der zu vermessenden Probe vorliegt. In diesen Spektralbereichen werden bei einer spektral aufgelösten Messung charakteristische Banden gemessen, die Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der zu untersuchenden Probe ermöglichen. Auch die Korngröße von zu untersuchenden Staubpartikeln beeinflusst das Ausmaß der Schwächung der inneren Totalreflexion und damit die Stärke der gemessenen spektralen Banden.
  • Für eine Messung der abgeschwächten inneren Totalreflexion liegt der Brechungsindex des optischen Fensters vorteilhaft größer als 1.5, besonders vorteilhaft größer als 2. Geeignete Materialien für solche optischen Fenster sind beispielsweise Diamant, Saphir, Germanium, Zinkselenid, Silberhalogenide, Quarzglas, Silizium, Thalliumbromoiodid oder Germaniumarsenselenid. Die Form des optischen Fensters ist dabei vorteilhaft so ausgestaltet, dass im Strahlengang des Lichts mehrere Reflexionen an der äußeren Grenzfläche des optischen Fensters stattfinden, das heißt, dass an mehreren Stellen des optischen Fensters eine Abschwächung der inneren Totalreflexion durch eine optische Wechselwirkung mit der zu untersuchenden Probe stattfinden kann. Besonders vorteilhaft ist hierzu eine Ausgestaltung des optischen Fensters in Prismenform.
  • Alternativ kann der optische Sensor ein Sensor sein, der zur Messung der diffusen Reflexion von Licht am Staub geeignet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird Licht von dem optischen Fenster in den Innenraum der Einbuchtung ausgekoppelt. Das Licht wird von den zu vermessenden Staubpartikeln diffus reflektiert und zu einem gewissen Teil wieder in das optische Fenster eingekoppelt und über einen der Lichtwellenleiter zu dem Photodetektor geleitet. Vorteilhaft für die Messung der diffusen Reflexion am Staub ist ein optisches Fenster aus einem Material, das einen möglichst niedrigen Brechungsindex aufweist, beispielsweise unterhalb von 2, damit das Licht in den Innenraum der Einbuchtung ausgekoppelt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung einer Eigenschaft von Staub in einer Staubleitung gehen aus den von Anspruch 8 abhängigen Ansprüchen hervor. Demgemäß kann das Verfahren zusätzlich folgende Merkmale und/oder Schritte aufweisen:
    Die vorgenannten Verfahrensschritte können mehrfach wiederholt werden, um einen automatisierten Prozess zu überwachen. Die Wiederholung kann beispielsweise periodisch erfolgen. Erst die regelmäßige Wiederholung der Messung der optischen Eigenschaften des Staubs ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung eines laufenden Prozesses, beispielsweise eine Überprüfung, ob ein vorbestimmtes Prozessfenster mit vorbestimmten Prozessparametern eingehalten wird. Auch eine Regelung solcher Prozessparameter wird durch solch eine laufende Wiederholung der optischen Messung erst ermöglicht.
  • Die optische Eigenschaft des Staubs kann die Abschwächung der inneren Totalreflexion von Licht in einem optischen Fenster des optischen Sensors durch angelagerten Staub sein.
  • Alternativ kann die optische Eigenschaft des Staubs die diffuse Reflexion von Licht an in der Einbuchtung enthaltenem Staub sein.
  • Die optische Eigenschaft des Staubs kann als Funktion der Wellenlänge von durch eine Lichtquelle des optischen Sensors ausgesendeten Lichts gemessen werden. Ein solches Messverfahren ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die chemische Zusammensetzung des Staubes ein relevanter Messparameter ist, denn eine spektral aufgelöste Auswertung der optischen Eigenschaft des Staubes erlaubt eine direkte Zuordnung zu bekannten Stoffen durch Vergleich mit katalogisierten spektralen Bandenlagen, Bandenbreiten und Bandenintensitäten bekannter Stoffe und bekannter Mischungen. Weiterhin kann ein vorgegebenes Prozessfenster auch so definiert werden, dass nur eine bestimmte vorgegebene Abweichung von einem vordefinierten Idealspektrum toleriert werden kann. Bei der Messung einer größeren als der erlaubten Abweichung in irgendeinem Bereich des Spektrums müssen Prozessparameter korrigiert werden.
  • Mit Hilfe der Messung der optischen Eigenschaft des Staubs kann auch die Korngröße des Staubs bestimmt werden. Beispielsweise kann eine mittlere effektive Korngröße aus dem Ausmaß der Abschwächung der inneren Totalreflexion bestimmt werden, da viele kleine Staubpartikel wesentlich mehr Materie in optische Wechselwirkung mit evaneszenten Wellen des Lichts im optischen Fenster bringen als wenige große Staubpartikel.
  • Mit Hilfe der Messung der optischen Eigenschaft des Staubs kann auch die chemische Zusammensetzung des Staubs bestimmt werden. Insbesondere durch Analyse der spektralen Abhängigkeit der optischen Eigenschaft ist eine Überwachung der chemischen Zusammensetzung leicht möglich. Ein Aspekt, der hier besonders relevant sein kann, ist die Überwachung des Feuchtigkeitsgehalts des Staubs, also beispielsweise die Messung des an der Oberfläche der Staubpartikel gebundenen Wasseranteils oder auch die Messung von strukturell gebundenem Wasser. Dies ist mit Hilfe der gut bekannten Absorptionsbanden von Wasser im infraroten Bereich des Spektrums besonders leicht möglich.
  • Der zu überwachende automatisierte Prozess kann die Zuführung von Kohlenstaub in einem Kohlekraftwerk sein. Mit Hilfe der Messung der optischen Eigenschaft des Kohlenstaubs kann die Einhaltung eines vorgegebenen Prozessfensters überwacht und/oder geregelt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 einen Querschnitt der Staubleitung nach einem ersten Ausführungsbeispiel in schematischer Seitenansicht zeigt,
  • 2 einen Detailausschnitt des optischen Sensors nach dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
  • 3 einen vergleichbaren Detailausschnitt des optischen Sensors nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Staubleitung 1 nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist ein Ausschnitt der Staubleitung 1, der einen optischen Sensor 15 zur Überwachung des Staubs 2 enthält, der in 1 durch seinen Sondenkörper 12 und sein optisches Fenster 14 wiedergegeben ist. Der optische Sensor 15 ist in einer Einbuchtung 8 der Staubleitung 1 angeordnet. Die Staubleitung 1 dient zum Transport von Staub 2 entlang einer Transportrichtung 6. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Staubleitung 1 eine Leitung zum Transport von Kohlenstaub zu einer Verbrennungsanlage in einem Kraftwerk. Der Kohlenstaub wird hier am selben Standort wie die Verbrennungsanlage in einer Mahlanlage erzeugt. Er kann aber auch alternativ bereits in Staubform geliefert werden. Die chemische Zusammensetzung des Kohlenstaubs, insbesondere die Feuchtigkeit und der Heizwert der Kohle sollen während der Zufuhr des Kohlenstaubs laufend überprüft werden, um zu gewährleisten, dass die Verbrennungsanlage innerhalb des gewünschten Prozessfensters arbeitet und die elektrische Soll-Leistung des Kraftwerks erfüllt. Diese elektrische Soll-Leistung kann im Tagesverlauf unterschiedlich sein, was eine wiederholte Neueinstellung und Überprüfung der Prozessparameter notwendig macht. Auch bei konstanter Soll-Leistung des Kraftwerks können Qualitätsschwankungen im Heizwert des Kohlenstaubs durch andere Parameter, beispielsweise einen geänderten Massenfluss, ausgeglichen werden, so dass die gesamte Heizleistung konstant bleibt. Die gemessenen Daten zur chemischen Zusammensetzung können weiterhin zur Überprüfung der Qualität der Ausgangsstoffe, also der Rohkohle dienen. Gemessene Daten zur mittleren Korngröße des Kohlenstaubs können außerdem als Regelungsgrößen bei der Einstellung der Parameter der vorgelagerten Mahlanlage dienen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kohlekraftwerk ein Kraftwerk für Steinkohlenstaub. Es sind jedoch alternative Beispiele mit Kraftwerken für Braunkohlestaub und Steinkohlestaub denkbar. Es sind auch kombinierte Kraftwerke möglich, bei denen alternativ Steinkohlestaub oder Braunkohlestaub verbrannt werden kann, und bei denen die Bestimmung und Überwachung der zu einem jeweiligen Zeitpunkt verwendeten Kohleart besonders wichtig ist. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind Staubleitungen, die in industriellen Herstellungsprozessen staubförmige Ausgangsstoffe zu einer Anlage transportieren, beispielsweise Mehl, Kakao oder Stärke bei der Lebensmittelherstellung. Alternativ können Stäube, die bei Prozessen der Materialbearbeitung als Abfallprodukte entstehen, beispielsweise Holz- oder Metallstäube in Säge- oder Schleifwerken, über eine ähnliche Staubleitung abtransportiert werden. Dabei kann die Überwachung der Staubparameter durch die optische Messung beispielsweise dazu dienen, diese Abfallprodukte laufend auf umweltbelastende oder gesundheitsschädliche Stoffe zu überprüfen, oder aber die Prozessparameter des Materialbearbeitungsprozesses zu überwachen.
  • Bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sammelt sich der Staub 2 während des Transports in der Einbuchtung 8 der Staubleitung an. Insbesondere lagert sich der Staub auf dem optischen Fenster 14 an, was eine optische Messung der Staubparameter ermöglicht. Nach einer optischen Messung der Staubeigenschaften wird die Einbuchtung 8 wieder weitgehend von Staub 2 befreit, indem durch die Gaseinlassdüsen Luft in die Einbuchtung 8 eingeblasen wird. Die Gaseinlassdüsen sind hier als Sperrluftdüsen 10 realisiert. Allerdings können auch andere nichtentzündliche Gase zur Reinigung des optischen Fensters 14 verwendet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind acht Sperrluftdüsen 10 so um das optische Fenster 14 angeordnet, dass die verschiedenen Flächen des Fensters 14 aus verschiedenen Einfallswinkeln nacheinander mit Druckluft gereinigt werden und somit eine möglichst weitgehende Entfernung des Staubs 2 aus der Einbuchtung 8 erfolgt. Nach der Reinigung mit Sperrluft wird der Luftstrom abgeschaltet. Die Einbuchtung kann sich erneut mit Staub füllen, und es kann ein erneuter Messwert ermittelt werden. Beispielsweise kann eine Wiederholung der Messung jeweils nach einigen Sekunden erfolgen. Alternativ können die Sperrluftdüsen auch asymmetrisch angeordnet sein. Beispielsweise kann auch eine einzelne Sperrluftdüse so angeordnet sein, dass sie den Luftstrom in Richtung der Staubleitung bläst.
  • In der Figur sind die fein verteilten Staubpartikel 2 nur schematisch zu verstehen. Bei einem Prozess zur Zufuhr von Staubkohle werden in Wirklichkeit die Staubpartikel 2 in wesentlich dichterer Konzentration durch die Leitung transportiert werden. Es wird jedoch häufig so sein, dass sich in einer Einbuchtung 8 eine noch dichter gepackte Ansammlung von Staubpartikeln 2 absetzt als im eigentlichen Transportrohr, das in der 1 durch seine Außenwand 4 wiedergegeben ist. Die Messung der Staubeigenschaft innerhalb der Einbuchtung macht das Messergebnis relativ unabhängig von der prozessabhängigen Variation der Dichte des Staubstroms in der Transportleitung. Für eine reproduzierbare Wiederholung der Messbedingungen ist es wichtig, dass die Packungsdichte der Staubkörner 2 von Messung zu Messung vergleichbar ist. Auch die Form und Größe der Einbuchtung 8 hat dabei einen Einfluss auf die Menge an pro Messzyklus abgelagertem Staub 2, die Reproduzierbarkeit der Staubansammlung vor einer Messung und die Möglichkeit zu einer reprozierbaren Reinigung der Einbuchtung 8. Die Einbuchtung 8 kann beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen und vorteilhaft etwa 3 bis 30 mm breit sowie 3 bis 30 mm tief sein. Das Aspektverhältnis, also das Verhältnis zwischen Breite und Tiefe der Einbuchtung kann dabei größer oder kleiner als 1 sein. Alternativ zu einer zylinderförmigen Einbuchtung 8 sind auch andere Formen denkbar, beispielsweise eine gewölbte Form, eine Quaderform, ein Teil einer Kegelform oder eine Trapezform.
  • Eine schematische Detailansicht des im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten optischen Sensors 15 ist in 2 gezeigt. Dieser optische Sensor arbeitet nach dem Prinzip der abgeschwächten Totalreflexion. Von einer Lichtquelle 22 wird hier Infrarotstrahlung durch einen ersten Lichtwellenleiter 18 in das optische Fenster 14 eingekoppelt. Das optische Fenster 14 hat in diesem Beispiel einen trapezförmigen Querschnitt, was dazu führt, dass bei einem beispielhaften Strahlengang 17 das Infrarotlicht an drei Flächen an der Außenseite des optischen Fensters 14 reflektiert wird. Das Material des optischen Fensters 14 hat bei der verwendeten Lichtwellenlänge einen Brechungsindex oberhalb von 2. In diesem Beispiel ist das optische Fenster aus Zinkselenid gefertigt. Der Brechungsindex des optischen Fensters 14 ist jedenfalls so hoch, dass bei einem typischen Strahlengang 17 das Licht auf der Innenseite des Fensters 14 totalreflektiert wird. Ist jedoch Staub 2 dicht an der Oberfläche des optischen Fensters 14 angelagert, so kann eine Wechselwirkung des Staubs mit evaneszenten Wellen des Lichts stattfinden, und die innere Totalreflexion wird für diejenigen Wellenlängen besonders abgeschwächt, für die eine starke Absorption der Strahlung im Staubkorn gegeben ist. Die verbleibende totalreflektierte Strahlung 17 wird von einem zweiten Lichtwellenleiter 12 durch den Sondenkörper 12 zu einem Photodetektor 24 geleitet. Das durch den optischen Sensor 12 gemessene Signal wird an eine hier nicht gezeigte Ausleseeinheit weitergeleitet. Die Lichtquelle 22 kann monochromatisches oder polychromatisches Licht aussenden. Im Fall von polychromatischem Licht kann zusätzlich ein hier nicht gezeigtes Element zur Aufspaltung des Lichts in seine spektralen Komponenten und/oder zur Selektion einer dieser Komponenten vorhanden sein. Alternativ kann ein Interferometer so im Strahlengang angeordnet sein, dass eine rechnerische Bestimmung der einzelnen Wellenlängenanteile, insbesondere der abgeschwächten Totalreflexion als Funktion der Wellenlänge möglich ist.
  • In 3 ist eine alternative Ausgestaltung eines optischen Sensors 25 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Anordnung der Einbuchtung 8 und der Sperrluftdüsen 10 in der Staubleitung 1 soll dabei analog zum in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sein. Der optische Sensor 25 arbeitet nach dem Prinzip der diffusen Reflexion. Hierzu sind beispielsweise zwei Lichtquellen 22 so angeordnet, dass ihre Strahlung durch zwei Lichtwellenleiter 20 und 28 in das optische Fenster 14 eingekoppelt wird. Das optische Fenster 14 ist aus einem Material mit einem Brechungsindex unterhalb von 1.6 ausgebildet, in diesem Beispiel aus Quarzglas. Das Licht der Lichtquelle ist hier sichtbares Licht, das in einem beispielhaften Strahlengang 27 aus dem optischen Fenster 14 ausgekoppelt wird und von einem in der Nähe befindlichen Staubkorn 2 diffus reflektiert werden kann. Bei der diffusen Reflexion ergibt sich eine breite Winkelverteilung des reflektierten Lichts, und der Ausfallswinkel ist nicht notwendigerweise gleich dem Einfallswinkel. Teile des reflektierten Lichts können von dem zweiten Lichtwellenleiter eingefangen und zu dem optischen Sensor 25 geleitet werden. Auch hier kann die Wellenlänge des Lichts durch hier nicht gezeigte zusätzliche Elemente selektiert werden. Die optische Messung kann nacheinander für verschiedene Wellenlängen im Spektralbereich der Lichtquelle durchgeführt werden, oder es ist eine gleichzeitige Messung aller Wellenlängen über eine interferometrische Messung möglich. In jedem Fall kann die Stärke der diffusen Reflexion als Funktion der Wellenlänge ermittelt werden, was eine Messung der materialabhängigen Absorptionseigenschaften des Staubs 2, aber auch der Staubdichte und/oder der mittleren Korngröße möglich macht.
  • Beide Ausführungsbeispiele erlauben es, die Eigenschaften des Staubs wie chemische Zusammensetzung, Feuchtigkeit und Korngröße durch regelmäßig wiederholte Messungen kontinuierlich zu überwachen und zugehörige Prozessparameter unter Verwendung der Messsignale zu regeln. Diese Ausgestaltung der Staubleitung 1 ermöglicht Messungen in einer explosionsgeschützten Umgebung bei geringem Verschleiß der optischen Sensoren 15, 25.

Claims (15)

  1. Staubleitung (1) zum Transport von Staub (2) in einem automatisierten Prozess mit wenigstens einem optischen Sensor (15, 25) zur Überwachung einer Eigenschaft des Staubs (2), dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (15, 25) in einer Einbuchtung (8) der Staubleitung (1) angeordnet ist, wobei die Einbuchtung (8) mit wenigstens einer Gaseinlassdüse (10) zur Entfernung des Staubs (2) von dem optischen Sensor (15, 25) ausgestattet ist.
  2. Staubleitung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (15, 25) ein Sensor zur Messung einer Reflexion ist, der wenigstens einen Sondenkörper (12) und ein optisches Fenster (14) umfasst.
  3. Staubleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (15, 25) wenigstens eine Lichtquelle (22) zum Aussenden von Licht in das optische Fenster (14), wenigstens einen Photodetektor (24) zum Messen von Licht und wenigstens einen Lichtwellenleiter (18, 20, 22) umfasst.
  4. Staubleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (15, 25) wenigstens ein Element zur Aufspaltung von Licht in seine spektralen Komponenten und/oder zur rechnerischen Ermittlung der spektralen Komponenten von Licht durch eine Fourieranalyse umfasst.
  5. Staubleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gaseinlassdüsen (10) in der Einbuchtung (8) der Staubleitung (1) angeordnet sind, die so ausgebildet sind, dass sie Luft in wenigstens zwei unterschiedlichen Winkeln zu einer Transportrichtung (6) des Staubs (2) in die Einbuchtung (8) einblasen können.
  6. Staubleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der optische Sensor (15) ein Sensor ist, der zur Messung der abgeschwächten inneren Totalreflexion von Licht im optischen Fenster (14) geeignet ist, und bei dem der Brechungsindex des optischen Fensters (14) wenigstens 1.5 ist, insbesondere wenigstens 2.0.
  7. Staubleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der optische Sensor (25) ein Sensor ist, der zur Messung der diffusen Reflexion von Licht am Staub (2) geeignet ist.
  8. Verfahren zur Messung einer Eigenschaft von Staub (2) in einer Staubleitung (1), das wenigstens folgende Schritte aufweist: – Transport von Staub (2) durch eine Staubleitung (1) – Messung einer optischen Eigenschaft des Staubs (2) mittels wenigstens eines in einer Einbuchtung (8) der Staubleitung (1) angeordneten optischen Sensors (15, 25), – Entfernung des Staubs (2) von dem optischen Sensor (15, 25) durch Einblasen von Luft mittels wenigstens einer in der Einbuchtung (8) angeordneten Gaseinlassdüse (10).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die vorgenannten Schritte mehrfach wiederholt werden, um einen automatisierten Prozess zu überwachen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die optische Eigenschaft des Staubs (2) die Abschwächung der inneren Totalreflexion von Licht in einem optischen Fenster (14) des optischen Sensors (15) durch angelagerten Staub (2) ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die optische Eigenschaft des Staubs (2) die diffuse Reflexion von Licht an in der Einbuchtung (8) enthaltenem Staub (2) ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die optische Eigenschaft des Staubs (2) als Funktion der Wellenlänge von durch eine Lichtquelle (22) des optischen Sensors (15, 25) ausgesendeten Lichts gemessen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem mit Hilfe der Messung der optischen Eigenschaft des Staubs (2) die Korngröße des Staubs (2) bestimmt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem mit Hilfe der Messung der optischen Eigenschaft des Staubs (2) die chemische Zusammensetzung des Staubs (2) bestimmt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem der automatisierte Prozess die Zuführung von Kohlenstaub in einem Kohlekraftwerk ist und bei dem mit Hilfe der Messung der optischen Eigenschaft des Kohlenstaubs die Einhaltung eines vorgegebenen Prozessfensters überwacht und/oder geregelt wird.
DE102013203109.2A 2013-02-26 2013-02-26 Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub Withdrawn DE102013203109A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013203109.2A DE102013203109A1 (de) 2013-02-26 2013-02-26 Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub
EP14705317.7A EP2946191A1 (de) 2013-02-26 2014-02-11 Staubleitung mit optischem sensor und verfahren zur messung der zusammensetzung von staub
CN201480010598.0A CN105008894A (zh) 2013-02-26 2014-02-11 具有光学传感器的粉尘管和用于测量粉尘组成的方法
PCT/EP2014/052594 WO2014131611A1 (de) 2013-02-26 2014-02-11 Staubleitung mit optischem sensor und verfahren zur messung der zusammensetzung von staub
US14/770,663 US9599557B2 (en) 2013-02-26 2014-02-11 Dust line with optical sensor, and method for measuring the composition of dust

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013203109.2A DE102013203109A1 (de) 2013-02-26 2013-02-26 Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013203109A1 true DE102013203109A1 (de) 2014-08-28

Family

ID=50137629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013203109.2A Withdrawn DE102013203109A1 (de) 2013-02-26 2013-02-26 Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9599557B2 (de)
EP (1) EP2946191A1 (de)
CN (1) CN105008894A (de)
DE (1) DE102013203109A1 (de)
WO (1) WO2014131611A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015113985A1 (de) * 2014-01-31 2015-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Probenaufnahme für eine messeinrichtung zum messen einer staubprobe
WO2016146337A1 (de) 2015-03-16 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Schutzvorrichtung für eine erosive umgebung und verfahren zur überwachung einer schutzschicht in einer erosiven umgebung
US9599557B2 (en) 2013-02-26 2017-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Dust line with optical sensor, and method for measuring the composition of dust
DE102015116474A1 (de) 2015-09-29 2017-03-30 Hochschule Reutlingen Verfahren zum Ermitteln von Deskriptoren, welche mit Eigenschaften eines Partikelkollektivs korrelieren

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214799A1 (de) 2013-07-29 2015-01-29 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
DE102015122995A1 (de) * 2015-12-30 2017-07-06 Blue Ocean Nova AG Vorrichtung zur Analyse von einem sich in einem Produktraum befindenden zu analysierenden Gut
US9933335B2 (en) * 2016-06-17 2018-04-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Combustion gas sensor assembly for engine control
CN106069958A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 鲁东大学 面向物联网的水产品养殖环境多用途装置和方法
EP3392855B1 (de) * 2017-04-19 2021-10-13 Siemens Schweiz AG Verfahren und vorrichtung zum abgleich eines rauchmelders
DE102017211040A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Partikeln
CN107490563A (zh) * 2017-07-31 2017-12-19 浙江大学昆山创新中心 一种监测仪器窗口片积尘的测量装置及方法
EP3855215A4 (de) * 2018-09-18 2021-11-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Tiefenerfassungsvorrichtung, tiefenerfassungsverfahren und programm
WO2020178564A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Vidya Holdings Ltd Improvements in or relating to an optical element
WO2020239762A1 (en) * 2019-05-27 2020-12-03 Trinamix Gmbh Spectrometer device for optical analysis of at least one sample
TWI760895B (zh) * 2019-11-06 2022-04-11 美商恩特葛瑞斯股份有限公司 光學感測器窗清潔器
CN111624140B (zh) * 2020-05-18 2021-08-17 武汉理工大学 一种煤粉泄漏流场分布测量装置及方法
US20230095478A1 (en) * 2021-09-29 2023-03-30 Kidde Technologies, Inc. Compressed gas cleaning of windows in particle concentration measurement device
CN114563316A (zh) * 2022-03-08 2022-05-31 中国计量大学 一种油烟颗粒数浓度与VOCs同步检测方法及应用
CN115041467B (zh) * 2022-08-16 2022-11-04 江苏京创先进电子科技有限公司 刀片检测机构及划片机
CN116297272B (zh) * 2023-05-22 2023-08-18 北京易兴元石化科技有限公司 在线煤质分析系统及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628028A (en) * 1968-03-01 1971-12-14 Honeywell Inc Window cleaning apparatus for photometric instruments
US3975084A (en) * 1973-09-27 1976-08-17 Block Engineering, Inc. Particle detecting system
US4583859A (en) * 1984-03-30 1986-04-22 The Babcock & Wilcox Company Filter cleaning system for opacity monitor
DE3851176T2 (de) * 1987-04-27 1995-01-19 Preikschat F K Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Teilchen.
DE4426088A1 (de) * 1993-08-21 1995-03-02 Durag Ind Elektronik Gmbh & Co Spüllufteinheit für ein Staubkonzentrations- und Rußzahlmeßgerät
AT405216B (de) * 1995-03-30 1999-06-25 Evn En Versorgung Niederoester Vorrichtung zur bestimmung des kohlegehaltes in asche und strahlungsablenkelement hiefür
WO2003060480A1 (en) * 2002-01-17 2003-07-24 L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for real-time monitoring of furnace flue gases
WO2006087546A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Greenbank Terotech Limited A device and a method for generating data relating to particles in a particulate material
WO2009060358A2 (en) * 2007-11-05 2009-05-14 Koninklijke Philips Electronics N. V. Method for detecting redispersion of beads
DE102010019076A1 (de) * 2010-04-30 2011-11-03 Continental Automotive Gmbh Optischer Rußpartikelsensor
US20120154161A1 (en) * 2009-07-07 2012-06-21 Xtralis Technologies Ltd Chamber condition

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2391940B (en) 1999-01-12 2004-03-31 Baker Hughes Inc Optical tool and method for analysis of formation fluids
GB2396023A (en) 2002-10-05 2004-06-09 Oxford Lasers Ltd Imaging system with purging device to prevent adhesion of particles
DE202005011177U1 (de) * 2005-07-15 2006-11-23 J & M Analytische Mess- Und Regeltechnik Gmbh Vorrichtung zur Analyse, insbesondere fotometrischen oder spektralfotometrischen Analyse
US7750302B2 (en) 2008-09-09 2010-07-06 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for detecting naphthenic acids
US8451444B2 (en) 2009-06-25 2013-05-28 Ut-Battelle, Llc Optical backscatter probe for sensing particulate in a combustion gas stream
CN202013208U (zh) 2011-04-01 2011-10-19 天津长城科安电子科技有限公司 便携式智能环境检测仪
DE102013203109A1 (de) 2013-02-26 2014-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628028A (en) * 1968-03-01 1971-12-14 Honeywell Inc Window cleaning apparatus for photometric instruments
US3975084A (en) * 1973-09-27 1976-08-17 Block Engineering, Inc. Particle detecting system
US4583859A (en) * 1984-03-30 1986-04-22 The Babcock & Wilcox Company Filter cleaning system for opacity monitor
DE3851176T2 (de) * 1987-04-27 1995-01-19 Preikschat F K Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Teilchen.
DE4426088A1 (de) * 1993-08-21 1995-03-02 Durag Ind Elektronik Gmbh & Co Spüllufteinheit für ein Staubkonzentrations- und Rußzahlmeßgerät
AT405216B (de) * 1995-03-30 1999-06-25 Evn En Versorgung Niederoester Vorrichtung zur bestimmung des kohlegehaltes in asche und strahlungsablenkelement hiefür
WO2003060480A1 (en) * 2002-01-17 2003-07-24 L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for real-time monitoring of furnace flue gases
WO2006087546A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Greenbank Terotech Limited A device and a method for generating data relating to particles in a particulate material
WO2009060358A2 (en) * 2007-11-05 2009-05-14 Koninklijke Philips Electronics N. V. Method for detecting redispersion of beads
US20120154161A1 (en) * 2009-07-07 2012-06-21 Xtralis Technologies Ltd Chamber condition
DE102010019076A1 (de) * 2010-04-30 2011-11-03 Continental Automotive Gmbh Optischer Rußpartikelsensor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9599557B2 (en) 2013-02-26 2017-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Dust line with optical sensor, and method for measuring the composition of dust
WO2015113985A1 (de) * 2014-01-31 2015-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Probenaufnahme für eine messeinrichtung zum messen einer staubprobe
WO2016146337A1 (de) 2015-03-16 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Schutzvorrichtung für eine erosive umgebung und verfahren zur überwachung einer schutzschicht in einer erosiven umgebung
DE102015204710A1 (de) 2015-03-16 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Schutzvorrichtung für eine erosive Umgebung und Verfahren zur Überwachung einer Schutzschicht in einer erosiven Umgebung
DE102015116474A1 (de) 2015-09-29 2017-03-30 Hochschule Reutlingen Verfahren zum Ermitteln von Deskriptoren, welche mit Eigenschaften eines Partikelkollektivs korrelieren

Also Published As

Publication number Publication date
EP2946191A1 (de) 2015-11-25
WO2014131611A1 (de) 2014-09-04
US20160003736A1 (en) 2016-01-07
CN105008894A (zh) 2015-10-28
US9599557B2 (en) 2017-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013203109A1 (de) Staubleitung mit optischem Sensor und Verfahren zur Messung der Zusammensetzung von Staub
DE2014530C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration von in einem Medium suspendierten Teilchen
EP2003441B1 (de) ATR-Sensor
DE102009055023B4 (de) Vorrichtung zur Messung der Massenkonzentration von im Abgas von Feststoffverbrennungsvorrichtungen vorhandenem Feinstaub
DE2609246A1 (de) Verfahren und anordnung zur messung der massendichte von in einem stroemenden medium suspendierten partikeln
DE2351922A1 (de) Vorrichtung zum nachweis von makroteilchen in einem gasstrom
DE112017008060T5 (de) Zubehörteil für ein Infrarot-Spektrometer
WO2006092275A2 (de) Verfahren zur bestimmung der art, grösse, und/oder konzentration von bestandteilen in einer probe mittels raman-spektroskopie
EP0550542B1 (de) Vorrichtung zur qualitativen und/oder quantitativen bestimmung der zusammensetzung einer zu analysierenden probe
DE102019003704A1 (de) Verfahren zum Bestimmen der Partikelgrößenverteilung eines Aerosols und Aerosol-Messgerät
EP3008434B1 (de) Libs-messtubus
DE3938142C2 (de)
DE102018131128A1 (de) Optischer Sensor
AT515495B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Partikelkonzentration eines mit Partikel geladenen Messgases
WO2000036401A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur auswertung von spektroskopischen messungen an festen materialien mit räumlich und/oder zeitlich variierenden oberflächen
DE3917571C2 (de)
DE102020122393A1 (de) Messgerät und Verfahren einer Papierbahn
DE102017108552B4 (de) Spektrometrischer Messkopf mit mehreren Transmissionslicht-Eintrittsfenstern
DE10004612A1 (de) Einrichtung zum berührungslosen Messen von Eigenschaften einer bewegten Materialbahn aus Papier oder Pappe
EP3575776A1 (de) Messsystem für kleinvolumige schüttgüter
DE4303178B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Parametern von Stoffen
WO2014044474A1 (de) Messsonde und verfahren zur quantitativen erfassung von eigenschaften und/oder inhaltsstoffen einer suspension
WO2014044473A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von eigenschaften und/oder inhaltsstoffen einer suspension
DE102012019383B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Partikelanzahlkonzentration kleiner Partikel in Gas
DE19616245C2 (de) Verfahren und Anordnung zum zerstörungsfreien, berührungslosen Prüfen und/oder Bewerten von Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen und Biomaterialien

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee