DE2757032A1 - Verfahren zur ermittlung des bei der partialoxydation von feinkoernigen bis staubfoermigen festen brennstoffen dem vergaser zugefuehrten brennstoffstromes - Google Patents
Verfahren zur ermittlung des bei der partialoxydation von feinkoernigen bis staubfoermigen festen brennstoffen dem vergaser zugefuehrten brennstoffstromesInfo
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Description
-ν Essen, aen 16. Dezember 1977
4- N 4750/8h Dr. Ha/Wi.
Verfahren zur Ermittlung des bei der Partialoxydation von feinkörnigen bis staubförmigen festen Brennstoffen
dem Vergaser zugeführten Brennstoffstromes .
Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 42 537. 6) betrifft ein Verfahren
zur Ermittlung des bei der Partialoxydation (Vergasung) von feinkörnigen bis staubförmigen festen Brennstoffen dem Vergaser
zugeführten Brennstoffstromes, wobei der in einem gas- bzw. dampfförmigen Medium suspendierte feinkörnige bis staubförmige feste
Brennstoff unmittelbar vor dem Eintritt in den Vergaser durch eine radiometrische Dichtemessung erfasst wird.
Das Hauptpatent beschreibt dabei insbesondere die Anwendung des erfindungs gemüse en Verfahrens für den Fall, in dem der feinkörnige
bis β taubfür mi ge feste Brennstoff zur Einführung in den Vergaser in
den gas- bzw. dampfförmigen Reaktionsmedien - Sauerstoff bsw. Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft und Wasserdampf - suspendiert
wird. Die ermittelten Werte für den Volumens tr om der gas- bzw. dampfförmigen Reaktionsmedien sowie der bei der radiometrischen
Dichtemessung des Brennstoffstromes erhaltene Wert für die
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Gesamtdichte ( X ges.) werden dabei in eine Rechenschaltung eingespeist,
in der sie gemäss einer bestimmten mathematischen Beziehung in ein Massenstromsignal für die Brennstoffzufuhr umgewandelt
werden. Hierbei wird allerdings der Volumenstrom der Kohle als vernachlässigbar angesehen und geht nicht in die Messschaltung
ein.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Annahme nur
dann gerechtfertigt ist, wenn die Beladung des gas- bzw. dampfförmigen Mediums mit feinkörnigem bzw. staubförmigem Brennstoff nur bis
etwa 2 kg Brennstoff/m Gas beträgt. Andererseits hat sich jedoch ergeben, dass in vielen Fällen der genannte Wert überschritten werden
muss, beispielsweise wenn der Vergaser unter erhöhtem Druck betrieben werden soll. Die Werte für die Beladung können daher tatsächlich
in der Grössenordnung von 300 kg Brennstoff/m Ga* und darüber
liegen. In diesen Fällen kann jedoch der Volumens tr om des Brennstoffes nicht mehr vernachlässigt werden und muss in der Messschaltung
berücksichtigt werden.
Im Gegensatz zu der im Hauptpatent beschriebenen Arbeitsweise wird
ausserdem in vielen Fällen der feinkörnige bis staubförmige Brennstoff
nicht in den gas- bzw. dampfförmigen Reaktionamedien Sauerstoff bzw.
Luft und Wasserdampf, sondern in einem inerten Trägergas, vorzugsweise Stickstoff, suspendiert. /
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Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb eine Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Hauptpatent, wobei einerseits der Volumenstrom
des Brennstoffes in der Messschaltung berücksichtigt werden soll und andererseits der Brennstoff in einem inerten Trägergas,
vorzugsweise Stickstoff, suspendiert werden soll.
Die erfindungsgemässe Arbeitsweise ist dabei dadurch gekennzeichnet,
dass in der entaprechenden Zuführungsleitung der Volumenstrom des Trägergases (Vn ) aowie die Dichte dea Trägergaaea (f N2)
ermittelt werden, worauf die erhaltenen Messwerte ebenso wie das
zuvor ermittelte spezifische Gewicht dea Brennstoffes (^k) un<* ^er
bei der radiometrie chea Dichtemeaaung dea Brennstoffs tr ome β erhaltene
Wert für die Gesamtdichte (^gea.) in eine Rechenschaltung eingespeist
werden, in der die eingegebenen Werte in ein Maaaenstromaignal für die Brennatoffzufuhr (M^) gemäss der mathematischen Beziehung
N2- 5 gea.
2 J gea. -
umgewandelt werden.
Der voratehenden Formel liegen dabei folgende Beziehungen zugrunde,
wobei die angewandten Symbole folgende Bedeutung haben :
Mx. = Massenstrom dea Brennstoffes
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)K = Dichte (spezifisches Gewicht) des Brennetoffee
^K = Volumenstrom dee Brennetoffee
?gee. = Mge*· = MK + MN2 a MK + MN2
v +vN2 M£_ +Vn
= MK + MN2
mk . ^gSi, - mk = MNz - vN2 . /ge.
MK - ""<■ ' VN-fi
?gee. -
MK = ?K
MK
'K
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- Fig. 1 : Eine Schaltskizze für die Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens
und
Fig. 2 : eine Vorrichtung zur Durchführung der radiometrischen Dichtemessung.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll nachfolgend
an Hand der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltskizze erläutert werden. Die Vorrichtung 1 aur radiometrischen Dichtemessung ist dabei zu beiden
Seiten der Zurührungsleitung 2 für das Brennstoff-Trägergasgemisch
vor dem Eintritt in den Vergaser 4 angeordnet. Bezüglich der Wirkungsweise
der Vorrichtung 1 wird auf die Ausführungen im Hauptpatent sowie die dort zitiert· Literaturstell· aus "Elektroanzeiger", 1974, Nr. 7,
S. 132 - 134, verwiesen. In Fig. 2 ist ausserdem eine bevorzugte Ausführungsform
einer derartigen Vorrichtung dargestellt. In das durch die Zuführungsleitung 2 strömende Trägergas wird der aus dem Bunker 11
entnommene feinkörnige bis staubförmig· Brennstoff über die Leitung 12
eingespeist. Als Trägergas dient vorzugsweise Stickstoff. Es kann aber
gegebenenfalls auch ein anderes geeignetes Trägergas verwendet werden. Zur Durchführung des eründungsgemässen Verfahrens wird das Trägergas
zunächst durch die Messeinrichtung (Messblenden) 3 geleitet, in der der Volumenstrom Vm nach dem Prinzip der Differenzdruckmea-
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sung ermittelt wird. Der erhaltene Messwert wird über den Messwertumformer
5 auf den Rechenoperator 6 übertragen. Der Messwertumformer 5 formt zunächst den sich in der Messeinrichtung (Meesblenden) 3
bildenden Differenzdruck entsprechend dem Messbereich in ein äquivalentes pneumatisches oder elektrisches Einheit·signal um, welches als
Wert für Vjq dient. Im Rechenoperator 6 wird dann dieser Wert für Vjq
mit dem Wert für das spezifische Gewicht des Brennstoffes JK multipliziert.
Dieses wird dabei separat ermittelt und bleibt bei gleichbleibender Brennstoffzasamxnensetzung längere Zeit konstant. Die Eingabe von
'K in den Rechenoperator 6 erfolgt über einen sogen. Faktoreinsteller 7,
der eine Dichteskala enthält, an der mittels eines Drehknopfe β der separat
ermittelte Wert für ?K eingestellt wird. Der Faktoreineteller 7 gibt ebenfall·
ein entsprechende· pneumatisches oder elektrisches Einheit·signal ab,
da· im Rechenoperator 6 al· Wert für JK dient.
Da· durch die Zuführungsleitung 2 strömende Trägergas wird anschliessend
in der Messeinrichtung 8 einer Dichtemessung unterworfen, über den Messwertumformer
9 wird der erhaltene Wert für ' N? in den Rechenoperator
10 eingespeist. Die Gasdichtemessung wird dabei nach bekannten Arbeite-Prinzipien,
wie Gasdichtewaage oder Sohlender gebläse, durchgeführt und der Messwertumformer 9 dient wiederum dazu, den Messwert aus der Mess·
einrichtung 8 in ein entaprechndea pneumatiache· oder elektrisch·· Einheit·-
'signal umzuformen, das als Rechengrösse für 'N2 im Rechenoperator
dient.
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Gleichzeitig wird in den Rechenoperator 10 über den Messwertumformer
13 der durch die radiometrische Dichtemessung in der Vorrichtung 1 er-
haltene Wert für die Gesamtdichte 'ge·, eingespeist, wobei im Rechen-
q q
Q
Wert für 'ges. wird ausserdem in den Rechenoperator 14 übertragen, in den ausserdem der Wert des spezifischen Gewichtes des Brennstoffes ]zr eingegeben wird, worauf die Differenz 'ges. - 'K gebildet wird.
Wert für 'ges. wird ausserdem in den Rechenoperator 14 übertragen, in den ausserdem der Wert des spezifischen Gewichtes des Brennstoffes ]zr eingegeben wird, worauf die Differenz 'ges. - 'K gebildet wird.
ο q
in den Rechenoperator 15 eingespeist, in dem der Quotient - ^ " ^f,*·
»g««--'K
gebildet wird. Dieser Quotient wird schliesslich im Rechenoperator 16
mit dem aus dem Rechenoperator 6 kommenden Wert für Vjj ' J>
κ multipliziert, ·ο da·· gemüse der weiter oben angegebenen Formel der Wert
Mk für den Maasenstroxn de· Brennstoffe· erhalten wird. Entsprechend
dem Hauptpatent wird dieser Wert auf dl« Stelleinrichtung 17 übertragen,
die die Sicherheit·verriegelung des Vergaser· 4 steuert. Anstelle der
einzelnen Rechenoperatoren 6, 10, 14, 15 und 16 kann natürlich auch ein
einziger Prozeßrechner üblicher Bauart eingesetzt werden, der die einzelnen
Rechenoperationen in der vorbeschriebenen Programmfolge ausführt.
Wie beixn Verfahren nach dem Hauptpatent ist auch hier die Anwendbarkeit
der beschriebenen Arbeitsweise nicht auf die Partialoxydation von
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Brennstoffen beschränkt. Das Verfahren kann selbstverständlich auch
dort angewandt werden, wo hinsichtlich der Einschleusung eines Brennstoff
stromes in einen Reaktionsraum ähnliche Bedingungen vorliegen wie
bei der Partialoxydation. Beispiele hierfür sind die einer Kokerei vorgeschaltete
Kohle vorwärmung oder die Kohle injektion in den Hochofen.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung der radiometrischen
Dichtemessung kann vorteilhafterweise sowohl beim vorliegenden Verfahren als auch beim Verfahren nach dem Hauptpatent zur Anwendung
gelangen. Die Vorrichtung besteht dabei aus dem Strahlenbehälter 18
und dem Detektor 19, zwischen denen die Zuführungsleitung Z angeordnet ist, in der sich das Messgut befindet. In dem Strahlenbehälter 18
ist ein geeigneter radioaktiver Strahler, z.B. Strontium 90, untergebracht.
Die durch das Fenster 20 austretende Strahlung durchdringt, wie die Pfeile andeuten, das in der Zurühr ungs leitung 3 befindliche Me es gut
und wird im Detektor 19, der mit einer Ionisationskammer versehen ist, aufgefangen. Im vorliegenden Fall· sind der Strahlenbehälter 18 und der
Detektor 19 an dem Messbügel 21 befestigt, der höhenverstellbar an einer
senkrecht stehenden Rollschiene 22 angebracht ist.
Es ist hier aber auch eine hier nicht dargestellte Konstruktion möglich,
bei der der Strahlenbehälter und der Detektor über bzw. unter der Zuführungsleitung
an einem senkrecht stehenden Me es bügel befestigt sind, der
auf einer waagerecht angeordneten Rollschiene seitlich verschiebbar ist.
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Durch diese Möglichkeiten der Verschiebbarkeit der Messvorrichtung
ist man jederzeit in der Lage, diese aus der Messposition heraus zubewegen,
falls an der Zuführungsleitung Reparaturen erforderlich sind.
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Claims (2)
1.) Verfahren zur Ermittlung des bei der Partialoxydation (Vergasung)
von feinkörnigen bis staubförmigen festen Brennstoffen
dem Vergaser zugeführten Brennstoffstromes, wobei der in einem gas- bzw. dampfförmigen Medium suspendierte feinkörnige
bis staubförmige feste Brennstoff unmittelbar vor dem Eintritt in den Vergaser durch eine radiometrische Dichtemessung
erfasst wird, nach Patent (Patentanmeldung P 26 42 537. 6), dadurch gekennzeichnet, dass in der entsprechenden Zuführungsleitung
der Volumenstrom des Trägergases (V ) sowie die Dichte dee Trägergaees ( ; ν? ) «rmittelt werden, worauf die erhaltenen
Messwerte ebenso wie das zuvor ermittelte spezifische Gewicht des Brennstoffes ( jk) und der bei der radiometrischen
Dichtemessung des Brennstoff stromes erhaltene Wert für die Gesamtdichte ( J ges.) in eine Rechenachaltung eingespeist werden,
in der die eingegebenen Werte in ein Massenetromsignal für die Brennstoffzufuhr (Μχ) gemäss der mathematischen Beziehung
^K
> ges. - Tj umgewandelt werden .
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** 27t>7032
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Meee vorrichtung zur Anwendung gelangt, bei der der Strahlenbehälter
(18) und der Detektor (19) an einem Meesbügel (21) befestigt sind, der in senkrechter oder waagerechter Richtung
verschoben werden kann .
909826/CIU6
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