DE3212972C2

DE3212972C2 -

Info

Publication number: DE3212972C2
Application number: DE3212972A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Ddr 9200 Freiberg Dd Kretschmer; Norbert Dipl.-Phys. Ddr 9230 Brand-Erbisdorf Dd Beiermann; Guenter Dipl.-Ing. Tietze; Manfred Dr.-Ing. Schingnitz; Peter Dr.-Ing. Ddr 9200 Freiberg Dd Goehler
Original assignee: BRENNSTOFFINSTITUT FREIBERG DDR 9200 FREIBERG DD
Current assignee: NOELL-DBI ENERGIE- UND ENTSORGUNGSTECHNIK GMBH, O-
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1988-12-22
Also published as: ATA140882A; FR2509854A1; FR2509854B1; GB2103371A; HU189585B; YU43270B; AT390143B; DD209089A3; SU1702183A1; GB2103371B; JPS5824820A; DE3212972A1; CS245031B1; YU132082A; US4501156A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Feststoffmassenstroms einer in einem Förderrohr strömenden Feststoff-Trägergas-Suspension der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 27 57 032 ist ein derartiges Verfahren zur Ermittlung des Massenstroms eines in einem Trägergas suspendierten feinkörnigen Brennstoffes bekannt, bei welchem der staubförmige Brennstoff aus einem Bunker in einen Trägergasstrom eingespeist wird. Das Volumen und das spezifische Gewicht des Trägergases werden vor dem Einspeisen des Brennstoffes gemessen. Ferner wird die Dichte der Brennstoff- Trägergas-Suspension stromab der Brennstoffeinspeisung gemessen. In einem Rechner wird aus diesen Meßwerten sowie dem separat ermittelten spezifischen Gewicht des Brennstoffes der Brennstoffmassenstrom nach einem angegebenen Algorithmus errechnet. Dieses bekannte Verfahren arbeitet befriedigend, solange ein Gasaustausch zwischen dem Bunker und der Trägergasleitung ausgeschlossen werden kann. Diese Bedingung ist jedoch in technischen Großanlagen nicht erfüllbar, weil die auftretenden Druckschwankungen im System oder auch das Auffüllen des Bunkers zu Gasströmungen zwischen dem Bunker und der Trägergasleitung führen, die insbesondere bei hohen Brennstoffbeladungen von z. B. 300 kg/m³ zu nicht tolerierbaren Meßfehlern führen. Dieses bekannte Verfahren ist demzufolge für die sog. Dichtstromförderung ungeeignet.

Andere bekannte Meßverfahren z. B. gemäß DE-OS 25 54 565 und DE-OS 29 02 911 berücksichtigen nicht ausreichend die tatsächlich vorliegenden Zustände des in der Meßstrecke strömenden Feststoff-Trägergas-Gemisches, so daß diese Meßverfahren nur angenäherte Meßwerte liefern und für hohe Feststoffbeladungen von mehr als 50 kg Brennstoff pro m³ Gas ungeeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren zur Ermittlung des Feststoffmassenstroms einer Feststoff-Trägergas- Suspension aufzuzeigen, das unabhängig von der Art der Feststoffeinführung in das Förderrohr bei allen technisch realisierbaren Feststoffkonzentrationen und Systemdrücken quantitativ richtige Meßwerte liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Da die Messung des Trägergasvolumenstroms vor der Feststoffeinspeisung entfällt, werden genaue Meßwerte des Massenstroms unabhängig von Art und Betriebsweise der Brennstoffeinführung in den Trägergasstrom und unabhängig vom Gasaustausch zwischen der Förderleitung und dem Bunker erzielt. Darüber hinaus liefert dieses Meßverfahren auch bei der sog. Dichtstromförderung mit Suspensionsdichten von 300 kg Feststoff pro m³ Gas genaue Meßwerte mit einem Fehlerbereich von ± 5% bei Integrationszeiten von weniger als 5 sec.

Auf der Basis der Meßgrößen für den Volumenstrom _G(N) des Fluidisiergases, der Suspensionsdichte ρ _f1 stromauf der Injizierstelle, der Suspensionsdichte ρ _{f 2} stromab der Injizierstelle kann unter Berücksichtigung der Gasmenge _G1 in der Suspension stromauf der Injizierstelle und der Gasmasse _{G 2} in der Suspension stromab der Injizierstelle der Massenstrom _K mit Hilfe des Bilanzansatzes wie folgt bestimmt werden:

_K + _{G 1} + _G(N) · p _G(N) = _K + _{G 2} (1).

Mit der gesondert bestimmten Dichte ρ _K der Feststoffpartikel und der bekannten Gasnormdichte ρ _G(N) sowie durch Messung der Suspensionstemperaturen T₁, T₂ und der Suspensionsdrücke p₁, p₂ jeweils stromauf und stromab der Einspeisstelle des Injektionsgases ergibt sich nach Umrechnung der Gasdichten und Gasvolumina in den Betriebszustand der Massenstrom _K nach der folgenden Beziehung:

Bei höheren Systemdrücken und höheren Feststoffkonzentrationen im Dichtstrombereich genügen jeweils eine Messung der Temperatur und des Druckes, da die Wärmekapazität des Feststoffs überwiegt und Entspannungseffekte vernachlässigt werden können. Damit werden

p₁ = p₂; T₁ = T₂; ρ _{G 1} = ρ _{G 2}.

Die Bestimmung des Massenstroms _K erfolgt dann nach der vereinfachten Beziehung

Aus den angegebenen Gleichungen wird der Massenstrom in einem Mikroprozessor während des Betriebs kontinuierlich auf der Grundlage der erhaltenen Meßgrößen und Festwerte berechnet.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Meßgenauigkeit des Massenstroms wird der Volumenstrom des Injektionsgases, der von der Höhe des Systemdruckes p und des Massenstroms abhängt, so gewählt, daß bei einer Suspensionsdichte ρ _{f 2} ≈ 0,6 · σ _S (ρ _S = Schüttdichte) eine Differenz der Stromdichte ρ _{f 1} - p _{f 2} stromauf und stromab der Injektionsgaseinführung von ca. 100 kg Brennstoff pro m³ Trägergas erzielt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschema der Massenstrommessung aus einem Dosiergefäß bei erhöhtem Systemdruck;

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschema der Massenstrommessung aus einem Bunker.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird Kohlenstaub einer Korndichte ρ _K von 1400 kg/m³ mittels Stickstoff der Normdichte ρ _G(N) von 1,25 kg/m³ bei einem Betriebsdruck p₁ von 3,0 MPa aus einem Dosiergefäß 1 pneumatisch in einer Rohrleitung 3 gefördert. Durch einen in die Rohrleitung 3 eingeschalteten Mischapparat 5 wird ein Injektionsgas 4 mit einem Volumenstrom von _G(N) = 250 m³ i.N./h in die Suspension eingeführt. In einer radiometrischen Meßsonde wurde die Suspensionsdichte ρ _{f 1} stromauf des Mischapparates 5 zu 380 kg/m³ gemessen. In einer zweiten radiometrischen Meßsonde wurde die Suspensionsdichte ρ _{f 2} zu 280 kg/m³ gemessen. Die Temperaturen T₁ und T₂ stromauf und stromab des Mischapparates 5 waren etwa gleich und lagen bei 353 K. Aus den vorstehend angegebenen Gleichungen wurde in einem Prozeßrechner 2 ein Massenstrom von 10 t/h errechnet. Die Länge des porösen Filterrohrs im Mischapparat betrug bei einer lichten Weite der Rohrleitung 3 von 40 mm und bei einer Strömungsgeschwindigkeit der Suspension von 5 cm/s etwa 500 mm.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wurde Kohlenstaub mit einer Korndichte ρ _K = 1400 kg/m³ aus einem Bunker 1 mit Überdruck von p₁ = 0,15 MPa pneumatisch mittels Luft als Trägergas mit einer Normdichte p _G(N) = 1,293 kg/m³ in eine Rohrleitung gefördert. Die Anfangsfließdichte ρ _{f 1} betrug 470 kg/m³. Unmittelbar nach dem Bunkerauslauf wurde dem Feststoffstrom über einen Mischapparat 5 Injektionsgas 4 in einem Volumenstrom _G(N) von 29 m³ i.N./h zugegeben, worauf sich die Suspensions-Fließdichte p _{f 2} auf 280 kg/m³ verringerte. Der Druck p₂ an der dem Mischapparat 5 nachgeordneten Meßstelle betrug 0,10 MPa. Die Temperaturen T₁ und T₂ stromauf und stromab des Mischapparats 5 lagen bei 313 K. Mittels des Prozeßrechners 2 erfolgte auf der Grundlage der vorstehend genannten Gleichungen die Errechnung des Massenstroms _K zu 10 t/h. Die Länge des porösen Filterrohrs im Mischapparat 5 betrug bei einer lichten Weite des Förderrohrs von 40 mm und einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 cm/s etwa 750 mm.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung des Feststoffmassenstroms _K einer in einem Förderrohr strömenden Feststoff-Trägergas- Suspension, bei dem die Dichte ρ _f1 der Suspension im Förderrohr gemessen und zusammen mit der gesondert bestimmten Feststoffdichte einem Prozeßrechner eingegeben werden, der den Feststoffmassenstrom _K bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Feststoff-Trägergas-Suspension ein Injektionsgas eingeführt wird,
daß der Volumenstrom _G(N) des einzuführenden Injektionsgases gemessen wird.
daß die Dichten ρ _f1 und ρ _f2 der Feststoff-Trägergas-Suspension jeweils stromauf und stromab der Einführungsstelle des Injektionsgases gemessen werden und
daß im Prozeßrechner (2) der Feststoffmassenstrom _K auf der Grundlage dieser Meßwerte errechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsgas durch ein poröses staubsperrendes Filterrohr in den Feststoff-Trägergas-Suspensionsstrom eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom des Injektionsgases so bemessen wird, daß sich eine Dichtedifferenz ρ _f1-ρ _f2 der Suspension von mindestens 100 kg/m³ ergibt, wobei die Dichte ρ _f2 der Suspension stromab der Einführungsstelle des Injektionsgases bis zu etwa dem 0,6fachen Wert der Schüttdichte ρ _S des ruhenden Feststoffes beträgt.