DE3801202A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen der feuchtkugeltemperatur in einem rauchgasstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der Feuchtkugeltemperatur in einem Rauchgas­ strom, wie er beispielsweise am Einlaß in einen Sprüh­ trockner vorliegt.

In Anlagen zur Erzeugung von elektrischer Energie werden Sprühtrockner dazu verwendet, SO₂ und andere Verunreini­ gungen aus den Abgasen von Kohle verbrennenden Turbinen- Generatoren zu entfernen. Damit die Sprühtrockner in dem Bereich mit ihrem günstigsten Wirkungsgrad arbeiten können, muß die Feuchtkugeltemperatur des eintretenden Gases scharf überwacht werden.

Bisher wird die Feuchtkugeltemperatur am Einlaß zu den Sprühtrocknern von Hand geprüft. Dieses Verfahren ist unter dem Gesichtspunkt des Arbeitsaufwands sehr kostspielig und auch nachteilig, da die Gasstromtemperatur nicht kontinuier­ lich überwacht werden kann. Man möchte jedoch eine solche kontinuierliche Überwachung haben, da sie eine bessere Kon­ trolle der Annäherung des Sprühtrockners an die Sättigung, d. h. Auslaßtemperatur minus Feuchtkugeltemperatur, und eine wirksamere Arbeitsweise des Trockners ermöglicht.

Aus der U.S.-PS 41 29 250 ist eine Vorrichtung zum kontinu­ ierlichen Messen und Steuern der relativen Feuchte des Ab­ gases aus Industrietrocknern bekannt. Bei diesem System werden sowohl Feuchtkugel- als auch Trockenkugelsensoren und Einrichtungen zum periodischen Eintauchen des Feuchtku­ gelsensors in einen Wasserbehälter verwendet. Eine von den Sensoren erzeugte Spannung bildet ein Maß für die relative Feuchte und wird zur Steuerung der Luftmenge verwendet, die von dem Trockner an die Atmosphäre abgegeben wird. Nach jedem Eintauchen des Sensors muß das Anlegen der Steuer­ spannung verzögert werden, bis der Feuchtkugelsensor das Gleichgewicht mit dem Abgas erreicht. Änderungen der Feuchte des Sensors können die Temperatur- und Feuchtigkeitsanzeigen ebenfalls beeinträchtigen. Obwohl diese Vorrichtung für ein bestimmtes Maß an automatischer Steuerung über die relative Feuchtigkeit des Abgases sorgt, hat sie doch bestimmte Be­ grenzungen und Nachteile. So fehlt beispielsweise eine kontinuierliche Anzeige der Feuchtkugeltemperatur, die er­ forderlich ist, um den Betrieb des Sprühtrockners effizient steuern zu können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der Feuchtkugeltemperatur in einem Rauchgasstrom zu schaf­ fen, das gegenüber den bekannten Maßnahmen unter Ausschluß ihrer Beschränkungen und Nachteile verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ei­ ne Probe aus dem Rauchgas abgezogen wird, daß die Probe ge­ filtert wird, daß die gefilterte Probe erhitzt wird, um sie auf im wesentlichen der gleichen Temperatur wie das Gas im Rauchgaskanal zu halten, daß die Temperatur der erhitzten Probe mit einem Sensor gemessen wird, der von einem flüssig­ keitabsorbierenden Docht umschlossen ist, daß die Flüssig­ keit auf den Docht aus einem Speicher aufgebracht wird und daß die Flüssigkeit in dem Speicher auf einem im wesentlichen konstanten Pegel gehalten wird.

Die Flüssigkeit wird in den Speicher aus einem zweiten Speicher zugeführt, wobei der Flüssigkeitspegel in dem er­ sten Speicher abhängig von dem Flüssigkeitspegel im zweiten Speicher ist. Die Flüssigkeit wird dem zweiten Speicher kontinuierlich zugeführt, um sie in einem Überströmzustand zu halten. Dies hält die Flüssigkeit sowohl im ersten Speicher als auch im zweiten Speicher auf im wesentlichen konstanten Pegeln.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patent­ ansprüchen aufgeführt.

An Hand einer Zeichnung, die schematisch eine Vorrichtung zur Überwachung der Feuchtkugeltemperatur eines Rauchgas­ stroms zeigt, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Aus einem Rauchgaskanal 11 am Einlaß eines nicht gezeigten Sprühtrockners zum Reinigen des Abgases eines kohleverbren­ nenden Turbinengenerators eines elektrische Energie erzeu­ genden Kraftwerks sollen kontinuierlich Proben des Gas­ stromes entnommen werden. Die dafür vorgesehenen Mittel sind ein Filter 12, das in dem Rauchgaskanal 11 angeordnet ist, und eine Pumpe 13, die die Probe durch den Filter 12 abzieht. Der Filter 12 kann ein gesinterter Filter aus rostfreiem Stahl, die Pumpe eine isolierte Diaphragmapumpe sein. Der Filter dient dazu, Feststoffverunreinigungen, wie Flug­ asche, aus der Gasprobe zu entfernen.

Die gefilterte Gasprobe wird in eine Heizeinrichtung 14 gepumpt, wo sie auf im wesentlichen die gleiche Temperatur wie das Gas in dem Rauchgaskanal 11 erhitzt wird. Die Heiz­ einrichtung 14 kann ein Nickel-Chrom-Erhitzer sein, der mit Niederspannung arbeitet. Eine Temperatursteuerung 16 überwacht die Temperatur des Gases in dem Rauchgaskanal 11 und am Auslaß der Heizeinrichtung 14 und steuert den Be­ trieb der Heizeinrichtung 14 so, daß die Auslaßtemperatur gleich der Rauchgaskanaltemperatur ist.

Mit einem Thermoelementensensor 18, der von einem flüssig­ keitabsorbierenden Docht 19 umgeben ist, wird die Feucht­ kugeltemperatur der wiedererhitzten Gasprobe gemessen. Die von dem Sensor 18 gemessene Temperatur wird von einer das Thermoelementensignal verarbeitenden Einheit 21 angezeigt, die mit dem Sensor 18 verbunden ist. Die Daten von dem Sen­ sor 18 werden weiter in einem Rechner 22 einem Datenerfas­ sungssystem zugeführt.

Der Sensor 18 und der Docht 19 sind in einem T-förmigen Be­ hälter 26 angeordnet, der ein Paar von sich horizontal er­ streckenden Armen 27 und 28 und einen davon nach unten ge­ henden Arm oder Speicher 29 hat. Die Gasprobe wird in den T-förmigen Behälter 26 durch den Arm 27 zu und über den Arm 28 abgeführt. Der Docht 19 erstreckt sich in den Spei­ cher 29, wo er in eine geeignete Flüssigkeit 31, beispiels­ weise Wasser, eingetaucht ist. Die von dem Docht 19 absor­ bierte Flüssigkeit befeuchtet den Thermoelementensensor 18, um die gewünschte Feuchtkugelanzeige zu erhalten.

Um die Flüssigkeit in dem Speicher 29 auf einem im wesent­ lichen konstanten Pegel zu halten, sind bestimmte Einrich­ tungen vorgesehen. Dies ist vom Standpunkt der genauen Temperaturanzeige wesentlich. Wenn der Pegel zu hoch oder zu niedrig ist, wird dem Sensor 18 unzureichend Flüssig­ keit zugeführt, so daß die Temperaturanzeigen variieren.

Diese Einrichtung, um einen im wesentlichen konstanten Flüssigkeitspegel aufrechtzuerhalten, umfaßt einen Speicher 32, der in kommunizierender Verbindung mit dem Speicher 29 über eine Leitung 33 steht, welche zwischen den unteren Abschnitten der beiden Speicher 29 und 32 verläuft. In der Leitung 33 ist ein Mengenstromsteuerventil 34 angeordnet. Dem Speicher 32 wird Wasser aus einem Tank 36 durch eine Pumpe 37 und eine Leitung 38 zugeführt. Ein Mengenstrom­ steuerventil 39 in der Leitung 38 steuert den Mengenstrom des dem Speicher 32 zugeführten Wassers. Eine Abzweig­ leitung 41, in der ein Mengenstromsteuerventil 42 ange­ ordnet ist, ist mit einer Leitung 38 zur Rückführung von Wasser zum Tank 36 verbunden, das mit Überschuß von der Pumpe 37 gefördert wird. Mit dem Speicher 32 ist eine Über­ strömleitung 44 verbunden, um Wasser zum Tank 36 zurückzu­ führen, das den vorgegebenen Pegel in diesem Speicher 32 erhöhen würde. Dadurch, daß der Speicher 32 fortlaufend in einem Überströmzustand gehalten wird, wird das Wasser in diesem Speicher 32 auf einem im wesentlichen konstanten Pegel, nämlich dem Überströmpegel, gehalten.

Zum Erhitzen des Wassers im Tank 36 und somit des dem Sen­ sor 18 zugeführten Wassers ist eine Heizeinrichtung 46 vor­ gesehen.

Der Pegel des Wassers im Speicher 29 ist von dem Pegel des Wassers im Speicher 32 sowie den Relativdrucken über dem Wasser in den Speichern 32 und 29 abhängig. Der Pegel im Speicher 29 kann dadurch geändert werden, daß der Speicher 32 angehoben oder abgesenkt wird und daß der Mengenstrom eingestellt wird, mit welchem diesem Speicher Wasser zu­ geführt wird. Der Speicher 32 sitzt an einer einstellbaren Halterung 48. Grobeinstellungen des Wasserspiegels werden mit Hilfe dieser Halterung ausgeführt. Feineinstellungen erfolgen mit Hilfe eines Einlaßventils 39. Kleine Änderun­ gen des Wassermengenstroms in den Speicher 32 ergeben klei­ ne Änderungen der statischen Drucksäule des Überströmpunkts. Diese Wasserspiegeleinstellungen erfolgen periodisch, um statische Druckdifferenzen in dem Rauchgas und somit in der Gasprobe aufgrund von Kessellaständerungen zu kompen­ sieren.

Das Überwachungssystem arbeitet folgendermaßen: aus dem Rauchgaskanal 11 wird über den Filter 12 eine Gasprobe ab­ gezogen und die Heizeinrichtung 14 auf im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die des Gases in dem Rauchgaskanal 11 wieder erhitzt. Die Feuchtkugeltemperatur der wieder­ erhitzten Gasprobe wird durch den Sensor 18 überwacht und angezeigt.

Wenn Wasser im Speicher 29 durch die Dochtwirkung und durch Verdampfen am Feuchtkugelsensor 18 verbraucht wird, wird es aus dem Behälter 32 nachgefüllt. Dem Behälter 32 wird Wasser aus dem Tank 36 mit einem Mengenstrom zuge­ führt, der ausreicht, um den Speicher 32 in dem Überström­ zustand zu halten. Solange sich der Speicher 32 in dem Überströmzustand befindet, ist der Wasserspiegel in die­ sem Speicher 32 im wesentlichen konstant. Dies hält den Wasserspiegel im Speicher 29 im wesentlichen konstant. Der Wasserspiegel im Speicher 29 kann durch Anheben oder Absenken des Speichers 32 oder durch Steigern oder Verrin­ gern des Mengenstroms in den Speicher 32 eingestellt wer­ den.

Claims (17)

1. Verfahren zur Überwachung der Feuchtkugeltemperatur eines Rauchgasstroms, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Probe des Gases aus dem Rauchgaskanal abgezogen wird, daß die Probe erwärmt wird, um sie im wesentlichen auf der gleichen Temperatur wie das Gas in dem Rauchgaskanal zu halten, daß die Feuchtkugeltem­ peratur der Probe mit einem Sensor gemessen wird, der von einem Flüssigkeit absorbierenden Docht umgeben ist, daß auf den Docht Flüssigkeit aus einem Speicher aufge­ bracht wird und daß die Flüssigkeit in dem Speicher auf einem im wesentlichen konstanten Pegel gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit auf einem im we­ sentlichen konstanten Pegel dadurch gehalten wird, daß dem Speicher aus einem zweiten Speicher Flüssigkeit derart zugeführt wird, daß der Flüssigkeitspegel im ersten Speicher abhängig vom Flüssigkeitspegel im zweiten Speicher ist, und daß dem zweiten Speicher kontinuierlich Flüssigkeit zugeführt wird, um den zweiten Speicher in einem Überströmzustand zu halten, wodurch die Flüssigkeit in jedem der beiden Speicher einen im wesentlichen konstanten Pegel hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Einstellung des Flüssig­ keitspegels im ersten Speicher die vertikale Stellung des zweiten Speichers verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Steuerung des Flüssigkeits­ pegels im ersten Speicher der Mengenstrom variiert wird, mit welchem die Flüssigkeit dem zweiten Speicher zugeführt wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ent­ fernen von Verunreinigungen aus der Probe die aus dem Rauchgas abgezogene Probe gefiltert wird.

6. Vorrichtung zum Überwachen der Feuchtkugeltemperatur in einem Rauchgasstrom, gekennzeichnet durch Einrichtungen (12, 13) zum Abziehen einer Gasprobe aus dem Rauchgaskanal (11), durch Einrichtungen (14) zum Erhitzen der Probe, um sie im wesentlichen auf der glei­ chen Temperatur wie das Gas im Rauchgaskanal (11) zu halten, durch einen Sensor (18) zum Messen der Feucht­ kugeltemperatur der Probe, durch einen Flüssigkeits­ speicher (29), durch einen Flüssigkeit absorbierenden Docht (19), der den Sensor (18) umgibt und sich in die Flüssigkeit in dem Speicher (29) erstreckt, und durch Einrichtungen (32), um die Flüssigkeit in dem Speicher (29) auf einem im wesentlichen konstanten Pegel zu halten.

7. Vorrichtungen nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Abziehen einer Gasprobe einen Filter (12) und eine Pumpe (13) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sensor (18) ein Thermoelement aufweist.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Halten der Flüssigkeit in dem Speicher (29) auf einem im wesentlichen konstanten Pegel einen zweiten Speicher (32), der in kommunizierender Verbindung (33, 34) mit dem ersten Speicher (29) steht und überströmen (44) kann, wenn er auf einen vorgegebenen Pegel gefüllt ist, und Einrichtungen (37, 38, 39) zum Zuführen von Flüssig­ keit zum zweiten Speicher (33) aufweist, so daß dieser kontinuierlich überströmt und in ihm die Flüssigkeit auf dem vorgegebenen Pegel bleibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeich­ net durch Einrichtungen (48) zum Einstellen des Flüssigkeitspegels in dem ersten Speicher (29).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtungen zum Einstellen des Flüssigkeitspegels in dem ersten Speicher (29) Ein­ richtungen (48) zum Ändern der vertikalen Position des zweiten Speichers (32) aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtungen zum Einstellen des Flüssigkeitspegels im ersten Speicher (29) Einrich­ tungen (41, 42) zum Ändern des Mengenstroms aufweisen, mit welchem die Flüssigkeit dem zweiten Speicher (32) zugeführt wird.

13. Vorrichtung zum Überwachen der Feuchtkugeltemperatur des Gases in einem Rauchgaskanal, gekenn­ zeichnet durch Einrichtungen (12, 13) zum Abziehen einer Gasprobe aus dem Rauchgaskanal (11), durch einen Sensor (18) zum Messen der Feuchtkugel­ temperatur der Probe, durch einen Flüssigkeit absor­ bierenden Docht (19), der den Sensor (18) umgibt, durch einen ersten Flüssigkeitsspeicher (29), in den sich der Docht (19) erstreckt, durch einen zweiten Flüssigkeitsspeicher (32), der überströmt, wenn er auf einen vorgegebenen Pegel gefüllt ist, durch Ein­ richtungen (33, 34), die die beiden miteinander kom­ munizierenden Speicher (29, 32) so verbinden, daß der Flüssigkeitspegel im ersten Speicher (29) abhängig vom Flüssigkeitspegel im zweiten Speicher (32) ist, und durch Einrichtungen (34, 38, 39) zum Zuführen von Flüssigkeit zum zweiten Speicher (32) derart, daß die Flüssigkeit überströmt (44), und die Flüssigkeit im ersten Speicher (29) auf einem im wesentlichen kon­ stanten Pegel bleibt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeich­ net durch Einrichtungen (48) zum Ändern des Überströmpegels der Flüssigkeit im zweiten Speicher (32), um den Flüssigkeitspegel im ersten Speicher (29) einzu­ stellen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtungen zum Ändern des Überströmpegels Einrichtungen (48) zum Anheben oder Absenken des zweiten Speichers (32) aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeich­ net durch Einrichtungen (41, 42) zum Einstellen des Flüssigkeitspegels im ersten Speicher (29) durch Steuern des Mengenstroms, mit welchem die Flüssigkeit dem zweiten Speicher (32) zugeführt wird.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch Einrichtungen (14) zum Erhitzen der Probe, um die Probe auf im wesent­ lichen der gleichen Temperatur wie das Gas in dem Rauch­ gaskanal (11) zu halten.