SE463525B - Anordning vid tryckmaetning i behaallare/transportledning innehaallande ett tryckmedium blandat med fast material - Google Patents

Description

f' *I af fu " 423.2; ;:¿b 2 För att förebygga igensättningsrisken installeras filter eller fällor, vilka inte sällan fungerar otillfredsstäl- lande. Så är i synnerhet fallet när tryckmediet är i stark rörelse eller har hög temperatur. En annan lösning är kon- tinuerlig eller regelbunden renspolning av impulsledningen.

Därvid använder man ett rent tryckmedium, som kan tillföras impulsledningen från ett särskilt system eller, som i SE-8206195-3, från samma tryckkälla som tryckmediet i behål- laren, men uttaget, rent, på lämpligt ställe i anläggningen och tillfört impulsledningen.

I det sista fallet bestäms renspolningsflödet av tryckskill- naden mellan den punkt där det rena tryckmediet tas ut och mätpunkten. I andra fall maximeras renspolningsflödet av mät- eller processtekniska aspekter. Processtekniskt kan störningen från ett renspolningsflöde vara känsligt, spe- ciellt i transportledningar där partikulärt, fast material transporteras med stor hastighet. Alltför stora inflöden genom mätuttaget stör flödet i transportledningen, med kraftigt ökad erosion på transportledningen som resultat.

Med, av process- eller mättekniskt betingade, begränsningar på renspolningsflödet kvarstår med känd teknik risken för att fast material kommer in i impulsledningen. Därmed kvar- står också risken för igensättningar eller mätstörningar, speciellt i system med kraftiga tryckvariationer eller när, även små, läckage förekommer hos impulsledning eller tryck- mätare.

UPPFINNINGEN Uppfinningen syftar till att förbättra tillgängligheten och tillförlitligheten hos mätutrustningen vid tryckmätning i behållare eller transportledning innehållande tryckmedium blandat med fast, partikulärt material. Med uppfinningen elimineras, eller åtminstonde minimeras, risken för att fast material tränger in i impulsledningen vid kraftiga tryckim- pulser i behållaren respektive transportledning, och därmed 3 463 525 sammanhängande risker för igensättningar eller störningar i impulsledningen. Enligt uppfinningen àstadkommes detta genom att införa en buffertvolym mellan mätuttag och impuls- ledning. Buffertvolymen hindrar genom den enligt upp- finningen specificerade utformningen och dimensioneringen det stoftrika mediet att nå impulsledningen.

Vid en tryckökning i behållaren pressas stoftrikt tryckme- dium in i buffertvolymen genom mätuttagets öppning. Men då öppningen för renspolningsfluiden är placerad intill impuls- ledningens öppning i buffertvolymens motsatta ände skapas i buffertvolymen ett mottryck lika stort som det som åstadkom- mes av tryckökningen i behållaren och det stoftrika tryckme- diet nàr, genom buffertvolymens utformning och dimensione- ring, aldrig impulsledningen. När sedan renspolningsfluiden åter flödar ut genom mätuttaget spolas stoftet ut fràn buf- fertvolymen.

För att ytterliggare minimera risken av att fast material tränger in i impulsledningen kan en skiljevägg eller baffel, vilken skärmar av impulsledningens och renspolningsled- ningens mynningar från mätuttaget, installeras i buffertvo- lymen.

Buffertvolymens utformas med en tvärsnittsarea som är vä- sentligen större än arean hos mätuttagets öppning och även impulsledningens tvärsnittsarea, normalt 10 - 10 OO gånger, företrädesvis 25 - 250 gånger, så stor. Hálarean hos mätut- tagets öppning är normalt av samma storleksordning som im- pulsledningens tvärsnittsarea, men förhållandet mellan dessa areor kan variera mellan 0.01 -100.

Buffertvolymen dimensioneras med hänsyn till impulsled- ningens inre volym, för processen lämpligt renspolningsflöde och förväntade maximala tryckvariationer. Buffertvolymen ökar med större och tätare förekommande tryckimpulser i sys- temet liksom med ökad impulsledningsvolym. För att stoftrikt tryckmedium ej ska komma in i impulsledningen även vid de 525 4 kraftigaste tryckimpulserna som förväntas krävs att förhål- landet mellan buffertvolymen och impulsledningens volym är lika med förhållandet mellan inflödet genom mätuttaget till föjd av maximal i systemet förväntad tryckimpuls, störnings- flödet, och renspolningsflödet multiplicerad med en dimen- sioneringsfaktor k.

Buffertvolym/Impulsledningsvolym=k(Störningsflöde/ Renspolningsflöde) Dimensioneringsfaktorn k varierar mellan 0.1 och 1, före- trädesvis mellan 0.6 och 1, och ansätts beroende av impuls- lednings längd och inre diameter samt av störningens art.

För impulsledningar med lågt tryckfall, korta och med rela- tivt stor innerdiameter, är k=1 och närmar sig sedan minimum när tryckfallet över impulsledningen ökar.

Utformning och dimensionering av buffertvolymen enligt dessa kriterier medför, förutom att stoftrikt tryckmedium effek- tivt hindras från att ná impulsledningen, även att tryck- skillnaden mellan mätuttaget och impulsledningen, som kan förfalska tryckmätningen, blir försumbar.

FIGURER Uppfinningen visas schematiskt i figurl. Buffertvolymen, tillämpad vid tryckmätning i en transportledning, framgår av figur 2, medan figur 3 och figur 4 visar hur uppfinningen kan utnyttjas vid tryckmätning i fluidiserad bädd, atmosfä- risk respektive trycksatt.

FIGURBESKRIVNING Vid mätning av trycket i en behållare ll, innehållande ett tryckmedium uppblandat med fast, partikulärt material, för- medlas trycket från mätuttaget 12 i behållaren ll till tryckmätaren 13 genom en impulsledning 14. För att hindra fast material från att tränga in i impulsledningen 14 vid 5 463 525 tryckvariationer i behållaren ll, arrangeras en buffert- volym 15 mellan mätuttaget 12 och impulsledningen 14.

Buffertvolymen 15 utformas med ett tvärsnitt väsentligt större än impulsledningens 14 inre tvärsnittsarea och hål- arean pá mätuttaget 12 och dimensioneras med hänsyn till kända faktorer som impulsledningens 14 volym, renspolnings- flödet in genom ledningen 16, maximala tryckvariationer i behållaren ll, eventuellt kända läckage i tryckmätare 13 eller impulsledning 14 och krav på maximal tryckskillnad mellan mätuttaget 12 och impulsledningen 14.

Buffertvolymen 15 tillförs rent tryckmedium, renspolnings- medium, genom ledningen 16 vilken mynnar intill impulsled- ningen 14 i buffertvolymens15 ena ände. Renspolningsmediet spolar förbi impulsledningens 14 mynning, fyller buffertvo- lymen 15, och flödar ut i behållaren 11 genom mätuttaget 12, placerat i buffertvolymens 15, relativt renspolningsled- ningen 16 och impulsledningen 14, motsatta ände.

Vid tryckökning i behållaren ll strömmar stoftrikt tryckme- dium genom mätuttaget 12 in i buffertvolymen 15, där möts det av det flödande renspolningsmediet och àstadkommer i detta ett mottryck. Mottrycket förmedlas av det rena mediet, genom impulsledningen 14, till tryckmätaren 13 och det stoftrika tryckmediet från behållaren ll när aldrig impuls- ledningen 14. Stoftet som kommit in i buffertvolymen 15 spo- las sedan, med renspolningsmediet som tillförs buffertvoly- men 15 genom ledningen 16, ut genom mätuttaget 12.

För att ytterliggare försvåra för fast material att tränga in i impulsledningen 14 kan en skärm eller baffel 17 monte- ras i buffertvolymen 15 sà att den avskärmar impulsledning- ens 14 och renspolningsledningens 16 mynningar från mätut- taget 12.

Tillämpas uppfinningen som i fig 2 vid tryckmätning i en transportledning 11 är det viktigt att renspolningsflödet, _] '_ åéo šåo 6 ut genom mätuttaget 12, ej är så stort att strömmningsbilden störs i transportledningen 11. En störning resulterar lätt i att det fasta, partikulära materialet som transporteras med hög hastighet av tryckmediet kastas mot ledningens 11 vägg, vilket kraftigt ökar erosionen. Därför vill man minimera renspolningsflödet, vilket man genom att införa en buffert- volym 15 mellan mätuttaget 12 på transportledningen ll och impulsledningen 14 kan åstadkomma utan att öka riskerna för igensättning av impulsledningen 14. Buffertvolymen 15 utfor- mas som i det allmäna fallet men med särskild omtanke om att minimera renspolningsflödet ut i transportledningen 11 samt möjliggöra registrering med tryckmätaren 13 även av snabba tryckimpulser i transportledningen 11. Genom att montera en baffel 17 i buffertvolymen 15 så att impulsledningens 14 och renspolningsledningens 16 mynningar avskärmas från mätutta- get 12 nedbringas riskerna för igensättning ytterliggare.

Vid tryckmätning i fluidiserad bädd 11 kräver sällan proces- sen att renspolningsflödet minimeras, istället bestäms ren- spolningsflödet ofta av mättekniska aspekter.Tar man ut den rena gasen för renspolningen från samma tryckkälla 19 som tillför bädden 11 fluidiseringsgas bestäms renspolningsflö- det av tryckfallet mellan den punkt där den rena gasen tas ut och mätpunkten 12. Även här utformas buffertvolymen 15 efter det allmänna fallet med särskild tyngdpunkt att skapa nödvändiga förutsättningar, beträffande mätkänslighet och registrering av snabba tryckvariationer, för att möjliggöra en god övervakning av bädden 11. Som visas i figur 3 och 4 är buffertvolymen tillämplig vid tryckmätning pá såväl atmo- sfäriska som trycksatta fluidiserade bäddar.

Figur 3 visar buffertvolymens 15 tillämpning vid tryckmät- ning pá en fluidiserad bädd 1l.Mätningen göres i bädden ll vid mätuttaget 12 och trycket förmedlas till tryckmätaren 13 genom impulsledningen 14. För att undvika att bäddmaterial tränger in i och blockerar impulsledningen arrangeras en buffertvolym 15 eventuellt kompleterat med en baffel 17 mellan mätuttaget 12 och impulsledningen 14. 7 4-63 525 Buffertvolymen 15 utformas som i det allmänna fallet med en tvärsnittsarea väsentligt större än tvärsnittsarean pá im- pulsledningen 14 och mätuttagets 12 öppning. Gasen för ren- blåsning av buffertvolymen 15 tas i figuren från en separat källa 18 men kan lika väl tas ur fluidiseringsgasen innan denna tillföres bädden 11.

I en anläggning för förbränning i trycksatt fluidiserad bädd, en PFBC-anläggning, kan uppfinningen utnyttjas vid tryckmätning av stoftrik gas på ett flertal ställen, i transportledningar för tillförsel av krossat bränsle eller bäddmaterial till bädden, i askutmatningsledningar, i rök- gaskanaler och cykloner och, vilket illustreras i figur 4 , i bädden.

I en PFBC-anläggning sker förbränning i en fluidiserad bädd 11 med partikulärt bäddmaterial innehàllen i ett bäddkärl 20 vilket omges av ett tryckkärl 19. Gas tillförs bädden 11 från tryckkärlet 19 via inloppsorgan 21 i bäddkärlets 20 nedre del.

För att vid tryckmätning i bädden 11 undvika att stoftrik gas från bädden 11 tränger in i impulsledningen 14, vilken förmedlar trycket till tryckmätaren 13, arrangeras en buf- fertvolym 15, eventuellt kompletterad med en baffel 17, mel- lan mätuttaget 12 och impulsledningen 14. Enligt figuren renspolas buffertvolymen 15 med ren gas som tas ut i tryck- kärlet 19 från vilket även bädden 11 tillförs gas, men kun- de, som i figur 3, ha spolats med gas från en separat tryck- källa 18.

DIMENSIONERINGS EXEMPEL Dimensionering av buffertvolymen i några system. -1 465 '°Ä U¿;u 8 EXEMPEL 1.

Dimensionering av buffertvolymen för tryckmätning i en be- hállare med ettt processtryck 0.105 MPa och med en tempera- tur 90°C, maximal störning är en tryckstöt 100 Pa/s. För överföring till tryckmätaren finns en 12 meter lång impuls- ledning med 1.5 mm innerdiameter. Renspolningsgas av ett tryck pá 0.12 MPa och med en temperatur 20°C leds till buffertvolymen i en ledning med innerdiameter 0.5 mm.

I. Först beräknas renspolningsflödet, vilket blir 2.3 *10-5 kg/S.

II. Sedan dimensioneras mätuttaget med kriteriet att ren spolningsgas ska strömma ut i behållaren med en hastighet av 4-10 m/s. En hàldiameter av 2.0 mm på mätuttaget ger 6 m/s.

III.Med ansättande av 2 mm hàldiameter blir tryckfallet över mätuttaget 61.5 Pa.

IV. Impulsledningensvolym är 2.2*l0-5 m3.

V. Maximal störning ger upphov till ett störningsflöde in genom mätuttaget av 3.0 *10-5 kg/s.

VI. Med ett antagande av att k=0.6 blir buffertvolymen l.6*10-5 m3, vilket med en diameter_ay_2Q_mm_ger en längd av 52 mm, k:Qi§_ Och h2Åi2rL1Q1ymens_innerdiamsterr2Q_mm_ ger att tvärsnittsareaförhállandet mellan buffertvolvmen och im2ulslednih9§n:400/2.25=1l& förhållandet mellan buffertvolvmens tvärsnittsarea och mätgttggggg hàl§r§§=400/4=1QQ förhållandet mellan mätuttagets hàlarea och imoulsled- ningens tvärsnitt§area= 4/2.25=1,§ C Cfl FO FH EXEMPEL 2.

Dimensionering av buffertvolymen vid mätning i transportled- ning med ett processtryck av 0.65 MPa, en temperatur av 200°C och en gashastighet av 30 m/s, maximal störning är en tryckstöt av 0.03 MPa/s. Impulsledningen är 4 m làng och har en innerdiameter av l.5mm. Buffertvolymen renspolas med ren processluft av ett tryck 1.25 MPa och temperatur 300°C vilken tillförs i en ledning med innerdiameter 0.5 mm.

I. Renspolningsflödet blir 3.0*l0-4 kg/s II. Med kriteriet att utströmmningshastigheten ska vara 4-10 m/s kan mätuttagets háldiameter ansättas till 3.2 mm, vilket ger en utströmningshastighet av 9.5 m/s.

III.Tryckfallet över mätuttaget blir 503 Pa.

IV. Impulsledningens volym är 7.l*l0-6 m3.

V. Maximal störning ger ett störningsflöde in genom mätutta- get av 2.6*l0-3 kg/s VI. Med antagandet att k=l blir buffertvolymen 6.1*l0-5 m3, vilket med en diameter av 2Qmm ger en lange av 124 mm, kf; och Qgffertvelymene inneraiameter ZQ mm ger att tvarenittaareafërhallanaet mellan baffertvglymen Qgh =4oo/2.25=Q& förhallanget mellan Qaffertvelymene Lvarenittearea Qçh matattagete halarea =400/l0.2=32 fërhallandet mellan matgttagete halarea Qeh impaleled- ningene tvarenittearea =10/2.2=¿a§ 10 4* çx Q '1 (fw to 01 EXEMPEL 3.

Dimensionering av buffertvolymen vid mätning i fluidiserad bädd med ett processtryck av 1.21 MPa, en temperatur av 860°C, maximal störning är en tryckstöt av 200 Pa/s. Im- pulsledningen är 18 m lång och har en innerdiameter av 8 mm.Buffertvolymen renspolas med ren prccessluft av ett tryck 1.25 MPa och temperatur 300°C vilken tillförs i en ledning med innerdiameter 1.5 mm.

I. Renspolningsflödet blir 8.0*10-4 kg/s II. Med kriteriet att utströmmningshastigheten ska vara 4-10 m/s kan mätuttagets hàldiameter ansättas till 5 mm, vilket ger en utströmningshastighet av 5.6 m/s.

III.Tryckfallet över mätuttaget blir 311 Pa.

IV. Impulsledningens volym är 9*10-4 m3.

V. Maximal störning ger ett störningsflöde in genom mätutta- get av 4.7*10-4 kg/s VI. Med antagandet att k=0.8 blir buffertvo1ymen4.2*l0-4 m3, vilket med en diamatar av 5Qmm ger en längd av 214 mm, Elli Och ger att tvaraaittaaraafërhallanaat mallan baffiartvglymaa Qçh impglaladniggan =2500/64=§2 förhallandat mallan bgffartvglymana Lvaranittaaraa Qgh m" h'l r = 2500/25=1QQ iförhallandat mallan matgttagata halaraa Qçh impglalaa- ningana Lvaragittaaraa =25/64=Q,4

Claims (6)

11 M» f» m s.) m PATENTKRAV

1. Anordning vid tryckmätning i behállare/transportledning innehållande ett tryckmedium blandat med fast material, varvid en tryckmätare (13) är anordnad i en behàllare/trans- portledningen (11) medelst ett mätuttag (12), en impulsled- ning (14) är anordnad att förmedla i mätuttaget uppmätt tryck till tryckmätaren (13), en buffertvolym är anordnad mellan mätuttaget och impulsledningen, en tillförselledning (16) är anordnad i anslutning till buffertvolymen för att kontinuerligt renspola mätuttaget och det kontinuerliga ren- spolningsflödet är maximerat av mät- eller processtekniska skäl, k ä n n e t e c k n a d a v, att tillförselledningen (16) är anordnad att i anslutning till impulsledningens myn- ning kontinuerligt tillföra buffertvolymen renspolningsme- dium och att det kontinuerliga, maximerade, renspolningsflö- det är anordnat att àstadkomma ett mottryck i buffertvolymen för att förhindra fast material, som strömmar in genom mät- uttaget att ná impulsledningen genom att buffertvolymen (15) är dimensionerad med hänsyn till impulsledningens volym, flödet av rent tryckmedium, renspolningsflödet, och maximalt tänkbart inflöde genom mätuttaget till följd av en störning i behållaren/transportledningen, störningsflödet, enligt; Buffertvolym/impulsledningsvolym= k(störningsflöde/renspolningsflöde), där k är en dimensioneringsfaktor som ansätts med hänsyn till typ och frekvens av tryckimpulser och varierar mellan 0.1 och 1, företrädesvis mellan 0.6 och 1.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att en baffel (17) är anordnad i buffertvolymen (15) varvid mätuttaget (12) är anordnat på ena sidan om baffeln och tillförselledning (16) och impulsledning (14) mynnar pà den andra sidan.

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller patentkrav 2, k ä n- n e t e c k n a d a v, att en separat tryckkälla/tryckbe- hàllare (18) är anordnad att tillföra buffertvolymen rent 525 12 tryckmedium av högre tryck än i behållaren (11) befintligt tryckmedium och vid fortfarighet eller trycksänkning ren- spola buffertvolym och mätuttag fràn fast material.

4. Anordning enligt patentkrav 1 eller patentkrav 2 varvid en tryckkälla (19) är anordnad att tillföra behållaren/- transportledningen (ll) tryckmedium för att fluidisera fast material, k ä n n e t e c k n a d a v, att samma tryckkälla som tillför behållaren/transportledningen tryckmedium är anordnad att tillföra buffertvolymen rent tryckmedium av högre tryck än i behållaren/transportledningen i anslutning till mätuttaget befintligt tryckmedium och vid fortfarighet eller trycksänkning renspola buffertvolym och mätuttag frán fast material.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n- n e t e c k n a d a v, att transportledningen är ett rör för gas- eller vätskeburen transport av fast material, exem- pelvis en transportledning för tillförsel av krossat parti- kulärt bränsle eller bäddmaterial till en anläggning med förbränning i fluidiserad bädd, eller en transportledning för bortförsel av aska från samma anläggning.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n- n e t e c k n a d a v, att behållaren är ett bäddkärl i en anläggning med fluidiserad bädd, speciellt en anläggning med förbränning i trycksatt fluididerad bädd, en PFBC-anlägg- ning.