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DE3225449C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln des Massestromes von Feststoffteilchen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln des Massestromes von Feststoffteilchen

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DE3225449C2
DE3225449C2 DE3225449A DE3225449A DE3225449C2 DE 3225449 C2 DE3225449 C2 DE 3225449C2 DE 3225449 A DE3225449 A DE 3225449A DE 3225449 A DE3225449 A DE 3225449A DE 3225449 C2 DE3225449 C2 DE 3225449C2
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Abstract

Verfahren zum Messen und/oder Regeln des Massestromes von Feststoffteilchen einer geförderten Feststoffteilchen-Gas-Suspension, wobei zwischen zwei Drosselstellen die Fördergasmenge der Feststoffteilchen-Gas-Suspension verändert wird.

Description

die die Gasleitung 6 mündet. Das über Leitung 8 durch das Regelventil 7 zugeführte Gas strömt durch den gasdurchlässigen Filter 5 in die Förderleitung. Als gasdurchlässiger Filter wird vorzugsweise ein gasdurchlässiges Sintermetall verwendet. Dadurch wird zum einen -eine wirbelungsfreie Gaszufuhr erreicht und zum anderen eine Akkumulation von Feststoffteilchen verhindert
An drei Meßstellen 13,14 und 15 wird mittels Manometern 10,11 und 12 der Druck gemessen. Diese Werte werden dem Rechner 9 zugeführt.
Wird die Vorrichtung lediglich zum Messen verwendet, strömt durch die Gasleitung 6 eine konstante Menge an Fördergas und der Rechner 9 gibt die ermittelten Werte an eine Anzeigevorrichtung weiter.
Soll hingegen die Vorrichtung zur Regelung eingesetzt werden, dann wird über den Rechner 9 das Regelventil 7 gesteuert, und unterschiedliche Mengen Förder-,sas werden über Leitung 6 der Förderleitung 1 zugeführt.
Es wurde gefunden, daß bei der beschriebenen Vorrichtung der Massestrom der Feststoffteilchen in etwa der nachstehenden Beziehung gehorcht. Diese einfache Beziehung läßt sich theoretisch ableiten. Die Dichte des Gases wurde dabei vernachlässigt, da die Feststoffteilchenbeladung im allgemeinen groß ist gegenüber der Gasdichte.
Po ■ vc
iii = Massestrom (kg/s)
ρ = Eingangsdruck (bar)
q — Blendenquerschnitt (m2)
Pn = Normaldruck= t bar
V0 = Zugeführte Menge an Fördergas (mVS)
Ap2 = Druckdifferenz
Δρ\ = Druckdifferenz
Es zeigt sich, daß durch Messung des Eingangsdrucks ρ und zweier Differenzdrücke sowie der zugeführten Menge an Fördergas V0 und ohne Messung der Gesamtfördergasmenge die Bestimmung des Massestroms der Feststoffteilchen rii möglich ist.
Der Eingangsdruck ρ wird an der Meßstelle 13 mit Manometer 10 gemessen. Der Differenzdruck Jp\ ist jener zwischen dem Eingangsdruck und dem nach der Blende 3 bei Meßstelle 14 mit Manometer 11 gemessenem Druck. Δρι ist die Druckdifferenz zwischen den an der Meßstelle 14 mit Manometer Il und an der Meßstelle 15 mit Manometer 12 gemessenen Drücken.
Der Blendenquerschnitt q ist bei den Blenden 3 und 4 gleich, was die Beziehung vereinfacht. Der Blendenquerschnitt kann jedoch auch unterschiedlich groß sein.
Die Zuführung der zusätzlichen Fördergasmenge erfolgt am besten über ein Regelventil mit defi.iiert veränderbarem Ausgangsquerschnitt, das mit konstantem Druck und überkritischem Druckverhältnis beaufschlagt wird, so daß die Ventilstellung ein genaues Maß für die zugeführte Gasmenge darstellt. Die Zusatzgasmenge, die für eine geeignete Regelung benötigt wird, ist gering und beträgt im allgemeinen etwa 20% der Gesamtfördergasmenge mit einem Regelbereich von 0-40%.
In Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsforni gezeigt, bei der im Gegensatz zu der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung Fördergas, das über Förderleitung 20 durch die Drosselstelle 21 in ein Zyklon 24 eintritt, über Abzugsrohr 25 abgeführt wird.
Die Feststoffteilchen-Gas-Suspension tritt in das Zyklon 24 tangential ein, wodurch die Feststoffteilchen sich im Wandbereich sammeln und über das zentrale Abzugsrohr 25 weitgehend feststoffteilchenfreies Fördergas abgezogen werden kann.
Die Suspension passiert nach dem Zyklon 24 die Drosselstelle 22 und wird über Ableitung 38 ihrer Verwendung zugeführt.
Die abgezogene Fördergasrnenge passiert das Regel-
ventil 26, wobei der Öffnungsquerschnitt 37 des Ventils variiert werden kann, und wird über Gasleitung 23 nach der Drosselstelle 22 wieder der Hauptgasfördermenge zugeführt..
An den Meßstellen 34, 35 und 36 werden die Drücke gemessen, diese an den Manometern 31, 32, 33 angezeigt und die Werte dem Rechner 30 zugeführt. Der Regler 29 vergleicht den vom Rechner übermittelten Ist-Wert mit dem Soll-Wert und steuert über Stellglied 27 das Regelventil 26. Von Stellgeber 28 gelangt die entsprechende Information zum Rechner 30.
Die Öffnungsquerschnitte der Drosselstellen 21 und 22 sind vorzugsweise gleich, können jedoch auch unterschiedlich sein.
Die gezeigte bevorzugte Vorrichtung kann lediglich zum Messen des Mengenstromes der Feststoffteilchen verwendet werden. Dazu genügt die Entnahme einer konstanten Gasmenge über Abzugsrohr 25 und die gezeigten Regeleinrichtungen sind entbehrlich.
Es wurde gefunden, daß bei dieser Vorrichtung der Massestrom der Feststoffteilchen der folgenden Beziehunggehorcht:
m = \/2pPo -JL 1 Pi
In vorstehender Gleichung ist ρ die Dichte [kg/m3] des Fördergases. Die anderen Größen entsprechen jenen der Beziehung der ersten Ausführungsform, wobei hier ρ der Druck an der Meßstelle 35, Δρι die Druckdifferenz zwischen den Meßstellen 34 und 35 und Jp2 die Druckdifferenz zwischen den Meßstellen 34 und 36 sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum Messen und Regeln des Massestromes von Feststoffteilchen in verschiedensten pneumatischen Fördersystemen.
Ein besonderes Anwendungsgebiet ist der Einsatz beim Einblasen von Kohlestaub in Hochöfen. Dort ist eine hohe Betriebsbereitschaft zwingend erforderlich, da der Hochofen eine Unterbrechung der Kohlezufuhr nicht verträgt. Zum anderen soll die Vorrichtung konstruktiv wenig aufwendig sein, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn jede Blasform getrennt beschickt wird.
Beim Einblasen von Kohle wird üblicherweise mit
>5 Beladungsraten von 5—50 kg/Nm3 und meist bei etwa 20 kg/m3 gearbeitet. Die Förderdrücke liegen meist zwischen 5 und 10 bar. Die Strömungsgeschwindigkeit hängt von der Korngröße ab. Übliche Stäube haben eine Korngröße von etwa 0,2 mm.
Bei der Zuführung von Kohlestaub mittels Luft als Fördergas in einen Hochofen kann lediglich eine Durchl'lußkontrolle für alle Düsen vorgesehen werden, wobei dann mit konstanten Mengen an abgezogenem oder /.ugeführtcm Fördergas gearbeitet wird. Es wird dann nur der tatsächliche Massenstrom je Düse angezeigt.
Es kommt auch in Betracht, eine Gleichverteilung der Düsen zu bewirken. Die abgezogene oder zugeführte Fördergasmenge wird dann so geregell, daß der Masse-
strom für alle Düsen konstant wird.
Schließlich kann der Soll-Wert des Massestromes der Kohle in Abhängigkeit von der Windannahme gebracht werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
IO
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bestimmung und Regelung eines Massestromes von Feststoffteilchen einer geförderten Feststoffteilchen-Gas-Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Drosselstellen die Fördergasmenge der Feststoffteilchen-Gas-Suspension verändert wird, an beiden Drosselstellen die Drücke vor und hinter der Drosselstelle gemessen werden und die gemessenen Werte zur Ermittlung des Massestromes verbunden weiden sowie zur Regelung des Massestromes der Feststoffteilchen die Menge an zwischen den Drosselstellen zu- oder abgeführtem Fördergas in Abhängigkeit vom ermittelten Massestrom geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drosselstellen eine konstante Menge an Fördergas zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drosselstellen eine konstante, weitgehend feststoffteilchenfreie Fördergasmenge abgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an zwischen den Drosselstellen zu- oder abgeführtem Fördergas zur Regelung des Massestromes der Feststoffteüchen geändert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß man eine Menge von 5 _ 500/0 an Fördergas zwischen den Drosselstellen zu-oder abführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeführte Menge an Fördergas der Suspension nach der zweiten Drosselstelle wieder zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Bestimmung und Regelung des Massestromes von Feststoffteilchen einer geförderten Feststoffteilchen-Gas-Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (1; 20) in Abstand von einander angeordnete Drosselstellen (3,4; 21,22) vorgesehen sind, zwischen den Drosselstellen (3, 4; 21, 22) eine Gasleitung (6; 23) zur Gaszufuhr oder Gasabfuhr in die Förderleitung (1; 20) mündet, vor und nach den Drosselstellen (3, 4; 21, 22) Meßstellen (13, 14, 15; 34, 35, 36) mit Manometern (10, 11,12; 31,32,33) vorgesehen sind und zur Regelung ein Regelventil (7; 26) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen (3,4) Blenden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (6) über ein gasdurchlässiges Filter (5) in die Förderleitung (1) mündet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (20) in ein Zyklon (24) mündet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung (23), in der Gas abgeführt wird, nach der zweiten Drosselstelle (22) in die Ableitung (38) mündet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Querschnitte an den beiden Drosselstellen (3, 4; 21, 22) gleich sind.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung und Regelung eines Massestromes von Feststoffteilchen einer geförderten Feststoffteilchen-Gas-Suspension.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung und nur Regelung des Massestromes von Feststoffteilchen aufzuzeigen, das bzw. die sich durch Einfachheit und geringen konstruktiven Aufwand sowie große Zuverlässigkeil auszeichnet
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung und Regelung eines Massestromes von Feststoffteilchen einer geförderten Feststoffteilchen-Gas-Suspension gelöst, bei dem zwischen zwei Drosselstellen die Fördergasmenge der Festsioffteilchen-Gas-Suspension verändert wird, an beiden Drosselstellen die Drücke yor und hinter der Drosselstelle gemessen werden und die gemessenen Werte zur Ermittlung des Massestromes verbunden werden sowie zur Regelung des Massestromes der Feststoffteilchen die Menge an zwischen den Drosselstellen zu- oder abgeführtem Fördergase in Abhängigkeit vom ermittelten Massestrom geändert wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß in der Förderleitung im Abstand voneinander angeordnete Drosselstellen vorgesehen sind, zwischen den Drosselstellen eine Gasleitung zur Gaszufuhr oder Gasabfuhr in die Förderleitung mündet, vor und nach den Drosseisteilen Meßstellen mit Manometern vorgesehen sind und zur Regelung ein Regelventil angeordnet ist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die An derung der Fördergasmenge einer Feststofrteilchen-Gas-Suspension bzw. der Änderung der Beladung des Fördergases mit Feststoffteilchen, die bei der Änderung der Fördergasmenge erfolgt, Grundlage für die Bestimmung und Regelung des Massestromes der Feststoffteilchen sein kann.
Zur bloßen Bestimmung des Massestromes kann der Suspension zwischen den Drosselstellen eine konstante Menge an Fördergas zugeführt oder abgeführt werden.
Zur Regelung wird hingegen die Menge an zu- oder abgeführtem Fördergas verändert.
Die Menge an zu- oder abgeführtem Fördergas liegt vorzugsweise im Bereich von 5—50% und vorzugsweise bei etwa 20%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die abgeführte Menge an Föidergas der Suspension nach der zweiten Drosselstelle wieder zugeführt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auf einfache Weise eine Bestimmung und gewünschtenfalls auch Regelung des Massestromes von Feststoffteilchen möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch konstruktive Einfachheit und Betriebssicherheit aus.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die zwei bevorzugte Ausführungsformen zeigt, näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform in schematischer Dar-Stellung, bei der Fördergas zugeführt wird, und
Fig.2 eine Ausführungsform in schematischer Darstellung, bei der Fördergas abgeführt wird.
In der in F i g. 1 gezeigten Förderleitung 1 strömt eine Feststoffteilchen-Gas-Suspension in Pfeilrichtung von b"i links nach rechts. Im Meß- und Regelbereich sind Drosselstellen 3, 4 vorgesehen, wobei gut abgerundete Blenden bevorzugt werden.
Die Förderleitung 1 weist eine Manschette 2 auf. in
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