PL203747B1 - Sposób sporządzania próbek z pofiltrowego lub lotnego popiołu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sporządzania próbek z pofiltrowego lub lotnego popiołu, do oznaczenia w nich szczątkowej zawartości węgla poprzez zmianę parametrów elektrycznych próbki w komorze pomiarowej elektrycznego układu pomiarowego.

Wynalazek jest przeznaczony zwłaszcza do zastosowania w składowiskach popiołu przy instalacjach paleniskowych w elektrowniach węglowych. Może on być również zastosowany z powodzeniem także wszędzie tam, gdzie szczątkowa zawartość węgla w lotnym lub pofiltrowym popiele powinna być oznaczona za pomocą określenia zmiany elektrycznych parametrów elektrycznych układu pomiarowego, do którego doprowadza się próbki pofiltrowego popiołu. Oprócz instalacji paleniskowych w elektrowniach, wynalazek może być na przykład stosowany w spalarniach śmieci lub w cementowniach.

Oznaczenie szczątkowej zawartości węgla w popiele lotnym lub pofiltrowym jest, po pierwsze, konieczne z punktu widzenia prowadzenia i optymalizacji procesu spalania, to znaczy, w celu jak najbardziej możliwego, całkowitego wykorzystania energii zawartej w paliwie, a po drugie także do kontroli jakości pofiltrowego lub lotnego popiołu celem jego zastosowania jako surowiec dodatkowy w przemyśle cementowym i do materiałów budowlanych. Wspólnym celem obydwóch zastosowań jest uzyskanie możliwie jak najmniejszej zawartości węgla szczątkowego względnie jak najmniejszy udział nie spalonych cząstek. Zmieniające się obciążenia instalacji paleniskowej i różniące się zestawienia składu paliwa wymagają ciągłego nadzoru procesu spalania, co czyni koniecznym możliwie ciągłe lub w krótkich odstępach czasowych, okresowe i nie opóźnione czasowo lub opóź nione tylko niewiele wykonywanie analiz szczątkowej zawartości węgla w pozostałościach po spaleniu.

Obecnie występująca jeszcze przeważnie w instalacjach paleniskowych elektrowni węglowych metoda pobierania próbek popiołu a następnie analitycznego badania tych próbek w laboratorium jest po pierwsze bardzo kosztowna a po drugie prowadzi także do tak znacznego opóźnienia względnie przesunięcia czasowego, że optymalne prowadzenie procesu spalania nie jest praktycznie możliwe w oparciu o otrzymane wyniki analiz.

Stąd też od dłuższego czynione są starania, aby utworzyć i rozwijać sposoby i urządzenia, które umożliwiają w prosty sposób oznaczenie szczątkowej zawartości węgla w popiołach, przy czym oznaczenie to winno być przeprowadzane w sposób ciągły lub okresowy bez opóźnienia czasowego. Stosowane są przy tym metody, bazujące na zmianie parametrów elektrycznych próbki umieszczonej w urządzeniu zawierającym elektryczny układ pomiarowy, za pomocą którego bada się próbki pofiltrowego lub lotnego popiołu. Problematyczne jest jednak manipulowanie pofiltrowym lub lotnym popiołem, posiadającym skrajnie trudne możliwości przesypywania.

W opisie DE 33 03 177 A1 jest opisany sposób i urzą dzenie do pomiaru zawartoś ci wę gla w lotnym popiele, w którym zostaje oceniona zmiana pojemnoś ci kondensatora, do którego zostaje wprowadzona próbka lotnego popiołu jako dielektryk. Za pomocą przenośnika ślimakowego zostaje pobrany z silosa lotny popiół pobrany, a następnie przeniesiony do komory pomiarowej, w której zostaje wibracyjnie zagęszczony. Następnie zostaje oznaczona pojemność elektryczna komory pomiarowej, zawierającej zagęszczoną próbkę lotnego popiołu. Po oznaczeniu pojemności elektrycznej próbka lotnego popiołu zostaje usunięta z komory pomiarowej i za pomocą innego przenośnika ślimakowego odprowadzona z powrotem do silosa. Na pomierzonej elektrycznie pojemności proces badania zawartości węgla zostaje zakończony. Proces może być przeprowadzony w sposób ciągły lub okresowo, przy czym do uzyskania dokładnych wartości pomiarowych musi być zapewnione, że znajdująca się w komorze pomiarowej ilość lotnego popiołu jest zasadniczo stała i posiada określoną gęstość.

Z opisu DE 33 11 829 A1 jest znane urzą dzenie do automatycznej kontroli transportowanego materiału w postaci pyłu metodą pojemnościowego oznaczenia dielektrycznych właściwości materiału pyłowego (popiół półlitrowy), do którego to urządzenia zawierającego szereg kondensatorów pomiarowych, za pomocą przenośnika ślimakowego jest doprowadzany popiół pochodzący z różnych silosów. Przenośnik ślimakowy oprócz przenoszenia pofiltrowego popiołu homogenizuje półlitrowe popioły pochodzących z różnych silosów, aby uzyskać reprezentacyjne próbki do oznaczania zawartości węgla.

W opisie DE 198 56 870 A1 jest opisane rozwiązanie dotyczące badania popiołu, który jest transportowany pneumatycznie do zgłębnika to znaczy do przyrządu do pobierania próbek materiałów sypkich, po czym próbka zostaje nagrzana do zadanej temperatury analizy oraz zagęszczona na wstrząsarce, a następnie doprowadzona do analizatora mikrofalowego. Oznaczenie szczątkowej zaPL 203 747 B1 wartości węgla w przygotowanej próbce, doprowadzonej do mikrofalowego analizatora, następuje w znany sposób za pomocą mikrofalowej techniki rezonansowej. Zbadana próbka zostaje doprowadzona z powrotem do pneumatycznego systemu transportowego.

Opisane rozwiązania wymagają jednak wysokich nakładów na aparaturę do pobierania, przygotowania i w danym przypadku odprowadzania próbki. Ten nakład jest ostatecznie spowodowany nieprawidłowym zasypywaniem badanych próbek. Ponadto okazało się, że osiągnięta dokładność oznaczenia ilości szczątkowego węgla nie jest zadowalająca. Odnotować można zwłaszcza duży rozrzut wartości pomiarowych. Stąd też otrzymane wyniki analiz nadają się na przykład do regulacji procesu spalania tylko w pewnych warunkach.

W opisie DE 42 24 128 A1 jest opisane rozwiązanie dla oznaczania wilgotnoś ci materiału, zawierającego glinę lub podobne dające się formować masy, z których za pomocą przenośnika ślimakowego przygotowuje się zagęszczone próbki.

W opisie DD 251 623 A1 jest opisane rozwią zanie konstrukcyjne do ujednorodnienia strumienia materiałowego, składającego się z materiału od płynącego i proszkowego aż do ziarnistego. Zostaje to osiągnięte w opisanym rozwiązaniu dzięki temu, że ciśnienie tłoczenia płynącego strumienia materiałowego w przenośniku ślimakowym jest nadzorowane poprzez kontrolę liczby obrotów ślimaka przetłaczającego.

Także za pomocą tych rozwiązań w przypadku pofiltrowego lub lotnego popiołu nie jest możliwe otrzymanie wystarczająco dokładnych oznaczeń zawartości szczątkowego węgla, które można stosować do regulacji procesu spalania.

Celem wynalazku jest sposób sporządzania powtarzalnych próbek z pofiltrowego lub lotnego popiołu, do oznaczenia w nich szczątkowej zawartości węgla poprzez oznaczenie zmiany parametrów elektrycznych układu pomiarowego zawierającego badaną próbkę, który nie wymaga wysokich nakładów na aparaturę i w którym otrzymuje się dużą dokładność oznaczenia szczątkowej zawartości węgla.

W sposobie wedł ug wynalazku, próbki pofiltrowego lub lotnego popioł u, przetł acza się za pomocą przenośnika ślimakowego do komory elektrycznego układu pomiarowego, w której zagęszcza się je aż do powstania nierównomiernego wzrostu siły tłoczenia i/lub wzrostu momentu obrotowego przenośnika ślimakowego.

Stwierdzono, że stosowane dotychczas zwykłe zagęszczanie lotnego lub pofiltrowego popiołu przez wibrację nie prowadzi do powtarzalnych wyników zagęszczania. Pofiltrowy lub lotny popiół w wyniku wibracji pozostaje raczej w stanie fluidalnym. Poza tym wibracje prowadzą do rozpadu różnych frakcji tego lotnego lub pofiltrowego popiołu. Zarówno niepowtarzalne wyniki zagęszczania jak również pojawienia się rozpadu powodują w znanych dotychczas urządzeniach i metodach analitycznych do otrzymywania niepowtarzalnych próbek i w rezultacie niedokładnych wyników szczątkowej zawartości węgla w popiołach. Stwierdzony rozrzut wyników wynosi powyżej ± 0,5 procent.

Podstawą sposobu według wynalazku jest nieoczekiwane stwierdzenie, że przy zagęszczeniu pofiltrowego lub lotnego popiołu wraz z osiągnięciem określonego, powtarzalnego stopnia zagęszczenia występuje nierównomierny wzrost siły zagęszczania o więcej, niż 200 procent, po którym nie osiąga się już dalszego zwiększenia stopnia zagęszczania. W wyniku tego możliwe jest, poprzez ocenę tego znacznego i wyraźnego skoku siły zagęszczającej, opracowanie prostego sposobu zagęszczenia próbek, które w opisanej powyżej metodzie pomiarowej oznaczenia zawartości węgla dają porównywalne wyniki pomiarów o wysokiej dokładności i niewielkim rozrzucie wyników.

Szczególnie korzystnym jest, jeżeli elektryczny układ pomiarowy jest dołączony do przenośnika ślimakowego pobierającego lotny lub półlitrowy popiół ze zbiornika, z którego przenośnik ślimakowy tłoczy ten popiół do komory pomiarowej i zagęszcza go w niej aż do powstania wyraźnego wzrostu momentu obrotowego. W wyniku umieszczenia elektrycznego układu pomiarowego w komorze pomiarowej, do której doprowadzany jest ze zbiornika lotny lub półlitrowy popiół, jego temperatura zostaje zwykle utrzymana na poziomie panującym w zbiorniku popiołu, to znaczy pomiędzy 60 i 90°C. Tym samym więc, nie są potrzebne żadne dodatkowe środki do wyrównywania temperatury popiołu podczas jego analizy. Pofiltrowy lub lotny popiół ma krótką drogą bezpośrednio do komory pomiarowej, a po wykonanym pomiarze, w wyniku odwrócenia kierunku obrotów ś limaka tłoczącego przeno ś nika ślimakowego może być on odprowadzony z powrotem do zbiorczego pojemnika popiołu. Może być również korzystne, jeżeli przenośnik ślimakowy posiada otwartą ku górze rynnę zasypową za pomocą której może być pobierany pofiltrowy lub lotny popiół. Tego rodzaju rynna zasypowa powinna być przewidziana zwłaszcza wtedy, gdy przenośnik ślimakowy jest umieszczony wewnątrz pojemnika w miejscu w którym nie jest ono stale zasypywane przez pofiltrowy lub lotny popiół .

PL 203 747 B1

Oczywiście jest także możliwe i korzystne umieszczenie w komorze elektrycznego układu pomiarowego odpowiedniego urządzenia, które umożliwia pobranie próbki pofiltrowego lub lotnego popiołu dla zewnętrznych badań kontrolnych.

Szczególną zaletą sposobu według wynalazku jest jego proste wykonanie, i duża dokładność i mały rozrzut wyników pomiaru. Moż e być on bezproblemowo zastosowany w wielu instalacjach spalania do pomiaru szczątkowej zawartości węgla w lotnym lub pofiltrowym popiele poprzez określenie zmiany wielkości elektrycznych układu pomiarowego zawierającego próbki popiołu.

Sposób według wynalazku jest poniżej objaśniony dokładniej w oparciu o przykład wykonania. Załączony rysunek pokazuje częściowy przekrój urządzenia, przeznaczonego do stosowania tego sposobu, które jest umieszczone na bocznej ścianie 1 pojemnika zbiorczego popiołu. Urządzenie to składa się z przenośnika ślimakowego 2 i komory 3 elektrycznego układu pomiarowego. Tłoczący ślimak 4 przenośnika ślimakowego 2 jest umieszczony wewnątrz rury 5, która od strony czołowej jak również w górnym obszarze posiada otwory 6 dla wlotu wzgl. wylotu pofiltrowego lub lotnego popiołu. W opisanej postaci wykonania przenośnik ślimakowy ma długość około 300 mm i średnicę około 40 mm. Górne otwory 6 mają długość około 60 mm i są wykonane w rurze 5 w postaci otwartych wybrań w kształcie łuku kołowego o rozwarciu około 40 stopni. Ślimak tłoczący 4 jest napędzany umieszczonym na zewnątrz pojemnika silnikiem elektrycznym 7. Wewnątrz pojemnika, za jego ścianką 1, powyżej przenośnika ślimakowego 2, jest umieszczona komora 3 elektrycznego układu pomiarowego taki sposób, że doprowadzony z przenośnika ślimakowego 4 lotny popiół może być przetłoczony do tej komory elektrycznego układu pomiarowego.

Przenośnik ślimakowy 2 znajduje się wewnątrz zasypu popiołu pofiltrowego lub lotnego popiołu. Popiół ten jest doprowadzany do przenośnika ślimakowego 2 przez jego górne otwory 6, a w danym przypadku także przez czołowy otwór 6, po czym w wyniku obracania się przenośnika ślimakowego 4 przetłacza się go do zamkniętej komory 3 elektrycznego układu pomiarowego i bardziej zagęszcza. Jeżeli moment obrotowy przenośnika ślimakowego 2 wzrasta nierównomiernie z 0,1 niutonometrów do około 0,3 niutonometrów, wewnątrz zamkniętej komory 3 elektrycznego układu pomiarowego to oznacza, że zostaje osiągnięte określone zagęszczenie pofiltrowego lub lotnego popiołu, przy którym otrzymuje się powtarzalną próbkę do wystarczająco dokładnego oznaczenia szczątkowej zawartości węgla w pofiltrowym lub lotnym popiele poprzez oznaczenie zmian wielkości elektrycznych układu pomiarowego 3 mieszczącego ten zagęszczony popiół. Osiągnięty rozrzut wartości pomiarowych wynosi w opisanym przykładzie wykonania poniżej ± 0,2 procent.

Po zakończonym pomiarze, w wyniku zmiany kierunku obrotów przenośnika ślimakowego 4, komora 3 elektrycznego układu pomiarowego zostaje opróżniona, a pofiltrowy lub lotny popiół przetłoczony z powrotem do pojemnika.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób sporządzania próbek pofiltrowego lub lotnego popiołu do oznaczenia w nich szczątkowej zawartości węgla poprzez zarejestrowanie zmiany wielkości elektrycznych próbki popiołu umieszczonej w komorze elektrycznego układu pomiarowego, znamienny tym, że pofiltrowy lub lotny popiół przetłacza się za pomocą przenośnika ślimakowego (2) do zespolonej z nim komory (3) elektrycznego układu pomiarowego, w której zagęszcza się popiół aż do wystąpienia nierównomiernego wzrostu siły zagęszczania, lub wzrostu momentu obrotowego koniecznego do tłoczenia i zagęszczania, po czym wykonuje się oznaczenie próbki.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pofiltrowy lub lotny popiół zagęszcza się tak długo, aż nierównomierny wzrost potrzebnego do tłoczenia i zagęszczania momentu obrotowego osiąga 200 procent.