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Verfahrenstechnik 1-2/2015

Verfahrenstechnik 1-2/2015

Flugasche präzise

Flugasche präzise online messen Erfassung des Massedurchsatzes schwieriger Schüttgüter Jens Bornhöft Schüttgutdurchsätze präzise online zu messen, ist eine Herausforderung, weil es eine Vielzahl an Einflussfaktoren gibt und die physikalischen Gesetzmäßigkeiten allen bekannten Messprinzipien irgendwann die Grenzen aufzeigen. Anlagenbetreiber wünschen sich im besten Fall Geräte, die unabhängig von Produkteigenschaften und Förderbedingungen arbeiten, einfach zu handhaben sind, dabei produktschonend, verschleißarm sowie bezahlbar sind – und gleichzeitig hochpräzise, reproduzierbare Ergebnisse liefern. Autor: Jens Bornhöft, Manager Sales & Marketing, DYNA Instruments GmbH, Hamburg Wer die Wahl hat, hat die Qual: Es gibt diverse unterschiedliche Messprinzipien, mit denen der Massedurchsatz online gemessen werden kann. Üblicherweise werden Genauigkeiten zwischen 2–10 % erreicht. Kein Vergleich zu Messungen von Flüssigkeiten oder Gasen, aber Stand der Technik. Sehr gute Systeme, unter optimalen Bedingungen eingesetzt, erreichen Genauigkeiten von etwa 1 %. Die Abhängigkeiten der Messsysteme, nach denen die richtige Lösung ausgewählt werden muss, reichen von A wie Abrasivität über Produktfeuchte, Leitfähigkeit, Korngröße, Temperatur, Durchsatz, Konzentration, Fördersystem, Fördergeschwindigkeit, Rohleitungsdurchmesser, verfügbare Einbauhöhe, erwartete Genauigkeit, … – bis Z wie „zur Verfügung stehendes Budget“. Nicht ein System kann alles, aber es gibt für nahezu jede Aufgabe eine Lösung. Die gängigen Prinzipien sind: n Coriolisprinzip n Prallplatte n Mikrowellentechnik n kapazitives Prinzip n gravimetrisch + Geschwindigkeit n radiometrisch + Geschwindigkeit Ein häufiger Einsatzort für online Durchsatzmessungen sind LKW-Beladungskontrollen unter Silos, die in Ergänzung zu Plattformwaagen eingesetzt werden, um ein Überladen der LKW zu verhindern und gleichzeitig die optimale Ausnutzung der LKW-Zuladung zu gewährleisten. Applikationsbeispiel Flugasche Im RWE Gersteinwerk, nördlich von Dortmund, musste die Kapazität der LKW-Beladung unter den Silos erhöht werden. Eine weitere LKW-Beladung mit online Massedurchsatzmessung zur Beladungskontrolle wurde notwendig. Zur LKW-Asche-Beladung wurde ein senkrechtes Fallrohr mit einem Durchmesser von 200 mm vor einer Fluidcon Förderung eingesetzt. Der maximale Massedurchsatz beträgt 150 t/h, die Geschwindigkeit der Feststoffe variiert zwischen 5–7 m/s und es wird eine Genauigkeit des Ist-Wertes von 1,4 % erreicht. Ein Anlagenbauer erhielt als Generalunternehmer den Auftrag für die Umsetzung und realisierte die online Massedurchsatzmessung mit dem System Dynarad von Dyna Instruments und Berthold Technologies. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Geschwindigkeitsmessung und radiometrischer Dichtemessung. Unabhängigkeit des Systems Das Messprinzip der Geschwindigkeitsmessung basiert auf der Erfassung von elektrischen Ladungen des zu messenden Feststoffes. Im Gerät werden für eine Laufzeitmessung an zwei Sensoren in gegebenem Abstand Signale aufgenommen und automatisch auf einem auswertbaren Pegel gehalten. Eine Anpassung an veränderte Feststoffeigenschaften ist nicht notwendig. Aus 14 VERFAHRENSTECHNIK 1-2/2015

SCHÜTTGUTTECHNIK I TOP-THEMA den zwei Signalen wird in einer Korrelationsrechnung die Zeit Δt bestimmt, die der Feststoff für die Strecke von Sensor 1 zu Sensor 2 benötigt. Da es sich hierbei um eine absolute Messgröße handelt, entfällt jegliche Kalibrierung. Gammastrahlung wird zur Konzentrationsmessung gezielt durch die Messstelle gesendet und auf der gegenüberliegenden Seite von einem Szintillationsdetektor erfasst. Beim Durchdringen wird die Strahlung geschwächt. Da die Messgeometrie konstant ist, wird die resultierende Strahlungsschwächung nur von der aktuellen Feststoffkonzentration im Förderstrom beeinflusst. Die Messung wird nicht von Temperatur, Druck, Viskosität, Farbe, Feuchte oder chemischen Produkteigenschaften beeinflusst. Geschwindigkeit und Konzentration werden in einer Auswerteeinheit zum Massedurchsatz verrechnet und als Analogsignal ausgegeben. Die LKW-Beladung wird automatisch nach Erreichen der Sollwert-Vorgabe gestoppt. Eine Grob-/Fein-Stromsteuerung reduziert zum Ende der Beladung den Massedurchsatz langsam. Der Soll-/Ist-Mengen-Vergleich ergibt eine Messgenauigkeit von 1,4 % vom Ist-Wert. Diese berührungslose Messung ist eine sehr gute Lösung für die Anwendung und wird auch in diversen anderen Kohlekraftwerken eingesetzt. Flugasche gehört zu den messtechnisch eher anspruchsvolleren Produkten, da sich Produkteigenschaften und Feuchte ständig ändern können und die Abrasivität hoch ist. Auch die Fallgeschwindigkeit unter Silos schwankt aufgrund unterschiedlicher Füllstände. Das System arbeitet im Grunde verschleißfrei und zieht vergleichsweise sehr geringe Betriebskosten nach sich. Fazit Bei der online Durchsatzmessung gibt es nur wenige Messprinzipien, die produktunabhängig messen. Bei Prallplatten, Mikrowellen- oder kapazitiven Messsystemen führen Produkt- oder Prozessänderungen nach der Kalibrierung üblicherweise zu Messfehlern. Bei der Kombination aus Feststoffgeschwindigkeitsmessung und radiometrischer Konzentrationsmessung ist das nicht der Fall. Da die absoluten Messwerte Geschwindigkeit und Konzentration bzw. Masse unabhängig voneinander gemessen werden, wirken sich Änderungen nicht auf das Messergebnis aus. www.dynainstruments.com LKW-Beladungsstation im RWE Gersteinwerk

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