專利名稱：制備由主要為粉塵狀干燥材料構(gòu)成的試樣的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備由主要為粉塵狀干燥材料、尤其是如濾灰或煙灰的粉塵狀燃燒殘渣構(gòu)成的試樣的裝置和方法，以通過確定一個包含有所制備的、由主要為粉塵狀干燥材料構(gòu)成的待分析試樣的組合電氣構(gòu)件所發(fā)生的電氣參數(shù)變化來確定該試樣中殘余碳的含量。
本發(fā)明尤其可應(yīng)用在火力發(fā)電廠中燃燒設(shè)備的煤灰收集站內(nèi)。因此下面將主要就煙灰來展開說明，但這并不意味著本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域僅僅局限于此。也就是說本發(fā)明另外可有利地用在其他各處，只要在那兒也是通過確定一個包含有待分析的、主要為粉塵狀干燥材料的組合電氣構(gòu)件所發(fā)生的電氣參數(shù)變化來確定該材料中殘余碳的含量。這除了發(fā)電廠燃燒設(shè)備外例如還可以是垃圾燃燒設(shè)備或水泥制造設(shè)備。
確定煙灰中殘余碳的含量一方面就控制和優(yōu)化燃燒過程角度來看(也就是說為了盡可能充分利用燃料中所含能量)是必需的，但另一方面對于在將煙灰作為附加料用于建筑材料和水泥工業(yè)時就控制該煙灰質(zhì)量而言也是必需的。從這兩方面看，其目的都要使殘余碳的含量盡可能少或者說使未燃燒的成分盡可能少?；谌紵O(shè)備中不斷變化的負(fù)載條件和不同的燃料組成成分，要求對燃燒過程進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，這需要盡可能連續(xù)地或以較短的時間間隔周期性地并且在時間上不延滯地或僅僅略有延滯地來確定燃燒殘渣中殘余碳的含量。
目前在燃煤發(fā)電廠的燃燒設(shè)備中主要采用對煙灰取樣和隨后在實驗室中對其進(jìn)行分析研究的方法，這一方面非常昂貴，另一方面也會有很大的時間延滯性，以致對燃燒過程進(jìn)行優(yōu)化控制實際上變得不可能。
因此，長久以來人們一直努力開發(fā)一些能簡便、且無時間滯后地連續(xù)或周期性確定殘余碳含量的方法。其中業(yè)已證明，以包含有待分析煙灰的組合電氣構(gòu)件所發(fā)生的電氣參數(shù)變化為基礎(chǔ)的方法特別適用。問題在于如何操作處理具有特別困難的進(jìn)料特性(Schuettverhalten)的煙灰。
在德國專利申請公開說明書DE-OS 3303177中記載了一種用于測量煙灰中碳含量的方法和裝置，其中，對一個以煙灰試樣作為電介質(zhì)置入其中的電容器的電容量的變化進(jìn)行分析。為此，借助一個輸送蝸桿首先將煙灰從一個圓形料倉中提取出來，然后將其轉(zhuǎn)移到一個構(gòu)成一個電容器電介質(zhì)的測量腔室中，并借助振動使之密實。然后確定包含有該密實的煙灰試樣的測量腔室的電容量。在確定電容量后，將煙灰試樣從測量腔室中取出，并借助另一個輸送蝸桿將其送回到圓形料倉中。從測得的電容量可推算出煙灰中的碳含量。該方法可連續(xù)地或周期性地進(jìn)行，其中為取得有用的測量值必須確保在測量腔室中的平均煙灰量基本上保持恒定并具有一定的密度。一個基本上與之類似的技術(shù)解決方案在德國專利申請公開說明書DE-OS 19856870中作了記載。在那里，在一個氣動輸送系統(tǒng)中傳送的煙灰被輸送給一個取樣器，其中借助廢氣過濾器和光柵使煙灰試樣有一定的顆粒量，再將該試樣加熱到一個預(yù)定的分析溫度并借助一個振動裝置予以密實，然后將其輸送給一個微波分析器。按照公知的方式借助微波諧振技術(shù)對輸送到該微波分析器中的已準(zhǔn)備好的試樣確定其所含有的殘余碳含量。分析后的試樣重新送回到該氣動輸送系統(tǒng)中。
上述兩種方案具有一個很高的用于提取、準(zhǔn)備和運回試樣的設(shè)備費用。該費用歸根結(jié)底是源自于有待分析的煙灰有特別差的進(jìn)料特性。此外，業(yè)已表明，所取得的殘余碳含量測量值的精確度不能令人滿意。尤其是該測量值有很強(qiáng)的數(shù)值分散度。這些測量值因此例如僅能有條件地適用于燃燒過程的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種制備煙灰試樣的裝置和方法，以便能在低的設(shè)備費用情況下，通過確定一個包含有待分析試樣的組合電氣構(gòu)件所發(fā)生的電氣參數(shù)變化，高精確度地確定該試樣中殘余碳的含量。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的裝置由一個螺旋輸送機(jī)和一個設(shè)計成封閉測量腔室的組合電氣構(gòu)件組成，該螺旋輸送機(jī)和組合電氣構(gòu)件這樣設(shè)置，使得該螺旋輸送機(jī)可將煙灰輸送到所述設(shè)計成封閉測量腔室的組合電氣構(gòu)件中并予以壓實。本發(fā)明方法是將主要為粉塵狀干燥材料(例如煙灰)壓實直到該壓實力有一個飛躍性增大為止。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，迄今常用的通過振動來壓實煙灰的方法不可能獲得一個可再現(xiàn)的壓實結(jié)果。與之相反，所述煙灰由于振動仍處于一種流化的狀態(tài)下。此外，振動還會導(dǎo)致煙灰中的不同成分分解離析。在迄今已公知的制備煙灰試樣的裝置和方法中按照所述方法來確定殘余碳的含量時，不可再現(xiàn)的壓實結(jié)果、尤其是分解離析現(xiàn)象會導(dǎo)致其測量結(jié)果有很強(qiáng)的分散度。已確定的分散度明顯大于±0.5％。
本發(fā)明的方法基于下述認(rèn)識當(dāng)壓實煙灰達(dá)到一定的可再現(xiàn)的密實度時壓實力會飛躍性地增大超過200％，而此時密實度卻不會有進(jìn)一步的提高。由此可以簡單地通過分析壓實力這一顯著的飛躍性增大現(xiàn)象來達(dá)到可再現(xiàn)的壓縮比，基于具有如此壓縮比的壓實煙灰，借助所述測量方法可得到較高精確度和較低分散度的測量結(jié)果。
特別有利的是，將所述設(shè)計為封閉測量腔室的組合電氣構(gòu)件與一個螺旋輸送機(jī)一起設(shè)置在一個容納煙灰的容器中，使得該螺旋輸送機(jī)可將煙灰輸送到測量腔室中，并對其進(jìn)行壓實直至用于傳輸和壓實的扭矩發(fā)生飛躍性增大為止。通過將該組合電氣構(gòu)件設(shè)置在所述容納煙灰的容器中實現(xiàn)了使煙灰的溫度保持在灰渣收集容器內(nèi)通常的溫度水平，亦即在60至90攝氏度之間。因此，象通常的現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案一樣，無需另外采取用于調(diào)節(jié)煙灰試樣溫度的附加措施。所述煙灰經(jīng)過短路程后直接進(jìn)入測量腔室中，并可在完成測量后通過使螺旋輸送機(jī)的輸送蝸桿反向轉(zhuǎn)動而重新送回到煙灰收集腔室。當(dāng)螺旋輸送機(jī)具有一個向上開口的、可用于收集填充到該容器中的新煙灰的收集槽時，也是比較有利的。尤其當(dāng)螺旋輸送機(jī)設(shè)置在容器內(nèi)不是始終處于煙灰進(jìn)料(Flugascheschuettung)狀態(tài)時，應(yīng)當(dāng)設(shè)置這樣一個收集槽。
不言而喻，在本發(fā)明的技術(shù)方案中還可以有意義地在設(shè)計成測量腔室的組合電氣構(gòu)件上設(shè)置一個可提取供外部校驗性研究用的煙灰試樣的取樣裝置。
除了可取得精確且很少分散的測量結(jié)果外，本發(fā)明一個特別的優(yōu)點還在于它的簡單性。不僅所述由螺旋輸送機(jī)和設(shè)計成測量腔室的組合電氣構(gòu)件組成的裝置、而且本發(fā)明的方法都是可順利掌握的技術(shù)方案，這樣的技術(shù)方案可有利地應(yīng)用在大量通過確定一個包含所述煙灰試樣的組合電氣構(gòu)件的電氣參數(shù)的變化來確定該煙灰中殘余碳的含量的測量任務(wù)中。
下面借助附圖
和一個實施方式對本發(fā)明的裝置和方法予以詳細(xì)說明。該附圖表示一個設(shè)置在一灰渣收集容器的側(cè)壁1內(nèi)的本發(fā)明裝置的局剖視圖。該裝置由一個螺旋輸送機(jī)2和一個設(shè)計成封閉測量腔室的組合電氣構(gòu)件3組成。所述螺旋輸送機(jī)2的輸送蝸桿4在一個管5內(nèi)轉(zhuǎn)動，該管在其端側(cè)及其上部具有一些供煙灰進(jìn)出的開口6。在圖示結(jié)構(gòu)中，該螺旋輸送機(jī)具有一個約300毫米的長度和一個約40毫米的直徑。上部的開口6約有60毫米長，并設(shè)計成在管5內(nèi)有一個約40°開角的圓弧凹槽。該輸送蝸桿4由一個設(shè)置在容器外的電動機(jī)7驅(qū)動。在容器內(nèi)部該螺旋輸送機(jī)2上方與容器壁1相鄰位置設(shè)置所述組合電氣構(gòu)件3，使得可以將由該輸送蝸桿4所獲得的煙灰輸送到該組合電氣構(gòu)件3中。
為了取樣，所述螺旋輸送機(jī)2處于一個煙灰進(jìn)料狀態(tài)。所述煙灰通過所述上方開口6、必要時也包括端側(cè)開口6進(jìn)入螺旋輸送機(jī)2中，并通過輸送蝸桿4的轉(zhuǎn)動輸送到所述組合電氣構(gòu)件3的封閉測量腔室內(nèi)，并逐漸被壓實。當(dāng)螺旋輸送機(jī)2接受的扭矩飛躍性地從約0.1Nm增大到0.3Nm時，在該組合電氣構(gòu)件3的封閉測量腔室內(nèi)的煙灰就已達(dá)到一個確定的密實度，該密實度可以實現(xiàn)足夠精確地通過確定該容納了所述壓實煙灰的組合電氣構(gòu)件3的電氣參數(shù)的變化來確定該煙灰中殘余碳的含量。在所描述的這一實施方式中，所測取到的測量值的分散度低于±0.2％。
在完成測量后，通過反轉(zhuǎn)所述輸送蝸桿4的轉(zhuǎn)動方向可將所述組合電氣構(gòu)件3排空，并將煙灰送回到所述容器中。
權(quán)利要求
1.一種制備由主要為粉塵狀干燥材料構(gòu)成的試樣的裝置，以通過確定一個容納該試樣的組合電氣構(gòu)件的電氣參數(shù)變化來確定該試樣中殘余碳的含量，該裝置具有一個螺旋輸送機(jī)，其特征在于所述螺旋輸送機(jī)(2)和所述組合電氣構(gòu)件(3)這樣設(shè)置，使得該螺旋輸送機(jī)(2)可將該粉塵狀干燥材料輸送到該組合電氣構(gòu)件(3)中并予以壓實，且該組合電氣構(gòu)件(3)設(shè)計為封閉的測量腔室。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述螺旋輸送機(jī)(2)和所述組合電氣構(gòu)件(3)設(shè)置在一個包含有所述粉塵狀干燥材料的容器中。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述螺旋輸送機(jī)(2)的輸送蝸桿(4)的轉(zhuǎn)動方向可反轉(zhuǎn)。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于所述螺旋輸送機(jī)(2)具有一個向上開口的收集槽。
5.一種制備由主要為粉塵狀干燥材料構(gòu)成的試樣的方法，以通過確定一個容納有該試樣的組合電氣構(gòu)件的電氣參數(shù)變化來確定該試樣中殘余碳的含量，其特征在于所述主要為粉塵狀干燥材料被壓入所述組合電氣構(gòu)件(3)中，直至所述壓實力有一個飛躍性增大為止。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述主要為粉塵狀干燥材料被壓入所述組合電氣構(gòu)件(3)中，直至所述壓實力飛躍性增大超過200％為止。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述壓實借助一個螺旋輸送機(jī)(2)來進(jìn)行，它將所述粉塵狀干燥材料輸送到所述組合電氣構(gòu)件(3)中，并將其壓實直到為輸送和壓實所必需的扭矩發(fā)生一個飛躍性增大為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備由主要為粉塵狀干燥材料、尤其是如濾灰或煙灰的粉塵狀燃燒殘渣構(gòu)成的試樣的裝置和方法，以通過確定一個包含有所制備的待分析試樣的組合電氣構(gòu)件所發(fā)生的電氣參數(shù)變化來確定該試樣中殘余碳的含量。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于以簡便的方式來獲得由主要為粉塵狀干燥材料、尤其是如濾灰或煙灰的粉塵狀燃燒殘渣構(gòu)成的合適試樣，該試樣可以實現(xiàn)按所述方法高精度地確定殘余碳的含量。這一技術(shù)問題按照本發(fā)明這樣來解決所述煙灰借助一個螺旋輸送機(jī)(2)輸送到所述組合電氣構(gòu)件(3)中，并被壓實直至壓實力出現(xiàn)一個飛躍性的增大為止。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓實的煙灰達(dá)到一定的可再現(xiàn)的密實度時壓實力會飛躍性地增大超過200％，而此時密實度卻不會有進(jìn)一步的提高。由此可以簡便地產(chǎn)生具有確定壓縮比的試樣，該試樣可以足夠精確地確定殘余碳的含量。
文檔編號G01N1/28GK1489687SQ02804473
公開日2004年4月14日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月5日
發(fā)明者漢斯·G·康拉德斯, 沃爾克哈德·克魯普希, 托馬斯·霍普弗爾, 霍普弗爾, 哈德 克魯普希, 漢斯 G 康拉德斯 申請人:普羅梅康過程和測量技術(shù)康拉德斯有限責(zé)任公司, 普羅梅康過程和測量技術(shù)康拉德斯有限