Online-Korngrößenmessung

Projektnummer 214

Die Kenntnis der Korngröße der Bett- und Umlaufasche ist für die Betreiber von Wirbelschichtfeuerungen wichtig, um optimale Ergebnisse bei Emissionen und Ausbrand zu erzielen.

Ziel des Forschungsvorhaben ist der Nachweis, dass es zwischen den zeitlichen Druckverläufen im Bett bzw. im Siphon und den mittleren Korngrößen der entsprechenden Aschen einen eindeutigen und reproduzierbaren Zusammenhang gibt.

An der TU Delft wurde dafür von Prof. C. M. van den Bleek, Prof. J. C. Schouten und Dr. J. R. van Ommen ein Auswerteverfahren entwickelt, bei dem die gemessenen Druckwerte mittelfrequent abgefragt und mittels mehrfacher Differenziation statistisch ausgewertet werden. Die betrieblichen Einflüsse wie Wirbelgeschwindigkeit, Temperatur, Beladung usw. werden herausgefiltert.

Das Auswerteverfahren wurde bereits in der Strohverbrennungsanlage Grenaa in Dänemark zur Früherkennung von Asche-Agglomerationen erfolgreich einsetzt. Messort war hier der Siphon.

In der Wirbelschichtfeuerungs-Anlage von Bayer-Uerdingen wird das Verfahren in folgender Hinsicht neu eingesetzt und weiterentwickelt:

  • Messort Brennkammer WBK (größerer Raum),
  • höhere Gasgeschwindigkeit,
  • Erweiterung des untersuchten Korngrößenspektrums zu kleineren Werten.

Gleichzeitig werden auch hier das Kornspektrum und der Druckverlauf im Siphon gemessen.

Zur Lösung der Aufgabe werden einige Monate lang die Druckpulsationen mit je zwei Druckaufnehmern in der Wirbelbrennkammer und in den Siphonen aufgenommen und mit einer Frequenz von 100 Hz abgespeichert. Parallel dazu werden die für die Fluidisierung relevanten Betriebsparameter wie Geschwindigkeit, Temperatur, Beladung usw. abgespeichert.

Die zum Abgleich der Korngrößenbestimmung erforderlichen Messungen der Korngrößenverteilungen von Bett- und Umlaufasche werden dreimal täglich im Labor durchgeführt.

Wenn es wie geplant gelingt, einen eindeutigen und reproduzierbaren Zusammenhang zwischen den Signalen der Druckmessung und der mittleren Korngröße der Asche zu entwickeln, können den Betreibern von Wirbelschichtfeuerungen künftig die Messsignale "Korngröße Bettasche" und "Korngröße Umlaufasche" zur Verfügung gestellt werden. Damit könnte das Bedienungspersonal unmittelbar Einblick in den Kornhaushalt der Anlage nehmen, und die Anlage optimiert betreiben.

Eine solche Optimierung würde insbesondere greifen

  • bei Lastwechseln,
  • bei Umstellung bzw. Mischung von Kohlesorten,
  • bei Zusatzfeuerung von Reststoffen, wie z. B. Holzschnitzel oder Tiermehl.

Das Projekt wird in der Zeit von Juli 2001 bis Juni 2002 von der Bayer AG, Werk Uerdingen, Dr. Rüdiger Krüger, unter Beteiligung der TU Delft, Chemical Reactor Engineering, Dr. J. R. van Ommen und von J. Plackmeyer, Beratender Ingenieur, Remscheid, durchgeführt. Die Durchführung des Projektes wird vom VGB-Arbeitskreis "Wirbelschichtfeuerungen" fachlich begleitet.