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CFM - Durchflussmessung für Kohleeinblasung
Zur Sicherstellung eines guten Ofengangs sollten Anlagen zur Kohleeinblasung geringe Abweichungen zwischen den Einzelleitungen aufweisen. Da dies in der Praxis oft nicht der Fall ist, können optimale Einblasraten nicht erreicht werden. Die CFM Durchflussmessung zeigt die Schwachstellen auf und ist ein erster Schritt zur Erreichung optimaler Einblasraten.
Anwendung 
Technologie
Technische Daten
Veröffentlichungen
Anwendung
Die Kohleeinblasung in den Hochofen (PCI) erfüllt die Bedürfnisse nach Kostensenkung und Umweltschutz im Bereich der Roheisenproduktion.
Wird der „teure“ Koks durch die wesentlich preiswertere, eingeblasene Feinkohle teilweise ersetzt, darf die Ofenstabilität und Gesamtproduktivität dadurch nicht beeinträchtigt werden. Der Kohleeinblasung sind durch die Verbrennung der Kohlepartikel natürliche Grenzen gesetzt. Unverbrannte Kohlereste sind das Ergebnis zu hoher Einblasraten jenseits des idealen Ersatzverhältnisses von Koks zu Feinkohle.
Kohleeinblasung in der Heißwindleitung
Eine hohe Ofenpermeabilität und damit verbundene Verringerung des Gasverbrauches kann nur durch strikte Einhaltung einer kompletten Verbrennung und Vermeidung von unverbrannten Kohleresten erreicht werden. Dies ist für die Ofenstabilität und -produktivität unabdingbar.
Versuche und Messungen an bestehenden Kohleeinblasanlagen mit ungeregelten, statischen Verteilungen haben große Abweichungen der Einblasmenge zwischen den einzelnen Lanzen ergeben. Das Überladen einzelner Blasformen mit negativem Effekt auf die Ofendurchgasung ist die unabdingbare Folge.
Resultierend folgt, dass eine stabile gleichmäßige Verteilung der eingeblasenen Kohlemenge das oberste Gebot darstellt.
Eine gute pneumatische Auslegung der Einblasanlage ist dafür die grundlegende Basis- Voraussetzung, aber aufgrund der ständig wechselnden pneumatischen Verhältnisse kann nur eine individuell geregelte Einblasmenge eine wirkliche Gleichverteilung ermöglichen.
Mengenregelung in der Einzelleitung
Das CFM System ist das Messgerät der Wahl für diese Anwendung. Das zuverlässige, selbst nachstellende Messsystem erfüllt alle Erfordernisse für eine perfekte Regelung der Einblasmenge in den unterschiedlichsten Anlagentypen.
Integration der CFM Einblasregelung in unterschiedlichen Anlagentypen
Weltweit sind über 1000 CFM Systeme im Einsatz. Beispiele von Anwendern zeigen:
- Reduzierung der Abweichungen zwischen den Einblasleitungen von über +/-20% auf weniger als 2%
- Erhöhung der Einblasmenge um bis zu 55kg pro Tonne Roheisen
Technologie
Das CFM basiert auf einer kapazitiven Messmethode, die die unterschiedlichen dielektrischen Materialeigenschaften des Kohlestaubs (εR) und des Fördergases (ε0) nutzt.
Der einzelne CFM Sensor besteht aus zwei Elektrodenanordnungen. Die erste Anordnung misst kapazitiv die aktuelle Konzentration des Kohlestaubs in der Einblasleitung. Mittels des zweiten Elektrodensatzes wird durch eine kapazitiv-korrelative Methode die Geschwindigkeit der geförderten Teilchen bestimmt. Ein in jedem Sensor integrierter Mikroprozessor berechnet aus dem Produkt dieser beiden Messergebnisse, den geometrischen Eigenschaften der Förderleitung und dem materialspezifischen Kalibrierungsfaktor die Durchflussmenge der eingeblasen Kohlemenge.
Die herausragenden Eigenschaften:
- Unabhängigkeit von der lokalen Verteilung des Kohlestaubs in der Einblasleitung durch die Helix-Form der Elektroden
- Kein Zerstörungsrisiko durch Druckstöße durch den Verzicht auf keramische Rohre
- Einfache Parametrierung und Dokumentation durch Vernetzung (CAN-BUS Kommunikation)
Technische Daten
Messrohr
- Glasfaserverstärktes Epoxydharz oder Keramik
- Nenndurchmesser DN15 bis DN150
Elektronik
- Vollständige Auswerteelektronik am Messrohr angebracht
- Keine Installation zusätzlicher Komponenten im Schaltraum
- Integrierter PID-Regler zur Ventilansteuerung optional
Mechanischer Aufbau
- Druckkörper aus Stahl
- Elektronikgehäuse aus Aluminiumdruckguss, kunststoffbeschichtet, IP66
- Anschluss wahlweise mit konventioneller Verdrahtung oder Systemsteckverbinder
Umgebungsbedingungen
- Installation im Freien möglich (Schutzklasse IP67)
- -20 °C – +40 °C
- erweitert bis +70 °C lieferbar
Förderbedingungen
- Von druckloser Anwendung bis zu über 50 bar Förderdruck
- Medien Temperatur bis 90 °C
- Erweiterter Temperaturbereich bis zu 450 °C lieferbar
Parametrierung
- Zentral von einem PC aus über CAN-Bus
- Optionale automatische Rekalibrierung
Flexible Signal Ein-/Ausgänge
- Digital-Link Protokollwandler für verschiedene Feldbus Standards wie Profibus, Profinet, Melsec
- 4-20mA Stromschleifen
- Optionales Interface für direkte Ventilansteuerung
Spannungsversorgung
- 24V DC +/- 20%, max. 20 W
Einbau
- Flansche nach verschiedenen Standards (DIN/EN, ASME, JIS) oder kundenspezifisch
Standardverkabelung oder Vorkonfektionierte Verkabelung mit Systemsteckverbindern
Klassifizierung
- ATEX Ex II 3D EEx T5 bis ATEX Ex II 2G EEx d IIC T6 (EC/94/9)
- DruckgeräteRL (97/23/EC) oder ASME
Veröffentlichungen
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Weiser, R.; Braune, I.; Matthes, P.: „Control Blast Furnace Pulverized Coal Injection to Increase PCI Rates”. AISTEC Conference, 2006, Cleveland, Ohio, USA Download