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Produktspezifikation

Kontinuierliche Bestimmung von Asche in Kohle

Beschreibung

komplettes Messystem zur Ermittlung und Berechnung des Aschegehaltes in Kohle bestehend aus zwei Messlinien mit je einer Strahlungsquelle, dem dazugehörigen Detektor und einem Industrie-PC mit der Software ASH-MONITOR.

ASH-MONITOR
PC-Software
siehe auch >>>

ABSxx
Strahlungsquellenbehälter
siehe auch >>>

ADxx
Strahlendetektor
siehe auch >>>

Messprinzip

Elektromagnetische Wellen wie Röntgen- oder Gammastrahlen werden auf unterschiedliche Weise im Material absorbiert, weshalb es von der Energie der Strahlung und vom Material selbst abhängt, auf welche Weise es absorbiert wird.

Hohe Energiewellen und niedrige Atomzahlen werden je nach Dichte (oder Schüttdichte) des Materials absorbiert.

Zudem ist die Absorption natürlich auch von der Schichtdicke abhängig.

Dies bedeutet, dass die Absorption vom Gewicht des Materials abhängt, durch das die Strahlung hindurchgegangen ist (das Gewicht nimmt zu, wenn der Weg länger wird oder wenn die Dichte höher wird).

Dichte und Dicke können mit Hilfe von Strahlung gemessen werden: ist ein Wert konstant, kann der andere berechnet werden.

Niedrigere Energiestrahlung und höhere Atomzahlen werden auf die gleiche Weise absorbiert, jedoch zusätzlich entsprechend dem Atomgewicht.

Je höher das Atomgewicht und je niedriger die Energie, desto höher die Absorption.

Für Analysezwecke wird eine schwache Energie benötigt, um die atomare Zusammensetzung zu bestimmen.

Aber auch das Gewicht beeinflusst die Dämpfung, weshalb also auch eine energiereichere Strahlung angelegt werden muss, um ein Signal zu erhalten, das nur vom Gewicht, nicht aber von der atomaren Zusammensetzung beeinflusst wird.

Beide Signale können mathematisch verwendet werden, um die Zusammensetzung zu bestimmen.

Genauigkeit

Gewisse Faktoren sind für mögliche Fehler und gute oder schlechte Genauigkeit verantwortlich.

Die aus einer Mine kommende Kohle gewährt normalerweise eine Genauigkeit von besser als ± 0,5% Standardfehler für etwa 10% Asche, auch bei Steinkohle. Bei Aschegehalten unter 10% werden noch bessere Ergebnisse erzielt. Bei höheren Aschegehalten ist der Fehler größer, jedoch nicht aufgrund des Prinzips, sondern aufgrund des höheren Fehlers der Laboratorien.

Das System muss mit einem laborbedingten Fehler von 0,3% kalibriert werden und weist daher eine eingeschränkte Genauigkeit auf.

Der wichtigste mögliche Fehler wird durch die Kohle selbst verursacht: das Messprinzip basiert auf der Unterscheidung zweier Komponenten. In Wirklichkeit sind es ungefähr zehn.

Ändert sich die Zusammensetzung der Asche, verursacht das einen geringfügigen Fehler. da jedoch die beiden Hauptkomponenten fast den gleichen Absorptionskoeffizienten haben, führt dieses Verhältnis nicht zu einer falschen Anzeige.

Die Aufmerksamkeit muss auf solche Veränderungen des Eisengehalts gelenkt werden. Der theoretische Fehler kann sehr groß sein, ist aber in der Praxis nicht sehr wichtig. Trotzdem muss er beachtet werden.

Ein weiterer Fehler kann durch den Feuchtigkeitsgehalt verursacht werden. Nur wenn der Aschegehalt ca. 5 - 10% beträgt, wird kein Fehler verursacht, da Wasser als Kohle gemessen wird. Bei höheren Inhalten kann es zu einem Fehler kommen, der jedoch mit einem RGI-Mikrowellenfeuchtemessgerät kompensiert werden kann.

Technik

Um die Strahlung zu messen, muss sie absorbiert werden. Die Absorption ist umso höher, je dichter das Absorbermaterial ist.

Es gibt gasgefüllte Ionisationskammern oder Geiger-Röhren.

Wesentlich empfindlicher ist jedoch ein NaJ-Kristall mit einer Dichte von 3,7 g / cm3, der kleine Lichtblitze erzeugt, wenn er Strahlung ausgesetzt wird, die von einem als Fotovervielfacher bezeichneten Lichtverstärker detektiert werden müssen.

Der gesamte Sensor muss in ein mechanisches Schutz- und lichtdichtes Gehäuse eingebaut und gegen Störungen stabilisiert sein.

Die beiden Strahlungsquellen müssen in Bleibehältern abgeschirmt werden, damit die Strahlen sich nicht in alle Richtungen ausbreiten können. Durch einen dünnen Kanal ist sichergestellt, dass der Nutzstrahl nur in einer Richtung austreten kann. Die Strahlung wird von einem Szintillationszähler, welcher für industrielle Anwendungen der empfindlichste Detektor ist, gemessen. Sowohl Quelle als auch Detektor bilden einen Messpfad. Für die Aschebestimmung sind zwei Messwege erforderlich. Es wäre möglich, nur einen Detektor für beide Strahlungen zu verwenden, aber da physikalisch in dem Detektor jede Strahlung die andere beeinflusst, ist es zuverlässiger, getrennte zu verwenden.

Die Quelle oder der Detektor können über oder unter dem Förderband installiert werden. Die Messpfade sollten mindestens 1 m voneinander entfernt sein.

Ein fester mechanischer Rahmen ist erforderlich, um Änderungen des Abstands zwischen Quelle und Detektor zu verhindern: Er muss absolut konstant sein, um Messfehler zu vermeiden.

Anwendung

Eine Strahlungsquelle mit Cäsium-137 ist ein Strahler mit relativ hoher Energie. Die Energie ist hoch genug, um von der Zusammensetzung unabhängig zu sein, und niedrig genug, um sicher damit umzugehen.
Sie macht es möglich, das Gewicht des Materials, das sie durchlaufen hat, mit hoher Präzision zu bestimmen, so wie das beispielsweise bei radiometrische Bandwaagen angewandt wird.

Ein weiteres strahlungsemittierendes Material ist Americium-241. Dessen Energie ist geringer: Ein Stahlblech mit einer Dicke von 0,8 mm schwächt die Intensität auf die Hälfte.

In Kohle absorbiert der als Asche bezeichnete Teil die Strahlung des Am-241 viel stärker als der Kohlenstoff, d.h. ein höherer Aschegehalt führt also zu einer relativ starken Erhöhung der Absorption.

Leider gibt es in der Praxis keine Möglichkeit, dass diese Absorption nicht durch die Dichte oder Schichtdicke beeinflusst wird, z. B. durch die Beladung eines Förderbandes.

Somit werden beide Signale zusammen benötigt, um den Ascheanteil mathematisch zu berechnen.

Auswertung

Ein Programm, das nur hochentwickelte Mathematik verwendet, hilft dem Benutzer nicht: Es muss anwendbar und ohne erweiterten mathematischen Hintergrund kalibriert werden können.

Dazu wird in der Evaluierungseinheit eine Tabelle gespeichert, in der Laborwerte hinterlegt und als Vergleich herangezogen werden können. Eine automatische Routine zur Ermittlung der Kalibrierkurve ermittelt die Koeffizienten und zeigt sofort an, wie gut die Anpassung war.

Wichtig ist aber nicht nur die einfache Anzeige der Messergebnisse. Die bereits erwähnte Tabelle kann als Datenspeicher verwendet werden. Alle Messwerte werden über einen Zeitraum von 1 Stunde, 1 Schicht und 1 Tag zurück für 30 Tage angezeigt.

Im Servicemenü kann mittels der Software die Belegung der Verdrahtungsklemmen so geändert werden, dass ein Relais oder ein Analogausgang von einer Klemme zur anderen geschaltet werden.

Somit ist die Auswerteeinheit nicht nur eine simple Anzeige für den Aschegehalt, sondern passt in den Prozess und kann bei der Steuerung helfen.

Das macht RGI-Produkte so besonders

Benutzerfreundlichkeit

● einfaches, intuitives Anlernen
● nachträgliche Montage
● kein Kontakt zum Messgut
● Messung unabhängig von:
- Medium
- Prozessbedingungen

Sicherheit und Qualität

● wartungsfrei, da kein Verschleiß
● hohe Betriebssicherheit
● langzeitstabile Messung
● Nachkalibrierung nicht nötig
● Prüfungen vor Auslieferung:
- Qualität, Klima und Funktion

"Made in Germany"

● eigene Entwicklung und Produktion in Deutschland
● Verwendung hochwertiger Materialien und Komponenten
● Weltweiter Vertrieb und Vor-Ort-Service durch geschultes Personal