Устройство для контроля концентрации дисперсного материала в потоках газовзвеси Советский патент 1985 года по МПК G01N1/22 

С71

J 6

йь

сл

00

Фиъ. 111 Изобретение относится к средствам контроля за выбросами вредных вещест из промышленных источников в атмосферу и может быть использовано для определения содержания аэрозолей, а также канцерогенных веществ в продуктах сгорания топливосжигающих установок. Известно устройство для контроля газового потока , содержап1ее вводимую в газовый поток пробоотборную трубу, уловитель аэрозолей, расходомер, вентиль, газовьй насос и соединяющие их герметичные газовые линии 1. р}едостатками этого устройства являются невысокая точность определени объема отбираемых газов из-за возможной конденсации водяных паров на фильтре уловителя аэрозолей и рабочих органах расходомера, погрешность в определении содержания аэрозолей при несовпадении скорости отсоса газов и скорости основного потока газов в точке отбора, а также сложность определения содержания канцерогенньяс веществ в отобранных таким устройством пробах аэрозолей. Известно устройство для взятия проб, содержащее всасывающую трубку с соплом на конце, эжектор (побудитель расхода), уловитель дисперсног материала, регулятор расхода, расход мер и датчик скорости 2 . Недостатком известного устройств является значительная погрешность. Это объясняется тем, что скорость в пробоотборной трубке измеряется не во входном отверстии, а за ним по ходу потока отобранной части газов, где из-за потерь на трение, изменения геометрии канала, изменения тем цературы и давления, скорость газов отличается от скорости газов в точк отбора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля концентрации дисперсного материала в потоках газовзвеси, содержащее пробоотборную трубку нулевого типа, охладителькондеисатосборник, уловитель аэрозолей, расходомер, регулятор расход газовый насос и соединяющие их герметичные газовые линии 3J. Недостатком известного устройств является недостаточная точность определения объема отсасываемых про дуктов сгорания вследствие несоответствия объемов газов, прошедших входное отверстие пробоотборной трубки, -объему газов, прошедших черё,з расходомер после улавливания аэрозолей. Последнее вызвано уменьшением объема отсасываемых газов после конденсации и удаления содержащейся в них влаги. Введение расчетных поправок на изменение объема затруднительно из-за пратчтически неконтролируемых колебаний режима горения, влажности топлива, особенно при сжигании высоковлажных топлив, например, водомазутных эмульсий. Недостаточная точность определения объема снижает точность опрепеления сопепжания яэч)озолеп в пропуктах сгопания. Целью изобретения является повышение точности определения содержания аэрозолей в продуктах сгорания при отборе из них проб путем снижения погрешности от изменения состава газовой пробы после ее охлаждения. Указанная цель достигается тем, что устройство для контроля концентрации дисперсного материала в потоках газовзвеси,содержащее установленные последовательно по ходу потока отбираемой газовой пробы трубку нулевого типа, размещенную в газоходе, охладитель-конденсатосборник, уловитель дисперсного материала, расходомер с регулятором расхода, анализатор химического состава робы и побудитель расхода, снабжено напорной трубкой, сопряженной с трубкой нулевого типа, и датчиком температуры в точке отбора пробы, при этом обе трубки выполнены с общей импульсной линией замера статического напора в точке отбора. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля концентрации дисперсного материала в потоках газовзвеси; на фиг. 2 - пробоотборньБ узел устройства. Устройство состоит из пробоотборной трубки 1 нулевого типа, установленной в газоходе 2 и соединенной герметичными газовыми линиями 3 последовательно с охладителем-кондеисатосборником 4, уловителем 5 аэрозолей, расходомером 6 и регулятором 7 расхода и побудителем 8 расхода (газовым насосом). Между регулятором 7 расхода и победителем расхода параллельно основной газовой линии 3 подключен дополнительными газовыми линиями 9 газоанализатор 10 К пробоотборной трубке 1 прикреплены напорная трубка 11 и датчик 12 температуры, показания последнего выводятся на вторичньй прибор 13. Динамический напор в напорной трубке 11 измеряется микроманометром 1А, который соединен с трубкой 11 импульсными линиями 15 полного напора и 16 статического напора. Нулевой перепад между статическими напорами внутри входного канала пробоотборной трубки 1 и вне его контроли руется по микроманометру 17, соединенному инпульсной линией 18 с внутренней полостью входного канала пробоотборной трубки 1, а импульсной линией 19 - с линией 16 статического напора напорной трубки 1.1. Давление в точке отбора определяется по датчику 20 давления, соединенному импульсной линией 21 с линией 19, Измерение динамического напора газового потока совместно с плотностью газов, определяемой по их химическому составу, позволяет определять скорость газового потока непосредственно в точке отбора. Выполнение условия изокинетичности, т.е. поддержание равенства скоростей основного газового потока и отсасываемых газов во входном отверстии пробоотборной трубки при известной площади этого отверстия поя золяет определить объем продуктов сгорания прошедших через входное газоотбор-. ное отверстие за измеренный период времени отбора пробы. Измерение давления и температуры непосредственно в точке отбора позволяет привести плотность газов к условиям в этой точке, а найденным объем - к стандар ным условиям. К пробоотборной трубке 1 нулевого типа присоединена напор ная трубка 11,например типаПрандтля, таким образом, что входные отверстия этих трубок находятся в одной плоскости, оси входных каналов трубок параллельны и расположены друг от друга на расстоянии, не превышающем пяти диаметров входного отверстия пробоотборной трубки нулевого типа Узел устройства, вводимый в газовый поток, не должен влиять на распредел ни скоростей в точке отбора проб. Иначе нарушается условие изокине тичности. При этом вводимые в газоход 2 пробоотборная трубка 1 нулево го типа с диаметром d, напорная 1 0 трубка 11 с диаметром dni рассматриваются как один узел с общим диаметром d . Влияние вводимого в газовьй поток узла будет пренебрежимо мало при выполнении условия 0,01 где D - диаметр газохода. В нашем случае d , 5 () где Е - расстояние между осями входных каналов напорной и пробостборной трубок. ОбычноdviT нт . Примем, что dhT dnT . Тогда, подставляя значение d в d/p - 0,01 и преобразовывая относительно t , имеем /d07(0,,,т1 -1. Максимальные (по глубине) размеры газоходов (D) даже для самых мощных современных котлов не превышают 15 м. Максимальные размеры сдмт не превьшают 0,025 м. Подставляя эти значения в последнюю зависимость, имеем e/dnr (0,01.15/00,025) ,; ,rУстройс- во работает следующим образом. После включения насоса побудителя 8 расхода при помощи регулятора 7 расхода по показателям микроманометра 17 устанавливают определенный расход отсасываемых продуктов сгорания через пробоотборную трубку 1, при котором выполняется условие изокинетичности. Одновременно фиксируется время начала отбора пробы. Отсасываемые продукты сгорания после пробоотборной трубки 1 последовательно проходят охладитель-конденсатосборник 4, где они охлаждаются и из них удаляется сконденсированная влага, уловитель 5 аэрозолей, в котором содержащиеся в продуктах сгорания аэрозоли задерживаются и конденттрируются фильтрующим материалом, расходомер 6, регулятор 7 расхода, после которого выбрасываются в атмосферу. Часть отсасываемых газов после регулятора 7 расхода по линии 9 подают на газоанализатор 10. В процессе отбора непосредственно точке отбора измеряют динамический напор напорной трубкой 1 1 и микроманоетром 14, давление - датчиком 20 давлеия, температуру - датчиком 12 темперауры. После отбора определенного бъема продуктов сгорания, задавамого экспериментатором, контроля$1руемого по расходомеру 6, насос 8 отключается, и одновременно с его отклонением фиксируется время окончания отбора пробы. Далее по определенному гаэоанали затором 10 химическому составу отса сываемых газов находится их плотность по выражению Рр-(СО,5со-0,Я,,Г.)/юо, где Рг , РСО , poj. , ... PL плотность соответственно газовой смеси (продуктов сгорйния) и ее компонентов, кг/м, COj , Og ; I- химическ состав газовой смеси, %. Затем по динамическому напору газового потока и плотности газов, приведенной к давлению и температу в точке отбора, определяется (Ur) скорость газов в этой точке по выражению иг з-к„г |- где РО - динамический напор (пока ния микроманометра 14); тарировочный коэффициент напорной трубки 11. После этого находится (Vr ) объе отсосанных газов, прошедших через входное отверстие пробоотборной трубки 1 за период времени отбора пробы по выражению Vr Ur-ffex-torS . где ig - площадь входного отверстия, м ; г ,. - период времени отбора пробы, с; Vr - скорость газа в точке отбора. Определение этого (Vr) объема отсосанных продуктов сгорания наряду с измерением объема отсасываемых газов после улавливания аэрозолей 1эасходомером 6 позволяет повысить точность определения содержания аэрозолей и канцерогенных веществ в продуктах сгорания. Таким образом, устройство наряду с увеличением точности определения содержания аэрозолей, в том числе канцерогенных вещесгп, позволяет определить влажность продуктов сгорания по разности объемов отсасываемых газов, прошед1пих через входное отверстие пробоотборной.трубки и через расходомер после улавливания аэрозолей. Влажносчь продуктов сгорания служит одним из факторов, характеризующих скорость коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева. С другой стороны, практически одновременное определение химического состава газо,в с улавливанием аэрозолей в одной и той же газовой пробе повьпиает представительность и достоверность экспериментальных данных, а тем , надежность и обоснованность рекомендаций и мероприятий по снижению вредных выбросо7з и атмосферу. Применение изобретения позволит повысить точность определения концентрации дисперсного материала на 2,5% только за счет увеличения точности измерения объема на 4,1%.

Фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА . В ПОТОКАХ ГАЗОВЗВЕСИ, содержащее установленные последовательно по ходу потока отбираемой газовой пробы трубку нулевого типа, размещенную в газоходе, охладитель-конденсатосборник, уловитель дисперсного материала, расходомер с регулятором расхода, :; анализатор химического состава пробы и побудитель расхода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повмпения точности путем снижения погрешности от изменения состава газовой пробы после ее охлаждения, устройство с снабжено напорной трубкой, сопряженной с трубкой нулевого типа, и датчиком температуры в точке отбора пробы, при этом обе трубки выполнены , с общей импульсной линией для замера статического напора в точке отбора, . с