Устройство для контроля химического недожога топлива Советский патент 1986 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к средствам газового анализа, применительно к целевой задаче автоматического контроля качества сжигания газомазутног топлива в энергетических парогенераторах, и может быть использовано в прикладном газовом анализе для избирательного контроля компонентов полигазовой смеси горючих.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет обеспечения равенства чувствительностей по водороду датчиков.

На чертеже показано устройство контроля хда1ического недожога топлива.

Устройство содержит однокамерньй термокаталитический датчик 1 водорода и однокамерньй термокаталитический датчик 2 водорода и окиси углерода. Их измерительные однокамерные мосты включены встречно. В смежных плечах моста датчика 1 установлены активный 3 и компенсационный 4 термокаталитические преобразователи. 1|ден тичные преобразователи 5 и 6 установлены в плечах моста датчика 2. На входе в камеру датчика 1 установлена цеолитовая пламяпреградитель- ная мембрана 7, пронидаемая только для водорода, а на входе в камеру датчика 2 цеолитовая гшамяпрегради- тельная мембрана 8, проницаемая как для водорода, так и для окиси угле

рода. Мембраны установлены в пробо- отборном канале 9 дымовых газов. В верхней части датчиков установлены пламяпреградительные сетки 10, Устройство содержит мил1швольтмет1 ы для измерения водорода 11, суммы водорода и окиси углерода 12 и окиси уг лерода 13. Для установки равенства чувствительностей датчикоЕ по поверочной смеси датчик 1 содержит переменное сопротивление 14,

Толщина мембраны 8 превьшает толщину мембраны 7. Соотношеиие толщины h мембраны 7 и толщины h. Мембраны 8 определяется из соотношения

h,

где

- сум1 арные :эффекЗэФ, и S,p, тив.ные сечения пор мембраны 7 и мембраны 8 соответственно.

После установки равенства чувствительностей датчиков по поверочной смеси устройство считается подготов10

2477362

ленным к работе. Два идентичных встречно включенных однокамерных термокаталитических датчиков с выполняющими роль пламяпреградителёй входными разделительными мембранами на основе синтетических цеолитов с отличающимися по критическому диаметру своих входных пор и меньшими их по размеру входных окон в поры при равных коэффициентах их массо- переноса по газопроницаемости обеспечивают одинаковые по расходу изби- рательные потоки из подготовленной пробы дымовых газов в один из них

5

0

0

5

5 водорода, в другой окиси углерода (совместно с водородом).

Синтетические цеолиты (молекуляр- Hbie сита) таких известных модификаций как КА, NaA, СаА, NaX, СаХ, NaY, представляющих особую группу минера- Лов с соизмеримь1ми с газовыми молекулами размерами сквозных пор (3-9А), обладают ярко выраженной способностью избирательно абсорбировать со- ответствукмцие указанным размерам молекулы газов, практически не адсорбируя более крупные, находящиеся в той же смеси. При этом возможность оптимального разделения газов достигают известными технологическими приемами усиления указанной способности цеолитов, главным образом пу- тем Добавления модифицированньгх присадок к их исходному стандартному сырью-однородному раствору различного по соотношению силиката и алюмината натрия со щелочью (Na SiO,, НаЛео и NaOH).

Особым преимуществом молекулярных сит в устройстве измерения продуктов химнедожога является их способность абсорбировать, причем при высокой термической стабильности (до 700 С)., большие количества веществ при их малых концентрациях, наблюдаемых по Hj и GO в отходящих дымах котлоагре- гатов, особенно газов с полярными молекулями, к которым относятся и водород и окись углерода.

Зная размер молекул, которые для данного газа строго одинаковы как по критическому диаметру, так и по длине (для Hj и СО соответственно 2,4 и 3,1А; 2,8 и 4,1А), подбирают необходимые цеолиты для вьщеления только данного компонента смеси.

Элементы 3,4,5 и 6 омываются естественно конвективньм потоком изби0

5

0

5

рательно отбираемых из пробоотборно- го канала 9 дымовых газов через цео- литовые мембраны 7 и 8 соответственно в датчик 1 водородом, в датчик 2 - окисью углерода (совместно с водо- j родом) и в каждом из них окислителем (воздухом), диффузионно поступающим через верхние металлические гшамя- преградительные сетки 10, одновременно представляющие пути для стока ю избыточных реагентов и продуктов их каталитического преобразования.

Равенство дебитов поступления водорода в реакционные полости датчиков (1 и 2) устройства иди условие ра- j венства чувствительностей их по водороду обосновывается целью обеспечения достоверности определяемых устройством результатов покомпонентного и суммарного содержания продук- 2о тов хш недожога (Н, СО, H,j+CO),4To при отличающихся по размерам пор цеолитовых мембран 7 и 8, соответственно избирательно сорбирукндих водород и окись углерода (совместно с 25 водородом), достигается лишь при равенстве энергий юс массопереноса по газопроницаемости.

Синтетические цеолиты (как и природные) обладают лишь абсорбционной ,Q способностью и, следовательно, не- прерьшный массоперенос адсорбируемых молекул через изготовленные из них разделительные мембраны обеспечивается лишь энергией их газопроницаемости - перепадом давления (&р), обуславливанмцим непрерьтное течение указанных молекул через поры.

Изменения концентраций в пробоот- борном канале 9 дымовых газов определяемых продуктов химнедожога (Н, СО) практически не сказываются на

величине д р,Обеспечение отмеченного условия равенства дебитов водорода в датчиках 1 и 2, как было показано, достигают установкой в последнем мембраны с соответствующими СО размерами пор и толщиной hj большей h мембраны датчика 1.

Формула изобретения

Устройство для контроля химического недожога топлива, содержащее два однокамерных термокаталйтических датчика, у которых измерительные одинарные мосты включены встречно и в их смежных плечах установлены идентичные активный и компенсационный термокаталитическне преобразователи, на входе в первого датчика установлена цеолитовая пламя- преграждающая проницаемая для водорода мембрана,на входе в камеру второг датчика - цеолитовая и 1шамящ егра- дительная проницаемая для водорода и окиси углерода мембра:на, о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения доетоверности контроля за счет обеспечения равенства чув- ствительностей датчиков по водороду, толщина мембраны второго датчика пре вьшает толщину мембраны первого, и толщины мембран выб1фают яз соотношения

Ь, h, 1

- . 2

где h и hj - толщины соответственно первой и второй мембран J,

5f 2 суммарные эффективные сечения пор соответственно первой и второй мембран.

HI

Изобретение относится к области газового анализа. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет обеспечения равенства чувствительностей датчиков по водороду. Устройство контроля химического недожога топлива соде1}жит два однокамерных термокаталитических датчика. На входе в камеру первого датчика установлена проницаемая для водорода мембрана, a на Входе в камеру второго датчика - мембрана, проницаемая для водорода и окиси углерода, толщина которой превшает толщину мембраны первого датчика. Толщины мембран выбирают из соотношения hj-h, S,q,, /Sj , где h и Н, - толщины, соответственно первой и второй мембран, S,, и 8,. - суммарчт, 9ft Hfne эффективные-сечения пор, соответственно первой и йторой мембраны. ) кл. (Л 4 4J СО оь

Редактор В. Ковтун Заказ А117/42

Составитель В. Екаеш

Техред Л Олейяяк Корректор И. Шароши

Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государствеяяого комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводствекжэ-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,А