Способ отбора проб отработавших газов двигателей и теплоэнергетических установок Советский патент 1987 года по МПК G01N1/22 

Изобретение откоснтс.я к стаиио11а)н.ой и транспортной энергетике, 1 1авным обрг- зом к способам отбора и фи,льтраи:ии проб отработавших газов газогурби 1ных двигателей, и может б1зггь исиользова-ю в раз.чичпых теплоэнергетических ус 1 ановках и тонливосжигающих устройствах с непрерывным 1Ч)реннем.

J,e;ib изобретения - повьпнение достоверности содержания в исходн(1Й пробе количества бепз(а)пирена,

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - зависимости концентрации бенз(а)нирепа в пробе газа перед фильтрую1днм элемс-н- том (1), от скорости фильтрации(2)и от об ье- ма отбираемого газа (3); на фиг. 3 - за- висимость уровня бенз(а) 11ирена, улавливаемого фи..мьтруюн1им элементом, от типа. числа и сочетания фи:1ьтров.

Устройство для реализации сиособа содержит |-азоотборник , связанный посредством магистрали 2 через кран 3 с трубопроводом 4, в котором размещен фильт)о- держате;1Ь 5, где установлены фильтры 6. Магистраль 2 снабжена устройством )е- гу;1ирования температуры ее стенок, вынол- ненным в виде электронагревателя 7, соединенного с системой питания через регулятор 8, связанный с датчиком 9 температуры стенки магистрали.

Трубопровод 4 снабжен устройством регулирования температуры газа перед фильтром, выполненным в виде электронагревателя 10, соединенного с системой питания через регулятор 11, связангый с датчиком 12.

В фильтродержателе 5 установлен фильтрующий элемент 6, представляющий соСюй набор фильтров, из которых первый представляет собой бумажный фильтр типа «Ватман-4 а два носледующих - волокнистые фильтры типа «АФА -РМА-20. Фильтродержатель 5 посредством магистрали 13 и вентиля 14 соединен с вакуум- насосом 15 и расходомером 16, выход которого связан с атмосферой. На входе расходомера 16 установлены датчики температуры 17 и давления 18.

Способ осуществляется следующим образом.

Газовая проба из выхлопного сопла двигателя через газоотборник 1, магистраль 2 температуру стенок которой поддерживают в пределах 90±:10°С с помощью электронагревателя 7, управляемого посредством регулятора, 8, связанного с датчиком 9 температуры стенки магиетрали, подается к крану 3. Далее газовую пробу через кран 3 направляют в трубопровод 4, температуру стенок которого регулируют с но- мощью электронагревателя 10, унравляекого посредством регулятора 11, таким образом, что температура газа перед фильтрующим элементом 6, измеряемая с помощью

0

5

0

5

0

5

50

датчика 12, -находится в пределах 93±2 С. Скорость фильтрации газа в пределах И)±0,5 л/мин )егулируют путем установки режима работы вакуум-насоса 15 и изменением по.пожения рукоягки венти/1я 14.

Объем отбираемой пробы О1И)е.че.:1Я1От по ноказаг.иям расходомера 16 с yi-ieTOM измеряемь х датчиками 17 и 18 те.миера- гуры данл.ения газа.

Бенз(а)нирен из газовой нробы практически не осаждается п магистрант 2 при поддержании температуры ее стенок isa уровне 180°С и выше. При более низких температурах бенз(а ) ш-рен частично конденсируется на стенках, что нодтверж,1ено промывкой внутр енней поверхности магиетрали бензолом и последующим исследованием экстракта. Нагрев стенки магистрали в:лн1е 200 С нецелесообразен, так как ipe- бует донолнител1 ного расхода электроэнергии.

Для качественного.проведения снектрал1э- ного анализа экстракта, полученного путем выпаривания фильтров в бензоле, объем пробы |-аза V-.-, прокачиЕшемого через фи, 1ьтр, должен быть не менее 50 .ч. При снижении объема газа увелич нвается разброс и уровень показаний снектрометра. Увеличение объс ма пробы газа свыше 100 ,4 нецелесообразно, гак как уд.1иняется цикл и с п ьгг а н и я д в и г а т e, i я.

Проводят исследование уровня фи.чьтр-а- ции бенз{а)пирепа в зависимости от температуры газа перед фил11тром Ti и скорости фильтрации V:-, 1;ри этом максима.чь- ные уровпя (|)ильтрацпи обеспечиваются при Т.- -:93±2°С и V:.,5 л/мин. При уровнях, BbiHie указанных., } ровни осаждения беиз(а)пиреиа на фильтрах сни( ся вследствие нроскока бенз{а)пирена через фильтры. Послед1:ее гюдтверждается нри установке контрольных бензольных ловущек в магистрали за фильтродержателем. При более низких те.мпературах и скоростях фильтрации газа бенз(а)пирен частично осаждается на стен ках трубопровода 4 и фильтро- держателя 5, что обнаружено нуч е.м их промывки бензолом с юследуюидим исследованием экстракта.

На фиг. 3 представлены резу, 1ьтаты экспериментальных исследований зависимости уровня бенз{а)пирена, улавливаемого фильтрующим элементо.м, от типа, числа и сочетания фильтров при значениях Т.93°С, V.- 10 л/мин и л, где но оси

абсцисс отложено: I - три «Ватмак 4, 2 - два фильтра АФА--РМ.А-20, 3 - три фильтра АФА- -РМА--20, 4 -- один

55

фильтр (первый) «Ватмап 4 и два филь ра АФА--РМА-20. Дальнейщее увеличение количества фильтров (точка 5} нецелесообразно.

Пример. Проводят исследования газотурбинного двигателя типа АИ-9 для определения уровня бенз(а)пирена в отработавших газах с использованием описанной вьиие газотурбинной системы. Температуру стенок магистрали поддерживают равной 190°С, температуру газа перед фильтрующим , 1ементоы 93 С, скорость фильтрации газа 10 , отбираемой пробы 50 л. При этом газы пропускают через фильтрующий элемент таким образом, что они спачала проходят через бумажный фильтр I nria «Ватман 4, а затем через два нос.ледоватсльно установленных бумажных фильтра типа «АФА-РМА-20.

После экстрагирования фильтруюп1его элемента и проведения спектрального анализа нробы концентрация бенз(а)пирена в отработавших газах двигателя соответствует 5,2 мкг/м . Концентрация бенз(а)пирена, определенная при контрольных испытаниях с использованием бензольной ловупши, соответствует 5,3 мкг/м . Измеренная в соответствии известным способом концентрация- бенз(а)пирепа в отработавших газах двигателя на том же режиме составляет 0,89 мкг/м

Таким образом, из сравнения приведенных данных видно, что достоверность результатов анализа содержания бенз(а)пирс- на в пробе газа значительно повьипается при отборе и фи, 1ьтрации проб в соответствии с нред, 1агаемым способом.

Формула изоорс гснпя

0

5

0

Способ отбора проб отработав1пих газов двигателей и тен,тоэпергетических установок, включающий отбор газовой пробы, подачу пробы по -магистрали до фильтра, ф11, 1ьтра- цию газа, регулировку скорости подачи газа через фильтр и объема отбираемой пробы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности содержания в исходной пробе количества бепз(а)пирепа, температуру стенок магистрали поддерживают в пределах 190±10°С, температуру пробы перед фильтрующим элементом в пределах 93it:2°C, скорость фильтрации регулируют в пределах 10+0,5 л/мин, а объем фильтруемой пробы берут не менее 50 л, при этом пробу пропускают последовательно через бумалчны и волокнистые фильтры.

Изобретение относится к способам отбора и фильтрации проб отработавших газов газотурбинных двигателей и позволяет повысить достоверность содержания в исходной пробе количества бенз(а)пирена. Отбирают газовую пробу и подают ее по магистрали до фильтра. Фильтруют газ, регулируя при этом скорость подачи газа через фильтр и объем отбираемой пробы, температуру стенок магистрали при этом поддерживают в пределах 190±10°С, температуру пробы перед фильтрующим элементом - в пределах 93±2°С, скорость фильтрации регулируют в пределах 10±0,5 л/мин, а объем фильтруемой пробы берут не менее 50 л, при этом пробу пропускают последовательно через бумажный фильтр на основе ватмана и два волокнистых фильтра. 3 ил. S сл со ю 00 ГчЭ оо

/йу /7,

70

5,0

25

10

i5

5075

Фиг. 2

Vr,A

СбП.

мкг/мз

:

Составитель A. Сондор

Редактор П. ГерешиТедредИ. ВересКорректор Л. Пилипенко

Заказ 3478/46Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР поделай изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4