Способ автоматического контроля массового выброса загрязняющих веществ и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01N1/22 G01N5/04 

Z

и, ,у ,1

. ч 411

л«чч|м« jeycKB. I

точки, изменяют протгорционально ско рости потока в точке отбора и ди кольцевого сечения. Устройство содержит кодовый датчик 9 линейного перемещения зонда 1, блок 15 для измерения времени отбора пробы и блок измерения расхода газа через поглощающий элемент. Блок 15 состоит из генератора 16 импульсов, логическо.3944 8

го элемента И 17, двоичных счетчи- , ков 14, R-S-триггера 20 и усилителя 21 мощности. Суммарная масса (М) загрязняющего вещества, задержанного логлощающим элементом при отборе N .проб, является характеристикой массового выброса l;Q) этого вещества через газоход в единип.у време1ш. 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к средствам отбора и анализа промышленных выбросов в атмосферу, и может быть исполь - зовано 3 химической, нефтехимической и др. отраслях лрокьшгленности. Цель изобретения - повысить представи- ,тельность и информативность результатов опробывания, что уменьшает затраты ручного труда, Для этого пробы из разных; точек газохода пропускают через общий селективный поглощающий элемент, а обьсм газа, пропускаемый через поглощающий; элемент кэ каждой с ю

1

Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно - к об- 1асти средств отбора и анализа промышленных выбросов в атмосферу, и может быть применено в химической, неф техимической, азотно-туковой и дру- гих отраслях промышленности для конт роля нромьшленных выбросов в атмосферу.

Проблема контроля источников про- чышленных выбросов в атмосферу стзя-. зана с измерением неравномерного поля концентраций и скоростей газа 3 газоходе, что требует отбора проб 3 различных точках сечения газохода, измерения скоростей потока в этих точках с последующей обработкой со- зокупности отобранных проб методами С11мкческого анализа и вычисления laccoBoro выброса загрязняющих ве- цест.о но результатам анализа проб и измерения скоростей потока в точка сртбора. Таким образом, отбор пред- фтавительной совокупности проб пред- фтавляет собой трудоемкий процесс, причем с увеличением неравномерности концентраций, вызванной, напри- Нер, сбросом в газоход выхлопных га- ;|ов от нескольких источников вьщеле- 11ия, и скоростей газа, в газоходе, ко ;(ичество проб, отбираемых на анализ, Необходимо существенно увеличивать. rtpH этом для получения данных о массе выбрасываемого загрязняющего ве- mjecTBa, необходима также дополнитель и|ая информация о скоростях потока в т|очках отбора, что еще более затруд- н|яет процесс контроля источников про iьш лeннык зыбросов .

Цель изобретения - повьштение представительности и информативности нро при контроле массовкгх выбросов из промышленных газохогов.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ автоматического контроля массового выброса дисперсного материала.

Устройство состоит из ттробоотбор- ного зонда i , установленного в газоходе 2 открытьм концом навстречу потоку газа, переменного пневмосопро- тивления 3 с магистральным 4 и управляющим 5 входами, электропневмокла- пана 6, поглощающего элемента 7, соединенного с датчиком 8 статического давления. Датчик 9 линейного перемещения соединен с входом блока 10 умножения. Выход блока умножения соединен, с входом ячейки 1 1 и с первым входом блока 12 вычитания Выход ячейки 1 1 памяти соеди ен с вторым входом блока 2 вьп-титания. Выходы блока 12 вычитания подключены к входам 13 предустановки двоичных счетчиков 14., установленных в блоке 15 задания времени отбора пробы,Блок 15 задания времени отбора пробы содержит последовательно соединенные генератор 16 импульсов, логический -элемент И 17, каскад двоичных счетчиков 14, соединенных между собой выходом 18 переполненения по вычитанию и входом 19 вычитания, R-S-триг- гер 20, R-вход которого связан с выходом 18 переполнения по вычитанию последнего двоичного счетчика 14 в каскаде, и усилитель 21 мощности. Выход усилителя 21 мощноетя соединен с

управляющим входом электропневмоклл- пана 6, Входы 22 записи начальных значений всех двоичных счетчиков 14 и S-вход триггера 20 подключен к шине 23 элемента запуска (не показан), а вход разрешения записи ячейки 11 памяти связан с шиной 23 запуска через элемент 24 задержки.

Способ реализуется следующим образом.

Отбор проб начинают от края газохода 2. Перед началом первого отбора в ячейке 11 памяти устанавливают кодовое значение площади сечения газохода 2. В качестве начального значения для кодового датчика перемещения зонда 9 устанавливается характерный размер газохода (например, радиус для газохода круглого сечения). Установка начальных значений производится с помощью кнопочных переключателей (не показаны) Триггер 20 находится в положении О. При отборе первой пробы пробоотборный зонд 1 передвигается в продольном направлении от края газохода 2 на заданное расстояние (100-200 мм), при этом элемент И 17 запрещает прохождение импульсов от генератора 1 б импульсов на двоичные счетчики 14. На вход усилителя 2 мощности поступает логический О электропневмоклапана 6, запрещает прохождение пробы через поглощающий элемент 7. Значение линейного перемещения зонда 1 поступает в блок 10 умножения, где вычисляется величина площади сечения, соответствующая текутдему положенизо зонда 1 . Например, для круглых газоходов вычисляется

.

где X - текущее положение зонда, отсчитанное от центра газохода 2; S - площадь, полученная при

вычислении в з,-й точке газохода 2.

Блок 12 вычитания производит вычитание значения S; и значения S , записанного в ячейку 11 памяти. Полученное значение площади кольца, к которому относится точка отбора, поступает на входы 13 предустановки две- ичньк счетчиков 14. При подаче импульса на шину 23 запуска триггер 20 переходит в состояние I, логическая единица поступает на вход элемента

И 17, что рп зрешлет прохождение импульсов от генератора 16 на вход 19 BbpjHTanHH двоичного счетчика 14. Одновременно значение площади кольца, поданное на входы предустановки 13 счетчиков 14, записывается в качестве начального значения счетчиков 14 .по импульсу запускл, поступившему на вход 22 разрешения записи начальных значений счетчиков 4. Таким образом, время вознишювения импульса переполнения по вычитанию на выходе последнего счетчика 1А в каскаде огфеделяется коэ4)фициектом деления к;аскада двоичных счетчиков, т.е. значением площади кольца, в котором производится отбор пробы.

Триггер 20 через усилитель 21 мощности переключав элактропиевмо- клапан 6 в положение, при котором проба газа через зонд и переменное пневмосопрстивление 3 поступает в поглощающий элемент 7 и далее через датчик 8 статического давления сбрасывается в газоход 2. При этом разница между полным давлением, вос- принда аемым зш-щом 1 и статическим давлением в датчике 8 статического давления пропорциональна 0,5 , где РГ- - плоттюсть газа в газоходе, V|. - скорость газа в газоходе. Для линеаризации этого соотношения используется переменное пневмосопротив- ление 3, в ели-чина которого возрастает с увеличением давления в пневматической магистрали - на управляющем входе.

Через интервал времени, определяемый параметрами, элемента 24 задержки (Н1-2мкс), значение S; из блока 10 умножения записывается в ячейку 11 памяти на место значения, находившегося там ранее.

При поступлении от генератора 16 числа импульсов, равного коэффициенту деления каскада двоичных счетчиков, на выходе 18 последнего счетчика 14 возникает импульс, поступающий на R-Бход триггера 20. Триггер переходит в состояние О, электро- пневмоклапан 6 переключается к линии сброса, подключенной г епосред- ственно к газоходу 2, элемент И запрещает прохождение импульсов от генератора 16 импульсов на двоичные счетчики 14, Отбор пробы из одной точки окончен. После перемещения зонда в новую точку отбора по им

пульсу запуска происходит запись значения площади нового кольца в качестве начального значения счетчиков 14, триггер 20 переходит в состояние 1, и процесс отбора повторяется. Время отбора определяется коэффициентом деления каскада счетчиков (значением новой площади кольца ) а объемный расход - скоростью газа в новой точке отбора .

Известно, что, если расход и время отбора пробы, не зависят от параметров потока в газоходе и геометрических размеров площадок, к которой отнесена проба, то массовый выброс из источника в единицу времени определяют по зависимости

где

Q Q

N

2:с;

V;

J

(1)

массовый выброс загрязняющего вещества в.единицу времени;

концентрация загрязняющего вещества п i-й точке контроля, определенная по результатам обработки отобранной пробы;

15 проб масса загрязняющего вещества, задержанного поглотителем, пропорциональна массовому выбросу загрязняющего вещества из источника в единицу времени.

20 При практическом использовании

изобретения при первом измерении на газоходе гсроизводят тарировку устройства, онредел Я коэффициент пропорциональности, связывающий мас- 25 совый расход вещества через сечение газохода и массу вещества, задержанного поглотителем. Для этого параллельно с отбором пробы по предлагаемому способу (с помощью

Vскорость потока в i-и КЗ контроля (в характерной точке);

площадь 1-й площадки (кольца);

число площадок, на которое разбито-сечение газохода. Поскольку

(2)

Н

точ- 30 предлагаемого устройства) проводят отбор проб по известному методу и измерение скоростей с помощью пнев- мометрическ15х трубок и вычисляют массовый расход через газоход. Оп- .,с ределив значение тарировочного коэффициента К .

т- C;.q; t

К -. га

-Icr

сг40

значение массового выброса вещества, полученное по известному способу,

где т

масса загрязняющего вещества, задержанного поглотителем ,

С - концентрация вещества в пробе газа; q, - расход газа через поглоти

тель;

t - время отбора; i - номер пробы,

то, сравнивая с соотношением (I), видим, что необходимо обеспечить величину q. пропорциональную скорости гаtj пропорцио-пз которой

за в точке отбора, а нальную величине площади производится отбор пробы.

Значение т; в этом случае пропорционально скорости V:; и площади Sf, что увеличивает информативность пробы. При отборе совокупности проб в точках сечения через один поглощаюгДе

0

1ЦИИ элемент увеличивается представительность пробы.

М C,-.q; t; (З)

1 1

М - масса загрязняющего вещества, задержанного поглощающим элементом при отборе N проб через одни поглотитель; N - число проб газа, отбираемых через поглощающий элемент.

Сравнивая соотношения () и (3) видим, что при таком способе отбора5 проб масса загрязняющего вещества, задержанного поглотителем, пропорциональна массовому выбросу загрязняющего вещества из источника в единицу времени.

0 При практическом использовании

изобретения при первом измерении на газоходе гсроизводят тарировку устройства, онредел Я коэффициент пропорциональности, связывающий мас- 5 совый расход вещества через сечение газохода и массу вещества, задержанного поглотителем. Для этого параллельно с отбором пробы по предлагаемому способу (с помощью

К -. га

-Icr

0

где

сг40

ИОВ

5

значение массового выброса вещества, полученное по известному способу,

m- Э11аче1гие массы вещества,

задержанного в поглощающей элементе при отборе проб но предлагаемому способу с помощью предлагаемого устройства.

Это значение К используют при следующих измерениях массового вьйроса источника (для задания коэф шциента деления каскада дзоичных счетчиков). Использование изобретения позволяет сократить время анализл в два раза, что повышает качество контро.пя S за выбросом.

Ф о р, м у л а изобретения 1 1 Способ автоматического контроля массового выброса загрязняющихBetnecTy Г г.)чохо;|пн промышленных предприятш, вклтч.чюшпй условное рггзбиение поперечного сечения газохода на кольцевые площадки, в каждой из которых осуществляют отбор пробы, измерение скорости газового потока в точке отбора, пропускание пробы через селективный поглощающий элемент и последующую оценку массового выброса по общему количеству задержанного дисперсного материала, отличаю щийс я тем, что, с целью повышения иред- ставительности и информативности результатов, пробы из всех точек сечений газохода пропускают через общий селективньш поглощающий элемент, при этом объем газа, пропускаемый нерез поглощающий элемент из каждой точки, изменяют пропорционально скорости потока в точке отбора и площади кольиевогл сечения ,

сппроч инлгшие., млгистрпл нь11 1 к yti р. :вляю111и)| г ходьг которого соединены с выходог- ;;р.збоотбор ;ого , а вы- ход через э.1пктрпп евмоклапг1Н связан с входо пиглог.тающего элемента и линией сброс;, датчик линейного перемещения зогща, блоки умножения и вычитания, элемент задержки и ячей- 10 ку памяти, соединенную входами с выходом элемента задер -к и и первы.-; выходом блока хтчкоже и-тч, второй вход которого, соединен с одним из входов блока вычитания, подключенного дру- 15 гим входом к выходу ячейки памяти, при этом выход блока вычитания подключен к входу блока задания времени отбора пробы.

3. Устройство по г.. 2, о т л и - чающееся тем, что блок задания времен.и отбор 1 пробы выгс.лнен в виде элемента - апуска и последовательно соединекньпч генератора импульсов, логического элемента Н, каскада двоичных счетчиков, R-S-тригге- ра и усилителя мощности, установленного на вьЕходе блока задания времени отбора пробы, при этом выход R-S-триг- rspa подключен к второму входу логического элемента И, входь) установки начальных значени- ; двоичных счетчиков являются выходом блока вычитания, входы разрешен я : аписи начальных значений двоичных счетчиков и S-вход р 5-триггера соединены с элементом запуска, подключе; .ного к входу разрешения записи ячейки памяти через элемент зядержк -;.