Устройство для отбора проб из газового потока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА(71) Заявитель Емельянчиков Виктор Иванович(72) Автор Емельянчиков Виктор Иванович(73) Патентообладатель Емельянчиков Виктор Иванович(57) 1. Устройство для отбора проб из газового потока, включающее пробоотборную трубку, зонд, фильтр, линию транспортировки проб, газоанализатор, отличающееся тем, что пробоотборная трубка выполнена эластичной, ее конец с входным отверстием закреплен на тросе, натянутом на два барабана, к одному из которых подсоединен серводвигатель, а конец с выходным отверстием присоединен к зонду газоанализатора. 90972013.04.30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что конец с входным отверстием пробоотборной трубки закреплен на тросе, который протянут вдоль штанги. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что газоанализатор выполнен стационарным или переносным. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью работы в режиме ручного, или дистанционного, или автоматического управления.(56) 1. Росляков П.В., Ионкин И.Л. Контроль вредных выбросов ТЭС в атмосферу. - М. Изд-во МЭИ, 2004. 2. Патент 2042940. 3. Росляков П.В. и др. Исследование полей скоростей и концентраций продуктов сгорания в дымовой трубе ТЭС // Теплоэнергетика. - 2006. -5. - С. 17-25. 4. ГОСТ 17.2.4.06-90 Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. Госстандарт. - Минск. 5. Емельянчиков В.И. Автоматизированная система контроля выбросов вредных веществ в атмосферу для дымовых труб ТЭЦ и котельных Энергетика и ТЭК 7/8 2011. С. 46-47. Устройство для отбора проб из газового потока может быть применено при измерении состава газовой смеси в магистральных газоходах теплоэлектростанций, технологических установок в химии, нефтехимии и производстве строительных материалов, а также в автоматизированных системах контроля выбросов вредных веществ в атмосферный воздух(АСК выбросов). Известны усредняющий зонд, представляющий трубку с отверстиями, диаметр которых и расстояния между которыми рассчитываются по методике, приведенной в 1 устройство для отбора проб с газового потока 2, состоящее из пробоотборной трубки в виде штанги, фильтра, линии подачи пробы, газоанализатора. Недостатками усредняющего зонда являются забивание отверстий и невозможность его применения на дымовых трубах диаметром 5 м и более. Устройство для отбора проб с газового потока предназначено для отбора проб в одной точке сечения и не позволяет отбирать пробы в различных точках поперечного сечения магистрального газохода. Среди АСК выбросов наиболее экономичной является система с измерительным сечением на дымовой трубе, к которой подключено несколько котлоагрегатов. В этом случае нужна одна система, а не несколько, когда их устанавливают на каждом котлоагрегате,подключенном к трубе. В такой системе существует проблема точности измерения концентрации вредных веществ в отходящих (дымовых) газах и соответственно выбросов вредных веществ, вызванная недостаточной представительностью пробы газов, подаваемой в газоанализатор. Обусловлено это недостаточным перемешиванием газовых потоков в дымовой трубе на ограниченной длине. На сегодняшний день эта проблема рассмотрена посредством моделирования в статье 3. В ней отмечается, что в случае относительной погрешности измерения выбросовм.в.20 относительная погрешность недостаточной представительности пробы пр на расстоянии от кромки разделительной перегородки, равном 9,7 диаметрам устья трубы может быть 16,6 и более вследствие неравномерности поля концентрации в измерительном сечении. 2 90972013.04.30 Разработчиками АСК не проводятся на дымовых трубах ТЭЦ экспериментальные измерения, с помощью которых можно было бы вычислить характеристики измерительного сечения и тем самым подтвердить или уточнить результаты моделирования и уменьшить погрешность пр. Тарировка сечения газохода за топкой котла выполняется вручную и является трудоемкой работой как при определении средней скорости газовых потоков 4, так и при определении средней по сечению концентрации. Пробоотборные трубы вводятся с помощью лебедки. В этих условиях существуют задачи увеличение точности измерения состава газовой смеси в магистральных газоходах теплоэлектростанций, технологических установок в химии, нефтехимии и производстве строительных материалов, а также увеличение точности контроля концентрации вредных веществ в АСК выбросов уменьшение трудоемкости таких измерений. Сущность полезной модели по п. 1 формулы. Устройство включает пробоотборную трубку, зонд, фильтр, линию подачи проб, газоанализатор. В качестве пробоотборной трубки применена эластичная трубка, конец которой с входным отверстием закреплен на тросе, натянутом на два барабана, к одному из барабанов прикреплен серводвигатель, а конец эластичной трубки с выходным отверстием присоединен к зонду газоанализатора. В соответствии с программой управления серводвигатель через барабан и трос устанавливает конец эластичной трубки с входным отверстием в центры тяжести равновеликих по площади участков измерительного сечения. По результатам измерения концентрации газоанализатором вычисляются автоматически характеристики измерительного сечения(средняя по сечению концентрация и коэффициент неравномерности поля концентрации). Технический результат выражается в том, что увеличивается точность контроля концентрации загрязняющих веществ в АСК выбросов и точность измерения состава газовой смеси в магистральных газоходах за счет определения характеристик измерительного сечения и возможности выполнения измерений в большом количестве точек. Определив упомянутые характеристики измерительного сечения, легко увеличить точность контроля концентрации загрязняющих веществ в АСК выбросов, умножив показания газоанализатора системы на коэффициент неравномерности поля концентрации. уменьшается трудоемкость измерений за счет замены жесткой пробоотборной трубки эластичной пробоотборной трубкой, конец которой с входным отверстием закреплен на тросе. Это позволяет устанавливать этот конец трубки в нужную точку измерений перемещением троса с помощью серводвигателя, не прилагая физических усилий. Сущность полезной модели по п. 2 формулы. В устройстве конец с входным отверстием пробоотборной трубки закреплен на тросе, который протянут вдоль штанги. При этом установку конца трубки с входным отверстием в центры тяжести равновеликих по площади участков осуществляют посредством перемещения троса вручную. Характеристики измерительного сечения вычисляют с помощью калькулятора. Устройство со штангой позволяет выполнять измерения в небольших трубах (диаметром до 3 м) и в том случае, если нет возможности или нет необходимости протянуть трос через все сечение трубы. Сущность полезной модели по п. 3 формулы. В устройстве применяется стационарный или передвижной газоанализатор, или переносный газоанализатор. По результатам измерений концентрации стационарным или передвижным газоанализатором согласно программному обеспечению автоматически вычисляются характеристики измерительного сечения. Сущность полезной модели по п. 4 формулы. Устройство выполнено с возможностью работы в режиме ручного или дистанционного или автоматического управления. Это позволяет получить одним устройством максимальный эффект в увеличении точности контроля и уменьшении трудоемкости измерений. 3 90972013.04.30 На фиг. 1, согласно 4, показано измерительное сечение дымовой трубы с линиями и точками измерения в центрах тяжести равновеликих по площади участков. На фиг. 2 изображено устройство для отбора проб из газового потока по п. 1 формулы. На фиг. 3 изображено устройство для отбора проб из газового потока по п. 2 формулы. На фиг. 2 изображено устройство по п. 1 формулы, включающее эластичную пробоотборную трубку 1, трос 2, натянутый на барабаны 3 и 4, серводвигатель 5, присоединенный к барабану 3, зонд 6 с размещенным в нем фильтром 7, линию транспортировки проб 8,насос 9, газоанализатор 10, программу 11 управления серводвигателем 5 и вычисления характеристик измерительного сечения. Конец гибкой пробоотборной трубки 1 с входным отверстием 13 закреплен на тросе 2, а конец с выходным отверстием 14 присоединен к зонду 6, который через линию транспортировки пробы 8 и насос 9 соединен с газоанализатором 10. Программа 11, газоанализатор 10, серводвигатель 5 соединены кабельными линиями 12. Барабаны 3 и 4 закреплены в отверстиях 15 и 16 стены дымовой трубы 17,находящихся в диаметрально противоположных точках ее поперечного сечения. Имеется площадка обслуживания 18. При этом следует иметь в виду, что зонд 6, фильтр 7, линия транспортировки проб 8,насос 9, стационарный газоанализатор 10 могут являться элементами и блоками как, входящими в состав АСК выбросов, так и не входящими в состав АСК выбросов. В последнем случае газоанализатор устройства размещается на площадке обслуживания. На фиг. 3 изображено устройство по п. 2 формулы, состоящее из штанги 19, протянутого на ней троса 20, эластичной трубки 1, конец которой с входным отверстием 13 прикреплен к тросу 20, а конец трубки с выходным отверстием 14 присоединен к содержащему фильтр 21 зонду 22, соединенному линией транспортировки проб 23 с переносным газоанализатором 24. Штанга 19 с тросом 20 и эластичной трубкой 1 вводиться через отверстие 15 или 16 внутрь дымовой трубы 17 и закрепляется. Имеется площадка обслуживания 18. Порядок работы устройства по п. 1 формулы. Перед началом работы устройства конец эластичной пробоотборной трубки 1 с выходным отверстием 14 присоединяется к входному отверстию зонда 6, включаются в работу насос 9, газоанализатор 10, программа 11. Серводвигатель 5 по сигналам программы 11 вращает барабан 3, который приводит в движение трос 2, который свою очередь перемещает конец с входным отверстием 13 пробоотборной эластичной трубки 1 с центра тяжести одного участка измерительного сечения в центр тяжести другого участка такой же площади (фиг. 1). При этом серводвигатель 5 выполняет упомянутое перемещение в названные точки с задержкой в них на нужное время. Насос 9 непрерывно забирает пробы газа через пробоотборную эластичную трубку 1, зонд 6, фильтр 7 и линию транспортировки проб 8 и подает их в газоанализатор 10, который осуществляет измерение концентрации вредных веществ. Получаемые результаты измерения концентрации газоанализатором 10 обрабатываются программой 11. Является реальным за 20 минут выполнить измерения в 6, 12 или 24 точках сечения и таким образом построить поле концентрации, определить среднюю концентрацию по сечению, координаты точки с концентрацией равной или близкой к средней по сечению концентрации,коэффициент неравномерности поля концентрации. После окончания работы устройства конец гибкой пробоотборной трубки 1 с выходным отверстием 14 отсоединяется от зонда 6. Устройство может работать в режиме ручного, дистанционного или автоматического управления. Порядок работы устройства по п. 2 формулы. Установка конца с входным отверстием 13 эластичной трубки 1 в нужные точки сечения выполняется посредством перемещения троса 20 вручную вдоль штанги 19. Переносный газоанализатор 24 через эластичную трубку 1, зонд 22, фильтр 21, линию транспортирования проб 23 отбирает пробы с газового потока и осуществляет измерения в течение всего времени нахождения конца с входным отверстием 13 гибкой трубки 1 в точке измерения. Газоанализатор не работает во 4 90972013.04.30 время перемещения этого конца трубки из одной точки в другую. Характеристики измерительного сечения вычисляют с помощью калькулятора. Устройство применяется периодически 1) при определении метрологических характеристик измерительного сечения для характерных режимов работы котлоагрегата или технологической установки на этапе пуско-наладочных работ АСК выбросов 2) при метрологической аттестации АСК выбросов 3) при обязательных регулярных метрологических работах по АСК выбросов с интервалом в 6 месяцев 4) при измерении состава газовой смеси в магистральных газоходах. Описание предлагаемого устройства автор привел в статье 5. Устройство может применяться для определения коэффициента неравномерности поля температуры и средней по поперечному сечению магистрального газохода температуры, если к тросу прикрепить термопару или термометр сопротивления. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5