Устройство для измерения поля концентрации вредных веществ и поля скорости потоков отходящих газов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЯ СКОРОСТИ ПОТОКОВ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ(71) Заявители Емельянчиков Виктор Иванович Елисеенко Юрий Юрьевич(72) Авторы Емельянчиков Виктор Иванович Елисеенко Юрий Юрьевич(73) Патентообладатели Емельянчиков Виктор Иванович Елисеенко Юрий Юрьевич(57) 1. Устройство для измерения поля концентрации вредных веществ и поля скорости потоков отходящих газов, содержащее газоанализатор с зондом, эластичную пробоотборную трубку, конец которой с выходным отверстием подсоединен к зонду, каретку с приводным тросом и закрепленными на ней концом эластичной пробоотборной трубки с входным отверстием, напорной трубкой НИИОГАЗ и термопарой, установленную на натянутую двумя блоками в горизонтальной плоскости ленту или на два неподвижных, параллельно натянутых троса с возможностью их размещения в любом положении, а также содержит вторичные приборы измерения скорости, температуры и давления. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что газоанализатор выполнен переносным или передвижным, или стационарным.(56) 1. ГОСТ 17.2.4.06-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. Госстандарт. - Минск. 2. РД 153-34.1-11.353-2001. Методика выполнения измерений массовых выбросов загрязняющих веществ от котельных установок с применением газоанализаторов с электрохимическими датчиками. 94252013.08.30 Устройство для измерения поля концентрации вредных веществ (ВВ) и поля скорости потоков отходящих газов может быть применено при мониторинге промышленных выбросов ВВ, а также при измерении состава газовой смеси в магистральных газоходах теплоэлектростанций, технологических установках в химии, нефтехимии и производстве строительных материалов. Измерение состава газовой смеси в магистральных газоходах и контроль выбросов ВВ в атмосферный воздух реализуют с помощью переносных, передвижных и автоматических стационарных средств измерений (СИ). На базе стационарных автоматических средств измерения создаются системы непрерывного мониторинга выбросов (СНМВ). Среди них наиболее экономичной является система с измерительным сечением на дымовой трубе. В этом случае применяется одна СНМВ вместо нескольких, размещаемых на каждом парогенераторе или борове, подключенных к этой трубе. При этом а) поперечные сечения дымовых труб, боровов, газоходов используются как измерительные б) выбор мест этих сечений выполняется согласно 1, 2 в) в этих сечениях поля скорости потока отходящих газов, концентрации газообразных компонентов и твердых частиц, температуры, давления и влажности газов неравномерны. Неравномерность этих полей является одним из источников зачастую доминирующих составляющих общей погрешности измерения выбросов ВВ, которая для газообразных ВВ не должна превышать 20 . Для уменьшения величин погрешностей от неравномерности полей согласно 1, 2 определяют а) средние значения по сечению концентрации ВВ и скорости потока отходящих газов, а также коэффициенты неравномерности этих полей (КНП) б) в результаты прямых измерений концентрации и скорости вводят КНП в виде поправочных коэффициентов. В отдельных случаях ограничиваются только тем, что оценивают величины погрешностей от неравномерности полей. К сожалению, измерения являются достаточно трудоемки, т.к. необходимо выполнить разбивку площади сечения на равновеликие участки по площади, количество которых зависит от диаметра сечения и соотношения длины прямого участка к этому диаметру. Центры тяжести этих участков принимают за точки измерений. Их количество может достигать 36 и более. В настоящее время тарировка сечения конвективного газохода парогенератора выполняется вручную и является трудоемкой работой как при определении средней скорости потоков отходящих газов, так и при определении средней по сечению концентрации 2. Пробоотборные трубы вводятся в газоход с помощью лебедки. Измерения по 1, 2 на дымовых трубах на отметках 50-150 м при диаметре трубы в месте измерений 5-10 м еще более трудоемки, чем измерения в конвективном газоходе парогенератора, и практически не реализуемы с применением традиционных вспомогательных средств. Устройства для измерения поля концентрации вредных веществ и поля скорости потоков отходящих газов авторам не известны, и задачей является создание устройства, позволяющего уменьшить трудоемкость измерений и сделать их возможными на любом сечении магистральных газоходов и дымовых труб увеличить точность измерений концентрации ВВ и скорости потока отходящих газов в СНМВ, а также увеличить точность измерений состава газовой смеси и выбросов ВВ переносными, передвижными и стационарными средствами измерений. Нами предложено устройство, позволяющее решить упомянутые задачи. Сущность полезной модели устройство включает газоанализатор с зондом, эластичную пробоотборную трубку, конец которой с выходным отверстием присоединен к зонду газоанализатора. Устройство содержит также натянутую двумя блоками ленту в горизонтальной плоскости. Блоки крепления ленты установлены напротив диаметрально противоположных отверстий, проделанных в стене дымовой трубы. На полосе установлена 2 94252013.08.30 каретка с роликами и приводным тросом. На каретке закреплены конец эластичной пробоотборной трубки с входным отверстием, напорная трубка НИИОГАЗ, термопара. Конец эластичной пробоотборной трубки с выходным отверстием присоединен к зонду газоанализатора. Устройство содержит также вторичные приборы измерения скорости и давления(дифференциальный манометр), температуры (термопару) газов. Установку каретки с датчиками в нужную измерительную точку осуществляют вручную с помощью приводного троса. Измеряют газоанализатором концентрацию ВВ, трубкой НИИОГАЗ и дифференциальным манометром скорость и давление, термопарой и милливольтметром температуру газов. С помощью калькулятора вычисляют характеристики измерительного сечения средние по измерительному сечению концентрацию ВВ, скорость потока отходящих газов и КНП. С учетом теоретически определенной влажности газов вычисляют выбросы ВВ. Каретка может быть расположена на двух неподвижных и параллельно натянутых тросах, которые можно разместить в любом необходимом положении в пространстве. Газоанализатор выполнен переносным, или передвижным, или стационарным. Технический результат 1. Уменьшение трудоемкости измерений достигается за счет выполнения одновременного измерения четырех величин (концентрации, скорости, температуры, давления), установив каретку в нужную измерительную точку вручную. 2. Увеличение точности измерения концентрации ВВ, скорости потока отходящих газов, выбросов ВВ достигается за счет возможности выполнения измерений в точках сечений, в которых раньше такие измерения невозможно было выполнить. На фиг. 1 показано согласно 1 измерительное сечение дымовой трубы или газохода с точками измерения в центрах тяжести равновеликих по площади участков. На фиг. 2 изображено устройство для измерения поля концентрации ВВ и поля скорости потоков отходящих газов. На фиг. 3 показана каретка на роликах. На фиг. 4 показана каретка на двух тросах. Устройство (фиг. 2) включает ленту 1, натянутую горизонтально с помощью блоков 2 и 3. Блоки 2 и 3 устанавливаются напротив диаметрально противоположных отверстий 4 и 5 в стене дымовой трубы 6. На ленте 1 установлена каретка 7. К каретке 7, опирающейся роликами 8 и 9 (фиг. 3) на торцевую поверхность ленты 1, присоединен трос 10, и на ней закреплены датчик скорости (напорная трубка НИИОГАЗ) 11, конец эластичной пробоотборной трубки 12 с входным отверстием, датчик температуры (термопара) 13. Такая конструкция не вызывает завихрений в газовом потоке. Натяжение ленты 1 препятствует раскачиванию находящейся на ней каретки 7 с датчиками, и этим обеспечивается их стабилизация в газовом потоке. Материал ленты - нержавеющая сталь, толщина 1,3-1,5 мм. Выходной конец пробоотборной трубки 12 присоединен к зонду 14 (фиг. 2) газоанализатора 15. Имеются вторичные приборы измерения скорости и давления (дифференциальный манометр) 16, температуры (милливольтметр) 17 газов и площадка обслуживания 18. Выбор типа датчиков делается с учетом величины скорости и температуры газов, вторичных приборов - с учетом их веса и возможности поднять их и пользоваться ими на площадках обслуживания дымовых труб на высоте 10, 50 и 150 м. Вместо ленты 1 и каретки 7 на роликах устройство может содержать каретку 19(фиг. 4), установленную на два неподвижных параллельно натянутых троса 20, на которой крепятся упоминаемые выше датчики. Тросы 20 в пространстве могут занимать любое положение. Газоанализатор согласно п. 2 формулы может быть переносным, передвижным или стационарным. Порядок работы устройства. Устройство (фиг. 2) устанавливается в дымовую трубу таким образом, чтобы лента 1 (фиг. З) проходила по диаметру ее поперечного сечения или два троса 20 (фиг. 4) проходила также по этой линии. Перед началом работы устройства 3 94252013.08.30 конец эластичной пробоотборной трубки 12 с выходным отверстием присоединяется к зонду 14, а к трубкам, идущим от напорной трубки НИИОГАЗ 11 (фиг. 3), присоединяется дифференциальный манометр 16, концы термопары 13 подключаются к милливольтметру 17. Все приборы включаются в работу. С помощью приводного троса 10 каретку 7 или каретку 19 вручную устанавливают в первую точку (фиг. 1) и фиксируют ее положение натяжением этого троса в две противоположные стороны. С помощью газоанализатора 15 выполняют измерения, например, величин 1(, , 2, 2, 2). Где 1(, , 2, 2, 2) - концентрация соответственно окиси углерода, окиси азота,двуокиси серы, двуокиси углерода, кислорода в точке 1. Комплектом напорная трубка НИИОГАЗ 11 и дифференциальный манометр 16 выполняют измерение скорости 1 и давления газов 1, термопарой и милливольтметром 17 измеряют температуру газов 1 в точке 1. Измерения выполняются согласно 1, 2. При этом выполняют измерения и в контрольной точке. Проводят 3 измерения. Перемещают каретку во вторую точку и повторяют измерения. И так для всех остальных точек измерения. С помощью калькулятора вычисляют средние значения измеряемых величин для каждой точки, средние значения измеряемых величин по измерительному сечению концентрации и скорости ср(, ,2, 2, 2), ср, ср, ср, КПП и с учетом температуры, давления и теоретически полученной величины влажности отходящих газов определяют величину выбросов ВВ. Вычисляют погрешности измерений средних значений концентрации, скорости и величины выбросов ВВ. После окончания измерений каретку 7 или 19 перемещают в блок крепления 2 или 3. Измерения выполняются по двум взаимно перпендикулярным диаметрам сечения. Каретка 7 может быть применена на дымовых трубах или в газоходах с восходящими и нисходящими потоками. Каретка 19 на тросах может быть помещена в любое необходимое положение в пространстве. Поэтому она может быть применена на дымовых трубах,боровах и горизонтальных газоходах. Все устройства могут применяться в поперечных сечениях в форме круга, квадрата или прямоугольника. Устройство применяют периодически 1) при контроле выбросов ВВ органами государственной инспекции и предприятиями, а также при измерении состава газов в магистральных газоходах с помощью переносных, передвижных или стационарных СИ 2) при определении характеристик измерительного сечения на этапе пуско-наладочных работ и при метрологической аттестации СНМВ 3) при обязательных регулярных метрологических работах по СНМВ с интервалом в 6 месяцев. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5