Устройство для измерения коэффициентаочистки газов b фильтре

 

(72) Авторы изобретения

В.И.Никаноров, А.Г.Буров и И.В.Никаноров

Фрунзенский политехнический институт,ТЭЦ г. Фрунзе

l г

3 (1 (71) Заявитель

2 в газоходе.Затем но формулам определяют расход газов, средние концентра" ции золы (с учетом поля их распределения в газоходе ), отнесенные к нормальным условиям, и коэффициент очистки как отношение разности массы частиц, содержащихся в газах на входе и выходе из электрофильтра, к массе частиц, поступающих в него.

Массу частиц золы, проходящей через рассматриваемое сечение газохода, определяют умножением средней концентрации на нормальный расход газов.

При отсутствии прососов воздуха в электрофильтр или утечки газов as него коэффициент очистки рассчитываки только по величинам средних концентраций. В этом случае он равен разности концентраций эолы в газах до и после электрофнльтра, отнесенной к концентрации золы на входе в него.

Концентрацию золы в газах определяют прямыю или косвенным йетодами.Прямой метод состоит в отборе пробы эапыИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывных автоматических измерений коэффициента очистки (КПД) газов в электрофильтрах или других золо-пыпеуловителях сухого типа, применяемых в энергетике, черной и цветной металлругии, химической, цементной промышленности и др.

О степени очистки газов в электрофильтре судят по измерениям концентt0 раций частиц эолы, а также расхода газов на входе в золоуловитель и на выходе из него..

Дпя этого пользуются заборными трубками, снабженными устройствами, И осаждающими золу, реометрами, указывающими необходимый расход отбираемой пробы запыленного газа через заборные трубки, устройствами для его прокачки, а также пневмометрическими трубкамй, мнкроманометрами и термометрами, измеряющими расход, давление и температуру потока запыленного rasa (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭ4ФИЦИЕНТА

ОЧИСТКИ ГАЗА В ФИЛЬТРЕ

51236 4

1S

4S

3 8 ленного, газа и Йзвешивании осажден-. ных из нее частиц с последующим отнесением их массы к единице нормального объема газа. При косвенных методах используют зависимости различных физических свойств запыпенного потока от концентрации твердых частиц в нем. Коэффициент очистки для электрофильтров определяют по результатам их испытаний. При этом используют прямой метод определения . запыленности газов как .наиболее точ < Г13

Однако проведение таких испытаний требует много специально обученных людей, выполняющих измерения на электрофильтрах . Результаты испытаний электрофильтров пригодны в дальнейшем. для оценки их эффективности при неизменных электрических свойствах золы. При изменении состава сжигаемого в топках угля испытания электрофильтров выполняют заново.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для непрерывного изменения концентрации твердого компонента в двухфазных потоках, содержащее четыре конденсаторных датчика, включенных в плечи измерительных трансформаторных квазиуравновешенных мостов, выходы мостов включены на вход аналогового делителя 2).

Недостатки устройства, затрудняющие его применение для непрерывного измерения концентрации золы в горячих газах электрофиль-,ров и для asмерений коэффициента очистки, состоят в том, что оно должно снабжаться дополнительно устройствами для отбора пробы газов из газохода и прокачки пробы через устройство, средствами измерения и регулирования расхода отбираемой пробы, средствами измерения расхода, давления и температуры потока запыленных газов в газоходе", средствами контроля соотношения расходов газа в газоходе и через описываемое устройство. Такая композиция устройств отличается большой сложностью.

Цель изобретения — обеспечение непрерывного автоматического измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем четыре датчика, включенных в плечи измери-. тельных трансформаторных мостов, выходы которых включены на вход аналогового делителя, два датчика установлены до и после фильтра и включены в смежные плечи одного из мостов, два других, включенные в смежные плечи второго моста, установлены на входе фильтра, причем один из них заполнен этапонным газом.

ЕмкосТь и проводимость конденсаторных датчиков при работе электрофильтра неодинакова за счет разной величины диэлектрической проницаемости и удельной .электропроводности гетерогенной газовой смеси до и после электрофильтра и газовой смеси, свободной от золы. Диэлектрическая прони-. цаемость и электропроводность гетеро-. генной смеси зависят.от объемной концентрации частиц твердой фазы в ней, которая различна на входе и выходе электрофильтра, а диэлектрическая проницаемость и. электропроводность чистых (без золы) газов меньше, чем газов, запыленных золой.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство для непрерывного asмерения коэффициента очистки газов в электрофильтре состоит as анапогового делителя, представляющего собой резнстивный автоматический уравновешенный мост переменного тока, плечами которого являются реэистивиые преобразователи 2 и

35 3, постоянный резистор 4 и уравновешивающий реохорд 5. Мост питается переменным напряжением промышленной частоты. В состав моста входят фазочувствительный усилитель 6 и реверсивный электродвигатель 7. Вап этого двигателя с помощью-редуктора связан со стрелкой 8, перемещающейся по шкапе, и с реохордом. При равновесии моста величина реохорда прямо пропорциональна произведению постоянного резистора и реэистивиого преобразователя и обратно пропорциональна величине резистивного преобразования., Резистивный преобразователь управляется валом реверсивного электродвигателя автоматического трансформаторного квазиуравновешенного моста 9, измеряющего разность электрических емкостей н проводимостей конденсаторных ппастинчатых датчиков !О и !

1, взаимодействующих;.с запыленным золой потоком. Датчик !О установле

5 851236 .Ь

32 и резистор 33, включенные параплельно конденсаторному датчику 24.

Трансформаторный мост автоматически компенсирует изменение емкости и проводимости датчиков 23 и 24 емкостью конденсатора 32 и проводимостью резистора 33 и устанавливается, в состоянии квазиравновесия. С валом электродвигателя 31 связана также стрелка 34, указывающая на шкале в потоке газов до электрофильтра, а датчик 11-- за электроцяльтром.Мост 9 состоит из источника 12 синусоидальяам напряжением выбранной частоты, измерительного трансформатора 13 напряжения, имеющего две мультифилярй4е плечевые обмотки

14, включенные синфазно, селективного усилителя 15, имеющего на выходе фазочувствительный детектор, на !6

9, который автоматически уравиовечувствительный детектор, на который шивается путем усиления напряжения подается опорное напряжение с отдельной обмотки 29 трансформатора 26, небапанса этого моста в селективном усилителя 30 постоянного тока и ревер.. - усилителе 15, выпрямпения и усиления в усилителе 17 постоянного тока, сивного электродвигателя 31 С валом И подачи напряжения на электродвигатель 18 и перемещения линейного компенсирующего конденсатора 19 и

I этого электродвигателя посредством редуктора 1не показан) связан компенсирующий линейный конденсатор который подается опорное напряжение величину концентрацию золы на входе с отдельной обмотки 16 трансформа- в электрофильтр. тора 13, усилителя 17 постоянного Конденсаторные пластинчатые даттока и реверсивного электродвигате- чики 10, 23 и 24 размещены в газоля 18. С валом электродвигателя 18 1з коде перед электрофильтром и конструкпосредством редуктора (не показан)- тивно объединены в одном корпусе. связан компенсирующий линейный Онн выполнены из идентичных секций конденсатор 19 и резистор 20, вклю- конденсаторов, набранных в пакет ченные параплельно конденсаторно- для заполнения всего живого сечения му датчику ll. Трансформаторный мост 20 газохода и электрически соединенных автоматически компенсирует измене- параплельно. ние емкости и проводимости датчиков Устройство для непрерывного иэ10 и ll емкостью конденсатора 1 9 мерения коэффициента очистки газов и проводимостью резистора 20 и уста- в электрофильтре работает следующим навливается в состоянии квазиравно- . 25 образом. весия. С валом электводвигателя Запыленный золой поток газов на

18 связана также стрелка 21, указы- входе в электрофильтр проходит через вающая на шкапе величину разности конденсаторные датчики 10 и 23 в saконцентраций золы на входе и выходе зорах между соответствующими пластнэлектрофильтра. 30 нами. Конденсаторный датчик 24 заполРезиствжюй преобразователь 3 няется сзади и с торцов чистым (без управляется валом реверсивного элект- золы) газом. родвигателя автоматического транс- Очищенный от летучей эолы поток форматорного квазиуравновешенного газов после электрофнльтра проходит . моста 22, измеряющего разность злект- зз через конденсаторный датчик ll, При рическнх емкостей и проводимостей цаличии летучей золы в газовом конденсаторных пластинчатых датчи- .. потоке и улавливании электрофильтрами ков 23 и 24. Датчик 23 установен концентрация ее в газовых потоках в потоке газов до электрофильтра и до и после электрофильтра различна, взаимодействует с запыленным пото- 46 причем концентрация до злектрофильтра ком. Датчик 24 также установлен до . больше. За счет этого диэлектрическая электрофнльтра, но закрыт по фройту проницаемость н удельная электропроот запыленного потока и заполняет» водность запыленного газового потока ся чистой без золы газовой смесью. до электрофильтра больше, чем после

Иост 22 состоит нз источника 25, 45 него. Вследствие этого емкость и нротвютания, измерительного трансформа» водимость конденсаторного -.датчика

1тора 26 напряжения, имеющего две 10 больше емкости и проводимости мультифилярные плечевые обмотки 27, датчика 11. Разность емкостей и включенные синфазно, селективного проводимостей датчиков вызывает усилителя 28, имеющего на выходе фазо-ЗЕ разбаланс трансформаторного моста

851236 резистора 20, которые своей величиной восстанавливают равновесие. трансформаторного моста 9. При этом стрелкой 21 мост 9 указывает разность концентраций в относительных величинах. Одновременно он изменяет равновесие моста 1 (аналогового делителя) путем изменения величины резистивного преобразователя 2, связанного с валом электродвигателя 18. 10

Резистивный мост 1 восстанавливает равновесие изменением величины реохорда 5, связанного с валом реверсивного электродвигателя 7, управляемого усилителем 6. Мост 1 как аналоговый делитель стрелкой 8 указывает на шкале величину коэффициента запыленности (КПД) газового потока, который измеряется при определенной величи- 20 не концентрации золы на входе в электрофильтр, измеряемой мостом 22.

При наличии летучей золы в газовом потоке до электрофнльтра диэлектрическая проницаемость и удельная 2$ электропроводность этого потока больше, чем для свободной от эолы газовой смеси. За счет этого емкость и проводимость конденсатора 23 становятся больше емкости и проводимос- 30 ти конденсатора 24. В трансформаторном мосте 22 возникает небаланс. Напряжение этого небаланса усиливается селективным усилителем 28, усилителем

30 постоянного тока н.поступает на реверсивный электродвигатель 31 который перемещает стрелку 34, линейный компенсирующий конденсатор 32, резистор 33 и резистивный преобразова" тель 3. Вал двигателя 31 вращается 40 до состояния квазиравновесия трансформаторного моста 22. В этом состоянии величины емкости конденсатора

32 и проводимости резистора 33 равны разности емкостей и проводимостей Ю5 конденсаторных датчиков 23 и 24, которые неодинаковы за счет наличия в газах летучей золы с определенной величиной концентрации. Стрелка 34 указывает на величину концентрации 50 эолы в газовом потоке, выраженную в относительных величинах, а резистивный преобразователь 3 выводит из равновесия мост 1. Этот мост как аналоговый делитель автоматически 55 балансируется эа счет изменения величины реохорда 5, который управляется электродвигателем 7 и усилителем 6.

Таким образом, при увеличении разности концентраций золы в газовом потоке до и после электрофильтра возрастает величина резистивного преобразователя 2,.и мост 1, балансируясь, увеличивает сопротивление реохорда 5, что отмечается стрелкой

8 на шкале как увеличение коээфициента очистки золы. При увеличении концентрации золы на входе в фильтр возрастает величина резистивного преобразователя 3, что вызывает уменьшение сопротивления реохорда

5 и соответственно уменьшение показаний стрелки 8 на шкале, т.е. уменьшение величины коэффициента . очистки. Эти операции, выполняете автоматически, соответствуют. формуле определения КПД электрофильтра

" Х ВХ - Ььй{ ф б 4 4 sx где "1, — коэффициент очистки газов от золы в электрофильтре (КПД);

СВх! СЬЫХ, среде концентр ц золы в газах на входе и выходе .электрофильтра; — сопротивление реохорда 5 мостового аналогового делителя i

11 и К вЂ” сопротивление резистив2 ных преобразователей 2 и

3, управляемых,трансформаторными мостами 9 и 22; — сопротивление постоянного резистора 4 в схеме моста (аналогового делителя) 1;

У,, — изменение полной провоМ-бы димости конденсаторных датчиков 10 и 11, эквивалентное полной проводимости конденсатора 1 9 и резистора 20 моста 9; Y - изменение полной проводимости конденсаторных датчикой 23 и 24, эквивалентное полной проводимости конденсатора 32 и 33 моста 22;

Pg, — кажущаяся плотность эолы;

9 8512 ф, — коэффициент, учитывающий электрические свойства золы (диэлектрическую проницаемость и удельную электропроводность) по о1S ношению к электрическим свойствам rasa.

Иэ полученного соотношения следует, что при одинаковых начальных емкостях конденсаторных датчиков 1р

10, 11, 23 и 24, а также при неизменяющихся в электрофильтре кажущейся плотности золы и ее электрических свойств показания мостового аналогового делителя I, эквивалентные сопро- д тивлению реохорда 5, пропорциональны велияине коэффициента очистки злектрофильтра. Шкала мостового аналогового делителя 1 может градуироваться в процентах. 20

Устройство применимо для эолоуловителей, использующих сухой способ очистки (например электрофильтры, механические циклоны или тканевые. фильтры), в которых не применяется увлажнение летучей золы и отсутствуют факторы, вызывающие изменение кажущейся плотности, диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности золы на выходе эолоулови-зо теля, по сравнению с этими величинами на входе.

Преимущество предлагаемого устройства для измерения коэффициента очистки газов в электрофильтре состоит в реальной возможности автоматическогь контроля этого коэффициента на действующих установка, что позволяет проводить постоянный контроль за работой золо- или пылеочистных 4в установок на парогененарторах или других топочных устройствах, сжигающих твердое топливо, или ином

36 l0 технологическом оборудовании, где проводится очистка газов с целью защиты окружающей среды от вредных выбросов, причем этот контроль осу, ществляется по параметрам, связанным с концентрациями золы (пыли) простой функциональной зависимостью; осуществлять оптимальный режим эоло- улавливания при максимальной величине коэффициента очистки;применять в предлагаемом устройстве выдачу элект;.рического сигнала, требуемого для автоматизации режима встряхивания осадительных электродов и регулирования напряжения на коронирующих электродах .

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента очистки газа в фильтре,содержащее четыре- конденсаторных датчика, включенных в-плечи измери" тельных трансформаторных квазиуравновешенных мостов, выходы мостов включены на вход. аналогового делителя, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и автоматизации измерения, два датчика установлены до и после фильтра и вкпючены в смежные плечи одного из мостов, два других, включенные в смежные плечи второго моста, установлены на входе фильтра, причем один иэ них заполнен эталонным газом.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

I Справочник по пыле- и золоулавливанию. Под ред. А.А.Русанова, М., "Энергия", 1975, с. 45-49.

2. Авторское сввидетельство СССР

Ф 516946, кл. G Ol и 15/00, 1976.

851236

f2

Составитель М. Кривенко

Редактор И. Михеева Техред С.Мигунова Корректор Е.Рошко

Заказ 6342/61 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал IGIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4