Устройство для отбора проб

Устройство для отбора проб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Советских

Социалистических

Реслублик (iver 830185

Ф ф

-,1, (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 15. 08. 79 (21) 2812872/25-2б с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет Опубликовано15.05.81. бюллетень Йо 18

Дата опубликования описания 150581

@1 М К„з

G 01 М 1/22

Государственный комитет

СССР но делам изобретений

lI открытий (5З) УДК 543. 053 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.Н.Харламова, M.Ä.Áåñêèí, В.Н.Ковалев, С.В.Хромова и Н.А.Плехова

1 !

Ленинградский государственный научноисследовательский и проектный институт основной химической промышленности (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ

Изобретение относится к оборудованию химической промышленности, а именно к устройствам для отбора проб из фосфорсодержащего газопылевого потока.

Известно устройство для измерения пылесодержания газа, содержащее соп- ло для засоса пробы газа, трубку, по которой идет гаэ, корпус фильтра, содержащий фильтрующее приспособление для отделения пыли от газа, источник теплообменной среды, например сжатого воздуха, и приспособление для подачи ее в канал в трубке для теплообмена с проходящей по ней пробой. га« за. Специальное приспособление с регулируемым нагревателем регулирует температуру теплообменной среды между источником и трубкой. Для подогрева пробы с целью предотвращения конденсации в анализаторе подогревают теплообменную среду. Для охлаждения пробы нагреватель отключают и подают холодную теплообменную среду (1).

Недостатком устройства является непригодность для отбора проб фосфорсодержащего газопылевого потока, так как устройство имеет необогреваемое сопло для засоса газа, что приводит к конденсации фосфора на поверхности сопла и в его канале и тем самым к изменению диаметра канала, нарушению принципа.изокинетичности отбора. Сконденсировавшийся фосфор при выводе устройства из газохода воспламеняется на воздухе и создает опасные условия эксплуатации устройства. Выполнение засасывающего сопла на трубе, изогнутой в направлении газопылевого потока, требует установки на иссЛедуемых газоходах заборных отверстий больших размеров, многократно превышающих диаметр засасывающего сопла и трубы, что создает дополнительные трудности при герметизации фосфорпроводящих гаэоходов.

Известно устройство для отбора проб из фосфорсодержащего гаэопылевого.потока, состоящее из заборной трубы со сменным наконечником, перфорированное дно которого заполнено

-стеклянной ватой, для поглощения паров фосфора заборная труба набита медной стружкой. Устройство заключено в печь с нихромовыми нагревателями, обеспечивающими температуру отбо ,ра .выше точки росы фосфора, и соединено с помощью шланга с контролирующими приборами f2 1.

830185

Недостатком данного устройства является невозможность контроля режима пылеобразования в печи и эффективности очистки .печного газа. Устройство, основанное на принципе внутренней фильтрации, не может из-за малой фильтрующей поверхности обеспечить отбор пробы из высокозапылен ных (до 150 г/нмэ) газовых потоков фосфорных печей. Указанное устройство применимо только при низком (до g

10 г/нм ) пылесодержании газовоге потока и может быть использовано для определения остаточного после электрофильтра пылесодержания. Самостоятельного значения для определения эффективности работы электрофильтра данное устройство не имеет.

Недостатком устройства является также невозможность проведения химического анализа пыли. Указанное уст- Щ ройство имеет ограниченную площадь фильтрации из-эа конструктивных трудностей обогрева фильтровального патрона больших размеров, что не позволяет набрать навеску пыли, достаточную для выполнения химического анализа, так как сопротивление системы быстро достигает предельного. Максимально возможная навеска не превышает

1 r. Получаемая навеска пыли непригодна и для физико-химического анализа, так как практически нельзя без загрязнения отделить тонкий слой пыли от стекловолокна. Невозможность применения химического и физико-химического методов исследования пыли не позволяет определять состав пыли и влияние на него технсбтогических параметров работы печи. Данное устройство имеет низкую производительность.

Интервал между опытами составляет 40

2-3 ч, так как замена фильтровального патрона возможна только после охлаждения устройства, перед новым замером затрачивается еще 30 мин на нагрев. За 8-ми часовой рабочий день может быть сделано 2 замера. Недостатком этого устройства является также невозможность точного определения запыленности газа. Газопылевой поток от фосфорных печей подвержен резким колебаниям как по пылесодержанию, так и по скорости газа в газоходах, поэтому с помощью устройства нельзя точно определить запыленность газа из-за малой (до 1 г) навески пыли и невозможности фильтрации большого объе,ма газа вследствие малой производитель- . ности установки. Значительные абсолютные и относительные погрешности при определении веса пробы, объема . профильтрованного газа и скорости отбора газа, необходимой по принципу изокинетичности, не обеспечивают высокой точности определения запылен- ности. Кроме того, отсутствие обогрева на участке заборного отверстия вы- 65 зывает конденсацию фосфора в фильтровальном патроне, что также искажает результаты замера.

Цель изобретения — повышение точности определения запыленности газа, обеспечение возможности проведения химического анализа проб, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено трубой, установленной снаружи заборной трубы соосно с ней, перемычкой, соединяющей наружную и заборную трубы в единую электрическую цепь, камерой, соединенной с заборной трубой и системОй контролирующих приборов, при этом узел фильтрации газа и узел поглощения фосфора расположены в камере, площадь сечения по внутреннему диаметру заборной трубы составляет 0,15-0,19 от площади заборного отверстия, площадь сечения по наружному диаметру заборной трубы составляет 0,12-0,16 от площади сечения межтрубного пространства, а объем узла фильтрации газа составляет,0,6-0,8 от объема узла поглощения фосфора.

Соединение наружной трубы с заборной трубой в единую электрическую цепь позволяет поддерживать необходимые различные температуры на отдельных участках как наружной, так и заборной труб, включая участок заборного отверстия, тем самым предотвращается конденсация газообразного фосфора на входе в заборную трубу. Соотношение площадей заборного отверстия и сечения по внутреннему диаметру заборной трубы, составляющее 0,15-0,19, позволяет обеспечить изокинетичность отбора, т.е. равенство скоростей газа в заборном отверстии и в зондируемом газоходе, создаваемая гри этом скорость газа внутри заборной трубы гарантирует одновременно унос пыли из канала трубы и ламинарный характер движения потока внутри трубы. Выбранное соотношение площадей сечения заборной трубы по ее наружному диаметру и межтрубного пространства, составляющее 0,12-0,16, обеспечивает оптимальные габариты установки, позволяя исключить короткое замыкание между трубами во время термической деформации при применении минимальной толщины труб и минимальной толщины слоя тепло- и электроизоляционного материала, и одновременно обеспечивает необходимые температуры на всех участках труб. Выбранные объемы узлов фильтрации газа и поглощения фосфора (соотношение объемов составляет 0,6-0,8) позволяют отфильтровать на поверхности чехла необходимое для выполнения комплекса анализов количество пыли при полном связывании ra830185 зообразного фосфора из объема пропущенного газа.

На чертеже изображено устройство, продольный разрез.

Устройство содержит заборную трубу 1, имеющую на конце заборное отвер. стие 2, наружную трубу 3, перемычку

4, соединяющую трубы в единую элек,трическую цепь. Наружная и заборная трубы получают питание бт электрической сети через понижающий трансформатор и токоподводы 5. Заборная часть устройства соединена разъемными эле-ментами 6 (фланец или накидная гайка) с камерой 7, в которой расположены узел 8 фильтрации и узел 9 поглощения фосфора. Для обогрева камеры при- менен электрообогрев стальной ленточной спиралью 10, наложенной на слой асбокартона 11 и имеющей наружную теплоизоляцию 12 из асбокартона.Подача электроэнергии из сети на спираль 20 осуществляется через понижающий транс. форматор и токоподводы 13. Камера 7 разделена перфорированной перегородкой 14. Узел фильтрации представляет собой чехол из металлической сетки g5

15, соединенный с заборной трубой.

Узел поглощения фосфора представляет собой съемный молибденовый стакан, заполненный медной насадкой. Камера

7 соединена с системой контролирующих )О приборов 16 с помощью фланца. Межтрубное пространство с целью обеспечения герметичности, тепло- и электроизоляции заполнено эластичным изоляционным материалом (миконитом) и с обоих концов снабжено асбоцементными шайбами

17 с сальниковыми уплотнениями.

Устройство работает следующим образом. После полного монтажа производят проверку на герметичность. Затем 40 включают обогрев устройства. Внутри заборной трубы 1 (4 > 8 мм, толщина стенки 1 мм, длина трубы

1500 мм) поддерживают температуру

250-400ОС с целью предотвращения кон-.45 денсации паров фосфора на стенках заборной трубы. На участке наружной трубы 3, находящейся во время опыта в гаэоходе,(4э„ = 28 мм, толщина стенки 2 мм, длина участка 1100 мм) поддерживают температуру 200-250 С с целью предотвращения налипания фосфора на наружной стенке этого участка трубы. На участке наружной трубы

3, находящейся во время опыта за газоходом (4в пр = 22 мм, толщина стенки 5 мм, длина участка 250 мм) поддерживают температуру 30-50ОС, исходя из условий техники безопасности. .При достижении указанных температур заборную трубу 1 вводят в газоход 40 на глубину, равную 1/2 диаметра газохода, заборное отверстие 2 (площадь отверстия 300-320 мм) располагают навстречу газовому потоку, включают эжектор и производят отбор про- 65 бы в течение 10 мин. Увеличение или уменьшение соотношения, при котором площадь сечения заборной трубы 1 по внутреннему диаметру составляет

0,15-0,19 от площади заборного отверстия 2 более 0,19 или менее 0,15 ведет к изменению скорости газа в заборном отверстии и выходу ее за допустимый интервал скоростей, в котором соблюдается принцип изокинетичности, выражаемый равенством

Р

aa> 5 мз "отв 5отв. где Wz» - скорость газа в газоходе;

Szay — площадь сечения внутри газохода;

Ив — скорость газа в заборном отверстии;

5<, в — площадь отверстия.

Кроме того, увеличение данного соотношения более 0,19 ведет за счет возрастания скорости газа внутри заборной трубы к нарушению ламинарного характера движения газа и образованию вихревых потоков. Уменьшение данного соотношения менее 0,15 за счет уменьшения скорости газа внутри заборной трубы ведет к оседанию пыли в канале заборной трубы. Следовательно, выбранное соотношение, обеспечивающее необходимую 10-12,5 м/с скорость газа

I3HjjTPH 3 HO T, IIII IIeTCII OIITHмальным. Увеличение соотношения, при котором площадь сечения заборной трубы 1 по наружному диаметру составляет 0,12-0,16 от площади межтрубного пространства более 0,16 приводит к нарушению стабильности. температурного режима устройства и создает вероятность .короткого замыкания при термической деформации. Уменьшение этого соотношения менее 0,12 приводит к увеличению веса и размеров, устройства. При выходе из заборной трубы 1 запыленный газ попадает в фильтровальный чехол из металлической сетки

15, имеющий цилиндрическую форму (высота цилиндра п = 150 мм, площадь основания Spy = 2550 мм ). На внутренней поверхности фильтровального чехла осаждается содержащаяся в газе пыль, причем фильтрующая площадь, равная

30000 мм, позволяет разместить необх ходимое для проведения комплекса анализов количество пыли (10 r) в толщину слоя 1,8-2,0 мм, обеспечивающую сохранение системы в рабочих пределах. Заполнение фильтровального патрона контролируется ростом сопротивления системы. При накоплении необходимой навески сопротивление системы составляет 280-300 мм рт.ст. Обеспыленный газ поступает в узел 9 поглощения, где пары фосфора реагируют с медью с образованием фосфида меди.

Количество меди для проведения одного опыта берется из расчета полного связывания фосфора, содержащегося в объеме прошедшего через устройство газа. В качестве насадки использует830185

Формула изобретения

4 m/1

Составитель С.Фатеева

Редактор Л.Копецкая Техред Т. Маточка Корректор A.Ãðèöåíêî

Заказ 3788/86 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 ся медная ленточная стружка, например, с размерами ленты: ширина 5 мм, толщина 0,5 мм. Объем камеры поп медную насадку составляет 660 10 мм и выбран таким образом, что сопротивление в устройстве поддерживается в рабочих пределах при заполнении камеры расчетным количеством меди.

Увеличение соотношения, при котором объем узла фильтрации остсавляет

0,6-0,8 от объема узла поглощения более 0,8 при сохранении объема узла фильтрации, недопустимо, так как несвязанный медью фосфор выводит из строя контролирующие приборы и попадает в атмосферу цеха. Уменьшение данного соотношения менее 0,6 при сохранении объема узла фильтрации не оправдано, так как избыток меди увеличивает вес и размеры устройства. По истечении 10 .мин прибор выводят из газохода и при сохранении температурного режима производят демон таж узлов, смену фильтровального патрона и стакана с медной насадкой.

Затем систему отдувают азотом. Через

15 мин, необходимые для прогрева медной насадки, прибор готов к следую- . щему опыту.

Устройство для отбора проб, преимущественно из фосфорсодержащего газопылевого потока, содержащее эа-! борную трубу с. заборным отверстием, узел фильтрации газа, узел поглощения фосфора и систему контролирующих приборов, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности определения запыленности газа, обеспечения возможности проведения. химического анализа проб, повышения . производительности и упрощения эксплуатации, оно снабжено трубой, установленной снаружи заборной трубы соосно с ней, перемычкой, соединяющей наружную и заборную трубы в единую электрическую цепь, камерой, соединенной с заборной трубой и системой контролирующих приборов, при

15 этом узел фильтрации газа и узел поглощения фосфора расположены в камере, площадь сечения по внутреннему диаметру заборной трубы составляет

0,15-0,19 от площади заборного от20 верстия, площадь сечения по наружному диаметру заборной трубы составляет 0,12-0,16 от площади сечения межтрубного пространства, а объем узла фильтрации газа составляет 0,6-0,8 от объему узла поглощения фосфора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Р 1494451, кл. В 01 33 46/02, 1977.

2. Очистка и утилизация гаэопылевых выбросов в фосфорной промышленности. Сборник научных трудов Ленинградского технологического института им. Ленсовета. Л., 1975, с.52-54.