CZ37525U1 - Modulární emisní datalogger - Google Patents

Description

Modulární emisní datalogger

Oblast techniky

Navrhované technické řešení se týká oblasti měření emisí a dalších doplňkových parametrů (např. teplota, obsah kyslíku, tlak...) vznikajících spalin. Využití daného zařízení je možné jak pro menší lokální spalovací zdroje, tak i pro velké investiční celky či např. spalovny komunálního odpadu. U těchto energetických jednotek neexistuje v současné době možnost investičně nenáročného kontinuálního měření základních parametrů spalin pomocí jednoho modulárního zařízení.

Dosavadní stav techniky

V současné době není na trhu jednoduchý a levný modulární systém, který by umožňoval orientačně měřit vybrané parametry spalin v online režimu - emise látek jako jsou oxidy dusíku či síry nebo obsah nespáleného kyslíku apod. V průmyslovém měřítku se používají specializované analytické měřící systémy jednotlivých emisí, které jsou obvykle značně komplikované a investičně nákladné. Naproti tomu jednodušší detekční metody jsou dostupné pouze v manuálním provedení - přenosné emisní měřící zařízení, které nejsou vhodné na dlouhodobou instalaci a jejich cena je také vyšší. Chybí tak jednodušší systém, který by byl schopen měřit více vybraných chemických i fyzikálních charakteristik spalin v on-line režimu (periodická měření). Navrhované řešení si neklade za cíl konkurovat profesionálním analyticky přesným měřidlům, které vyžadují náročnou instrumentaci či pokročilé detekční techniky - např. spektrometrická měření či měření z roztoku, který absorbuje část spalin.

Podstata technického řešení

Smyslem navrhovaného měřícího zařízení je měření jednotlivých parametrů spalin pomocí samostatných modulů - senzorů, které se dle potřeby mohou připojovat do celkového odběrověměřícího sytému. Hlavní část měřidla je řídící jednotka (samostatná výpočetní jednotka či PLC automat), která zajišťuje komunikaci jak s jednotlivými měřícími moduly, které lze libovolně kombinovat), tak také s ostatními částmi kompletu - odběrové čerpadlo a jednotlivé ventily, které řídí tok spalin skrz měřící zařízení. Jádrem měření kvality spalin jsou jednotlivé emisní moduly, které využívají zejména elektrochemické měřící senzory, které se do systému připojují jako analogové převodníky (např. 0 až 10 V) či jako aktivní prvky, které přímo komunikují s řídící jednotkou. Emisní datalogger dále obsahuje vzorkovací trať, kterou prochází surové horké spaliny a která má za úkol tyto spaliny ochladit, nechat zkondenzovat a nechat projít prachovým filtrem, aby nedocházelo ke znečišťování měřících modulů. Tok spalin je poháněn čerpadlem a systémem ventilů, který umožňuje v měřící fázi spaliny odebírat směrem k senzorům a po skončení měření, ve fázi stabilizace, otočí svůj chod a vytlačí spaliny spolu s případným kondenzátem zpět do kouřovodu či jiného místa, odkud jsou spaliny odebírány - tím se odstraňuje nutnost periodicky vyprazdňovat kondenzační nádobku, což je jeden z limitujících prvků komerčně dostupných ručních měřících systémů.

Objasnění výkresů

Obr. 1 - Blokové schéma emisního dataloggeru

Příklady uskutečnění technického řešení

Celé měřící zařízení je výhodně zhotoveno například ve formě elektroinstalační krabice, v které

- 1 CZ 37525 U1 jsou připojeny jednotlivé části modulárního systému měření parametrů spalin. Úplným základem emisního dataloggeru je elektrická napájecí soustava 1, která slouží k napájení všech dalších modulárních součástí navrhovaného řešení. Vlastní měřidlo se skládá ze automatické řídící jednotky 2, která je v tomto případě tvořena samostatným PLC automatem s dalšími rozšiřujícími analogovými kartami, do kterého se připojují modulární senzory 3 (např. elektrochemické senzory oxidu dusíku, kyslíku, oxidu siřičitého, oxidu uhelnatého, teploty, talku apod.). Ty mají svou samostatnou elektronickou část, která je umožňuje do zařízení modulárně připojovat, jakožto např. analogové převodníky 0 až 10 V. Modulárními senzory 3, prochází během měření analyzovaný plyn - spaliny, které jsou přiváděny pomocí čerpadlové jednotky 4, která zajišťuje čistotu analyzovaného plynu. Ta se skládá z kondenzační nádobky 6, která obsahuje vnitřní labyrint, jež způsobí vychlazení a kondenzaci spalin a dále pak prachový filtr 5, který zamezuje průniku prachových částic do měřícího systému. Tok spalin zajišťuje systém 7 dvou třícestných ventilů, jež svojí aktuální konfigurací zavřen o/otevřeno umožňuje čerpadlu 8 pracovat v režimu analýzy spalin, kdy je tok veden ve směru spaliny - kondenzační nádoba 6 - prachový filtr 5 - modulární senzory 3 - systém 7 dvou třícestných ventilů - čerpadlo 8 - okolní vzduch, nebo v režimu stabilizace/proplach po měření kdy je tok plynu veden směrem vzduch - systém 7 dvou třícestných ventilů - čerpadlo 8 - modulární senzory 3 - prachový filtr 5 - kondenzační nádoba 6 a vstup spalin, kdy tento obrácený tok zajišťuje proplach zařízení okolním vzduchem a zejména zajišťuje vytlačení případného kondenzátu mimo zařízení zpět do kouřovodu.

Průmyslová využitelnost

Použití je vhodné pro menší spalovací jednotky na tuhá paliva, např. lokální domácí kotel, menší teplárny, plynové zdroje a kogenerační jednotky, ale také pro větší investiční celky. Tedy provozy, kde je velmi přínosné měření účinnosti a kvality spalování, avšak instalace měřících systémů pro orientační měření kvality spalin je investičně neúnosná. Zařízení je určené k montáži přímo na vedení spalin o teplotě do 300 °C.

Claims (2)

1. Modulární emisní datalogger, vyznačující se tím, že obsahuje elektrickou napájecí soustavu (1), ke které je připojena automatická řídící jednotka (2), ke které jsou připojeny modulární 5 senzory (3) a vzduchové čerpadlo (8).

2. Modulární emisní datalogger podle nároku 1, vyznačující se tím, že modulární senzory (3) jsou dále propojeny s čerpadlovou jednotkou (4), ke které jsou připevněny kondenzační nádobka (6), prachový filtr (5) a systém (7) dvou třícestných ventilů.