PL209606B1 - Zespół wydmuchu próbki popiołu z automatycznego analizatora ilości niespalonegowęgla w popiele - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół wydmuchu próbki popiołu z automatycznego analizatora ilości niespalonego węgla w popiele.

Automatycznie analizatory stosowane są do pomiarów eksploatacyjnych pozostałości węgla w popiele emitowanym w gazach spalinowych z kotł ów energetycznych opalanych pył em wę glowym, pomiarów dokonywanych metodą mikrofalową lub optyczną a mających na celu określenie sprawności i optymalizację procesu spalania.

W znanym analizatorze niespalonego węgla w popiele opisanym w zgłoszeniu WO 95/11440 zespół wydmuchu popiołu zbudowany jest z rurki pomiarowej analizatora, korzystnie szklanej we wnętrzu, której umieszczony jest stożek wydmuchu powietrznego w taki sposób, że kanałami utworzonymi pomiędzy wewnętrzną ścianką rurki analizatora a zewnętrzną walcową ścianką podstawy stożka wydmuchu powietrznego wypływające powietrze po skończonym pomiarze usuwa próbkę popiołu uprzednio zebraną we wnętrzu rurki pomiarowej.

Wadą tego rozwiązania jest szybkie wycieranie ścianek rurki przez strumień pyło-powietrzny o bardzo wysokiej prędkości w strefie wylotu powietrza z kanałów stożka wydmuchu powietrznego. Jest to szczególnie istotne w przypadku zastosowania mikrofalowej metody pomiaru zawartości węgla w popiele, w której stosowana rurka pomiarowa wykonywana jest z materiał ów o niż szej wytrzymał ości na ścieranie.

Znany analizator, przedstawiony polskim opisem patentowym nr 192035 składa się z czterech podstawowych zespołów: zespołu pobierania próbki, zespołu pomiarowego, zespołu sterowania i sygnalizacji oraz zespołu pobierania próbki kontrolnej.

Pomimo, że w rozwiązaniu tym został zapewniony wygodny sposób pobrania próbki kontrolnej w celu dokonania korekcji nastaw zespołu pomiarowego, to przyjęta w tym analizatorze optyczna metoda pomiaru wymaga częstej i uciążliwej korekcji nastaw zespołu pomiarowego, a ponadto skomplikowana konstrukcja zespołu wydmuchu próbki popiołu ze skośnym dnem nie znajduje uzasadnienia w zastosowaniu do analizatorów mikrofalowych.

W celu wyeliminowania szybkiego zużywania się rurki pomiarowej w trakcie procesu wydmuchu próbki popiołu z analizatora, w analizatorze według niniejszego wynalazku zastosowano zespół wydmuchu próbki popiołu z automatycznego analizatora ilości niespalonego węgla w popiele, zawierający element zamykający przestrzeń rurki pomiarowej, mający kilka dysz usytuowanych na obwodzie otworu rurki i połączonych przez sterowane elektromagnetycznie zawory odcinające z zespołem przygotowania sprężonego powietrza. Istotą wynalazku jest element zamykający przestrzeń rurki pomiarowej w postaci tulei przymocowanej współosiowo do dolnego końca rurki pomiarowej, osadzonej suwliwie w otworze obudowy oraz podpartej od dołu korkiem. Tuleja ta przy górnym końcu ma podtoczenie a poniżej wykonane na pobocznicy przelotowe rowki wzdłużne, które łączą się z rowkami dośrodkowymi wykonanymi na przylegającej do korka, dolnej powierzchni czołowej a ponadto w strefie podtoczenia tulei w ściance obudowy wykonany jest otwór przyłącza przewodu sprężonego powietrza.

Zespół wydmuchu próbki popiołu zbudowany z tulei, obudowy i korka dociskowego wyróżnia się tym, że metalowa tuleja stanowi przedłużenie rurki pomiarowej i tym samym strefa wysokich prędkości powietrza wypływającego z kanalików tulei do jej wnętrza jest odsunięta od rurki pomiarowej, co eliminuje możliwość szybkiego zużywania się rurki pomiarowej. Ponadto doprowadzające powietrze kanały utworzone pomiędzy zewnętrzną ścianką tulei a wewnętrzną ścianką obudowy cechujące się małą powierzchnią przekroju poprzecznego zabezpieczają przed penetracją popiołu w strefę dolotu powietrza do obudowy zespołu wydmuchowego.

Rozwiązanie takie zapewnia niezawodność procesu pomiaru i długotrwałą żywotność rurki wykonanej z materiałów miękkich takich jak polietylen.

Korzystnym kierunkiem rowków wzdłużnych metalowej tulei jest kierunek prostopadły lub nachylony do powierzchni czołowej tulei gdyż przy takim ukształtowaniu strumienia powietrza płynącego rowkami następuje całkowite usunięcie próbki popiołu z wnętrza tulei.

Korzystnym rozwiązaniem jest gdy kierunek rowków dośrodkowych na dolnej powierzchni czołowej tulei jest dośrodkowy lub nachylony pod kątem najkorzystniej 45° do promienia powierzchni czołowej gdyż wówczas strumień powietrza przepływający rowkami skutecznie usuwa próbkę popiołu z wnę trza tulei.

Usuwanie popiołu z wnętrza tulei przebiega bardzo skutecznie również w przypadku gdy kierunek rowków dośrodkowych jest styczny do poosiowego otworu tulei.

PL 209 606 B1

Dalsze korzystne rozwinięcie wynalazku polega na połączeniu osiowego otworu metalowej tulei poprzez rurkę pomiarową z kanałem dolotowym zespołu automatycznego poboru próbki zbudowanego z cyklonu kontrolnego, zwężki iniekcyjnej i naczynia na popiół. Rozwiązanie to umożliwia prosty i wygodny pobór próbki popio ł u z rurki pomiarowej.

Analizator według wynalazku wykorzystuje metodę pomiaru opartą o pomiar parametrów fali elektromagnetycznej w głowicy pomiarowej, wewnątrz której znajduje się rurka komory pomiarowej wypełniana cyklicznie badanym popiołem. Zastosowanie tej metody eliminuje konieczność wykonywania częstych pomiarów korekcyjnych, ponieważ zastosowana mikrofalowa metoda pomiarowa jest niewrażliwa na zmianę gatunku spalonego węgla.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładowym wykonaniu zespołu wydmuchu pokazanego na rysunkach, na których fig. 1 obrazuje mikrofalowy analizator ilości niespalonego węgla w popiele w ujęciu schematycznym z fragmentem przekroju głowicy pomiarowej i zespołu wydmuchu próbki, fig. 2 - półwidok - półprzekrój oraz widok od dołu tulei zespołu wydmuchu, fig. 3 - półwidok półprzekrój oraz widok od dołu odmiany tulei zespołu wydmuchu.

Analizator składa się z sześciu zasadniczych zespołów:

A - zespołu pobierania próbki z kanału spalin

B - zespołu pobierania próbki kontrolnej

C - gł owicy pomiarowej

D - zespołu nadzorczego

E - zespołu zasilania sprężonym powietrzem

F - zespołu wydmuchu próbki popiołu

Zespół pobierania próbki z kanału spalin A posiada cyklon 1 połączony bocznikowo poprzez kanał wlotowy 2 i kanał wylotowy 3 z kanałem spalin 4. Przepływ gazu przez cyklon 1 inicjowany jest podciśnieniem wywołanym pracą zwężki iniekcyjnej zamocowanej w ścianie kanału spalin 4. Lej 5 cyklonu 1 łączy się w dolnej części z rurką pomiarową 6. Środkowa część rurki 6 zawarta jest we wnętrzu mikrofalowej głowicy pomiarowej C. Do głowicy pomiarowej C przymocowane są dwie anteny: nadawcza 8 i odbiorcza 9 służące do transmisji kablami sygnału fali elektromagnetycznej z zespołu nadzorczego do głowicy pomiarowej C i z głowicy pomiarowej C do zespołu nadzorczego D.

Do końca dolnego rurki pomiarowej 6 przymocowana jest współosiowo tuleja 10 zespołu wydmuchu próbki popiołu F. Tuleja 10 umieszczona jest wewnątrz obudowy 11 a od dołu zablokowana korkiem 12. Powietrze do wydmuchu próbki popiołu z wnętrza rurki 6 dostarczane jest z zespołu zasilania sprężonym powietrzem E do otworu 13 obudowy 11 rurką poprzez zawór elektromagnetyczny 15 sterowany z zespołu nadzorczego. Sprężone powietrze dostarczone do obudowy 11 poprzez otwór 13 przepływa szczelinami 14 utworzonymi w rowkach 16 tulei 10 ograniczonych ścianką wewnętrzną obudowy 11 a następnie poprzez komorę 17 dociera do szczelin 15 utworzonych w rowkach 18 ograniczonych od dołu górną powierzchnią korka 12. Powietrze wypływając do wnętrza tulei 10 wykonanej z metalu odpornego na ścieranie nie niszczy rurki pomiarowej 6, co zapewnia jej długotrwałe użytkowanie. Zastosowanie szczelin 14 o małym polu przekroju poprzecznego - korzystnie mniejszego od 2 mm² - utworzonych pomiędzy powierzchnią rowków 16 a powierzchnią wewnętrzną obudowy zabezpiecza przed penetracją popiołu z rurki 6 do strefy otworu wlotowego 13 - co groziłoby blokowaniem przepływu powietrza zasilającego zespół F.

Rowki 16 w tulei 10 mogą być wykonane w kierunku prostopadłym do płaszczyzny czoła tulei 10 - fig. 2 lub mogą być nachylone pod kątem α do płaszczyzny czoła tulei 10 - fig. 3, korzystnie gdy α=30°. Rowki 18 w tulei 10 mogą mieć kierunek promieniowy - fig. 2 lub też mogą mieć kierunek prostej nachylonej pod kątem β do promienia przechodzącego przez geometryczny środek rowka 18 - fig. 3 korzystnie, gdy β = 45°. Z osiowym otworem tulei 10 poprzez rurkę pomiarową 6 połączony jest kanał dolotowy 19 zespołu automatycznego poboru próbki kontrolnej B. Zespół B posiada cyklon kontrolny 20, zwężkę iniekcyjną 21 oraz wymienne naczynie na próbkę kontrolną 22. Próbka kontrolna pobierana jest po otwarciu zaworu 23 dostarczającego sprężone powietrze do zwężki iniekcyjnej 21 wytwarzającej podciśnienie w cyklonie kontrolnym 20 przy równoczesnym otwarciu zaworu 15 dostarczające powietrze do osiowego otworu tulei 10.

Claims (7)

1. Zespół wydmuchu próbki popiołu z automatycznego analizatora ilości niespalonego węgla w popiele, zawierający element zamykający przestrzeń rurki pomiarowej, mający kilka dysz usytuowanych na obwodzie otworu rurki i połączonych przez sterowane elektromagnetycznie zawory odcinające z zespołem przygotowania sprężonego powietrza, znamienny tym, że element zamykający stanowi tuleja (10) przymocowana współosiowo do dolnego końca rurki pomiarowej (6), osadzona suwliwie w otworze obudowy (11) oraz podparta od doł u korkiem (12), przy czym tuleja (10) przy górnym koń cu ma podtoczenie a poniżej wykonane na pobocznicy przelotowe rowki wzdłużne (16), które łączą się z rowkami doś rodkowymi (18) wykonanymi na dolnej, przylegają cej do korka (12) powierzchni czo ł owej a ponadto w strefie podtoczenia tulei (10) przez ściankę obudowy (11) wykonany jest otwór (13) przyłącza przewodu sprężonego powietrza.

2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki wzdłużne (16) mają kierunek prostopadły do powierzchni czołowej tulei (10).

3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki wzdłużne (16) mają kierunek nachylony pod kątem (α) do powierzchni czołowej tulei (10), korzystnie pod kątem 30°.

4. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki dośrodkowe (18), mają kierunek promieniowy.

5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki dośrodkowe (18) mają kierunek nachylony pod kątem (β) do promienia na powierzchni czołowej tulei (10) przechodzącego przez środek geometryczny rowka dośrodkowego (18), korzystnie pod kątem 45°.

6. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki dośrodkowe (18) mają kierunek styczny do okręgu osiowego otworu tulei (10).

7. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że osiowy otwór tulei (10) połączony jest poprzez rurkę pomiarową (6) z kanałem dolotowym (19) cyklonu kontrolnego (20) zespołu automatycznego poboru próbki (B) zbudowanego z cyklonu kontrolnego (19), zwężki iniekcyjnej (21) oraz z naczynia na próbkę kontrolną popiołu (22).