SU981860A1 - Устройство дл отбора проб газа - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГАЗА

Г

Устройство дл  отбора проб газа из различных теплотехнических, энергетических и химических аппаратов, в частности из рабочего пространства или дымоходов мартеновских печей, двухванных агрегатов и конверторов, относитс  к аналитическому приборостроению .

Известно газоотборное устройство дл  отбора на анализ сильнозапыленных д газов, имеющее узел механической очистки вращательного действи  lj.

Однако наличие механических приводов турбина, поршень), рабочих органов дл  очистки сркебок, ерш, ts штокЬ трущихс  деталей и сальниковых уплотнений приводит к снижению надежности и усложнению конструкции газоотборного устройства.

Известно газоотборное устройство, 20 содержа1дее газоотборную камеру, сообщающуюс  гидравлически с полостью агрегата , из которого отбирают анализируемый газ. В торец газоотботной камеры вмонтирован Цилиндр с коническим наконечником, имеющим отверстие. Емкость цилиндра с конусом разделена перфорированной перегородкой на две камеры - продувочную и камеру фильтра. Внутренн   полость фильтрующего эле- мента газопроводом соединена через соответствующие клапана с газоанализатором и баллоном сжатого газа. В продувочной камере, ограниченной перфорированной перегородкой, установлена трубка, котора  также соединена через свой клапан с баллоном сжатого газа. Это устройство работает в двух режимах: в режиме отбора пробы и в режиме очистки, продувки. Выбор режима работы осуществл етс  трем  клапанами . В режиме отбора пробы пылегазовый поток поступает в газоотборный патрубок , из которого основна  часть потока стравливаетс  в атмосферу, а часть потока через отверстие в конусе поступает в камеру фильтра и далее через фильтрующий элемент очищенный от пыли газ по газопроводу через открытый клапан анализатора поступает на анализ. В режиме продувки клапан анализатора за крыв , а два других клапана, соединенных трубопроводами с газоотборным устройством и с баллоном сжатого газа, открываютс . Через один из клапанов сжатый газ по трубке поступает в продувочную камеру, а из нее через перфорированную пеоегородку поступает в камеру фильтра, выдува  из нее пыль в газоотборный Натрубок; через другой клапан сжатый газ поступает в полость фильтрующего элемента очища  его. Стру  сжатого газа, выход  из конического наконечника., продувает, газоотборный патрубок 2То Однако в этом газоотборном устройстве на перфорированной перегородке имеют место потери энергии сжатого газа, вследствие чего при очистке газоотборного патрубка имеютс  завышенные энергетические затраты. Кроме того, в устройстве плоскость среза входного отверсти  камеры фильтра рас положена перпендикул рно направлению движени  газа в газоотборном патрубке , вследствие чего значительное коли чество частиц пыли по инерции устремл етс  в камеру фильтра. При этом содержание пыли в потоке газа, поступающего в камеру фильтра, будет больше чем в исходном пылегазовом потоке, в результате происходит быстрое заполнение камеры фильтра пылью, т.е. газо отборное устройство требует более частой продувки, что приводит к завышенным расходам сжатого газа, т.во к высоким энергозатратам. ФильтруЮ14ий элемент установлен в замкнутой, непроточной камере, вследствие чего уст ройство обладает ограниченным быстродействием , так как интенсивность обновлени  газов в камере фильтра определ етс  только расходом газа, просасываемого через фильтрующий элемент в газоанализатор, а увеличение расхода газа, просасываемого через фильтрующий элемент с целью увеличени  быстродействи  газоотборного устройст ва, приводит к интенсивному заполнени камеры фильтра пылью, -что требует увеличени  частоты и длительности про дувки, т.е. приводит к увеличению расхода сх атого газа, увеличению энер гозатр,ат и снижает надежность работы устройства из-за более быстрого износа клапанов. Сжатый газ через неплотности , имеющиес  в клапане, попадает В анализируемый газ, как непосредственно через линию, соедин ющую клапан анализатора и клапан сжатого газа, так и через линию, подающую сжатый газ в продувочную камеру, так как из продувочной камеры сжатый газа через перфорированную перегородку проникает в камеру фильтра, а из нее через фильтр в анализатор. Это снижает точность анализа, приводит к по влению дополнительных погрешностей вследствие искажени  количественных и качественных характеристик газовой фазы. В известном газоотборном устройстве предусматриваетс  продуВка фильтрующего элемента, что также  вл етс  недостатком , так как продувать фильтрующий элемент в процессе эксплуатации Ч1ет необходимости, достаточно периодически удал ть слой пыли с его поверхности . Объ сн етс  это следующим. При работе фильтрующего элемента в .его порах происходит осаждение пыли, сопровождающеес  увеличением его гидравлического сопротивлени , т.е. уменьшением пропускной способности. Через некоторый период времени процесс заполнени  фильтрующего элемента пылью завершаетс . При этом, в св зи с тем, что частицы пыли имеют конечные размеры, после заполнени  пор пылью в фильтрующем элементе остаютс  каналы, размеры которых определ ютс  размерами частичек пыли, т.е. после заполнени  пор фильтрующего элемента пылью его гидравлическое сопротивление стабилизируетс , а фильтрующа  способность возрастает. Таким образом, если размеры фильтрующего элемента вь1браны такими, при которых после заполнени  пор пылью будет . обеспечиватьс  заданный расход пробы, необходимость его продувки отпадает, достаточно лишь удал ть пыль с его поверхност(4, например, путем обдува сжатым газом. Следовательно, дл  обесПемени  заданной пропускной способ ности фильтрующего элемента и обеспечени  его высокой фильтрующей способности , необходимо лишь согласовать площадь фильтрующей поверхности с необходимым расходом анализируемого газа с учетом изменени  его гидравлического сопротивлени  в результате заполнени  пор пылью, В устройстве имеет место конденсаци  паров газовой фазы, например паров воды, серы и пр., из-за охлаждени  анализируемого газа, так как тепла вносимого анализируемым

газом в непроточную камеру фильтра и в продувочную камеру недостаточно дл  их разогрева до температуры, исключающей конденсацию паров в газовой фазе. Дополнительный обогрев, указанных камер конструкцией не предусмотрен . Конденсаци  паров газовой фазы сопровождаетс  изменением ее состава, что приводит к по влению дополнительных погрешностей в результатах газового анализа. Имеет место загр знение окружающей среды, так как вредные дл  здоровь  человека компоненты газовой фазы aнaлизиpye лoгo газа стравливаютс в окружающую среду, что опасно дл  здоровь  людей, особенно работающих вблизи.

Цель изобретени  - повышение надежности и быстродействи  устройства, уменьшение энергозатрат и повышение качества пробы газа.

Указанна  цель достигаетс  .тем, что устройство дл  отбора проб газа, содержащее, газоотборную камеру, камеру фильтра с фильтрующим элементом , клапаны, линии сжатого и анализируемого газов, снабжено промежуточной камерой с расположенными в ней дросселирующим соплом, соединенным с газоотборной камерой, продувочным соплом и соединенной с ним. смотровой камерой, циклоном, соединенным с линией сжатого газа и через клапан - со смотровой камерой, камерой разрежени  с эжектором и возвратным патрубком, при этом камера фильтра с помощью подвод щей трубки, соединена с промежуточной камерой, с помощью отвод щей трубки - с камерой разрежени , а.камере разрежени  соединена с промежуточ, ной камерой с помощью байпасной лиНИИ о

Целесообразно подвод щую трубку и отвод щую трубку, расположенную в нижней части полости камеры фильтра, присоедин ть к камере фильтра по касательной, а камеру фильтра устанавливать наклонно,

Устройство снабжено гидравлическими .JCOпpoтивлeни ми, установленными в под вод щей трубке камеры фильтра и в байпасной линии.

С целью перераспределени  потоков продувочного газа при настройке устройства , продувочное сопло выполнено с возможностью осевого перемещени  и снабжено фиксатором.

На чертеже изображено устройстводл  отбора проб газа, разрез.

Устройство включает охлаждаемую газоотборную камеру 1 с козырьком 2, установленным в высокотемпературном пылегазовом потоке, К охлаждаемой газоотборной камере 1 присоединены дросселирующее сопло 3 промежуточна  камера Ц, в которой установлено продувочное сопло 5. Продувочное сопло 5 выполнено подвижным и снабжено фиксатором 6, например в виде контргайки. Продувочное сопло 5 через последовательно присоединенные к нему продувочно-смотровую камеру 7, клапан 8 и циклон 9 сообщено с линией 10 сжатого газа. К промежуточной камере за срезом или на уровне среза дросселирующего сопла3 подключена подвод ща  трубка 11с сопротивлением 12 соединенна  с камерой 13 фильтра, внутри которой установлен фильтрующий элемент . Внутренн   полость фильтрующего элемента трубкой 15 соединена с газоанализатором (|дл  упрощени  на чертеже газоанализатор не показан), Камера 13 фильтра посредством отвод щей трубки 1б сообщаетс  с камерой 17 разрежени . Подвод ща  и отвод ща  трубки 11 и 16 подключены к камере 13 фильтра по касательной, а отвод ща  трубка 16 выполнена в самой нижней точке емкости камеры 13 фильтра, котора  установлена наклонно . К промежуточной камере k в области продувочного сопла 5, ближе к продувочно-смотровои камере 7 подключена байпасна  лини  18 с сопротивлением 19. Байпасна  лини  18 соединена с камерой 17 разрежени  и через присоединенный к ней эжектор 20, возвратнь|й патрубок 21 , вставленный в отверстие 22 стенки 23 корпуса агрегата, сообщена с полостью агрегата. Лини  2 подачи сжатого газа к эжектору 20 подключена к циклону 9 и снабжена регул тором давлени  25. Дл  осмотра и очистки камер и каналов прибора предусмотрены съемные крышки 2б и 27.

Устройство работает в двух режимах в режиме отбора пробы и в режиме про .дувки, очистки

В режиме отбора пробы клапан 8 закрыт , при этом под действием разр жени , создаваемого эжектором 20, в газоотборную камеру поступает высо-котемпературный пылегазовый поток. Дл  ликвидэции возможности попадани  в канал газоотборной трубки крупных частиц шлака и металла предусмотрен защитный козырек 2. Газовый поток с оставшимис  в нем, не осевшими в канале газоотборного патрубка частицами пыли, поступает через дросселирующее српло 3 в промежуточную камеру , В промеиуточной камере происходит разделение пылегазового потока. Больша  часть пылегазового потока, пройд  дросселирующее сопло 3. не изменив траекторию движени  за его срезом, поступает в байпасную линию 18. Меньша  же часть газового потока, резко изменив направление движени , поступа ет в подвод щую трубку 11 камеры 13 фильтра. При этом в результате резког изменени  траектории движени  при .вы сокой скорости истечени  пылегазового потока из дросселирующего сопла содержание пыли в потоке газа, поступающем в камеру фильтра, существенно снижаетс . Это объ сн етс  тем, что частицы пыли, наход щиес  в пылегазовом потоке и имеющие массу, многократ но большую чем молекулы газа, под дей ствием сил инерции проскакивают мимо входного отверсти  подвод щей труб ки 11. По подвод щей трубке 11 частич но очищенный от пыли газ поступает в проточную камеру 13 фильтра. Так как подвод ща  и отвод ща  трубки 11 и t6 подключены к камере 13 фильтра по касательной , то поступающий в нее газовый поток движетс  по круговой траектории . При этом под действием центробежной силы, оставшиес  в потоке газа частицы пыли сосредотачиваютс  в пери ферийном слое газового потока и, в основном не соприкаса сь с поверхнГстью фильтра под действием си  газового потока и сил гравитации, опускаютс  на дно камеры фильтра и вместе с газовым потоком выбрасываютс  по ка сательной в отвод щую трубку. При этом накопление пыли в полости проточ ной камеры фильтра не происходит, так как ее отвод ща  трубка 16 выполнена в самой нижней точке полости камеры фильтра 15, котора  установлена наклонно . Расход газа, поступающего в камеру 13 фильтра, несоизмеримо больше расхода газа, просасываемого через фильтрующий элемент 1k и необходимого дл  нормальной работы газоанализатора поэтому основна  часть газа, поступа . ющего в камеру фильтра, удал етс  по отвод щей трубке Высока  скорость движени  потока газа в полости проточной камеры фильтра обеспечивает необходимую интенсивность обмена газовой фазы в проточной камере фильтра и непосредственно у поверхности фильтрующего элемента, что обеспечивает необходимое быстродействие газоотборного устройства и улучшает динамическую характеристику системы контрол  состава газовой фазы. Из отвод щей трубки 1б и байпасной линии 18 потоки газа поступают в 1 разрежени  и выбрасываютс  в полость агрегата эжектором 20, через возвратный патрубок 21 и отверстие 22 в стенке 23 корпуса агрегата. В режиме продувки газоотборное устройство работает следующим образом. Открывают клапан 8, при этом сжатый газ из циклона 9 через продувочио-смотровую камеру подаетс  в продувочное сопло 5. Выход  из продувочного сопла 5 высокоскоростна  стру  газа рассекаетс  дросселирующим соплом 3 на два потока. Центральна  часть струи сжатого газа очищает канал газоотборной камеры 1 от осевших и спекшихс  частиц шлака металла и пыли. Меньша , периферийна  часть струи сжатого газа поступает в подвод щую трубку 11 и в байпасную линию 18, очища  их. Поток сжатого газа, поступающий через подвод щую трубку 11 в камеру 13 фильтра по касательной, создает мощный высокоскоростной вихрь, очищающий фильтрующий элемент 1 и полость камеры 13 фильтра. Перемещением продувочного сопла 5 добиваютс , такой работы устройства в режиме продувки, чтобы поток сжатого газа поступал в необходимых количествах в канал газоотборной камеры 1, в подвод щую трубку 11 и в байпасную линию 18. Потоки сжатого газа из отвод щей трубки 16 и байпасной линии 18 поступают в камеру 17 разрежени  и далее через присоединенный к ней эжектор 20, возвратный патрубок 21, отверстие 22 в стенке сбрасываютс  в полость агрегата. Циклон 9 предназначен дл  очистки сжатого газа от частичек ржавчины и пр. включений, что обеспечивает надежную работу клапана 8, регул тора 25 давлени  и сопла эжектора 20. Одновременно циклон 9  вл етс  емкостью, накапливающей сжатый газ, что обеспечивает возможность создаНИ1Ч мощного кратковременного продувочного импульса, даже в случае подвода к циклону сжатого газа трубопроводом малого диаметра, что снижает металлоемкость конструкции при реализации газоотборного комплекса. В междупродувочные периоды в случае просачивани  сжатого газа через неплотности клапана 8, а также в случае подсоса окружающего воздуха через неплотности крыфки 26 продувочносмотровой камеры 7, не попадают в поток анализируемого газа, так как, выход  из продувочного сопла 5, захва тываютс  потоком газа и поступают в байпасную линию 18, не достигнув подвод щей трубки 11„ В результате искаженив состава газа, поступающего на анализ, исключаетс . Регулиру  работу эжектора регул тором 25 давлени  и подбира  сопротив ление 12 на подвод щей трубке 11 и со противление 19 на байпасной линии 18, добиваютс , чтобы при заданном расходе газа, проход щего через камеру 13 фильтра, температура в камере фильтра .поддерживалась выше температуры конденсацйи паров газовой фазы. Дл  уменьшени  потерь тепла, с целью снижени  веро тности конденсации паров газовой фазы, промежуточную камеру k, подвод щую трубку 11, камеРУ 13 фильтра тщательно термоизолируют и экранируют, например, листовым и шкуровым асбестом, стальной лентой. Конструкцией устройства обеспечена защита окружающей среды, так как просасываемый через газоотборное устройство пылегазов1 1й поток не выбрасывает в атмосферу, а эжектором 20 через воз вратный патрубок 21, возвращаетс  в полость агрегата. Предлагаемое газоотборное устройст во обладает следующими преимуществами по сравнению с известными: выполнение камеры фильтра проточной, путем подключени  ее к камере: разреже ни  повышает быстродействие газоотбор ного устройства, так как интенсифицируетс  газообмен у поверхности фильтрующего элемента, а также позвол ет осуществить обогрев фильтрующего, элемента только за счет физического тепла анализируемого пылегазового потока т.е. не требует дополнительного расхода энергии, что снижает энергоем98 О кость газоотборного устройства; дросселирующего сопла и расположение входного отверсти , подвод щего патрубка камеры (}(льтра в стороне от струи, истекаЮ1чей из дросселирующего сопла пылегазового потока, позвол ет уменьшитызапыленность газов, поступающих в камеру фильтра, а подключение подвод щего и отвод щего патрубков к проточной камере фильтра по касательной уменьшает запыленность газов непосредственно у поверхности фильтрующего элемента, а также ликвидирует оседание пыли в полости камеры фильтра , чт.о позвол ет уменьшить количество продувок в единицу времени и длительность самого процесса продувки, т.е. уменьшаетс , по сравнению с известным устройством расход сжатого газа при его эксплуатации,что повы шает экономичность предлагаемого газоотборного устройства; так как в предлагаемом устройстве гидравлическое сопротивление подвод щего патрубка проточной камеры фильтра значительно больше гидравлического сопротивлени  ее отвод щего патрубка, то в период продувки в полости камеры фильтра давление не повышаетс , что исключает необходимость.установки клапана в линии, св зывающей газоанализатор с фильтрующим элементом, что упрощает конструкцию и увеличивает ее надежность; отсутствие клапана в линии, св зывающей газоанализатор с фильтрующим элементом, а также расположение продувочного сог1ла за подвод щим патрубком по ходу движени  пылегазового потока, исключает поступление в анализируемый газ сжатого газа, используемого дл  продувки газоотборного устройства, т.е, ликвидирует искажение состава анализируемого газа; выброс поступающих в газоотборное устройство газов и пыли в полость агрегата исключает, загр знение атг«эсферы в зоне расположени  агрегата. Предлагаемое газоотборное устройство , по сравнению с известным обеспечивает надежный отбор пробы газов в различный теплотехнических и пр. агрегатах, в том числе в сталеплавильных , характеризующихс  наиболее высокой запыленностью, с содержанием пыли в отход щих газах до 50 г/м и высокой температурой (до ) . Наиболее полно преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным в .плане быстродействи  про вл ютс  при работе его в комплекте с газоанализаторами, установленными непосредственно у газоот орного устройства , например, с газоанализаторами на базе электрохимической  чейки или на базе сопротивлени  из окиси титана и пр.

Claims (3)

1. Устройство дл  отбора проб газа , содержащее газоотборную камеру, камеру фильтра с фильтрующим элементом , клапаны, линии сжатого и анализируемого газов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и быстродействи  устройства, уменьшени  энергозатрат и повышени  качества пробы газа, оно снабжено промежуточной камерой с расположенными в ней дросселирующим соплом, соединенным с газоотборной камерой, продувочным соплом и соединенной с ним смотровой камерой, циклоном, соединенным с линией сжатого газа и через клапан - со смотровой .камерой, амерой разрежени  с эжектором и возвратным патрубком, при этом камера фильтра с помощью подвод щей трубки соединена с промежуточной камерой, с помощью отвод щей трубки - с камерой разрежени , а камера разрежени  соединена с промежуточной камерой с помощью байпасной линии.

2 Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что подвод ща  трубка и отвод ща  трубка, расположенна  в нижней части полости камеры

фильтра, присоединены к камере фильтра по касательной а камера фильтра установлена наклонно.

3. Устройство по п. 1,отличаю щ е е с   тем, что оно снабжено гидравлическими сопротивлени ми, установленными в подвод щей трубке камеры фильтра и в байпасной линии.

4„ Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что, с целью перераспределени  потоков продувочного газа при настройке устройства, продувочное сопло выполнено с возможностью осевого перемещени  и снабжено фиксатором .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № П3561, кл. G 01 N 1/22, 1957.

2.Патент Японии № , кл, G 01 N 1/22, 1977. 7 д 5 I/ 3

27 Zif 25 20 21 //