Разработка системы локального мониторинга на предприятии по производству цемента сухим способом

Предварительную оценку запыленности газа в газоходе осуществляют, помещая в стакан пробоотборного зонда подготовленную фильтровальную гильзу, которую фиксируют наконечником с выбранным диаметром входного отверстия. Затем выбирают точку измерения, в которой скорость газового потока W наиболее близка к среднему по измерительному сечению, и помещают в нее зонд, ориентируя входное отверстие строго навстречу газовому потоку. Одновременно включают аспирационное устройство и запускают секундомер. Рассчитанный расход газа для данной точки измерения устанавливают по реометру. Аспирацию газа через фильтр производят до тех пор, пока разряжение газа у диафрагмы реометра на увеличится на 5 % от исходного, но не более одного часа. По завершении аспирации пробы останавливают секундомер, включают аспирационное устройство и извлекают зонд из газохода. Фильтровальную гильзу с отобранной пылью извлекают из стакана, доводят до постоянной массы и взвешивают. Оценку запыленности газа проводят по формуле (11).

(11)

где m₁, m ₂ – масса фильтровальной гильзы до и после аспирации, соответственно, г; t – продолжительность аспирации, мин; С – предварительная оценка запыленности газопылевого потока, г/м ³

Подготовка  фильтровальных гильз. Фильтровальные гильзы для отбора проб пыли (рисунок 4) изготавливают из тонкостенных металлических цилиндров диаметром 5-15 мм с перфорированным дном. При подготовке к пробоотбору гильзу на 1/3-1/2 высоты плотно заполняют фильтрующим материалом – стекловолокном, под которое подкладывают фильтр из ткани Петрянова марки ФПФ-10-3. При температуре газов свыше 150 ⁰С вместо ткани Петрянова можно использовать ткань из кремнеземных нитей или базальтовую бумагу, выдерживающую температуру до 500 ⁰С. Тканевый фильтр помещается под волокнистую набивку для доулавливания мелких фракций пыли. Набивку фиксируют тампоном из стекловаты, который заменяют перед каждым новым измерением.

 

1 – сменный  наконечник с диаметром выходного  отверстия d=4, 5, 6 или 8 мм и углом  раскрытия входного конуса 30 ⁰С; 2 – стакан; 3 – гильза с перфорированным дном; 4 – накидная гайка; 5 – трубка; 6 – набивка из стекловолокна; 7 – прокладка; 8 – тампон из стекловаты; 9 – фильтрующая ткань.

Рисунок 4 – Пробоотборный зонд

Для определения  оптимальной плотности и высоты слоя комбинированной набивки фильтров собирают установку, состоящую из последовательно  соединенных резиновыми шлангами фильтровальной гильзы, двустороннего алонжа для фильтров типа АФА-ВП, жидкостного манометра, реометра и аспирационного устройства. Фильтр АФА-ВП, доведенный до постоянной массы с точностью 0,0004 г, помещают между алонжами. Фильтровальную гильзу заполняют набивкой. В фарфоровую чашку помещают от 0,5 до 1,0 г пыли, подлежащей улавливанию при пробоотборе либо модельной, близкой по дисперсному составу и плотности. Пыль из чашки аспирируют через фильтровальную гильзу небольшими порциями в течение 1 часа при расходе                                                                              25-30 л/мин. Фиксируют гидравлическое сопротивление фильтровальной гильзы (разряжение у диафрагмы реометра). Определяют массу пыли, осевшую на фильтре АФА-ВП. Если она превышает 1% от массы исходной пыли, повторяют эксперимент с новой гильзой, имеющей больший объем набивки или большую плотность набивки. При достижении величины проскока менее 1 % оптимальную величину гидравлического сопротивления фильтра считают установленной и в дальнейшем придерживаются ее при набивке гильз фильтровальным материалом. Допускается использовать фильтровальные гильзы с гидравлическим сопротивлением не более 5 кПа. Если при гидравлическом сопротивлении менее                                                             5 кПа не удается достичь требуемой степени улавливания пыли, следует использовать гильзы большего диаметра.

Подготовленные  в необходимом количестве и пронумерованные  фильтровальные гильзы промывают дистиллированной водой и выдерживают в течение 2 часов в сушильном шкафу при  температуре несколько превышающей  температуру исследуемых газов, но не ниже 105 ⁰С. После охлаждения гильзы поочередно помещают в стакан пробоотборного зонда и в течение 15 мин просасывают через них воздух с максимальным расходом, используемым при отборе проб.

Перед проведением  измерений гильзы высушивают в сушильном  шкафу при температуре 105 ⁰С до постоянной массы, принимая в качестве таковой результат взвешивания, отличающийся от предыдущего не более чем на 0,4 мг. Перед каждым взвешиванием гильзы охлаждают до температуры окружающей среды в эксикаторе над силикагелем или другим осушителем. Полученные значения массы гильз фиксируют в журнале в соответствии с их номерами. Подготовленные к отбору проб гильзы хранят до проведения измерений в герметичном беспыльном контейнере в вертикальном положении.

Отбор проб. Единичной, представительной по измерительному сечению, пробой пыли является суммарное количество пыли, осажденной в фильтровальной гильзе при изокинетической аспирации аэрозоля во всех точках измерения, принятых для данного сечения, причем продолжительность аспирации (время выдержки) во всех точках одинакова, а минимальное суммарное время отбора пробы t_C  в зависимости от запыленности газа оценивается по формуле (12).

(12)

где W – средняя скорость газа в измерительном сечении, м/с; С – запыленность газа, г/м ³; m_min = 0,019 г - минимальная масса отобранной пыли, обеспечивающая достоверность определения массового выброса, допускаемую настоящей методикой.

Продолжительность аспирации в i-ой точке измерения t_i определяют по формуле (13).

(13)

где t_C – cуммарное время отбора пробы в данном измерительном сечении, мин; t_i – время отбора пробы в i-ой точке измерительного сечения, мин.

Утроенное значение t_C не должно превышать продолжительности стационарной работы пылевыделяющего оборудования, а величина t_i должна быть не менее 20 с.

Для отбора пробы пыли подготовленную фильтровальную гильзу вставляют пинцетом в стакан пробоотборного зонда и фиксируют сменным наконечником с диаметром входного отверстия d. Входное отверстие плотно закрывают пробкой из фторопласта и зонд выдерживают не менее 15 мин в газоходе для прогревания до температуры газа. Открывают входное отверстие и помещают зонд в первую точку измерения входным отверстием навстречу газовому потоку. Одновременно включают аспирационное устройство и запускают секундомер. По истечении расчетного времени выдержки t_i пробоотборный зонд, не вынимая из газового потока и не отключая аспирационное устройство, перемещают в следующую точку и т.д. При перемещении зонда из точки в точку секундомер не останавливают, за исключением случая, когда необходимо извлечь зонд из газохода для перехода на новую линию измерения. В этом случае, по истечении времени выдержки зонда в последней точке на данной линии измерения, одновременно останавливают секундомер, отключают аспирационное устройство и извлекают зонд из газохода, затем устанавливают его в первую точку на линии измерения и вновь запускают секундомер и включают аспирационное устройство. Установку зонда в определенную точку измерительного сечения осуществляют с помощью миллиметровой шкалы, нанесенной на пробоотборную трубку. За правильность ориентации зонда относительно оси газохода следят по пластинке-указателю, установленной на трубке. Расход газа поддерживают постоянным для каждой точки измерения. В процессе отбора пробы контролируют постоянство динамического напора газа по оси газохода, температуру и статическое давление  газа, а также соответствие параметров аспирируемого газа у диафрагмы реометра установленным в ходе подготовки к измерениям.

После завершения отбора пробы пыли пробоотборный зонд извлекают из газохода и, удерживая входным отверстием кверху при включенном аспирационном устройстве, жесткой кисточкой очищают пыль с внутренней стенки наконечника, с тем, чтобы она увлекалась потоком аспирируемого воздуха внутрь фильтровальной гильзы. Фильтровальную гильзу извлекают пинцетом и помещают вертикально, отверстием кверху, в герметичный контейнер.

В одном  сечении газохода отбирают не менее  трех проб пыли.

В рабочем  журнале отражают схему пробоотбора  с указанием размеров измерительного сечения, координат точек измерения, скорости газа в них и соответствующих  расходов газа при аспирации аэрозоля. Фиксируют также значения температуры, статического давления газа, парциального давления водяного пара в газоходе и у диафрагмы реометра, атмосферного давления.

Выполнение  измерений. При определении массового  выброса промышленной пыли выполняют  измерения следующих параметров:

• размеров измерительного сечения газохода;
• параметров газопылевого потока;
• параметров газа у диафрагмы реометра;
• времени отбора пробы (аспирации) в точке измерения;
• массы пробы пыли.

Определения массы отобранной пробы пыли проводят, высушивая фильтровальные гильзы с  навесками пыли до постоянной массы. Аналогично поступают и с контрольными гильзами, которые не использовались для отбора проб. Если массу контрольных  гильз не удается привести к исходной с точностью до 0,4 мг, результат  измерения признают неудовлетворительным и, после выявления и устранения ошибок, операции по подготовке фильтровальных гильз и отбору проб производят заново. В качестве массы отобранной пыли m принимают разность масс фильтровальной гильзы после и до отбора пробы m₂ и m₁, соответственно, по формуле (14).

(14)

В случае, если масса навески отобранной пыли меньше 0,019 г результат измерений признается неудовлетворительным и из дальнейших расчетов его исключают.

Обработка результатов. Обработку полученных данных и расчет результата наблюдения массового выброса пыли для единичного отбора пробы M выполняют по формуле (15).

,         (15)

где М – массовый выброс пыли, г/с; m – масса пыли, отобранной в данном измерительном сечении, г; D_E – эквивалентный диаметр измерительного сечения, м; t_C – суммарное время отбора пробы в данном измерительном сечении, мин; d – диаметр наконечника пробоотборного зонда, м.

В качестве результата измерения массового  выброса пыли принимают среднее  арифметическое <M> не менее трех результатов наблюдений М, признанных достоверными.

Основные  параметры и результаты всех этапов определения массового выброса  пыли фиксируют в протоколе по форме таблицы 6.

 

Таблица 6 – Результаты измерения массового выброса пыли

Номер наблюдения	1	2	3	4
Номер гильзы
Масса гильзы с набивкой до отбора пробы, m 1, г
Масса гильзы с набивкой после отбора пробы, m 2, г
Масса отобранной пыли, m, г
Продолжительность отбора пробы, tC, мин
Массовый выброс пыли, М, г/с
Результаты измерения M = <M>±0,25<M>, г/с

 

Гарантированный результат определения массового  выброса пыли при установленной  для настоящей МВИ доверительной  вероятности Р=0,95 представляют в виде соотношения (16).

M = <M>±0,25<M>, при P  0,95       (16)