(57) 1 Analizator ilości węgla w popiele, zwłaszcza unoszonym (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) PL B1 G01N 21/25 G01N 33/00

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1 (21 ) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia (51) IntCl7 G01N 33/00 G01N 21/25 (54) Analizator ilości węgla w popiele, zwłaszcza unoszonym w gazach spalinowych z pieców pyłowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 03/99 (73) Uprawniony z patentu: Niewczas Bogdan, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/03 (72) Twórcy wynalazku: Bogdan Niewczas, Kraków, PL Gancarzewicz Andrzej, Kraków, PL PL B1 (57) 1 Analizator ilości węgla w popiele, zwłaszcza unoszonym w gazach spalinowych z pieców pyłowych, posiadający -zespół pobierania próbki, wyposażony w cyklon włączony równolegle w kanał emisyjny gazu przez styczny kanał wlotowy 1 środkowy kanał wylotowy, z zabudowanym w kanale wylotowym źródłem podciśnienia, zwłaszcza w postaci iniektora zamocowanego na wprowadzonym do kanału emisyjnego końcu kanału wylotowego, ponadto w którym to zespole kanał dolny cyklonu połączony jest z celką pomiarową zaopatrzoną wc wziernik oraz dyszę czyszczącą, połączoną przez sterowywany zawór odcinający ze stacją przygotowania sprężonego powietrza. - zespól pomiarowy, zawierający reflektometr optyczny wyposażony w głowicę pomiarową zamocowaną w osi wziernika oraz w blok elektroniki pomiarowej, a ponadto posiadający procesorowy zespól sterowania 1 sygnalizacji, znamienny tym, że jego zespól pomiarowy (B) rozbudowany jest o układ pomiaru rezystencji, złożony z dwóch elektrod (14, 15) zabudowanych wewnątrz celki pomiarowej (7) 1 włączonych w obwód wysokiego napięcia, który wyposażony jest w amperomierz (17) połączony z zespołem sterowania 1 sygnalizacji (C)

2 Analizator ilości węgla w popiele, zwłaszcza unoszonym w gazach spalinowych z pieców pyłowych Zastrzeżenia patentowe 1. Analizator ilości węgla w popiele, zwłaszcza unoszonym w gazach spalinowych z pieców pyłowych, posiadający: - zespół pobierania próbki, wyposażony w cyklon włączony równolegle w kanał emisyjny gazu przez styczny kanał wlotowy i środkowy kanał wylotowy, z zabudowanym w kanale wylotowym źródłem podciśnienia, zwłaszcza w postaci iniektora zamocowanego na wprowadzonym do kanału emisyjnego końcu kanału wylotowego, ponadto w którym to zespole kanał dolny cyklonu połączony jest z celką pomiarową zaopatrzoną we wziernik oraz dyszę czyszczącą połączoną przez sterowywany zawór odcinający ze stacją przygotowania sprężonego powietrza, - zespół pomiarowy, zawierający reflektometr optyczny wyposażony w głowicę pomiarową zamocowaną w osi wziernika oraz w blok elektroniki pomiarowej, a ponadto posiadający procesorowy zespół sterowania i sygnalizacji, znamienny tym, że jego zespół pomiarowy (B) rozbudowany jest o układ pomiaru rezystencji, złożony z dwóch elektrod (14,15) zabudowanych wewnątrz celki pomiarowej (7) i włączonych w obwód wysokiego napięcia, który wyposażony jest w amperomierz (17) połączony z zespołem sterowania i sygnalizacji (C). 2. Analizator według zastrz. 1, znamienny tym, ze jedna z elektrod (14) ma postać pierścienia wbudowanego obwodowo w ściankę celki pomiarowej (7), a druga (15) w kształcie pręta zamocowana jest wzdłuż osi celki pomiarowej (7). * * * Przedmiotem wynalazku jest analizator ilości węgla w popiele, zwłaszcza unoszonym w gazach spalinowych z pieców pyłowych w elektrowniach lub elektrociepłowniach. Znane są analizatory wykorzystujące zmianę właściwości optycznych próbki popiołu w funkcji ilości występującego w niej węgla. Przykładowo, analizator przedstawiony polskim opisem zgłoszenia wynalazku nr składa się z trzech zasadniczych zespołów: pobierania próbki, pomiaru, sterowania i sygnalizacji. Zespół pobierania próbki wyposażony jest w cyklon włączony równolegle w kanał emisyjny gazu: stycznym kanałem wlotowym i środkowym kanałem wylotowym. Na wprowadzonym do kanału emisyjnego końcu kanału wylotowego zamocowana jest zwężka iniekcyjna, wywołująca przepływ gazów przez cyklon. Wytrącone pyły opadają przez dolny kanał cyklonu do zamocowanej współosiowo pionowej rurki osypowej, wyznaczającej celkę pomiarową. Pomiar natężenia światła odbitego od powierzchni próbki dokonywany jest przez płaski wziernik, przesłaniający w odstępie szczeliny dolny koniec rurki osypowej. Na końcu każdego cyklu pomiarowego dysza czyszcząca skierowana stycznie w szczelinę między wziernikiem a rurką osypową- łączona jest przez sterowany elektromagnetycznie zawór odcinający ze stacją przygotowania sprężonego powietrza. Ustalona w bloku elektroniki pomiarowej wartość natężenia światła odbitego od powierzchni próbki przekazywana jest do procesorowego zespołu sterowania i sygnalizacji. Na podstawie uprzednio wyznaczonej i wprowadzonej do komputera charakterystyki zależności natężenia światła odbitego i zawartości węgla w popiele pochodzącym ze spalania danego gatunku węgla określana jest ilość węgla W innym analizatorze, opisanym w polskim zgłoszeniu wynalazku nr płaszczyzna wziernika pochylona jest pod kątem względem poziomu, próbka pyłu po analizie wydmuchiwana jest do kanału emisyjnego przez cyklon. Pomiar natężenia światła odbitego w rozwiązaniu analizatorów produkowanych przez duńska firmę M & W Asketeknikten prowadzony jest przez przezroczystą ściankę szklanej rurki osypowej, której dolny koniec zamknięty jest stożkiem z dyszą czyszczącą.

3 Przy stosowaniu optycznej metody określania ilości węgla w popiele każdej zmianie gatunku węgla towarzyszyć musi odpowiednia korekta sygnału pomiarowego, wynikająca głównie z silnego wpływu składu chemicznego skały płonnej na barwę popiołu. Wiele elektrowni zaopatrywanych jest węglem pochodzącym z różnych kopalń, częste zmiany gatunku węgla przy licznych punktach pomiarowych powodują bardzo dużą pracochłonność korygowania analizatorów. Analizator według wynalazku ma budowę podobną do powyżej opisanych rozwiązań, posiada cyklonowy zespół pobierania próbki, zespól pomiarowy z reflektometrem optycznym ustalającym - przez wziernik celki pomiarowej - natężenie światła odbitego od powierzchni popiołu oraz zespół sterowania i sygnalizacji. Istota rozwiązania polega na tym, ze zespół pomiarowy oprócz reflektometru optycznego ma układ pomiaru rezystancji, posiadający dwie elektrody zabudowane wewnątrz celki pomiarowej i włączone w obwód wysokiego napięcia wyposażony w amperomierz. Sygnał pomiarowy amperomierza doprowadzony jest do zespołu sterowania i sygnalizacji. Wielkość natężenia prądu przepływającego przez próbkę zależy głównie od zawartości węgla w popiele. Ustalenie wyniku w oparciu o wspomaganą cyfrowo analizę współzależności danych, uzyskanych z dwóch metod pomiarowych wykorzystujących istotnie odległe zjawiska fizyczne, pozwala na znaczne zwiększenie dokładności pomiaru oraz wprowadzenie autokorekty wyniku niezbędnej przy zmianie gatunku spalanego węgla. Ponadto, sygnał amperomierza może być również wykorzystany dla diagnozowania pracy elektrofiltra, zabudowanego w układzie wylotowym gazów spalinowych. Korzystnym jest rozwiązanie, gdy jedna z elektrod ma postać pierścienia wbudowanego obwodowo w ścianki celki pomiarowej, a druga w kształcie pręta zamocowana jest wzdłuż osi celki pomiarowej. Budowa taka zapewnia dobre warunki przepływu popiołu zarówno w fazie pobierania próbki jak i opróżniania celki pomiarowej. Przedstawione rozwiązanie według wynalazku zapewnia wysoką dokładność pomiaru oraz eliminuje konieczność wzorcowania analizatorów po każdej zmianie gatunku spalanego węgla. Analizator według wynalazku przedstawiony jest opisem przykładowego wykonania pokazanego na rysunku w ujęciu schematycznym. Analizator składa się z trzech zasadniczych zespołów: zespołu pobierania próbki A, zespołu pomiarowego B oraz zespołu sterowania i sygnalizacji C. Zespół pobierania próbki A posiada cyklon 1, włączony równolegle do kanału emisyjnego 2 zapylonego gazu przez styczny kanał wlotowy 3 i górny kanał wylotowy 4. Przepływ gazu przez cyklon 1 inicjowany jest podciśnieniem wywołanym pracą zwężki iniekcyjnej 5, zamocowanej w kanale wylotowym 4. Kanał dolny 6 cyklonu 1 łączy się z celką pomiarową 7, którą wyznacza przestrzeń wewnętrzna rurki osadzonej w korpusie analizatora. Dolny koniec celki pomiarowej 7 przesłonięty jest płaskim wziernikiem 8 zespołu pomiarowego B. Do celki pomiarowej 7 doprowadzona jest dysza czyszcząca, połączona przez elektromagnetyczny zawór odcinający 9 ze stacją przygotowania sprężonego powietrza 10. Dostarczane powietrze jest dokładnie oczyszczone. Zespół pomiarowy B analizatora zawiera reflektometr optyczny oraz układ pomiaru rezystancji. Reflektometr optyczny służy do pomiaru natężenia promieniowania podczerwonego, odbitego od powierzchni próbki popiołu. Tworzą go diody oświetlające 11, detektor 12 i blok elektroniki pomiarowej 13, którego sygnał doprowadzony jest do zespołu sterowania i sygnalizacji C. Układ pomiaru rezystancji posiada dwie elektrody 14 i 15 zabudowane wewnątrz celki pomiarowej 7, włączone w obwód wysokiego napięcia prądu stałego, wyposażony w źródło prądu stałego 16 i amperomierz 17, którego sygnał pomiarowy przekazywany jest do zespołu sterowania i sygnalizacji C oraz do nieuwidocznionego na rysunku układu diagnozowania pracy elektrofiltra. Elektroda 14 ma postać pierścienia wbudowanego i zlicowanego z powierzchnią wewnętrzną celki pomiarowej 7, drugą elektrodę 15 stanowi pręt zamocowany wzdłuż osi celki pomiarowej 7. Zespół sterowania i sygnalizacji C zwarty przez połączenia kablowe z zespołem pomiarowym B i zaworem odcinającym 9 steruje procesem pomiarowym, sygnalizuje stany awaryjne, ustala zawartość węgla w popiele na podstawie sygnałów pomiarowych z bloku elektroniki pomiarowej 13 i amperomierza 17 oraz archiwizuje dane.

4 Przy stosowaniu optycznej metody określania ilości węgla w popiele każdej zmianie gatunku węgla towarzyszyć musi odpowiednia korekta sygnału pomiarowego, wynikająca głównie z silnego wpływu składu chemicznego skały płonnej na barwę popiołu. Wiele elektrowni zaopatrywanych jest węglem pochodzącym z różnych kopalń, częste zmiany gatunku węgla przy licznych punktach pomiarowych powodują bardzo dużą pracochłonność korygowania analizatorów. Analizator według wynalazku ma budowę podobną do powyżej opisanych rozwiązań, posiada cyklonowy zespół pobierania próbki, zespól pomiarowy z reflektometrem optycznym ustalającym - przez wziernik celki pomiarowej - natężenie światła odbitego od powierzchni popiołu oraz zespół sterowania i sygnalizacji. Istota rozwiązania polega na tym, że zespół pomiarowy oprócz reflektometru optycznego ma układ pomiaru rezystancji, posiadający dwie elektrody zabudowane wewnątrz celki pomiarowej i włączone w obwód wysokiego napięcia wyposażony w amperomierz. Sygnał pomiarowy amperomierza doprowadzony jest do zespołu sterowania i sygnalizacji. Wielkość natężenia prądu przepływającego przez próbkę zależy głównie od zawartości węgla w popiele. Ustalenie wyniku w oparciu o wspomaganą cyfrowo analizę współzależności danych, uzyskanych z dwóch metod pomiarowych wykorzystujących istotnie odległe zjawiska fizyczne, pozwala na znaczne zwiększenie dokładności pomiaru oraz wprowadzenie autokorekty wyniku niezbędnej przy zmianie gatunku spalanego węgla. Ponadto, sygnał amperomierza może być również wykorzystany dla diagnozowania pracy elektrofiltra, zabudowanego w układzie wylotowym gazów spalinowych. Korzystnym jest rozwiązanie, gdy jedna z elektrod ma postać pierścienia wbudowanego obwodowo w ścianki celki pomiarowej, a druga w kształcie pręta zamocowana jest wzdłuż osi celki pomiarowej. Budowa taka zapewnia dobre warunki przepływu popiołu zarówno w fazie pobierania próbki jak i opróżniania celki pomiarowej. Przedstawione rozwiązanie według wynalazku zapewnia wysoką dokładność pomiaru oraz eliminuje konieczność wzorcowania analizatorów po każdej zmianie gatunku spalanego węgla. Analizator według wynalazku przedstawiony jest opisem przykładowego wykonania pokazanego na rysunku w ujęciu schematycznym. Analizator składa się z trzech zasadniczych zespołów: zespołu pobierania próbki A, zespołu pomiarowego B oraz zespołu sterowania i sygnalizacji C. Zespół pobierania próbki A posiada cyklon 1, włączony równolegle do kanału emisyjnego 2 zapylonego gazu przez styczny kanał wlotowy 3 i górny kanał wylotowy 4. Przepływ gazu przez cyklon 1 inicjowany jest podciśnieniem wywołanym pracą zwęzki iniekcyjnej 5, zamocowanej w kanale wylotowym 4. Kanał dolny 6 cyklonu 1 łączy się z celką pomiarową 7, którą wyznacza przestrzeń wewnętrzna rurki osadzonej w korpusie analizatora. Dolny koniec celki pomiarowej 7 przesłonięty jest płaskim wziernikiem 8 zespołu pomiarowego B. Do celki pomiarowej 7 doprowadzona jest dysza czyszcząca, połączona przez elektromagnetyczny zawór odcinający 9 ze stacją przygotowania sprężonego powietrza 10. Dostarczane powietrze jest dokładnie oczyszczone. Zespół pomiarowy B analizatora zawiera reflektometr optyczny oraz układ pomiaru rezystancji. Reflektometr optyczny służy do pomiaru natężenia promieniowania podczerwonego, odbitego od powierzchni próbki popiołu. Tworzą go diody oświetlające 11, detektor 12 i blok elektroniki pomiarowej 13, którego sygnał doprowadzony jest do zespołu sterowania i sygnalizacji C. Układ pomiaru rezystancji posiada dwie elektrody 14 i 15 zabudowane wewnątrz celki pomiarowej 7, włączone w obwód wysokiego napięcia prądu stałego, wyposażony w źródło prądu stałego 16 i amperomierz 17, którego sygnał pomiarowy przekazywany jest do zespołu sterowania i sygnalizacji C oraz do nieuwidocznionego na rysunku układu diagnozowania pracy elektrofiltra. Elektroda 14 ma postać pierścienia wbudowanego i zlicowanego z powierzchnią wewnętrzną celki pomiarowej 7, drugą elektrodę 15 stanowi pręt zamocowany wzdłuż osi celki pomiarowej 7. Zespół sterowania i sygnalizacji C zwarty przez połączenia kablowe z zespołem pomiarowym B i zaworem odcinającym 9 steruje procesem pomiarowym, sygnalizuje stany awaryjne, ustala zawartość węgla w popiele na podstawie sygnałów pomiarowych z bloku elektroniki pomiarowej 13 i amperomierza 17 oraz archiwizuje dane.

5

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.