Агрегаты для отсоса и улавливания пыли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Для очистки воздуха от сухих неслипающихся пылей в машиностроении, на стройках, металлургии, приборостроении, химической и пищевой промышленности, предназначены агрегаты для отсоса и улавливания пыли (АОУМ). Стационарные или передвижные АОУМ состоят из блоков: инерционной очистки воздуха; тонкой очистки воздуха с тканевым фильтром, регенерируемым встряхиванием; ультратонкой очистки накопительного типа; вентилятора.

Глава 1. Приборы и методы для газоочистки и улавливания пыли

Рассмотрим методы газоочистки и разделения газовой и дисперсной фаз. Для очистки воздуха от сухих неслипающихся пылей в машиностроении, на стройках, металлургии, приборостроении, химической и пищевой промышленности, предназначены агрегаты для отсоса и улавливания пыли (АОУМ). Стационарные или передвижные АОУМ состоят из блоков: инерционной очистки воздуха; тонкой очистки воздуха с тканевым фильтром, регенерируемым встряхиванием; ультратонкой очистки накопительного типа; вентилятора [3].

Блок предварительной очистки АОУМ выполняется в виде S-образного инерционного осадителя или циклонного завихрителя, где улавливаются и осаждаются в бункере частицы размером более 10 мкм и ссыпаются в бункер.

В блоке тонкой очистки АОУМ может использоваться поликлиновой тканевый фильтрующий элемент или рукавные тканевые фильтрующие элементы. Степень очистки (по частицам размером 3 мкм и более) не менее 99,5%.

В блоке ультратонкой очистки размещается кассета накопительного типа с большой фильтрующей поверхностью на основе ультратонких стекловолокон. Степень очистки (по частицам размером 3 мкм и более) не менее 99,995%.

Для улавливания высокодисперсных аэрозолей в промышленности широко применяются скрубберы Вентури. В таких устройствах используются следующие процессы: инерция, турбулентная диффузия, коагуляция, сорбция. Совершенствование газоочистителей на основе труб

Вентури возможно путем использования теплового эффекта, при котором возникают силы термофореза, диффузиофореза и возможно производить конденсацию паров [34].

Массовая концентрация частиц в потоке определялась отбором пробы дисперсной двухфазной среды аспиратором и пропускания ее через аналитические фильтры АФА, которые взвешивались с погрешностью ±0,1 мг. На рабочем участке были установлены гидродинамический коагулятор (труба Вентури), охладитель, переходник WCI с каплеуловителем для окончательной зачистки потока газа. Для создания масляного высокодисперсного аэрозоля и в качестве рабочей жидкости использовали турбинное масло. Охладитель масла выполнялся из оребренных труб с проточной водой при температуре 10-12°С.

Генератор формировал масляный аэрозоль со средним диаметром 0,33 мкм и концентрацией до 100 мг/м3. На рабочем участке масляный аэрозоль, с температурой газа 120°С подавался в конфузорную часть трубы Вентури, где разгонялся до скорости 50-60 м/с. В горловину трубы Вентури по трубке за счет разрежения, создаваемого потоком, поступало масло при температуре 10°С. За счет впрыска холодных капель масла в горловине в горячий двухфазный поток в гидродинамическом коагуляторе создаются неизотермические условия. На распыленных каплях масла происходил дополнительный эффект осаждения частиц за счет термофореза и диффузиофореза и конденсация. В диффузорной части происходит ускорение потока до скорости 15-20 м/с в выходном сечении, необходимой для осаждения крупных капель на пластине.

Установлено положительное влияние неизотермичности на процесс очистки от высокодисперсного аэрозоля. В работе [36] представлены результаты исследований гидродинамики, массообмена и эффективности очистки от газообразных и дисперсных примесей гетерогенном потоке для следующих методов очистки: абсорбционные ("мокрый"), адсорбционные, каталитические и термические.

Показано, что среди аппаратов "мокрого" типа наибольшей эффективностью обладают высокоскоростные трубы Вентури, пенные аппараты, аппараты с псевдосжиженным слоем и пленочные трубчатые аппараты.

В пленочных аппаратах, работающих в дисперсно-кольцевом режиме,

кроме того, возможна одновременная очистка от газообразных и дисперсных включений, достаточно просто обеспечивается оптимальная температура в зоне контакта фаз. Эти аппараты устойчиво работают в широких диапазонах расхода газа и жидкости, имеют малые габариты и простую конструкцию, обеспечивают большое время контакта (в 100 раз больше, чем в трубах Вентури).

В трубчатых насадках пленочного аппарата гетерогенный поток контактирует с жидкостью в виде пленки на поверхности трубы и капель в ядре потока. Винтовая шероховатость обеспечивает вращательно- поступательное движение пленки жидкости и тем самым стабилизирует ее течение за счет центробежной силы, сохраняет устойчивое пленочное течение при отклонении труб от вертикали и отложениях на пленкообразующей поверхности труб.

Для создания дополнительной межфазной поверхности увеличивают концентрацию капель в ядре потока за счет обеспечения дисперсно-кольцевого режима течения или искусственного разбрызгивания жидкости с пленки в поток газа. Улавливание частиц при дисперсно-кольцевом режиме осуществляется за счет их осаждения на капли жидкости в результате турбулентной коагуляции и на поверхность пленки в результате турбулентной диффузии и турбулентной миграции. Эффективность улавливания частиц может быть повышена за счет использования центробежной силы, возникающей при вращательно-поступательном движении двухфазного потока.

В конденсационном центробежном сепараторе газ, содержащий высокодисперсные аэрозольные частицы поступает в камеру смешения с паром, в результате чего происходит насыщение газа и предварительное укрупнение частиц [37]. Затем парогазовая смесь с дисперсными частицами пройдя закручивающее устройство приобретает вращательное движение. Дальнейшее укрупнение частиц происходит в канале рабочей камеры благодаря охлаждению хладоагентом, поступающим в межтрубное пространство. Одновременно происходит сепарация укрупненных частиц под действием центробежной силы. Образовавшаяся пленка конденсата с твердыми частицами движется по стенке рабочей камеры, через кольцевой канал поступает в сепарационную камеру и удаляется из аппарата. Газ поступает на следующую ступень очистки. Число ступеней аппарата зависит от начального размера частиц и требуемой степени очистки [36].

Наиболее существенное влияние на величину уноса дисперсной фазы из аппарата и, соответственно, эффективность разделения оказывает скорость газа. Закрутка потока газа может быть достигнута: тангенциальным подводом газа и применением осевых закручивающих устройств (лопаточных, розеточных, шнековых) или их сочетанием [38].

Процесс конденсационного разделения в центробежных сепараторах происходит в несколько этапов: насыщение аэродисперсного потока паром, конденсационное укрупнение частиц, выделение дисперсной фазы.

Нанодисперсные частицы в парогазовой смеси выполняют роль активных центров конденсации, и при достижении соответствующих условий для начала процесса на их поверхности образуются сначала отдельные ядра конденсации (мелкие капли новой фазы), а затем сплошной слой жидкости, толщина которого в дальнейшем увеличивается (укрупнение и утяжеление частиц). При этом смачиваемость и растворимость исходной частицы не играют существенной роли, так как конденсация фактически происходит на поверхности жидкого слоя.

Скорость конденсации и диаметр капли для стационарного случая (при постоянной температуре и давлении) и идеального пара описывается уравнением Максвелла. При охлаждении парогазовой смеси, движущейся вдоль более холодной поверхности, происходит потеря тепла через прилегающий к ней пограничный слой газа, а затем конденсация. Если в смеси имеются жидкие или твердые аэрозольные частицы, то конденсация происходит и на поверхности канала, и на частицах. Соотношение между массами конденсата, образующегося на частицах и на охлаждаемой поверхности канала, зависит от величины пересыщения и концентрации дисперсной фазы. При большом количестве центров конденсации в потоке на них конденсируется значительно большее количество пара, чем на стенках канала [39].

Конденсационное укрупнение позволяет увеличить размер частиц от 1 до 15 мкм. Конечный размер частиц в значительной степени определяется величиной поверхностной плотности теплового потока и при скорости газа более 30 м/с и численной концентрации более 1012 м-3 слабо зависит от скорости и начального размера, так как в этом случае объем конденсата, образовавшегося на каждой пылинке, гораздо больше объема дисперсной частицы. Конденсационное укрупнение частиц в парогазовом потоке целесообразно проводить при сравнительно низких концентрациях дисперсной фазы (до 1012 м-3), высоких тепловых нагрузках и малых скоростях потока (до 30 м/с).

При более высоких концентрациях небольшой объем жидкой фазы на каждой частице не может привести к ее ощутимому укрупнению.

Увеличение скорости потока приводит к росту энергозатрат на проведение процесса при незначительном увеличении конечного размера частиц.

Процессы осаждения частиц на стенку канала в конденсационном центробежном сепараторе и прямоточном центробежном сепараторе аналогичны.

Экспериментально установлено, что в общем случае увеличение осевой составляющей скорости потока снижает общую эффективность сепарации жидкой фазы, а тангенциальной - повышает, однако чрезмерное ее увеличение может привести к срыву жидкой пленки с поверхности осаждения и вторичному уносу.

При оптимальных скоростях потока эффективность сепарации дисперсной фазы доходит до 99,5%. Значение минимального расхода пара на смешение, обеспечивающего улавливание аэрозольных частиц, зависит от их начальной концентрации, а также температуры и влажности очищаемого газа. При концентрации от 108 до 1012 м?3, температуре газа от 20 до 80°С и влажности от 40 до 80% минимальный расход пара составляет от 20-50 г/кг. Увеличение расхода пара сверх минимального не влияет на эффективность улавливания частиц.

Обнаружено, что при оптимальных режимах дисперсный состав пыли в шламе практически совпадает с дисперсным составом исходного порошка (независимо от его плотности и смачиваемости). Следовательно, эффективность улавливания частиц размером от 0,1 до 10 мкм в конденсационном центробежном сепараторе при концентрации от 108 до 1012 м-3 не зависит от их исходного диаметра. Частицы размером 5-10 мкм в прямоточных центробежных сепараторах улавливаются на 95-100 % даже без конденсационного укрупнения [40]. Следовательно, и частицы меньшего диаметра в конденсационном центробежном сепараторе улавливаются практически полностью, и фракционная эффективность сепарации ограничивается исключительно явлением брызгоуноса.

Выделение агрегатов частиц глобулярного дисперсного углерода из аэрозольного потока. Укрупненные агрегаты частиц дисперсного углерода можно выделять из аэрозольного потока в поле центробежных сил. На эффективность осаждения аэрозольных частиц в большой степени влияет скорость стока газа в циклоне из внешней спирали во внутреннюю [41].

Особенностью осаждения аэрозоля в циклоне-концентраторе является снижение скорости стока из внешней спирали вращающегося потока во внутреннюю за счет удаления осажденного целевого продукта из полости циклона-концентратора с частью v аэрозольного потока. Чем меньше величина a, тем ниже скорость стока дисперсионной среды и выше эффективность осаждения аэрозольных частиц и агрегатов.

Уравнение (4) позволяет с достаточной точностью рассчитать эффективность осаждения аэрозоля в циклоне-концентраторе с учетом величины a. Эффективность осаждения аэрозоля повышается с возрастанием скорости входящего аэрозольного потока в циклон-концентратор в интервале 12-18 м/с, а также с увеличением размера агрегатов частиц дисперсного углерода и уменьшением a--в интервале 0,9-0,7. При a?= 0,8 и скорости входящего аэрозоля в циклон 15 м/с эффективность осаждения составляет 92-93%, а в системе из двух последовательно установленных циклонов она равна 95-96% [41].

Фильтрацию аэрозоля дисперсного углерода активных марок в мировой практике осуществляют на стеклотканевых фильтрах с предварительным осаждением целевого продукта в циклоне (фильтрация аэрозоля при начальной концентрации частиц Сн = 3-10 г/м3) или на фильтре с коагуляторами (фильтрация при Сн = 70-80 г/м3) с использованием ворсистых стеклотканей [41].

Известно, что чистая стеклоткань с ворсистой уточной нитью и высокой газопроницаемостью не обладает эффективной фильтрующей способностью, а служит подложкой для образования и удержания фильтрующего слоя осажденных агрегатов дисперсного углерода [43].

Способность частиц аэрозоля коагулировать с образованием прочных и рыхлых агрегатов позволяет создать на ворсистой поверхности стеклоткани пористый фильтрующий слой и обеспечить фильтрацию аэрозоля за счет осаждения и адгезии частиц и их агрегатов на поверхности ранее осажденных частиц.

Успехи в области высокотемпературной фильтрации аэрозолей при производстве технического углерода не устраняют такие недостатки этих процессов, как низкая скорость фильтрации, 0,004-0,005 м/с; необходимость ручной замены фильтров; высокая стоимость фильтрующих материалов; ненадежность рукавного фильтра, так как повреждение даже одного рукава из сотен в фильтре приводит к резкому снижению эффективности процесса [44].

В новых публикациях об исследованиях процесса осаждения частиц на волокнистых фильтрах расширяются знания в области фильтрации аэрозолей при концентрациях дисперсной твердой фазы в интервале 0,5-10 мг/м3 [45].

3. Разработка и апробация счетчика дисперсных частиц Переработка облученного ядерного графита осложнена в связи с наличием радиоактивного изотопа 14С. Этот изотоп, как малую примесь, логичнее переводить в газообразную фазу путем окисления графита.

Процесс разделения крупной фракции дисперсного углерода, не содержащего 14С, от газовой фазы не представляет трудностей. При этом в газовом потоке останутся ультрадисперсные частицы сажи. Разделение оксидов углерода от плазмообразующего газа также не вызывает затруднений.

Для выделения нанодисперсных частиц потребуется значительное время. Длительное соприкосновение нанодисперсного графита с оксидами углерода, обогащенными по 14С, уменьшает эффективность технологии очистки радиоактивного графита. Поэтому контроль количества и гранулометрического состава графита в отходящих газах продуктов плазмохимических реакций является одной из мер поиска путей увеличения эффективности очистки графита.

Обзор приборов и методов для контроля параметров пыли, приведенный ранее, показывает, что в условиях наших исследований наиболее приемлемыми являются оптические методы контроля.

В статье [46] приводятся результаты разработки фотоэлектронного счетчика дисперсных частиц, позволяющего регистрировать индикатрисы рассеяния с необходимым разрешением по углам. Представлены экспериментальные результаты. Однако такой счетчик на основе нескольких фотоприемников не позволит контролировать наличие углеродных кластеров (из-за малости потока рассеянного излучения). С целью расширения границы минимально возможного размера, который может быть зарегистрирован с помощью счетчика, необходимо использовать оптическую систему для сбора рассеянного излучения из максимального телесного угла (в направлениях лепестков индикатрисы рассеяния) и использовать чувствительный фотоприемник.

Для расчета сечения рассеяния углеродных кластеров и наночастиц сажи можно использовать формулу Рэлея.

На рис. 2 приведена принципиальная схема разработанного нами плазмохимического стенда с ФЭС для контроля ультрадисперсной пыли.

Известно, что индикатриса рассеяния нанодисперсных частиц имеет форму симметричную, относительно направления вперед-назад (рэлеевское рассеяние). Поэтому основная часть потока рассеянного излучения концентрируется в двух конусах с углом при вершине менее 90° в направлениях вперед и назад.

Принципиальная оптическая схема лазерного счетчика дисперсных частиц (ФЭС) приведена на рис. 3. В качестве источника монохромного излучения использован азотный лазер АИЛ-0,5 плоскость диафрагмы. Второй объектив переносит изображение диафрагмы в счетный объем. Это позволяет получить счетный объем с резкими краями, размеры которого можно точно рассчитать. Для сбора рассеянного в счетном объеме излучения служат два вогнутых кольцевых зеркала, установленных коаксиально так, что поток зондирующего излучения беспрепятственно входит в отверстие первого зеркала, проходит счетный объем и поглощается светопоглотителем, установленным за вторым зеркалом. Рассеянное в заднюю полусферу от дисперсных частиц излучение первым зеркалом возвращается в счетный объем с небольшим отклонением от первоначального положения и проходит на второе зеркало.

Рис. 3. Оптическая схема ФЭС. 1 - светодиод, 2, 4 - формирующие объективы, 3 - диафрагма, 5 - дисперсная частица, 6, 7 - вогнутые зеркала, 8 - рог Рэлея, 9 - призменный световод.

Заднее вогнутое зеркало располагается так, чтобы изображение относительно самого счетного объема.

Глава 2. Измерители пыли

Пылемер технологических газов (установка) предназначен для измерения запыленности технологических газов и контроля эффективности работы пылеулавливающих установок, контроля пылевыделений технологических агрегатов, в системах контроля состояния воздушного бассейна.

Шестнадцать первичных преобразователей-пылемеров могут устанавливаться непосредственно в газоотводящие тракты технологического оборудования. Диапазон измерения содержания пыли 0-100 г/м3, температура среды до 300 °С, давление сжатого воздуха для питания пылемера 0,3 МПа, при расходе 6-10 м3/ч, продолжительность опроса одной точки контроля 2 с.

Измеритель пыли (аэрозольный анализатор) (см. табл. 3.30) предназначен для непрерывного измерения запыленности технологических газов и рабочих зон, насыщенных аэрозолями с содержанием цветных металлов и оксида серы. Прибор обеспечивает надежное измерение в условиях вибрации при температуре отходящих газов 100-- 120 °С. Радиометрический принцип измерения пылемера и специальная конструкция его корпуса позволяют исключить влияние колебаний дисперсности аэрозолей, давления окружающей среды и ряда других факторов на погрешность измерения содержания пыли. Количество отсасываемого газа для измерения 3-10 л/мин, длительность работы без замены фильтровальной ленты при запыленности 2-5 мг/м3 не менее 300 ч.

ПИКП-Т - стационарный прибор контроля запыленности газовых потоков (пылемер)

Пылемер ПИКП-Т предназначен для непрерывного контроля качества работы фильтрующих устройств различного типа действия, а также для технологического и экологического мониторинга.

Область применения пылемера: непрерывный экологический и технологический контроль содержания взвешенных частиц в газовых потоках на предприятиях теплоэнергетической, металлургической, стекольной, химической, нефтехимической, пищевой промышленностей, при производстве строительных материалов и в других отраслях народного хозяйства.

Принцип работы - трибоэлектрический

Режим работы - непрерывный

Основные технические характеристики

Пылемер - моноблочный прибор, в металлическом корпусе, с погружным датчиком-стержнем, крепящимся к корпусу через изолятор. Длина погружной части 750, 1000 обеспечивается стержнем-насадкой к базовой длине, равной 500 мм. Длинна погружной части 1500 мм обеспечивается двумя дополнительными стержнями-насадками длинной 500 мм каждая к базовой длине, равной 500 мм.

Функциональные возможности:

Отображение уровня запыленности (в процентах от выбранного максимального уровня запыленности или в абсолютной величине мг/м3) на цифровом светодиодном семисегментном индикаторе;

Управление пылемера кнопочной клавиатурой, защищенной от несанкционированного доступа;

Световая сигнализация о неисправности пылемера на цифровом индикаторе;

Световая сигнализация о достижении установленных пороговых значений;

Коммутация 2-х внешних цепей при срабатывании сигнализации (2,5 А; 220 В)

Сервисное программное обеспечение, совместимое с (95/98/2000/ХР) и обеспечивающее: установку режимов работы пылемера; управление диапазоном выходного токового сигнала; тестирование пылемера; организация связи при анализе ПЭВМ информации по нескольким точкам контроля (максимальное количество точек контроля - 20); вывод информации в табличном и графическом виде; архивирование информации; поиск наибольших и наименьших значений; усреднение показаний за заданный интервал времени; сохранение данных в файл.

Комплект поставки:

Пылемер ПИКП-Т, комплект ЗИП, комплект монтажных частей (ИБЯЛ.421941.004), техническая документация.

По отдельному заказу поставляется:

дополнительный стержень-насадка для увеличения длины погружной части (базовая длина 500 мм): 250 мм - ИБЯЛ.715212.004, 500 мм - ИБЯЛ.715212.004-01; 500 мм - ИБЯЛ.715212.010 (без резьбы)

программное обеспечение ИБЯЛ.431214.204

уплотнительное кольцо ИБЯЛ.754175.043-01

ПЫЛЕМЕР ЛПИ-04

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Пылемер ЛПИ-04 предназначен для непрерывного измерения массовой концентрации пыли в отходящих газах технологических процессов.

Область применения: контроль выбросов промышленных предприятий, контроль за работой пылеочистных фильтров, технологические контроль.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Принцип действия пылемера ЛПИ-04 основан на измерении ослабления лазерного излучения, пропускаемого через пылегазовый поток. Ослабление излучения обусловлено поглощением и рассеянием света твердыми частицами и зависит от концентрации пыли (массы пыли в единице объема газа, обычно выражаемой в граммах на кубометр).

С одной стороны газохода размещается блок излучателя, а с противоположной - блок приемника. В газоходе вырезаются 2 отверстия. Через одно из них лазерное излучение поступает в газоход, а через другое выходит из него и попадает в блок приемника. В блоке излучателя расположен опорный фотоприемник, измеряющий мощность излучения, попадающего в газоход, а в блоке приемника - фотоприемник, измеряющий мощность излучения, прошедшего через газоход. Электрические сигналы с фотоприемников поступают в процессорный блок, где по специальному алгоритму рассчитывается концентрация пыли.

СПОСОБ УСТАНОВКИ Блоки источника и приемника излучения прибора ЛПИ-04 устанавливается на газоход и юстируются в соответствии с рекомендациями поставщика. При правильной установке вибрация и тепловые деформации кожуха газохода не влияют на работу пылемера.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ГАБАРИТНЫЕ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ

Глава 3. Пылемер - оптический измеритель концентрации твердых частиц пыли в газоходах

пылемер измеритель газоочистка

Одним из основных источников загрязнения атмосферы является выброс дымовых газов из труб тепловых электростанций, цементных заводов.

Кроме газообразных выбросов существенную долю составляют твёрдые частицы золы, не сгоревшего угля, цемента. Поэтому для обеспечения чистоты окружающей среды требуется внедрение не только более совершенных технологий газоочистки, но и контроля запылённости. Большинство предприятий было построено много лет назад когда нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) были сравнительно велики. Оперативных средств контроля практически не было. Сейчас производится модернизация систем газоочистки, устанавливаются новые фильтры, оптимизируются системы их электропитания, вводятся более прогрессивные технологии очистки с учётом характера загрязнений и новых норм ПДВ, всё более увеличивается разновидность средств контроля. Однако наибольшее распространение всё ещё имеет классический, прямой способ контроля запылённости - весовой.

Однако весовой способ обеспечивает только периодический контроль при котором возможны не контролируемые выбросы значительно превышающие нормы ПДВ, поэтому особое внимание уделяется приборам обеспечивающим непрерывный круглосуточный контроль и регистрацию пылеуноса. Наличие такого прибора позволяет вовремя выявлять нарушение работы фильтров газоочистки или изменение режима работы котла, регистрировать кратковременные не контролируемые выбросы для служб экологии. Он может также успешно быть использован для контроля работы и оптимизации электрических характеристик агрегатов питания электрофильтров, оптимизации режима сжигания топлива - по минимуму запыленности, или как сигнализатор превышения нормы ПДВ.

В настоящее время имеется ряд разработок таких непрерывных измерителей запылённости. В частности имеются радиоизотопные, основанные на измерении степени поглощения радиоактивного излучения, акустические (например, пьезоэлектрические) непрерывного действия основаны на изменении давления частиц пыли в газо-воздушном потоке. Наиболее приемлемым непрерывным измерителем запылённости с точки зрения простоты обслуживания и надёжности работы является оптический пылемер.

Принцип его действия основан на затенении непрозрачными частицами пыли светового потока в оптическом канале внутри газохода (рис.1).

Рис.1 Оптическая схема пылемера.

Калибровка показаний такого прибора может быть проведена классическим весовым методом непосредственно на газоходе. Для этого при различных уровнях запылённости, специально устанавливаемых изменением режима работы электрофильтра (или частичным отключением), снимается калибровочная характеристика зависимости фототока оптического пылемера от уровня запылённости. Для повышения точности необходимо периодически осуществлять поверку (практически раз в месяц при непрерывной работе газохода). Внеочередная поверка может быть осуществлена при существенных изменениях в технологических процессах приводящих к изменению дисперсионного состава твёрдых частиц пыли, например, после длительной остановки газохода, замене или капитальном ремонте угольной мельницы, выхода газохода на стационарный режим работы (котла или печи) и проведения профилактической очистки оптического канала.

На рис.2 представлено расположение оптического пылемера на газоходе.

Рис.2 Расположение оптического пылемера на газоходе. 1 - головка пылемера, 2 - внешний опорный корпус, 3 - кабель с разъёмом,4 - шарнир, 5 - фиксирующие юстировочные винты, 6 - кассета со светофильтрами, 7 - технологические окна с крышками, 8 - обдувочные отверстия, 9 - корпус газохода, 10 - направление воздушного потока.

Прибор работает следующим образом: сетевое питание подаётся на блок питания вырабатывающего все необходимые напряжения поступающие на блок обработки, излучающую и фотоприёмную головки. Между излучателем и фотоприёмником формируется оптический канал. Если оптический канал ничем не перекрыт - чистый, то фототок имеет максимальную величину. При попадании частиц пыли фототок уменьшается пропорционально её количеству. Блок обработки воспринимает полученный сигнал, усиливает и выдаёт на блок индикации и регистратора.

Конструкция прибора и принятые схемные решения по управлению позволяют иметь обслуживающий персонал невысокой квалификации, а излучающая и приёмная головки прибора могут долго работать без обслуживания в условиях высокого уровня запылённости.

Разработанный прибор полностью удовлетворяет поставленным требованиям. Он позволяет работать в режиме многопроходного измерения, что особенно важно при работе на газоходах имеющих большую неоднородность пылевого потока по сечению газохода.

Конструктивно излучатель и фотоприёмник располагаются непосредственно на газоходе и работают на открытом воздухе. В качестве излучателя используется кремниевый светодиод АЛ107Б. В головке блока излучателя расположены: электрическая схема формирования импульсов, стабилизированный источник питания, задающий генератор, блок автоматической регулировки амплитуды световых импульсов с фотодиодом обратной связи, двух линзовый объектив с юстировочным механизмом.

Передающая оптика - двух линзовый объектив диаметром около 28 мм, с фокусным расстоянием около 50 мм. Излучатель охвачен отрицательной оптической обратной связью (ООС) позволяющей автоматически поддерживать постоянство амплитуды светового импульса светодиода поступающего в оптический измерительный канал путём изменения напряжения его питания. Амплитуда световых импульсов может изменяться не только из-за запыления оптических элементов, но и при существенном изменении температуры окружающей среды или старения p-n перехода влияющих на светоотдачу светодиода.

Фотоприёмник - кремниевый инфракрасный фотодиод ФД24К работающий в фотодиодном режиме. В фото приёмной головке расположены импульсные усилители, повторители, детекторы-удвоители с температурной компенсацией, интеграторы. Выходной сигнал в аналоговом виде пропорциональный запылённости оптического канала передаётся по линии связи на блок питания и обработки. В фото приёмной головке при длине оптического канала до 4,5 м приёмная оптика не используется, а при превышении или высоком уровне запыленности применяется одно-линзовый объектив диаметром около 28 мм с фокусным расстоянием около 70 мм.

В качестве выходного регистрирующего устройства может применяться любой самопишущий регистратор на ток 0...5 mА или напряжение 0...10 В.

Аналоговые показания регистратора наблюдаемые на диаграмме самописца могут быть преобразованы в цифровые с индикацией на цифровом вольтметре или на компьютере при использовании дополнительно оцифровывающего устройства. Кроме того на самописце должно быть установлено пороговое устройство срабатывающее при минимуме фототока имеющее физический смысл "превышение нормы ПДВ" с выводом штатной сигнализации на главный щит управления или в помещение службы контроля экологического состояния атмосферы в зоне предприятия.

Основные технические данные прибора:

- длина волны излучения 0,9 мкм;

- частота повторения импульсов излучения 1 кГц (меандры);

- протяженность оптического канала 0,5...4,5 м при диаметре 10...12 м (без приёмной оптики);

- протяжённость оптического канала 4,5...10 м при диаметре 26...28 м (с приёмной оптикой);

- протяжённость линии связи между головками и блоком обработки и питания до 500 м (при сопротивлении изоляции кабеля не менее 10 МОм);

 - выходной ток на нагрузке (самописце) 0...5 mА, или напряжение 0...10 В;

 - питание от сети 220 В, ± 10%, 50 Гц;

- потребляемая мощность, не более 20 Вт на канал (без термостабилизатора);

 - габариты блока обработки 180 х 130 х 220 мм (многопроходный вариант);

- излучающая и фото приёмная головки цилиндрические диаметром 100 мм, длиной 440 мм;

- вес блока обработки около 5 кг (многопроходный вариант); головки 4кг;

 - на приборе установлен миллиамперметр чувствительностью 5 mА, и его шкала может быть проградуирована как в относительных единицах запылённости (прибор индикаторный), так и в абсолютных [г/м3] (прибор измерительный);

- имеются дополнительные клеммы для подключения внешнего самописца.

Литература

1. Хан В.А., Мышкин В.Ф., Власов В.А. и др. Особенности фотохимических процессов при разделении изотопов в водном растворе // Научный журнал КубГАУ, 2007. - №32(8).

2. Мышкин В.Ф., Хан В.А., Борисов В.А. Кемельбеков Б.Ж. Разработка метода разделения изотопов углерода с магнитными и немагнитными ядрами // Научный журнал КубГАУ, 2010. - №61(07).

3. Бучаченко А.Л. Новая изотопия в химии и биохимии. Ин-т проблем хим. физики РАН. - М.: Наука, 2007. - 189с.

4. Хан В.А., Власов В.А., Мышкин В.Ф. и др. О возможности использования микроволнового и лазерного излучений для интенсификации плазмохимических реакций // Научный журнал КубГАУ, 2008. - №41(07).

5. Minaev B.F., Minaeva V.A. MCSCF response calculations of the excited states properties of the O2 molecule and a part of its spectrum // Phys. Chem. Chem. Phys., 2001. - 3.- S.720-729.

6. Quint W. The g-factor of the bound electron in highly charged ions and the electron mass// Bothe-Kolloquium MPI-K Heidelberg, Oct. 4, 2006.

7. Керимкулов М.А., Очкин В.Н., Савинов С.Ю. и др. Наблюдение обратного изотопического эффекта при плазмохимическом разложении углекислого газа // Письма в ЖЭТФ. - Том 54. - Вып. 4. - С.212-215.

Размещено на Allbest.ru