Дипломная работа специальность 5В073200 «Стандартизация и сертификация»
Измерительные приборы для контроля концентрации вредных веществ в атмосфере
жүктеу/скачать 5.28 Mb.
|
| Измерительные приборы для контроля концентрации вредных веществ в атмосфере
Современная практика охраны окружающей среды и воздушного бассейна, используя мировой опыт в этой области, включает следующие направления: разработку соответствующих законодательных актов; экологизацию технологических процессов; организацию санитарно–защитных зон; очистку выбросных газов от вредных веществ; меры по снижению выбросов автотранспорта; государственный экологический контроль за охраной атмосферного воздуха. АО «ЕЭК» являясь предприятием, производящим электроэнергию для нужд населения и промышленности, ежедневно выбрасывает в атмосферу сотни кубометров газов. На сегодняшний день на АО «ЕЭК» эксплуатируются измерительные приборы для контроля выбросов вредных веществ, такие как пылемеры и газоанализаторы, а для очистки дымовых газов от частиц золы применяются электрофильтры. Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяют на четыре класса [20]: механическая пыль образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса; возгоны образуются в результате объёмной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат; летучая зола – содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении; промышленная сажа – входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов. Основной параметр, характеризующий взвешенные частицы, – это их размер, который колеблется в широких пределах – от 0,1 до 850 мкм. Из этой гаммы наиболее опасны для человека частицы от 0,5 до 5мкм. Пылемер – прибор, предназначенный для измерения массовой концентрации пыли в дымовых газах топливосжигающих установок, в рабочей и жилой зонах, в атмосферном воздухе. На сегодняшний день существует несколько методов измерения пыли: оптический (фотометрический), гравиметрический, пьезобалансный, трибоэлектрический, радиоизотопный [11]. На АО «ЕЭК» применяют пылемеры, основанные на оптическом принципе действия. Оптический принцип действия заключается в измерении ослабления интенсивности светового излучения при его прохождении через запыленную среду. Концентрация частиц пыли пропорциональна значению оптической плотности, которая определяется автоматически и представляет собой отрицательный десятичный логарифм коэффициента пропускания. Недостатки фотометрического абсорбционного метода: - низкая чувствительность при измерении малых концентраций аэрозольных частиц (менее 30 мг/м³), а также невозможность контроля высоких концентраций (более 10…12 г/м³) вследствие практически полного поглощения светового излучения. - высокое влияние физико-химический свойств аэрозолей на результат измерения (размерность, состав и цвет аэрозоля). Для уменьшения погрешности измерений необходимо делать калибровку прибора по конкретному типу аэрозоля или ввода поправочного коэффициента - необходимость периодической очистки оптических элементов (оптика, отражатели). Пылемер ИКВЧ-М, представленный на рисунке 10, применяется для технологического и экологического контроля воздуха в отходящих газах дымовых труб и газоходов на предприятиях теплоэнергетики (котельные и электростанции), металлургической (при производстве стали и алюминия; в литейных и плавильных цехах), химической (при производстве целлюлозы, картона и минеральных удобрений), пищевой, строительной (при производстве цемента) и других отраслей промышленности [11]. Рисунок 10 – Пылемер ИКВЧ-М Моноблок оптического канала, рефлектор (для ИКВЧ-М-Д) или зонд (для ИКВЧ-М-ДЗ) при помощи комплекта монтажных частей монтируются на газоходе или дымовой трубе. Блок индикации располагается в операторской и связывается с моноблоком оптического канала четырёхпроводным кабелем электропитания и связи. Подвод кабелей к плате питания осуществляется через кабельные вводы PG9, расположенные на нижней поверхности корпуса блока индикации. Базовым блоком измерителя ИКВЧ-М является моноблок оптического канала (МОК). Основными функциональными узлами оптического блока МОК являются: - узел электронной обработки - плата МОК (универсальная для всех исполнений); - узел оптико-механический. Плата моноблока оптического канала (МОК) выполняет следующие функции: - формирование импульсов управления излучателем; - обработка сигналов фотоприёмного устройства (ФПУ) опорного и рабочего каналов; - формирование и передача на блок индикации (БИ) данных о результатах измерений оптической плотности и соответствующих значениях массовой концентрации пыли; - формирование и передача на блок индикации сообщений об ошибках и превышении измеряемыми величинами установленных пороговых значений; - приём от блока индикации установок и команд управления. Вариант установки пылемера ИКВЧ–М представлен на рисунке 11. Рисунок 11 – Установка измерителя ИКВЧ-М на газоходе или дымовой трубе Блок индикации осуществляет приём информации с моноблока оптического канала, её функциональную обработку и представление в необходимом виде на экране блока индикации или передачу информации на ПК, подключаемый через интерфейсный разъём RS-485 или Ethernet по запросу от сервисного программного обеспечения, а также в виде выходного сигнала постоянного тока. Оптический измеритель концентрации пыли ИКВЧ-М обеспечивает выполнение следующих функций: - индикацию измеренного значения массовой концентрации пыли (МКП) или оптической плотности пылегазовых сред (D); - выдачу выходного сигнала постоянного тока (4-20) мА, пропорционального значению одной из величин: массовой концентрации пыли или оптической плотности пылегазовых сред; - индикацию номера версии и цифрового идентификатора ПО; - обмен данными с ПК или иными внешними устройствами по цифровым каналам связи, используя протокол обмена по каналам RS-485 и Ethernet - MODBUS RTU со скоростью обмена по интерфейсу RS-485 от 1200 до 57600 бод; - замыкание / размыкание нормально разомкнутых «сухих» контактов реле СТАТУС при включении / выключении измерителя; - включение световой индикации зелёного цвета «СЕТЬ», свидетельствующей о подаче электропитания; - замыкание / размыкание нормально разомкнутых «сухих» контактов реле ДИАПАЗОН в зависимости от выбранного диапазона измерений; - выдачу сигнализации ОТКАЗ, свидетельствующей о неисправности измерителей или повреждении линии связи блока индикации с моноблоком оптического канала; - выдачу сигнализации ПОРОГ, свидетельствующей о том, что массовой концентрации пыли или оптической плотности пылегазовых сред в контролируемой среде достигло порога срабатывания сигнализации; - замыкание нормально разомкнутых «сухих» контактов реле при срабатывании сигнализаций ПОРОГ и ОТКАЗ [11]. Приборы, предназначенные для измерения содержания газов в газовой смеси, называют газоанализаторами. В производственных условиях часто встречается необходимость контролировать содержание углекислого газа , кислорода , водорода , окиси углерода CO, метана . Содержание газа обычно измеряют в процентах от общего объёма газовой смеси. Контроль состава отходящих дымовых газов позволяет судить о полноте сгорания топлива и помогает правильно и экономично вести процесс горения в котельных установках. Полнота сгорания топлива оценивается по процентному содержанию углекислого газа или свободного кислорода в дымовых газах. Содержание водорода и метана в воздухе часто определяют с целью принятия мер для предупреждения взрывоопасной концентрации их в помещениях, которая может возникнуть вследствие утечки этих газов из работающего оборудования или хранилищ [10]. Стационарный газоаналитический комплекс СГК-509 предназначен [10]: - для непрерывного определения содержания кислорода ( ), оксида углерода ( , - диоксида углерода ( ), аммиака ( ), углеводородов ( ), суммы оксидов азота ( ) - диоксида серы ( ), оксида азота (NO) и других веществ в уходящих дымовых газах, технологических процессах, в воздухе рабочей зоны и т.д. Стационарный газоаналитический комплекс СГК-509, представленный на рисунке 12, предназначен для непрерывного контроля параметров уходящих газов. Стационарный газоаналитический комплекс (СГК) состоит из измерительного блока, куда входит газоанализатор и блок пробоподготовки, блока регистрации с ПК, зонда, фильтра, линии транспортировки пробы. Рисунок 12 – Стационарный газоаналитический комплекс СГК-509 Газовый коммутатор дает возможность одновременно вести контроль на нескольких котлах. Данные выводятся на компьютер в графическом и цифровом виде. Результаты измерений можно распечатать на принтере. Преимущества стационарного комплекса: - непрерывное измерение концентрации уходящих газов; - выдача отчетности по выбросам вредных веществ с помощью системы сбора и обработки данных; - экономия топлива, которая достигается поддержанием соотношения воздух/топливо на оптимальном уровне; - возможность измерения экстремальных концентраций в уходящих газах; - приемлемая цена, быстрая окупаемость комплекса [10]. Аппараты обеспылевания газов можно разбить на четыре группы: сухие пылеуловители – механические устройства, в которых пыль отделяется под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы; мокрые, или гидравлические, аппараты, в которых твёрдые частицы улавливаются жидкостью; пористые фильтры, на которых оседают мельчайшие частицы пыли; электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счёт электрической ионизации газа и содержащихся в них пылинок. В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом содержащиеся в них частицы (коронирующий электрод) приобретают заряд. Ионы адсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля пылинки перемещаются к осадительным электродам. Зарядка частиц в поле коронного разряда происходит по двум механизмам: воздействием электрического поля (частицы бомбардируются ионами, движущимися в направлении силовых линий поля) и диффузией ионов. Первый механизм преобладает при размерах частиц более 0,5 мкм, второй – менее 0,2 мкм. Для частиц диаметром 0,2–0,5 мкм эффективны оба механизма. Максимальная величина заряда частиц размером более 0,5 мкм пропорциональна квадрату диаметра частиц, а частиц размером меньше 0,2 мкм – диаметру частицы. Установки состоят из двух частей: агрегатов питания и собственно электрофильтра. Агрегаты питания включают повышающий трансформатор с регулятором напряжения и высоковольтный выпрямитель. По способу удаления осаждённой на электродах пыли электрофильтры делятся на сухие и мокрые. Электрофильтры, эксплуатируемые на АО «ЕЭК», относятся к сухому типу удаления пыли. В сухих электрофильтрах пыль удаляется с электродов путём встряхивания. Нормальная работа сухих аппаратов обеспечивается при температуре очищаемых газов выше температуры точки росы, что необходимо для предотвращения конденсации влаги и увлажнения осаждённой пыли. Появление влаги в сухих аппаратах может вызвать осложнение при удалении пыли с электродов и их коррозию. На АО «ЕЭК» для очистки газов применяются электрофильтры фирмы ALSTOM [24], представленные на рисунке 13. Рисунок 13 – Электрофильтр фирмы ALSTOM Электрофильтры способны очищать большие объёмы газов от пыли с частицами размером от 0,01 до 100 мкм при температуре газов до 400–450℃. Затраты электроэнергии составляют 0,36–1,8 МДж на 1000 газа. Эффективность работы электрофильтров зависит от свойств пыли и газа, скорости запылённого потока в сечении аппарата. Чем выше напряжённость поля и меньше скорость газа в аппарате, тем лучше улавливается пыль [24]. Эксплуатационные затраты на содержание и обслуживание электрофильтров, установленных на электростанциях, составляют около 3% общих расходов. жүктеу/скачать 5.28 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|