Способ контроля газовых выбросов и устройство для его осуществления

 

Использование: в автоматизированных системах контроля окружающей среды. Сущность: периодичность отбора проб корректируют по непрерывно измеряемой сумме вредных примесей в выбросе, существенно меняющей его физико-химические характеристики, просасывание смеси через сорбент осуществляют малыми обьемами V, регистрируя их количество с начала Изобретение относится к технике измерения состава газов, преимущественно для контроля организованных газовых выбросов промышленных предприятий, и может быть использовано в автоматизированных системах контроля окружающей среды. Известен способ фотоколориметрического анализа газовых смесей, основанный на сорбции газа поглотителем на индикапросасывэния до появления на выходе сорбента заданного содержания суммы вредных примесей, концентрацию которых определяют по формуле: С m/n -V, где m - масса сорбированного вещества, мг; V - объем просасываемой порции газа в м3. п - число просасываемых порций. Блок регистрации выполнен в виде кассеты с набором сорбентов, внутренними и внешними коммутирующими клапанами, снабжен датчиком пониженной избирательности, а устройство дополнительно содержит две пары последовательно включенных клапана и управляемого дросселя, причем обе пары включены параллельно второму дросселю так, что все три дросселя соединены в общей точке, которая соединена с регулятором давления сухого газа и с первым внешним коммутирующим клапаном кассеты, второй внешний клапан которой соединен с датчиком пониженной избирательности , последний электрически соединен с командным блоком, а командный блок своими выходами связан с коммутирующими входами всех клапанов и дросселей. 2 с.п ф-лы, 1 ил. торной ленте с последующим прососом газа , добавлением реагентов и фотоколориметрированием. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля состава газа, содержащее фильтр, установленный на входе газоотборной линии, подключенной к последовательно установленным газоанализаторам, СО С х| ел ON Х| О XI

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849014/26 (22) 10.07,90 (46) 23.08,92, Бюл, М 31 (71) Днепропетровский химико-технологический институт и Северодонецкое опытноконструкторское бюро автоматики

Научно-производственного объединения

"Химавтоматика" (72) Ю,К, Тараненко, С.М. Хаймс и С,M. Горбов (56) Патент Франции М 1349623, кл. 6 01 и 21/61, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N" 968764, кл. 6 01 N 35/08, 1982. (54) СПОСОб КОНТРОЛЯ ГАЗОВЫХ SbiБРОСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИЯ (57) Использование. в автоматизированных системах контроля окружающей среды.

Сущность . периодичность отбора проб корректируют по непрерывно измеряемой сумме вредных примесей в выбросе, существенно меняющей его физико-химические характеристики, просасывание смеси через сорбент осуществляют малыми объемами V, регистрируя их количество с начала

Изобретение относится к технике изме- рения состава газов, преимущественно для контроля организованных газовых выбросов промышленных предприятий, и мажет быть использовано в автоматизированных системах контроля окружающей среды.

Известен способ фотоколориметрического анализа газовых смесей, основанный на сорбции газа поглотителем на индика„„ЯЦ„„1756797 А1 (я)з G 01 и 1/22, 35/08, G 05 0 27/00 просасывания до появления на выходе сорбента заданного содержания суммы вредных примесей, концентрацию которых определяют по формуле: С = m/n Ч, где

rn — масса сорбированного вещества, мг;

Ч вЂ” объем просасываемой порции газа в м

3, и — число просасываемых порций. Блок регистрации выполнен в виде кассеты с набором сорбентов, внутренними и внешними коммутирующими клапанами, снабжен датчиком пониженной избирательности, а устройство дополнительно содержит две пары последовательно включенных клапана и управляемого дросселя, причем обе пары включены параллельно второму дросселю так. что все три дросселя соединены в общей точке, которая соединена с регулятором давления сухого газа и с первым внешним коммутирующим клапаном кассеты, второй внешний клапан которой соединен с датчиком пониженной избирательности, последний электрически соединен с командным блоком, а командный блок своими выходами связан с коммутирующими входами всех клапанов и дросселей. 2 сп.флы,1ил, торной ленте с последующим прососом газа, добавлением реагентов и фотоколориметрированием.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля состава газа, содержащее фильтр, установленный на входе газоотборной линии, подключенной к последовательно установленным газоанализаторам, 1756797 выходы которых соединены с блоком обработки и представления информации, эжектор, емкость, помещенную в контролируемую среду, источник сухого газа, регулируемые дроссели, клапаны и командный блок, связанный соответствующими выходами с управляющими входами каждого клапана. Устройство позволяет эа счет подачи в систему атмосферного воздуха и наличия анализатора на кислород тари- 30 ровать коэффициент разбавления по кислороду.

Недостатком moro устройства является использование такого количества непрерывных автоматических анализаторов, какого требует состав контролируемой смеси, Как уже отмечалось„это является экономически нецелесообразным и ограничивает функциональные возможности системы, что не позволяет применить известное устройство для работы с кассетой сорбентов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа и повышение информативности результатов к нтроля.

Укаэанная цель достигается тем„что периодичность отбора проб корректируют по непрерывно измеряемой сумме вредных примесей в выбросе, существенно меняющей его физико-химические характеристики, а просасывание смеси через сорбент осуществляют малыми обьемами Ч, регистрируя их количество и с начала просасывания до появления на выходе сорбента заданного содержания суммы вредных примесей, концентрацию которых определяют по формуле:

40 где m — масса сорбированного вещества, мг;

V — объем просасываемой порции, м;

n — число просасываемых порций.

Поскольку малоизбирательное измерение на сумму вредных примесей реализуется технически более просто, это позволяет определять содержание этой суммы с необходимой непрерывностью и увеличивать число проб, таким образом полностью иден- 50 тифицировать выброс, записав его на сорбентах. Более того, способ позволяет определять концентрацию любого компонента в просасываемой смеси по приведенной формуле. Формула выводится иэ очевидного равенства массы компонента в просасываемой смеси С n - Ч и сорбционной способности сорбента m, являющейся массой этого же компонента.

Преимущество способа перед известными техническими решениями состоит в его;: гибкости, позволяющей без значительных экономических затрат расширить область применения по контролю компонентов и по восстановлению состава газового выброса.

Блок регистрации выполнен в виде кассеты с набором сорбентов, внутренними и внешними коммутирующими клапанами, снабжен датчиком пониженной избирательности, а устройство дополнительно содержит две пары последовательно включенных клапана и управляемого дросселя, причем обе пары включены параллельно второму дросселю, так что все три дросселя соединены в общей точке, которая соединена с регулятором давления сухого газа и с первым внешним коммутирующим клапаном кассеты, второй внешний клапан которой соединен с командным блоком, а командный блок своими выходами связан с коммутирующими входами всех клапанов и дросселей.

Введение кассеты с внeøíèìè и внутренними коммутирующими клапанами позволяет производить переключение сорбентов в наборе по сигналу от датчика пониженной избирательности, который реагирует на сумму компонентов смеси, при появлении фронта залпового выброса вредных веществ будет (за счет соединения датчика пониженной избирательности с командным блоком) увеличена скорость отбора проб, а следовательно, получена полная идентификация выброса, что расширяет возможности устройства, Выбором объема емкости для отбора порций газа можно обеспечить заданную точность измерения концентрации компонентов смеси при наличии соответствующих сорбентов, Это также расширяет функциональные воэможности устройства.

Введение в устройство двух пар последовательно включенных клапана и управляющего дросселя и соединение их параллельно второму дросселю так, что все три дросселя соединены в общей точке, которая соединена с регулятором давления eyxoro газа, позволяет изменять коэффициент разбавления в сторону увеличения по сигналу от датчика пониженной избирательности.

Это расширяет диапазон контролируемых концентраций в сторону его увеличения.

На чертеже представлена блок-схема устройства для осуществления способа контроля газовых выбросов.

Устройство содержит фильтр 1, соединенный последовательно с первым клапаном 2 и вторым клапаном 3, емкогть 4 для отбора проб газа, соединенную с первым управляемым дросселем 5, а второй клапан

1756797 соединен со вторым управляемым дросселем 6. Емкость для отбора порций газа через третий клапан 7 соединена с зжектором

8. Эжектор линией 9 связан с третьим icnaпаном, Последовательно соединенные па- 5 ры клапана 10 и регулируемого дросселя 11 и клапана 12 и регулируемого дросселя 13 подключены параллельно второму регулиРуемому дросселю так, что все дроссели соединены в точке А, которая линией 14 10 подключена на вход регулятора 15 давления сухого газа. Перечисленные элементы линией 16 соединены с блоком 17 регистрации, который выполнен в виде кассеты 18 с набором сорбентов 19, внутренних коммутирую- 15 щих клапанов 20, внешних коммутирующих клапанов 21, датчика 22 пониженной избирательности, который электрически свяэан с командным блоком 23. Выходы командноr0 блока 23 подключены к управляющим 20 входам клапанов. Кассета с клапанами 20 и сорбентами 19 является съемной и присоединяется к внешним коммутирующим клапанам 21 при помощи разъемов 24, Устройство работает следующим обра- 25 эбм, До начала контроля устанавливают Необходимый коэффициент разбавления контролируемого газа. При этом возможны следующие варианты: клапаны 10, 12 закры- 30 ты в точке А, происходит сумми рова ние двух расходов Q1 и Q2, коэффициент разбавления

К ©

G1+ 02 клапан 10 открыт, клапан 12 закрыт, в точке А происходит суммирование расходов Q1. Q2, Оз, коэффициент разбав- 40 ления

С и "U к„—

Q1 + 02 «-03

Рз С„+ + клапан 10 закрыт, клапан 12 открыт, в точке А происходит суммирование расходов

Q1, Q2, Ga, коэффициент разбавления равен

Клапан 10 открыт, клапан 12 открыт, ° в точке А происходит суммирование расходов 61, 02, Оэ, Q< коэффициент разбавления

Кр4—

Q1 + Q2 +Оэ + Оа

Величина К 1 устанавливается программным блоком 23, поэтому дальнейшее описание будет производиться для Кр1, Для наполнения емкости 4 контролируемым газом открываются клапаны 2,7. Контролируемый гаэ засасывается зжектором через фильтр 1, емкость 4, открытый клапан

7, Одновременно зжектор 8 засасывает часть сухого газа через дроссель 5.

После прокачивания газа через емкость

4 закрываются клапаны 7, 2, открывается клапан 3 и за счет перепада давлений на дросселях 5, 6, контролируемый газ вытесняется из емкости 4 и смешивается с сухим газом в точке А, смесь по линии 16 через внешние клапаны 21 подается в датчик 22 и уходит на сброс. Если уровень суммы вредных веществ не превышает заданного уровня, то переключение емкости 4 на кассету 18 происходит при помощи клапанов 21 с определенным переходОм, заданйым блоком

23. Сорбенты 19, в свою очередь, коммутируются клапанами 20. Если содержание суммы вредных примесей превышает норму, о чем свидетельствует сигнал датчика 22, программный блок 23 меняет частоту подключения сорбентов 19 к линии 16 через клапаны 20. S режиме измерения емкость 4 устанавливают с объемом Ч клапанами 21, кассета подключается" к-линии 16, а на выход кассеты 18 подключен к датчику 22. Дозирование контролируемого газа осуществляется из емкости 4 и раз до тех пор, пока датчик 22 не покажет исходную концентра5 цию суммы примесей. В блоке 23 происходит вычисление массовой концентрации примесей по формуле:

Частота заполнения емкости 4 контролируемым газом, коэффициент разбавления газа и режим работы устройства задается

45 блоком 23.

Изобретение отличается от известных решений тем, что позволяет контролировать широкую гамму вредных веществ в выбросах одним набором технических средств.

50 Кроме того, способ контроля и устройство для его осуществления позволяют гибко реагировать на изменение ситуации по выброСу.

Формула изобретения

55 1. Способ контроля газовых выбросов, включающий периодическое разбавление отобранной пробы выброса сухим газом с последу1ощим просасыванием полученной смеси через сорбент, эвакуацию сорбента с места отбора пробы с последующей его об1756797 работ ой и анализом, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности и информативности результатов контроля, периодичность отбора проб корректируют по непрерывно измеряемой сумме вредных примесей в выбросе, формируют величины доэ смеси и просасывание их через сорбент, регистрируют количество доз с начала просэсывания до появления на выходе сорбента заданного содержания суммы вредных примесей. концентрацию которых определяют по формуле

С вЂ”.

n V где а — масса сорбированного вещества, мг;

V — объем просасывэемой порции газа, з

1 и — число просасывающих порций, 2. Устройство для контроля газовых выбросов, содержащее блок отбора проб, командный блок, зжектор с линией подачи сжатого воздуха, источник сухого газа с регулятором давления, фильтр, установленный на входе гэзоотборной линии, емкость для отбора порций газа, три клапана, два регулируемых дросселя, при этом фильтр через последовательно соединенные первый и второй клапаны и первый регулируемый дроссель соединен с выходом регулятора давления сухого газа, выход перaoro клапана соединен с входом емкости для отбора порций газа, выход которой через второй регулируемый дроссель соединен с выходом регулятора давления сухого газа, а через третий клапан — c всасывающим входом эжектора, отл ич а ю щеес я

ТЕМ, ЧТО, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧНОСТИ и информативности результатов контроля, 5 блок отбора проб выполнен в виде кассеты с набором сорбентов и снабжен внутренними, по числу сорбентов, и двумя внешними . коммутирующими клапанами соответственно и датчиком пониженной избирательно10 сти, э в состав устройства дополнительно введены четвертый и пятый клапаны и третий и четвертый регулируемый дроссели, при атом вход первого регулируемого дросселя соединен с входами третьего и четвер15 того регулируемого дросселей и с задающим входом регулятора давления сухого газа, выходы третьего и четвертого регулируемых дросселей через четвертый и пятый клапаны соответственно соединены с

20 выходом регулятора давления сухого газа, входы первого, третьего и четвертого регулируемых дросселей соединены с первым внешним коммутирующим клапаном кассеты, первый выход которого Соединен с вхо25 дами внутренних коммутирующих клапанов блока отбора проб, выход каждого из которых через соответствующий сорбент соединен с первым входом второго внешнего коммутирующего клапана, второй вход ко30 торого соединен с выходом первого внешнего коммутирующего клапана, а выход— через датчик пониженной избирательности с управляющим входом командного блока, выходы которого соединены с управляемы35 ми входами клапанов и регулируемых дросселей.

1756797

Составитель А. Прусковцов

Редактор Н. Гунько Техред М.Моргентал Корректор 0 Кравцова

Заказ 3084 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Рауаская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород. ул.Гагарина. 101