Устройство для отбора проб сыпучего материала из свободнопадающего потока

Изобретение относится к устройствам для отбора проб золы ТЭС, уловленной на последних полях электрофильтров, и может быть использовано для оценки состава и качества сыпучего материала, находящегося в малых концентрациях в свободнопадающем потоке в разряженной газовой среде. Устройство для отбора проб сыпучего материала из свободнопадающего потока содержит пробоотборный орган в виде желоба, подвижно установленный в гильзе, наклонно смонтированной на стенке емкости, и приемный стакан для отобранной пробы сыпучего. Желоб пробоотборного органа выполнен из упругого листового материала и во всех поперечных сечениях имеет форму полуокружностей, наибольший радиус из которых приходится на сечение, расположенное на середине желоба, с равномерным уменьшением по длине этих радиусов до минимальных значений на торцах желоба. На торцах желоба прикреплены бандажные кольца с такими же радиальными размерами. Внешние диаметры бандажных колец меньше внутреннего минимального диаметра наклонной направляющей гильзы. К другому торцу нижнего бандажного кольца прикреплен такого же диаметра отглушенный с противоположной стороны пробосборный стакан. Внутренняя поверхность направляющей гильзы выполнена в виде двух сопряженных меньшими основаниями равновеликих усеченных конусов. Внутренние кромки торцов гильзы по большим основаниям конусов снабжены округлыми фасками. Устройство позволяет отбирать пробы из свободнопадающего потока сыпучего материала с малой концентрацией для фиксированного момента работы оборудования и исключить нарушение представительности пробы при разблокировке его с зоной разрежения. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб золы ТЭС, уловленной на последних полях электрофильтров, и может быть использовано в строительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности для оценки состава и качества сыпучего материала, находящегося в малых концентрациях в свободнопадающем потоке в разряженной газовой среде.

Известно устройство для отбора проб из свободнопадающего потока [1], содержащее горизонтально расположенный барабан со щелью, установленный с возможностью поворота и снабженный «U»-образным ковшом со щелью с поперечиной и с подвижными рычагами, а сама щелевая насадка установлена на ковше при помощи шарнира и соединена с одним из рычагов. Недостатком данного устройства является низкая эффективность его работы при отборе проб из потока с малой концентрацией материала.

Известно устройство для отбора проб [2], содержащее цилиндрический кожух с поперечными перегородками и заборными окнами, концентрично установленный в корпусе с возможностью вращения в нем, заборные окна кожуха совпадают с соответствующими окнами корпуса, поперечные перегородки закреплены на штоке, а на них укреплены секторные заслонки, в корпусе выполнены вытяжные окна, оси которых перпендикулярны осям заборных окон. Недостатком этого устройства является малые поступления материала в заборные окна, а эжектирующий эффект при отборе проб из низкоконцентрированного свободнопадающего потока сыпучего материала сводится на нет.

Известно устройство для отбора проб из свободнопадающего потока [3], содержащее пробоотборный орган, выполненный в виде колеса с лопатками и кюветой и пробоотборник, а устройство снабжено установленным подвижно на валу пробоотборного органа тормозным колесом с лопатками, кинематическим узлом связи тормозного колеса с пробоотборным механизмом и механизмом осевого перемещения тормозного колеса, при этом лопатки тормозного колеса установлены в секторе, сдвинутом на угол 180°÷360° относительно положения кюветы на момент поступления ее в поток сыпучего материала по ходу ее движения. Данное техническое решение неработоспособно в низкоконцентрированном свободнопадающем потоке, т.к. для вращения колеса с лопатками требуется определенное динамическое воздействие со стороны материала.

Наиболее близким к заявленному является пробоотборник для отбора усредненных проб [4], содержащий пробоотборный орган, монтированный в течке и выполненный в виде удлиненного металлического стакана, днище которого выполнено с обращенным наружу конусом с эксцентрично расположенным раззенкованным изнутри заборным отверстием, причем угол при вершине конуса составляет 120°÷160°, а основание конуса наклонено к оси стакана под углами 30°÷75°.

Применительно к свободнопадающим потокам сыпучего материала с низкими концентрациями в данном устройстве увеличение числа и диаметров заборных отверстий практически не сокращает время отбора пробы, а в увеличенные пробозаборные отверстия при наличии разряжения в зоне отбора материала присосы воздуха возрастают с захватом и выносом через отверстия в бункер наиболее мелких и легких фракций материала, что приводит к снижению представительности исследуемой пробы.

Техническим эффектом предложенного изобретения является уменьшение времени отбора и повышение представительности пробы сыпучего материала, отбираемого из свободнопадающего потока с малой концентрацией. Указанный эффект достигается тем, что в устройстве для отбора проб сыпучего материала из свободнопадающего потока, содержащего пробоотборный орган в виде желоба, подвижно установленного в гильзе, наклонно смонтированной на стенке емкости, и приемный стакан для отобранной пробы сыпучего, согласно изобретения, желоб пробоотборного органа выполнен из упругого листового материала и во всех поперечных сечениях имеет форму полуокружностей, наибольший радиус из которых приходится на сечение, расположенное на середине желоба, с равномерным уменьшением по длине этих радиусов до минимальных значений на торцах желоба, к которым прикреплены бандажные кольца с такими же радиальными размерами, причем внешние диаметры бандажных колец меньше внутреннего минимального диаметра наклонной направляющей гильзы, а к другому торцу нижнего бандажного кольца прикреплен такого же диаметра отглушенный с противоположной стороны пробосборный стакан, при этом внутренняя поверхность направляющей гильзы выполнена в виде двух сопряженных меньшими основаниями равновеликих усеченных конусов, а внутренние кромки торцов гильзы по большим основаниям конусов снабжены округлыми фасками.

На пылеугольных ТЭС для оценки качества работы котлоагрегатов из бункеров золоуловителей выполняют отборы проб золы с целью определения доли уносов несгоревшего топлива с дымовыми газами. Из соображений обеспечения надежности работы электрофильтров и системы золоудаления все бункера золоулавливающего оборудования постоянно должны поддерживаться в опорожненном состоянии. В многопольных электрофильтрах для улавливания золы-уноса ТЭС на последние поля по ходу дымовых газов приходится 3-4% от общего выхода летучих очаговых остатков. При срабатывании механизмов встряхивания осадительных электродов электрофильтров незначительные массивы уловленной золы при падении их вниз уже на входе в бункер начинают дезагрегироваться и в виде пылевого облака поступают в золоспускную течку - эта часть золовой пробы является наиболее представительной, а та часть материала, которая выпадает на стенки бункера и сползает по ней может перемешиваться с ранее осевшей золой, снижая тем самым свою представительность. С другой стороны, разряжение в бункерах золоуловителей может достигать 350÷400 мм вод.ст., то при увеличении сечения окна для расширенного пробозаборного зонта вызовет увеличенные присосы воздуха и вынос наиболее легких и мелких материалов из отобранной пробы, а этот фактор также снижает ее представительность. Отобрать представительную пробу на уносы топлива для конкретного режима работы котла из свободнопадающего потока сыпучего материала с малой концентрацией через минимально возможное окно в стенке емкости есть задача, которую решает предложенное изобретение.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вид I фиг.1; на фиг.3 - разрезы «А-А», «В-В», «С-С», «Д-Д», «Е-Е» фиг.1.

Устройство для отбора проб сыпучего материала из свободнопадающего потока содержит пробоотборный орган, выполненный в виде желоба 1, к торцам которого прикреплены бандажные кольца 2 и 3, пробосборный стакан 4 с донышком 5 и направляющую гильзу 6, установленную под углом в стенке емкости 7. Желоб 1 изготовлен из упругого листового материала (например, из пружинной жести) и в свободном состоянии представляет собой ромбовидную «ложку», поперечные сечения которой имеют формы полуокружностей с различными радиусами. Максимальный радиус приходится на середину желоба 1 (сечение «С-С») с уменьшением значений радиусов по линейному закону в обе стороны до минимальных значений (сечения «А-А» и «Е-Е»), причем бандажные кольца 2,3 и стакан 4 по наружным периметрам имеют такие же минимальные радиусы. Пробосборный стакан 4 состыкован с противоположным торцом бандажного кольца 3 и имеет такую длину, что представительный объем отобранной пробы сыпучего материала занимает в нем не более 1/3 пространства. Сам стакан 4 установлен в стенке емкости 7 под углом ϕ, который равен или больше угла естественного откоса отбираемого сыпучего материала. С наружной стороны емкости 7 на стакан 4 надета и закреплена уплотнительно-фиксирующая резиновая манжета 8, которая удерживает пробоотборный орган в рабочем положении и исключает подсосы воздуха через зазоры между гильзой 7 и стаканом 4. Внутренняя полость направляющей гильзы 7 выполнена в виде двух сопряженных меньшими основаниями равновеликих конусов. Диаметр окружности в месте сопряжения оснований конусов несколько меньше (на 0,4÷0,8 мм) внешних диаметров элементов пробоотборного органа (бандажи 2 и 3, стакан 4). Внутренние кромки торцов гильз по большим основаниям конусов снабжены округлыми фасками 10 и 11.

Устройство работает следующим образом: в исходном положении пробоотборный орган находится вне емкости, окно в гильзе закрыто крышкой (на чертеже не показана). При взятии пробы на анализы открывают крышку на гильзе и в открывшееся окно свободно заводят бандажное кольцо 2. По мере прохождения в гильзе 6 сечения «А-А» желоба 1 к устройству начинают прилагать определенные осевые усилия. В результате взаимоскольжения верхних кромок желоба 1 по округленной фаске 11 и по внутреннему входному конусу гильзы возникает крутящий момент, который сворачивает пружинный корпус желоба в круговую спираль радиусом R_A=R_E. Максимальное число витков спирали достигается при прохождении через середину гильзы 6 сечения «С-С» желоба 1. Дальнейшее осевое перемещение пробоотборного органа приводит к разворачиванию витков спирали желоба и по мере выхода бандажного кольца 3 из гильзы 6 желоб устройства принимает форму ромбовидной «ложки», которая вогнутой поверхностью направлена в сторону оседающего сыпучего материала. Фиксирующей манжетой 8 пробоотборный орган устанавливают таким образом, что исключается попадание материала, сползающего по обеим стенкам емкости 7. Границы сопряжения внутренних конических поверхностей гильзы 6 образуют порог, относительно которого пробосборный стакан 4 может совершать угловые перемещения ±Δϕ, поэтому для обеспечения полного ссыпания уловленного материала в нижнюю часть стакана 4 к устройству прилагают вибромеханические возмущения. По мере заполнения 1/3 объема стакана 4 (представительная проба для квартования) выполняют расстыковку манжеты 8 с гильзой 6 и все устройство в осевом направлении перемещают вниз. При прохождении желобом сечением «Е-Е» наружного торца гильзы 6 открывается достаточный проход для подсоса воздуха в емкость 7, находящуюся под разрежением, но, как было установлено опытным путем, эффект эжекции материала, находящегося на расстоянии 2/3 длины стакана, при существующих разряжениях в бункерах электрофильтров, сводится к нулю. Далее пробоотборное устройство полностью вынимают из гильзы 6, переворачивают донышком 5 вверх и ссыпают отобранную пробу в подготовленную тару, а наружный торец гильзы 6 закрывают крышкой.

Таким образом, предложенное устройство позволяет отбирать пробы из свободнопадающего потока сыпучего материала с малой концентрацией для фиксированного момента работы оборудования и исключить нарушение представительности пробы при разблокировке его с зоной разрежения.

1. Устройство для отбора проб из свободнопадающего потока, авторское свидетельство СССР №1231421, кл. G 01 N 1/20, опубл. 15.05.1986;

2. Устройство для отбора проб, авторское свидетельство СССР №1422070, кл. G 01 N 1/20, опубл. 07.09.1988;

3. Устройство для отбора проб, авторское свидетельство СССР №1555642, кл. G 01 N 1/20, опубл. 07.04.1990.

4. Пробоотборник инженера П.К.Кублицкого, авторское свидетельство СССР №388216, кл. G 01 N 1/20, опубл. 01.01.1973.

Устройство для отбора проб сыпучего материала из свободнопадающего потока, содержащее пробоотборный орган в виде желоба, подвижно установленный в гильзе, наклонно смонтированной на стенке емкости, и приемный стакан для отобранной пробы сыпучего, отличающееся тем, что желоб пробоотборного органа выполнен из упругого листового материала и во всех поперечных сечениях имеет форму полуокружностей, наибольший радиус из которых приходится на сечение, расположенное на середине желоба, с равномерным уменьшением по длине этих радиусов до минимальных значений на торцах желоба, к которым прикреплены бандажные кольца с такими же радиальными размерами, причем внешние диаметры бандажных колец меньше внутреннего минимального диаметра наклонной направляющей гильзы, а к другому торцу нижнего бандажного кольца прикреплен такого же диаметра отглушенный с противоположной стороны пробосборный стакан, при этом внутренняя поверхность направляющей гильзы выполнена в виде двух сопряженных меньшими основаниями равновеликих усеченных конусов, а внутренние кромки торцов гильзы по большим основаниям конусов снабжены округлыми фасками.