Спосіб безперервного вимірювання твердого вуглецю в попелі винесення та пристрій для його реалізації

Изобретение относится к способам контроля углерода в золе уносов тепловых пылеугольных электростанций и предназначено для оптимизации технологического процесса сжигания топлива в котлах ТЭС. Известны технические решения, которые решают эту задачу, например (А.с. СССР №1652756, кл. F23N5/24). Этот способ включает операции отбора пробы, его подачи в емкостной датчик, виброуплотнение пробы и измерение содержания углерода в золе уносов и сброса отработанной золы, Для этого используют золоотборные трубки, эжектор, золоотвод, соединенный с емкостным датчиком, а также патрубок с эл. магнитным клапаном и трубопровод сброса отработанной пробы, снабженный приводом для его вертикальных перемещений. Устройство является системой циклического действия и содержит перемещающиеся (вращающиеся) детали. Известен способ измерения механического недожога топлива (А.с. СССР №1537966, кл. F23N5/8) путем газификации пробы летучей золы котлоагрегате нагревом ее в рекреакционной камере. После газификации рекреационную камеру освобождают от газифицированной пробы золы и снова повторяют цикл, т.е. устройство является системой циклического действия, которое обеспечивается перемещающимися друг относительно друга механизмами. Данное решение как и вышеописанное в силу цикличности их работы, не являются адекватными относительно условий работы при высоких температурах и абразивном износе. Принцип цикличности приводит к усложнению конструкции, необходимости многократного нормирования пробы по весу, объему, плотности. Наиболее близким техническим решением является способ непрерывного измерения содержания углерода в золе и устройство для его реализации (Патент Финляндии №68730, кл. G01N27/22), в котором измерение содержания углерода в золе уносов осуществляют при помощи подачи отсепарированной пробы золы в измерительную систему и непрерывно транспортируют за счет придания ей свойств псевдожидкости. Сепарацию золы производят на платиновых электрофильтрах, золу при этом ссыпают в воронку и, с помощью шнека, нагнетают в измерительный конденсатор, где подвергают вибрации от вибратора. Удаление проб также осуществляет шнековый механизм. Однако рассмотренное изобретение не нашло серийного применения из-за ряда недостатков препятствующи х использованию его для работы в автоматическом режиме. Предложенный фирмой способ измерения требует постоянного обслуживания, а именно отбор пробы под электрофильтром определяет наличие в испытуемой пробе золы электростатического заряда, что приводит к налипанню золы на пластинах и, соответственно, задержке подачи ее в датчик для анализа (в интервале от 10мин до 4 часов). Налипание золы происходит на пластинах электрофильтра слоями во времени, поэтому при стряхивании золы в измерительный канал, результат анализа полученной пробы, даст показания соответственно в обратном порядке во времени, что приведет к неправильной ориентации машиниста о протекании процесса. Неравномерная плотность золы, из-за наличия в ней компонентов с различными механическими свойствами затрудняет реализацию измерения в автоматическом режиме. Устройство, описанное в реализации прототипа содержит бункер-накопитель, верхняя часть которого выполнена в виде воронки, а к средней части подсоединен вибратор и измерительный конденсатор. В верхней и нижней части бункера установлены шнековые механизмы. Однако устройство представлено в виде сложной шнековой передачи с вращающими движущими частями в агрессивных и абразивных средах, что приводит к их быстрому износу, засорению и выходу из строя, Сложная механика подачи пробы требует наличия сжатого приборного воздуха. Таким образом, совокупность описанных недостатков не позволяет реализовать работу конструкции в автоматическом режиме. Задачей изобретения является разработка способа непрерывного измерения содержания углерода в золе уносов, при котором за счет выбора точки отбора пробы и псевдоожижения отсепарированной пробы обеспечивается постоянство плотности золы, протекающей через емкостной датчик. Задачей изобретения является усовершенствование конструкции накопителя входных и вы ходных элементов конструкции, введение направляющего кольца в конструкцию прибора и вибратора, обеспечивающего стабилизацию плотности при переменном расходе. Задачей изобретения является усовершенствование конструкции накопителя входных и вы ходных элементов конструкции, введение направляющего кольца в конструкцию прибора и вибратора, обеспечивающего стабилизацию плотности при переменном расходе. Для решения поставленной задачи отбор пробы производят в представительной точке потока газопылевой смеси, обладающей доверительной вероятностью, причем псевдоожижение пробы осуществляют п утем наложения вибрации ожиженных значений амплитуды и частоты. В устройстве для решения поставленной задачи в верхней части бункера расположено кольцо с внутренней конической поверхностью, сечение нижнего отверстия которого меньше, чем сечение воронки, расположенной на верхнем торце корпуса, причем корпус выполняет роль одной из обкладок коаксиального конденсатора, центральный электрод которого помещают в диэлектрический колпак, размещенный в корпусе и имеющий столик с зазором относительно нижнего торца корпуса. Предложенный способ непрерывного измерения углерода в золе и усовершенствование конструкции прибора обеспечивает плавное прохождение через измерительную систему пробы золы с постоянной плотностью состава. При непрерывном измерении углерода в золе уноса путем подачи отсепарированной золы в измерительную систему, причем отбор золы в измерительную систему производится из представительной точки потока газопылевой смеси, обладающей достаточной доверительной вероятностью в реальном масштабе времени и непрерывно транспортируется через измерительную систему за счет придания ей свойств псевдожидкости, которое осуществляется путем наложения вибрации фиксированных значений амплитуды и частоты, изменение которых в заданном интервале не влияет на постоянство плотности потока золы уносов через измерительную систему. В изобретении усовершенствована конструкция накопителя, помещенного в бункер вертикального установленного корпуса трубчатой формы, к средней части которого присоединен вибратор, а на верхнем торце корпуса укреплена воронка. В верхней части бункера расположено кольцо с внутренней конической поверхностью, сечение нижнего отверстия которого меньше чем сечение воронки, расположенной на верхнем торце корпуса накопителя, причем корпус выполняет роль одной из обкладок коаксиального конденсатора, центральный электрод которого помещен в диэлектрический колпак, размещенный в корпусе и имеющий столик с зазором относительно нижнего торца корпуса. На фиг.1 представлено устройство системы измерения; на фиг.2 виброемкостной преобразователь; на фиг.3 - зависимость электрической емкости датчика от частоты виброожижения при неизменной амплитуде; на фиг.4 - зависимость электрической емкости датчика от уровня вибрации при фиксированной частоте. Способ реализуется с помощью устройства, в котором из газохода 1 выведена заборная труба 2 к циклону 3, соединенному с эжектором 4 и виброемкостному преобразователю 5, под которым расположен емкостной пробоотборник 6. Виброемкостной преобразователь 5 соединительными проводами 7 соединен с электронным блоком 8. Между воронкой 9 преобразователя 5 и циклоном 3 расположено кольцо-концентратор 10. Преобразователь состоит из коаксиального конденсатора 11с обкладкой 12 и центральным электродом 13 в диэлектрическом колпаке 14. имеющим возле нижнего торца столик 15. Преобразователь помещен в бункер 16. В средней части корпуса первичного преобразователя жестко подсоединен вибратор 17. Для обеспечения стабильности показаний устройства необходимо соблюдение следующи х условий: - диаметр выходного отверстия циклона 3 выбирают меньше входного отверстия (воронки) преобразователя. - преобразователь укрепляют на штоке вибропривода таким образом, чтобы ось симметрии преобразователя была перпендикулярна оси вибрирующего штока источника механических вибраций. - преобразователь укрепляют к вибратору вибропривода таким образом, чтобы оси симметрии преобразователя и вибратора вибропривода были параллельны и совпадали. - преобразователь крепят к вибратору таким образом, чтобы центральный электрод преобразователя испытывал эксцентричные колебания относительно корпуса преобразователя. - преобразователь крепят к вибратору вибропривода таким образом, что оси симметрии преобразователя и вибратора вибропривода пересекаются под углом меньше 90°. преобразователь выполняют в виде вертикальной трубки, торец которой перекрыт с зазором горизонтальной заслонкой таким образом, что при отсутствии механических колебаний зола не просыпается, а при пробуждении колебаний истекает через имеющиеся зазоры. конфигурацию зазора выбирают неравномерную для пропускания через заслонкузатвор крупных частиц. - преобразователь герметично помещают в секцию трубы с фланцами, которая герметично врезается в золоотборное устройство котлоагрегате ТЭС. - вибропривод изготавливают и применяют для непрерывной работы при выбран-ных частотах вибрации в диапазоне (50 ... 300)Гц и оптимальных амплитудах вибрации при напряжениях питания вибропривода (20 ... 200)В. Способ непрерывного измерения содержания углерода в золе уносов, реализуемый при помощи подачи отсепарированной пробы золы в измерительную систему, причем отбор производится в представительной точке потока газопылевой смеси обладает достаточной доверительной вероятностью в реальном масштабе времени, непрерывно транспортируется через измерительную систему за счет придания ей свойств псевдожидкости. Псевдоожижение пробы осуществляется путем наложения вибрации фиксированных значений амплитуды и частоты, изменение которых в заданном интервале не влияет на постоянство плотности потока золы уносов через измерительную систему. Поток газа с золой уносов из газохода через заборную трубу 2 поступает в циклон 3, сопряженный с эжектором 4, где золу сепарируют и направляют через кольцо 10 в преобразователь. Зола накапливается в преобразователе 5, т.к. без возбуждения механических колебаний в преобразователе 5 зазор 18 является затвором для золы. При виброожижении вибратором -зола уносов течет через зазор 18 непрерывно или дискретно по команде электронного блока 8. Для обеспечения стабильности показаний измерительной системы выбирают частоту колебаний виброприводного механизма (вибратора 17, фиг.1), при которой соблюдается условие "полочки", т.е. на горизонтальном участке виброчастотной характеристики (фиг.3). Выбрав значение требуемой частоты при условии величина виброамплитудн ую характеристику датчика, при которой снимают емкостного величина Пример такой характеристики показан на фиг.4 (отрезок кривой 1 - "полочка", отрезок кривой 2 "гистерезис"). В опытной установке непрерывного измерения недожога. Экспериментально установлено, что стабильность показаний системы измерения недожога углерода зависит от стабильности порозности или насыпной плотности золы уносов в полости емкостного датчика. Указанные примеры определяются конструкцией изделия и из их рассмотрения следует, что оптимальная зона лежит в значительных допускаемых пределах и, следовательно, точностные характеристики системы мало зависят от изменения внешних условий, например, допустимых колебаний напряжения в сети. Использование предлагаемого способа позволит существенно (до 10%) экономить топливо за счет оптимизации его сжигания в котлоагрегатах ТЭС. Расчеты показывают, что в настоящее время из-за сбоев технологии и плохого контроля недожога углерода (1 раз в сутки) на электростанциях в потери уходит каждый четвертый-пятый эшелон угля. Система прошла испытания на ТЭС Минэнерго Украины и показала существенно удовлетворительные результаты, в т.ч. по надежности работы в условиях экстремальных нагрузок по запыленности и температуре окружающей среды.