Спосіб визначення вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій

М., кл. G 01N 27/ 22 СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ ВУГЛЕЦЮ В ЗОЛАХ ТЕПЛОВИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ Винахід відноситься до області аналітичної хімії, зокрема, до способів діелькометричного визначення вмісту вуглецю в продуктах згорання твердого палива теплових електростанцій, опалювальних систем. Відомий спосіб визначення вмісту вуглецю в золі пилевугільних котлів теплових електростанцій, який включає ущільнення золи в ємнісному коаксіальному датчику з вертикально розташованими електродами за допомогою ущільнюючого штока, вимірювання ємності датчика з золою після ущільнення і визначення по останній вмісту вуглецю в золі [ Авт.свід. СРСР N 536423, М. кл. G 01N 27/22,1976 J. Відомий також спосіб визначення вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій, оснований на вимірюванні частоти генератора, яка є аналітичним параметром, за величиною якого визначають вміст вуглецю в золі, вміщеній в ємнісний коаксіальний датчик, підключений до генератора не загасаючих коливань [ Авт. свід. СРСР N 1305585. М. кл. G 01N 27/22. БЛ. N 15,1987 ] - прото імп. Але і в першому, і в другому способах визначення вмісту вуглецю в продуктах згорання твердого палива через можливі зміни температури та вологості оточуючого середовища, температурних та інших режимів вимірювальної апаратури результати вимірювань з часом не будуть сталими, що впливає на точність визначень вмісту вуглецю в золі, що аналізується. При аналізі відомих технологічних рішень в даній області техніки не виявлені об'єкти, що мають сук упні сть ознак та рів ень технологічності пропонованого способу. Сукупність ознак способу явним чином не випливає з рівня техніки. Це дозволяє стверджувати, що пропоноване технічне рішення способу є новим та має винахідницький рівень. В основу винаходу поставлена задача розробити такий спосіб визначення вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій, в якому шляхом введення нового аналітичного параметра, за яким визначають вміст вуглецю в золі, підвищується точність його разових аналізів. Поставлена задача досягається тим, що в способі визначення вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій, основаному на вимірюванні частоти генератора, яка виступає аналітичним параметром, за величиною якого визначають вміст вуглецю в золі, вміщеній в ємнісний коаксіальний датчик, підключений до генератора незагасаючих коливань, в якості аналітичного параметра беруть величину відношення частот, виміряних при почерговому та роздільному підключенні до генератора незагасаючих коливань датчика з золою та додаткового конденсатора, ємність якого визначають за формулою де Со - ємність коаксіального датчика без проби; f0 - частота генератора, виміряна при відсутності проби в датчику; fі і f2 - частота генератора, які відповідають мінімальному та максимальному вмісту вуглецю в пробах золи, що аналізуються. За відомим способом частота генератора, в коливальний контур якого підключено датчик з пробою (і яка є аналітичним параметром, за яким визначають вміст вуглецю в пробі, що аналізується), дорівнює fi = де L - індуктивність катушки коливального контура; Сі- ємність вимірювального датчика з пробою. Тобто зі зміною концентрації визначуваного елемента в пробі змінюється її діелектрична проникність, а значить і частота £ генератора. Але величина ємності датчика з пробою золи, а значить і частота генератора fi, будуть змінюватись і при зміні, наприклад, температурних режимів, вологості оточуючого середовища та параметрів вимірювальної апаратури. Тому результати визначення вмісту вуглецю в золі з часом також будуть змінюватись, тобто, через часовий дрейф, зумовлений вказаними причинами, можуть виникати значні похибки. Частота генератора, в коливальний контур якого замість датчика підключений додатковий конденсатор ємністю Cg дорівнює ZftJLCg Ця частота f також буде змінюватись за рахунок часового дрейфа, зумовленого вказаними вище причинами. Так в пропонованому способі, в якому аналітичним параметром визначення вмісту вуглецю в золі, що аналізується, взята величина відношення с\ аналогічна зміна температурних режимів та інших параметрів вимірювальної апаратури практично буде однаково виявлятися і на частоті fi генератора, до якого підключений датчик з пробою, і на частоті f генератора, до якого замість датчика з пробою підключено додатковий конденсатор Cg. В той же час при зміні вмісту вуглецю в пробах золи, вміщених в ємнісний датчик, за рахунок зміни ємності датчика з пробою О , яка виникла з цієї причини, зміниться і величина відношення частоти fi/f. Таким чином, в якості аналітичного параметра, який служить мірою визначення вмісту вуглецю в золі і ліквідує часовий дрейф, можна взяти величину відношення частоти генератора, в коливальний контур якого роздільно підключені ємнісний датчик з пробою та додатковий конденсатор Cg, Для зменшення різниці в похибках, зумовлених статистикою сигналу, який реєструється (частоти генератора), по всьому діапазону коливань вмісту вуглецю в пробах золи, необхідно ємність додаткового конденсатора Cg обчислювати за формулою (1), бо в цьому випадку частота порівняння f (тобто частота генератора, до якого підключено додатковий конденсатор Cg) попадає в інтервал, який відповідає інтервалу коливань вмісту вуглецю в пробах золи, що аналізуються. На мал. 1 показана схема діелькометричного аналізатора по здійсненню пропонованого способу для визначення вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій. Аналізатор складається з ємнісного коаксіального датчика 1, додаткового конденсатора Cg, генератора незагасаючих коливань високої частоти 2, вимірювального блоку З, електронно-обчислювального блоку 4, блоку видачі інформації* 5, блоку живлення 6. Для почергового підключення до генератора датчика 1 і додаткового конденсатора Cg використовується автоматичний перемикач П. Ємнісний датчик 1 складається з зовнішнього циліндричного електрода 7, в якому коаксіально закріплений внутрішній потенціальний електрод 8 на діелектричній основі 9. Внутрішній потенціальний електрод 8 вміщений в ебонітовий кожух. Проба золи, що аналізується, засипається в датчик з надлишком. її надлишки зрізаються плоским ножем на рівні верхньої кромки циліндра. Проба золи, що залишилась в датчику, ущільнюється пуансоном 10 з обмежуючим круговим виступом в верхній його частині, який забезпечує постійний об'єм проби золи в датчику. Для разового аналізу необхідно ~ ОД кг проби золи. Тривалість одного заміру (без підготовки проби і зразка в датчику) складає 1 с, тобто заміри частот генератора, до якого роздільно підключені датчик з пробою та додатковий конденсатор, практично йдуть один за одним. Ефективність застосування пропонованого способу була перевірена при визначенні вмісту вуглецю в пробах золи Луганської теплової електростанції (ЛТЕС). Відібрано 24 проби золи, крушгість частинок яких не перевищувала 200 мкм, вологість не більше 0,5 %. За даними стандартного методу аналізу (ГОСТ 11022-75) вміст вуглецю в пробах золи ЛТЕС склав 10-26 %. Аналізи проводились протягом 8 годин, причому кожної години аналізувались по 3 проби з інтервалом ~ 20 хв. Визначення вмісту вуглецю в пробах зо ли Л угансь кої ТЕС про водились на діелькометричному аналізаторі (мал. 1) за відомим і пропонованим способами. В першому випадку проводились вимірювання частоти генератора тільки при підключенні до нього датчика з пробою золи і в якості аналітичного параметра, за яким визначався вміст вуглецю в пробах золи, бралась виміряна частота генератора f . В другому випадку крім вказаної частоти fi вимірювалась частота f генератора, в коливальний контур якого підключався додатковий конденсатор Cg і в якості аналітичного параметра бралась величина відношення виміряних частот fi/f. В обох випадках окремо були знайдені лінії регресії і визначений вміст вуглецю. Середньоквадратичне відхилення результатів діелькометричного визначення вмісту вуглецю в прообах золи від даних стандартного методу аналізу склало: 0,68 % - при використанні відомого способу; 0,51 % - при використанні пропонованого способу. Застосування пропонованого способу дозволяє підвищити точність визначень вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій в порівнянні з відомим способом майже в 1,3 рази навіть при аналізі протягом 8 годин. Пропонований спосіб визначення вмісту вуглецю в золах теплових електростанцій простий в виконанні і при його застосуванні досягається підвищення точності аналізу в порівнянні з відомим способом на 25-30 %. Спосіб може бути застосований не тільки в лабораторних умовах для експресного контролю вмісту вуглецю в золі, але й безпосередньо в потоці, коли зола неперервно пропускається через датчик аналізатора. СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВУГЛЕЩО В ЗОЛАХ ТЕПЛОВИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ Мал. 1 АВТОРИ: М.М. КОЧМОЛА Л.А. МАЖУРНА М.Ю. ГЕЄНКО