Устройство для отбора проб

. Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик Ффф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 15. 08. 79 (21) 2812872/25-2 б Р)М Кл с присоединением заявки Йо -(23) Приоритет 6 01 М 1/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И.Н,Харламова, М.Д.Бескин, В,Н.Ковалев, С.В.Хромова и Н.А.Плехова Ленинградский государственный научноисследовательский и проектный институтосновной химической промышленности(54) устройство для отБорА проБ Изобретение относится к оборудованию химической промышленности, а именно к устройствам для отбора проб из фосфорсодержащего газопылевого потока.Известно устройство для измерения пылесодержания газа, содержащее соп- ло для засоса пробы газа, трубку, по которой идет гаэ, корпус Фильтра, содержащий фильтрующее приспособление для отделения пыли от газа, источник теплообменной среды, например сжатого воздуха, и приспособление для подачи ее в канал в трубке для тепло- обмена с проходящей по ней пробой.га за. Специальное приспособление с регулируемым нагревателем регулирует температуру теплообменной среды между источником и трубкой. Для подогрева пробы с целью предотвращения конденсации в анализаторе подогревают теплообменную среду. Для охлаждения пробы нагреватель отключают и подают холодную теплообменную среду 11,Недостатком устройства является непригодность для отбора проб ФосФорсодержащего газопылевого потока, так как устройство имеет необогреваемое сопло для засоса газа, что приводит к конденсации фосфора на поверхности сопла и в его канале и темсамым к изменению диаметра канала,нарушению принципа.изокинетичностиотбора. Сконденсировавшийся фосфорпри выводе устройства из газоходавоспламеняется на воздухе и создаетопасные условияэксплуатации устройства. Выполнение засасывающего сопла на трубе, изогнутой в направлениигазопылевого потока, требует установки на иссЛедуемых газоходах заборныхотверстий больших размеров, многократно превышающих диаметр засасывающего сопла и трубы, что создает дополнительные трудности при герметизации фосфорпроводящих гаэоходов. Известно устройство для отборапроб из фосфорсодержащего гаэопыле вого.потока, состоящее из заборнойтрубы со сменным наконечником, перфорированное дно которого заполнено стеклянной ватой, для поглощения паров фосфора заборная труба набита медной стружкой. устройство заключено в печь с нихромовыми нагревателями, обеспечивающими температуру отбо ,ра .выше точки росы фосфора, и соединено с помощью шланга с контролирую щими приборами 2 1Недостатком данного устройства является невозможность контроля режима пылеобразования в печи и эффективности очистки печного газа. Устройство, основанное на принципе внутренней фильтрации, не может из-за малой фильтрующей поверхности обеспечить отбор пробы из высокозапыленных (до 150 г/нмэ) газовых потоковфосфорных печей, Указанное устройство применимо только при низком (до 10 10 г/нм ) пылесодержании газовоге потока и может быть использовано для определения остаточного после электрофильтра пылесодержания. Самостоятельного значения для определения эффективности работы электрофильтра данное устройство не имеет.Недостатком устройства является также невозможность проведения химического анализа пыли. Указанное уст ройство имеет ограниченную площадь Фильтрации из-эа конструктивных трудностей обогрева Фильтровального патрона больших размеров, что не позволяет набрать навеску пыли, достаточную для выполнения химического анализа, так как сопротивление системы быстро достигает предельного. Максимально возможная навеска не превышает 1 г. Получаемая навеска пыли непригодна и для физико-химического анализа, так как практически нельзя без загрязнения отделить тонкий слой пыли от стекловолокна. Невозможность применения химического и физико-химического методов исследования пыли не позволяет определять состав пыли и влияние на него технсбтогических параметров работы печи. Данное устройство имеет низкую производительность, Интервал между опытами составляет 40 2-3 ч, так как замена фильтровального патрона возможна только после охлаждения устройства, перед новым замером затрачивается еще 30 мин на нагрев. За 8-ми часовой рабочий день может быть сделано 2 замера. Недостатком этого устройства является также невозможность точного определения запыленности газа. Газопылевой поток от Фосфорных печей подвержен резким колебаниям как по пылесодержанию, так и по скорости газа в газоходах, поэтому с помощью устройства нельзя точно определить запыленность газа из-за малой (до 1 г) навески пыли и невозможности фильтрации большого объе,ма газа вследствие малой производительности установки. Значительные абсолютные и относительные погрешности при определении веса пробы, объема . профильтрованного газа и скорости отбора газа, необходимой по принципу изокинетичности, не обеспечивают высокой точности определения запылен- ности. Кроме того, отсутствие обогрева на участке заборного отверстия вы зывает конденсацию фосфора в фильтровальном патроне, что также искажает результаты замера.Цель изобретения - повышение точности определения запыленности газа, обеспечение возможности проведения химического анализа проб, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено трубой, установленной снаружи заборной трубы соосно с ней, перемычкой, соединяющей наружную и заборную трубы в единую электрическую цепь, камерой, соединенной с заборной трубой и системОй контролирующих приборов, при этом узел фильтрации газа и узел поглощения фосФора расположены в камере, площадь сечения по внутреннему диаметру заборной трубы составляет 0,15-0,19 от площади заборного отверстия, площадь сечения по наружному диаметру заборной трубы составляет 0,12-0,16 от площади сечения межтрубного пространства, а объем узла фильтрации газа составляет,0,6-0,8 от объема узла поглощения фосфора.Соединение наружной трубы с заборной трубой в единую электрическую цепь позволяет поддерживать необходимые различные температуры на отдельных участках как наружной, так и заборной труб, включая участок заборного отверстия, тем самым предотвращается конденсация газообразного фосфора на входе в заборную трубу. Соотношение площадей заборного отверстия и сечения по внутреннему диаметру заборной трубы, составляющее 0,15-0,19, позволяет обеспечить изокинетичность отбора, т.е. равенство скоростей газа в заборном отверстии и в зондируемом газоходе, создаваемая гри этом скорость газа внутри заборной трубы гарантирует одновременно унос пыли из канала трубы и ламинарный харак" тер движения потока внутри трубы. Выбранное соотношение площадей сечения заборной трубы по ее наружному диаметру и межтрубного пространства, составляющее 0,12-0,16, обеспечивает оптимальные габариты установки, позволяя исключить короткое замыкание между трубами во время термической деформации при применении минимальной толщины труб и минимальной толщины слоя тепло- и электроизоляционного материала, и одновременно обеспечивает необходимые температуры на всех участках труб. Выбранные объемы узлов фильтрации газа и поглощения фосфора (соотношение объемов составляет 0,6-0,8) позволяют отфильтровать на поверхности чехла необходимое для выполнения комплекса анализов количество пыли при полном связывании газообразного фосфора из объема пропущенного газа,На чертеже изображено устройство,продольный разрез.Устройство содержит заборную трубу 1, имеющую на конце заборное отверстие 2, наружную трубу 3, перемычку4, соединяющую трубы в единую элек,трическую цепь. Наружная и заборнаятрубы получают питание от электрической сети через понижающий трансформатор и токоподводы 5. Заборная частьустройства соединена разъемными эле- .ментами 6 (фланец или накидная гайка)с камерой 7, в которой расположеныузел 8 фильтрации и узел 9 поглощения фосфора. Для обогрева камеры применен электрообогрев стальной ленточной спиралью 10, наложенной на слойасбокартона 11 и имеющей наружную теплоизоляцию 12 из асбокартона.Подачаэлектроэнергии из сети на спираль20осуществляется через понижающий трансформатор и токоподводы 13. Камера 7разделена перфорированной перегородкой 14. Узел фильтрации представляетсобой чехол из металлической сетки 2515, соединенный с заборной трубой.Узел поглощения фосфора представляетсобой съемный молибденовый стакан,Заполненный медной насадкой. Камера7 соединена с системой контролирующих )Оприборов 16 с помощью фланца. Межтрубное пространство с целью обеспечениягерметичности, тепло- и электроизоляции заполнено эластичным изоляционнымматериалом (миконитом) и с обоих концов снабжено асбоцементными шайбами17 с сальниковыми уплотнениями.Устройство работает следующим образом.После полного монтажа производятпроверку на герметичность. Затем 40. включают обогрев устройства. Внутризаборной трубы 1 (дз тр= 8 мм, толщина стенки 1 мм, длина трубы1500 мм) поддерживают температуру250-4 ОООС с целью предотвращения конденсации паров Фосфора на стенкахзаборной трубы. На участке наружнойтрубы 3, находящейся во время опытав гаэоходе,(дэ = 28 мм, толщинастенки 2 мм, длина участка 1100 мм)поддерживают температуру 200-250 Сс целью предотвращения налипания фосфора на наружной стенке этого участка трубы. На участке наружной трубы3, находящейся во время опыта за газоходом (двнтр = 22 мм, толщина стенки 5 мм, длина участка 250 мм) поддерживают температуру 30-5 ООС, исходя из условий техники безопасности..При достижении указанных температурзаборную трубу 1 вводят в газоход 60на глубину, равную 1/2 диаметра газохода, заборное отверстие 2 (площадь отверстия 300-320 мм) располагают навстречу газовому потоку, включают эжектор и производят отбор про бы в течение 10 мин. Увеличение илиуменьшение соотношения, при которомплощадь сечения заборной трубы 1 повнутреннему диаметру составляет0,15-0,19 от площади заборного отверстия 2 более 0,19 или менее 0,15ведет к изменению скорости газа взаборном отверстии и выходу ее задопустимый интервал скоростей, в котором соблюдается принцип изокинетичности, выражаемый равенствомга 5 ой = "отв 5 отвгде Игв, - скорость газа в газоходе;5 газ - площадь сечения внутригазохода;И в - скорость газа в заборномотверстии;5 отв - площадь отверстия,Кроме того, увеличение данного соотношения более 0,19 ведет за счетвозрастания скорости газа внутри заборной трубы к нарушению ламинарногохарактера движения газа и образованиювихревых потоков. Уменьшение данногосоотношения менее 0,15 за счет уменьшения скорости газа внутри заборнойтрубы ведет к оседанию пыли в каналезаборной трубы. Следовательно, выбранное соотношение, обеспечивающее необходимую 10-12,5 м/с скорость газавнутри заборной трубы, является оптимальным. Увеличение соотношения, прикотором площадь сечения заборной трубы 1 по наружному диаметру составляет 0,12-0,16 от площади межтрубногопространства более 0,16 приводит кнарушению стабильности. температурного режима устройства и создает вероятность короткого замыкания при термической деформации. Уменьшение этого соотношения менее 0,12 приводит кувеличению веса и размеров, устройства. При выходе из заборной трубы 1запыленный газ попадает в фильтровальный чехол из металлической сетки15, имеющий цилиндрическую Форму (высота цилиндра п = 150 мм, площадьоснования ос = 2550 ммг). На внутренней поверхности фильтровального чехлаосаждается содержащаяся в газе пыль,причем Фильтрующая площадь, равная30000 мм, позволяет разместить необхходимое для проведения комплекса анализов количество пыли (10 г) в толщину слоя 1,8-2,0 мм, обеспечивающуюсохранение системы в рабочих пределах. Заполнение фильтровального патрона контролируется ростом сопротивления системы. При накоплении необходимой навески сопротивление системысоставляет 280-300 мм рт.ст. Обеспыленный газ поступает в узел 9 поглощения, где пары фосфора реагируютс медью с образованием фосфида меди,Количество меди для проведения одно"го опыта берется из расчета полногосвязывания фосфора, содержащегося вобъеме прошедшего через устройствогаза. В качестве насадки использует830185 Формула изобретения СОставитель С.фатееведактор Л.Копецкая Техред Т. Маточка Корректор А.Гриценк Тираж 907 ПоИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д.4 аз 3788/8 ВНИИ по 113035дписн 3 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ся медная ленточная стружка, например, с размерами ленты: ширина 5 мм,толщина 0,5 мм. Объем камеры попмедную насадку составляет 660 10 мми выбран таким образом, что сопротивление в устройстве поддерживается врабочих пределах при заполнении камеры расчетным количеством меди.Увеличение соотношения, при которомобъем узла фильтрации остсавляет0,6-0,8 от объема узла поглощенияболее 0,8 при сохранении объема узла фильтрации, недопустимо, так какнесвязанный медью фосфор выводит изстроя контролирующие приборы и попадает в атмосферу цеха. Уменьшениеданного соотношения менее 0,6 присохранении объема узла фильтрациине оправдано, так как избыток медиувеличивает вес и размеры устройства. По истечении 10 .мин прибор выводят из газохода и при сохранении температурного режима производят демонтаж узлов, смену фильтровального патрона и стакана с медной насадкой.Затем систему отдувают азотом. Через15 мин, необходимые для прогрева медной насадки, прибор готов к следую- .щему опыту. Устройство для отбора проб, преимущественно из фосфорсодержащего газопылевого потока, содержащее эаборную трубу с заборным отверстием,узел фильтрации газа, узел поглощения фосфора и систему контролирующих приборов, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точ.ности определения запыленности газа,обеспечения возможности проведения.химического анализа проб, повышения .производительности и упрощения эксплуатации, оно снабжено трубой, установленной снаружи заборной трубысоосно с ней, перемычкой, соединяющей наружную и заборную трубы в единую электрическую цепь, камерой, соединенной с заборной трубой и системой контролирующих приборов, при15 этом узел фильтрации газа и узел поглощения фосфора расположены в камере, площадь сечения по внутреннемудиаметру заборной трубы составляет0,15-0,19 от площади заборного от 20 верстия, площадь сечения по наружному диаметру заборной трубы составляет 0,12-0,16 от площади сечения межтрубного пространства, а объем узлафильтрации газа составляет 0,6-0,8от объему узла поглощения фосфора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Великобритании Р 1494451,кл. В 01 33 46/02, 1977.2. Очистка и утилизация гаэопылевых выбросов в фосфорной промышленности, Сборник научных трудов Ленинградского технологического институтаим. Ленсовета. Л., 1975, с.52-54.