Гибкие зонды, Минск

Нами разработаны гибкие зонды, предназначенные для контроля выбросов стационарных источников загрязнения атмосферы в энергетике, нефтепереработке, химии, металлургии, производстве строительных материалов, на мусоросжигающих заводах и т.д. При этом с их помощью выполняются измерения полей концентрации загрязняющих веществ, температуры, давления отходящих (дымовых и вентиляционных) газов, их скорости в дымовых/вентиляционных трубах и газоходах/воздуховодах с большой площадью поперечного сечения.

Измерительное сечение на трубе по возможности выбирают в зоне обслуживания существующей круговой площадки или монтируют новую площадку. Желательно оборудовать его согласно приведенного ниже рисунка.
А, Б, В, Г - коаксиальные отверстия в стене трубы; ∆L - расстояние между двумя горизонтальными плоскостями, в которых расположены линии измерений АБ и ВГ. ∆L равно 0,2 м для труб с измерительным сечением диаметром до 6 м и 0,4 м для труб с измерительным сечением большего диаметра. При этом диаметр отверстий А, Б, В, Г должен быть не менее 150мм, что позволяет при наличии на трубе АСК выбросов через отверстия для датчиков этой системы ввести в измерительное сечение трубки НИОГАЗ/Пито, прямые и гибкие зонды.

С помощью приводного троса каретку устанавливают в 1- ую измерительную точку. Выполняют измерения, например, величин [С1 (CCO, CNO, CSO2, CСO2, CO2), V1, T1, P1], применяя соответствующие переносные или стационарные СИ. Проводят 3 серии измерений. Перемещают каретку во 2-ую точку и повторяют измерения. И так для всех остальных точек. С помощью калькулятора вычисляют средние значения измеряемых величин по сечению [Cср (CCO, CNO, CSO2, CСO2, CO2), Vср, Tср, Pср] и коэффициенты неравномерности поля концентрации и поля скорости (КНП). Вычисляют выбросы и погрешности измерений средних значений по сечению упомянутых величин и погрешность измерения выбросов.
Зонды позволяют выполнять измерения одновременно в 4-ех равноудаленных от стенки газохода измерительных точках поперечного сечения.
Изготовляем зонды 3-ох типов: с кареткой, с кольцом, с телескопической удочкой. На 2-ух последних типах зондов трубка НИОГАЗ/Пито не устанавливается, но может быть закреплена гибкая трубка, идущая к дифференциальному манометру для измерения поля избыточного давления/разрежения.

Основные технические характеристики зондов

Тип зонда
Температура анализируемых газов, °С
Длина пути, м
Зонд с кареткой
Зонд с кольцом
0 - 250; 450
0 - 250; 450
1 - 15
1 - 15
Зонд с телескоп. удочкой*
0 - 250; 450
1 - 3

* - измерения могут выполняться с балкона дымовой трубы.

Гибкие зонды применяют регулярно при контроле выбросов ЗВ переносными СИ; применяют периодически при 1) определении характеристик полей на этапе пуско- наладочных работ АСК выбросов; 2) метрологической аттестации АСК выбросов; 3) калибровке АСК выбросов с интервалом в 6 месяцев.

Преимущества гибких зондов:

1. Уменьшение трудозатрат персонала лабораторий, уменьшение времени установки конца пробоотборной трубки с входным отверстием, датчиков скорости газов, датчиков их температуры, давления в измерительные точки и одновременное измерение 5-и величин в 4-ох равноудаленных измерительных точках.

2. Увеличение точности контроля выбросов за счет измерения концентрации ЗВ, давления, температуры и скорости газов в ранее недоступных измерительных точках труб, газоходов с поперечным сечением большой площади.

3. Возможность круглогодичного проведения измерений в дымовых/вентиляционных трубах и магистральных газоходах/воздуховодах;

4. Уменьшение доминирующей составляющей погрешности измерения концентрации ЗВ и скорости отходящих газов стационарными СИ АСК выбросов посредством внесения поправки в результаты контроля концентрации ЗВ или оценка величины доминирующей составляющей погрешности, вызываемой неравномерностью упомянутых полей;

5. Улучшение представительности пробы в инструментально-расчетных и инструментально - лабораторных методах измерения за счет возможности проанализировать пробу из нескольких измерительных точек и определить среднюю по сечению концентрацию или выбрать точку, в которой проба является наиболее представительной.

Наиболее рациональным применение упомянутых зондов представляется следующим:

1. Лаборатории осуществляют измерения полей концентрации ЗВ, скорости отходящих газов и др. величин в дымовых трубах с измерительными сечениями и круговыми площадками обслуживания, находящимися над землей не выше 40 м. Для работы на таких высотах персоналу лабораторий не требуется специальный допуск.
   При этом желательно рассматривать источники выбросов в виде отдельных групп:
   Первая группа. Источники выбросов, режим работы технологических установок которых практически стабилен или изменяется в небольшом диапазоне (стекловарочные печи, нефтеперегонные установки), а их измерительные сечения и площадки обслуживания находятся над землей не выше 40 м. На входе в дымовую трубу или магистральный газоход такого источника выбросов может быть 1, 2 и более газовых потоков. Измеряют поля и определяют средние по сечению концентрация ЗВ и скорость потока отходящих газов. В этом случае массив необходимых измерений невелик. Для такого типа источников выбросов предлагаемые устройства и переносные СИ могут успешно заменить АСК выбросов.
   Вторая группа. Источники выбросов, в которых на вход дымовой трубы или магистральный газоход поступают 1 или 2 газовых потока от установок (котлоагрегатов) с изменяющимся режимом работы. В этом случае, учитывая коэффициенты неравномерности поля концентрации ЗВ и поля скорости отходящих газов, можно существенно уменьшить составляющие погрешности результата измерения от неравномерности этих полей.
   Третья группа. Источники выбросов, в которых на вход дымовой трубы или магистрального газохода поступают 3 и более газовых потока от технологических установок (котлоагрегатов) с изменяющимся режимом работы. В этом случае упоминаемые составляющие погрешности уменьшить невозможно и ограничиваются определением их величины.
2. Разработчики АСК выбросов, устанавливаемых на измерительные сечения большой площади, предусматривают измерение полей концентрации ЗВ, скорости и других физических параметров отходящих газов независимо от высоты измерительного сечения над землей. Подготовку отверстий и установку предлагаемых зондов в измерительном сечении в таких случаях выполняют одновременно с установкой зондов газоанализаторов, датчиков температуры, давления АСК выбросов. Часть отверстий являются общими для зондов и датчиков АСК выбросов.
   Гибкими зондами на высотах более 40м пользуется персонал, эксплуатирующий пробоотборники и другие датчики АСК выбросов.

Экономическая эффективность.

Стоимость системы контроля с устройствами и переносными СИ включает:
- стоимость комплекта гибких зондов 3 - 5 тыс. евро;
- стоимость обустройства измерительного сечения (проектирование, изготовление и монтаж новой круговой площадки обслуживания на высоте над землей не более 40м - 2- 3 тыс. евро; алмазное сверление 4 -ох отверстий в стене железобетонной трубы толщиной 400 мм - 500 евро);
- расходы на переносные СИ 5 тыс. евро (с учетом того, что комплект переносных СИ стоимостью 15 тыс. евро может применяться в нескольких системах).
ИТОГО: 10 - 13,5 тыс. евро.
В случае одновременного измерения полей в 4-ох равноудаленных точках стоимость системы будет в 2,5-3 раза большей.

Т.к. стоимость упоминаемых АСК выбросов от 50 до 500 тыс. евро, то, руководствуясь принципом разумной достаточности, приходим к выводу, что применение гибких зондов дает существенный экономический эффект.

1. СТО ВТИ 11.001-2012. Методика выполнения измерений массовых выбросов загрязняющих веществ от котельных установок с применением газоанализаторов с электрохимическими датчиками. М: ОАО "ВТИ". 2012

2.ГОСТ 17.2.4.06-90 . Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения.

3. ГОСТ 17.2.4.07-90. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения.

4.ТКП 17.13-01-2008 (02120). Правила проектирования и эксплуатации автоматизированных систем контроля за выбросами загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферный воздух. Минприроды, Минск

5.МВИ.МН. 1003 - 2007 Методика выполнения измерений концентраций и выбросов загрязняющих веществ, скорости газов, температуры, влажности, давления электронными переносными приборами.