Электрический метод - Контроль промышленных выбросов

Этот метод основан на четырех принципах измерения запыленности; контактном, использующем способность пылевых частиц электризоваться в результате трения; зарядно-индукционном, использующем наличие предварительного заряда пыли в зоне коронного разряда с последующим индуцированием его на электроде измерительной камеры; емкостном, использующем явление изменения емкости конденсатора при введении частиц пыли между его пластинами; ионизационном, использующем явление захвата ионов пылевыми частицами. На основе этих принципов разработаны конструкции контактно-электрических, индукционных, электрорадиационных и емкостных пылемеров. Контактно - электрические пылемеры (КЭП). Первым КЭП был прибор "Konitest". Часть потока, отобранная из газохода, закручивается при входе в прибор в направляющем устройстве, так что частицы отбрасываются к стенке электризатора и скользят по некоторой спиральной траектории. В результате действия на частицы центробежных сил обеспечивается контакт частиц с поверхностью электризатора. При ударе частиц пыли о поверхность электризатора слабо связанные ионы наружного слоя освобождаются и входят в область молекулярного притяжения электризатора. При этом происходит разделение заряда, в результате которого электризатор заряжается ионами, отделившимися из наружного слоя заряда частиц пыли. Заряд электризатора измеряют стандартным методом.

Недостатками чувствительного элемента КЭП "Konitest" является то, что, во-первых, величина заряда зависит от физико-химических свойств частиц пыли и материала, из которого выполнен электризатор, дисперсного состава пыли, скорости движения частиц, их температуры и влажности во-вторых, характеристики электризатора изменяются во времени из-за отложения пыли на его поверхности в-третьих, наблюдается сложность получения контакта мелких частиц с поверхностью электризатора

Более совершенная конструкция КЭП: запыленный поток разгоняется в сопле до скоростей 100--150 м/с. Частицы ныли под действием сил инерции попадают на конический металлический зонд, закрепленный на изолированной опоре. Электрический заряд, образующийся на зонде, измеряют и регистрируют стандартным методом.

В СССР разработаны КЭП серии ПК, которые внедрены на предприятиях черной металлургии. В пылемере ПК-4 устранены основные недостатки, присущие КЭП, и он имеет наилучшую техническую характеристику. Электризатор, токосъемный электрод, смесительная камера и эжектор являются основными элементами измерительного блока. Блок монтируют в газоходе так, чтобы его пробоотборное отверстие находилось в представительной по концентрации точке пыле-газового потока. Частицы пыли, засасываемые эжектором из газохода, смешиваются со струями сжатого воздуха, которые истекают из винтовых периферийных сопел. Частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к поверхности электризатора и скользят по ней. Частицы пыли приобретают электрический заряд, который с помощью токосъемного электрода подаются на датчик преобразователь и вторичный прибор.

В приборах серии ПК предусмотрена стабилизация скорости и температуры газо-пылевого потока в зоне контакта и измерения.

Техническая характеристика пылемера ПК-4 следующая:

Интервал измеряемых концентраций, 103 кг/м3 .

Погрешность измерения, %
    0,05-0,5; 0,5--5; 5--50

+18

Размеры измеряемых частиц пыли, мкм

0,1--200

Допустимые величины пыле-газового потока:

Скорость, м/с

Температура потока, К

Расход сжатого воздуха, мэ/ч.
    ? ?573 15

Потребляемая мощность, Вт

1000

Зарядно-индукционные пылемеры (ЗИП). Их достоинством является высокая чувствительность (0,1-- 1 мг/м3), так как приобретаемый - частицами заряд на несколько порядков превышает заряды естественного происхождения, и независимо от химического состава одинаковые по размерам частицы приобретают приблизительно одинаковые заряды, пропорциональные их поверхности. Чувствительный элемент ЗИП (рис.2.4.) имеет две камеры: зарядную и измерительную. Зарядная камера представляет собой кварцевую трубку, в которую помещены два электрода, коронирующий электрод (игла) и короткий металлический цилиндр. К электродам зарядной камеры подводят постоянное и импульсное униполярное напряжения. При этом коронный разряд возникает в камере только во время действия униполярных импульсов, а постоянное напряжение предотвращает унос ионов из зарядной камеры.

Зарядно-индукционный пылемер

А -- структурная схема 1 -- зарядная камера, 2 -- измерительная камера; 3 -- усилитель, 4 -- измерительный прибор; 5 -- общий блок питания; 6 -- стабилизатор напряжения; 7 -- воздуходувка; 8 -- блок питания зарядной камеры,

Частицы пыли на выходе из зарядной камеры образуют последовательность пространственно разделенных совокупностей одновременно заряженных частиц, величина заряда которых пропорциональна площади их поверхности. Далее по направлению потока газа в измерительной камере имеется токосъемный электрод (перфорированный цилиндр).

Размеры измерительной камеры были получены путем анализа ее статических характеристик. Анализ экспериментальных статических характеристик показал, что при увеличении отношения длины камеры l к ее радиусу r погрешность метода монотонно убывает и при l/r ? 3 не превышает 5 %.

Для непрерывного контроля и регистрации концентрации пыли в воздухе производственных помещений Львовский завод радиоэлектронной медаппаратуры серийно выпускает ЗИП типа ИКП-1.

Емкостные пылемеры (ЕП). Название пылемера gпредполагает измерение емкости в зависимости от концентрации пыли в газовом потоке, проходящем через конденсатор. Измерение емкости осуществляют, как правило, при помощи резонансных схем или мостов переменного тока с самоуравновешиванием. При разработке датчика ЕП и схемы измерения следует учитывать электрические свойства пыли. Для диэлектрической пыли изменение емкости конденсатора можно определить по формуле: c==Co+ с (z).

Если частица пыли обладает сопротивлением R, то необходимо учитывать диэлектрические потери в частице. В электрическом отношении здесь к измерительному конденсатору параллельно подключен элемент цепи с активным сопротивлением и дополнительным конденсатором.

Полное комплексное сопротивление RАБ равно

Rаб = (1 + jщcR) / {щ [j (Со + с) - щсосR]}.

При щсR<1 уравнение можно представить в виде

Rаб = 1 / [jщ (co+c)] + (Rc2) / (cо + с).

Эквивалентная емкость цепи (со+с) увеличивается за счет дополнительной емкости, обусловленной частицей пыли. При этом увеличивается активное сопротивление на величину: ?R=Rc2/(co+c)2.

При щсR<1 уравнение можно представить в виде

Rаб = 1/(jщco ) + 1/( щ2 co R)/

В этом случае резонансная частота колебательного контура меняется незначительно, а увеличивается в основном активное сопротивление, внося энергетические потери и ухудшая добротность конденсатора.

Таким образом, проводящая пыль меняет частоту и добротность конденсатора, а непроводящая только частоту. Эти свойства лежат в основе ЕП для измерения концентрации проводящей и диэлектрической пыли.

Ионизационные пылемеры (ИП). Ионизационный эффект положен в основу переносного-ИП, созданного в СССР. Проба воздуха проходит ламинарным Потоком через ионизационную камеру, в которой при помощи источника в-частиц создается определенная концентрация ионов. После наложения высокого напряжения к электродам устанавливается некоторый ток ионизации. С увеличением концентрации пыли все большее число ионов будет осаждаться на частицах пыли и тем самым они не примут участие в установлении тока ионизации. При сопоставлении силы электрического тока в запыленном и чистом воздухе можно судить о концентрации пыли.

Похожие статьи




Электрический метод - Контроль промышленных выбросов

Предыдущая | Следующая