X
Логин:
Пароль:
Забыли пароль?
Регистрация
экологические приборы и оборудование
(495) 925-88-76
Понедельник, 26 июня 2017 года
X

Если у Вас возникли какие-либо вопросы, пожалуйста, позвоните по телефону (495) 925-88-76 или воспользуйтесь данной формой, чтобы задать их нашему менеджеру. Укажите Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.


Распечатать

Статья об измерении массовой концентрации аэрозолей.

Выберите продукт:


Crowcon Gasman - персональный одноканальный газоанализатор для служб безопасности


Документ Adobe Acrobat Общий прейскурант
Дата: 01.02.2016 г.
Размер: 674 Кб

Скидочная политика компании
Размер: 391 Кб

Бланки заказа:
Kanomax INC.TSI Incorporated
MRU GmbHTesto AG
TM-dataSintrol


Подписаться на рассылку:


Читайте нас в Твиттере:



  1. Как быстро Вы нашли нужную информацию на сайте?

  1. Довольны ли Вы качеством консультаций и обслуживания в нашей компании?
    (Жалобы, комментарии, отзывы и предложения пишите на адрес complaints@eco-intech.com)

  1. Откуда Вы узнали о нашей компании?

Статья об измерении массовой концентрации аэрозолей.

Основные факторы, приводящие к образованию аэрозольных частиц, которые загрязняют атмосферу, - это процессы горения, осуществляемые на ТЭЦ, на мусоросжигательных заводах, в бытовых печах, печах обжига цемента, а также при производстве черных и цветных металлов из природных руд. Частицы, образующиеся в результате сгорания, могут содержать опасные вещества, например асбест, тяжелые металлы, мышьяк. Оксиды металлов являются основной составляющей неорганических частиц в атмосфере. Также в различных отраслях промышленности, например, при производстве фарфора, керамических изделий, цемента, химикатов, медикаментов, пищевых продуктов, как сырье и полуфабрикаты используются пудра, гранулированные и сыпучие материалы, которые также вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды в случае нарушений технологических процессов очистки выбрасываемых газов.
Основной параметр, характеризующий состояние аэродисперсных систем в различных отраслях промышленности - концентрация частиц в технологических газах аспирации и фильтрации, а также в выбросных газах, загрязняющих атмосферу.
Эти системы неустойчивы во времени и пространстве. Электризация частиц, их седиментация, изменение дисперсного состава, адгезия и другие явления вносят в процесс измерения массовой концентрации приборами непрерывного контроля дополнительные погрешности. Поэтому правильный выбор соответствующих приборов является весьма актуальной задачей.
Размеры частиц в источниках выбросов различных производств могут составлять 0,1 ... 120 мкм в диаметре при их концентрации 0,3 мг/м3...150 г/м3. Мелкие частицы загрязняют воздух, которым мы дышим, а крупные частицы при их высокой концентрации отрицательно влияют на окружающую среду, что также нарушает условия жизни людей.
Основными средствами улавливания пыли являются рукавные и электростатические фильтры. Учитывая, что в ряде случаев такая пыль является конечным продуктом, имеющим высокую цену, например, при производстве цемента, то снижение эффективности работы фильтров приводит помимо загрязнения окружающей среду и к ощутимым финансовым потерям.
В России для контроля концентрации аэрозолей в промышленных условиях до последнего времени применяли технические средства, работа которых основана на различных методах: гравиметрическом [1], фотометрическом [2] и нефелометрическом [3.4}.
Гравиметрический метод измерения концентрации аэрозоля (ГОСТ 17.2.4.05-83) заключается в выделении частиц из пылегазового потока с последующим осаждением их на аналитическом фильтре и осушении. По величине привеса на фильтре с учетом объема пробы определяется массовая концентрация аэрозоля.
Концентрацию пыли в этом случае рассчитывают по формуле:

где m - масса пыли на фильтре, мг;
Qв - объемный расход воздуха, м3
t - время отбора пробы, ч.

Существенным преимуществом гравиметрического метода является возможность прямого определения массовой концентраций пыли и отсутствие влияния ее физико-химических свойств на результат измерения. К недостаткам следует отнести трудоемкость метода и длительность анализа.

Революционно новый гравиметрический метод пьезобалансового взвешивания осажденной пробы пыли был впервые успешно промышленно реализован фирмой KANOMAX в анализаторе респираторных аэрозолей модели 3521 (рис. 1) для контроля малых (0,01...10 мг/м3) концентрации в рабочей и жилой зонах

Принцип работы прибора заключается в периодическом отборе пробы аэрозольных частиц через импактор, который из общей массы частиц отделяет респираторные (до 10 мкм) фракции, в последующем их заряде на коронирующем электроде и затем осаждении на поверхности осадительного электрода. В качестве такого элетрода используется пьезоэлемент (кварц). Отбор же пробы осуществляется внутренним насосом прибора.

Кварцевый пьезоэлемент включен в цепь генератора электрических колебаний. При осаждении пыли на его поверхности изменяется вес пьезоэлемента и как следствие частота его колебаний. Изменение частоты линейно зависит от массы осажденной на элемент пыли и является величиной измеряемой весовой концентрации аэрозоля.

Фотометрический метод основан на абсорбции (ослаблении) интенсивности светового потока, вызванной его поглощением аэрозольными компонентами, а нефелометрический - на регистрации рассеянного отраженного светового потока, вызываемого аэрозольными частицами, находящимися в зоне действия основного светового потока.

Первый из них, абсорбционный, получил весьма широкое распространение для контроля запыленности в промышленных выбросах. Он реализован в изготавливаемых фирмой SICK (Германия) моделях OMD41, RM210 и FW56, а также в отечественном анализаторе ИКВЧ-С, выпускаемом Смоленским ФГУП "Аналитприбор".

Главным недостатком фотометрического абсорбционного метода является его низкая чувствительность при измерении малых концентраций аэрозольных частиц (менее 30мг/м3), а также невозможностью контроля высоких концентраций (более 10...12 г/м3) вследствие практически полного поглощения светового излучения.

В случае измерения малых концентраций аэрозольных частиц гораздо более эффективным оказывается нефелометрический метод, основанный на регистрации прямого, бокового и обратного рассеяния света для контроля промышленных процессов, являются приборы моделей FW100 FW200 фирмы SICK, АЭРОКОН-С производства НПО "ЭКО-ИНТЕХ", а метод бокового рассеяния света для контроля весовой концентрации аэрозолей в рабочей и жилой зоне используется в приборах АЭРОКОН производства НПО "ЭКО-ИНТЕХ", приборе модели 3431 фирмы KANOMAX, моделях TM-data, TM-digital, TM-F и TM-M фирмы HUND.



Рис. 1
Схема работы прибора KANOMAX 3521

Некоторый недостаток метода - влияние на результат измерения физико-химических свойств аэрозолей, что требует калибровки прибора на конкретный тип аэрозолей или ввода опытных поправочных коэффициентов. Это снижает удобство работы и увеличивает погрешность измерений. Тем не менее, приборы этого типа заняли ведущее положение на мировом рынке - именно их используют, осуществляя контроль пылевых выбросов промышленных предприятий.

На методе бокового рассеяния света работают также все известные приборы контроля счетной концентрации аэрозольных частиц, например АЗ-10 производства НПО "ЭКО-ИНТЕХ", модели 1.108 и 1.109 фирмы GRIMM, модели 3886 и 3887 фирмы KANOMAX. Эти приборы зарекомендовали себя с самой лучшей стороны при контроле параметров чистых помещений.

Также следует отметить применение этого метода для контроля весовой концентрации пыли в атмосферном воздухе фирмы GRIMM ( модели EDM 107/165, модель 180 и EDM365, позволяющие оценивать концентрации PM10; PM2,5 и PM1 в атмосфере жилой зоны.. и дать ссылки на прилагаемые документы. Скачать брошюру на приборы Grimm

Более серьезным недостатком нефелометрического метода прямого рассеяния при контроле весовой концентрации промышленных пылевых аэрозолей с широким дисперсным составом является резкая потеря чувствительности при измерении концентрации частиц диаметром более 8..10 мкм, что существенно снижает и даже исключает возможность их применения во многих отраслях. Поэтому эти приборы применяются в основном там, где выбрасываются мелкодисперсные аэрозольные частицы, и на выходе рукавных фильтров газоочистных установок для контроля их эффективности.

В этом можно убедиться, анализируя результаты экспериментов, приведенных в работе [6]. Здесь, в частности, приводится пример измерения чувствительности приборов прямого рассеяния при контроле концентраций аэрозоля AI203 различной дисперсности (рис. 2). Кстати, это явление наблюдалось и в опытах с другими видами аэрозолей, например с силикагелем.

Высокие температуры, вибрации, а также наличие аэрозолей, обладающих повышенными адгезионными свойствами и осаждающихся на измерительных оптических элементах приборов, существенно затрудняет использование этого метода в промышленных условиях для контроля работы газоочистных установок и часто приводят к загрязнению и помутнению оптических элементов приборов этого типа.

В последнее время на рынке стационарных средств непрерывного измерения концентрации аэрозолей появился новый вид приборов, работа которых основана на измерении индуцированного заряда на изолированном измерительном электроде, располагаемом в металлическом газоходе, по которому движется пылегазовый поток. Индуцированный заряд возникает при взаимодействии движущихся аэрозольных частиц с поверхностью электрода, при этом его величина пропорциональна массовой концентрации аэрозоля в широком диапазоне измерений.


Рис.2
Измерение чувствительности приборов в зависимости от диаметра частиц аэрозоля AI203:
синяя линия - система AMS фирмы PCME,
красная - пылемер FW101 фирмы SICK

Эти приборы называют трибоэлектрическими. Их можно разделить на приборы, измеряющие постоянную составляющую трибоэлектрического сигнала (электродинамических наведенный заряд). К первым относятся приборы фирмы Auburn, FilterSense, Babbit и Bindicator (США), фирм Dr. Foedichи MRU (Германия), ко вторым - электродинамические приборы серии S300 (S301/S303/S304/S305), приборы контроля рукавных фильтров Snifter фирмы Sintrol (Финляндия), а также модели приборов DT, DS и DA фирмы PCME (Англия).

Электродинамические приборы серии S300 отличаются оптимальным соотношением цены качества и успешно применяются в России на металлургических предприятиях, на предприятиях цементной промышленности и в других отраслях.

Опыт эксплуатации анализаторов запыленности серии S300 фирмы Sintrol показал, что они обеспечивают минимальные флуктуации показаний, нечувствительны к вибрациям в местах установки, надежны, долговечны, имеют хорошую повторяемость результатов измерений, просты и дешевы в обслуживании. Это в значительной мере решает проблемы контроля концентраций аэрозолей в различных отраслях промышленности, включая взрывоопасные, что выгодно отличает их от приборов на основе оптических методов контроля и трибоэлектрических приборов, работа которых основана на измерении постоянной составляющей трибоэлектрического сигнала.

Рассмотрим примеры использования анализатора S304 для осуществлении контроля работы электрофильтра при периодическом удалении пыли с осадительных электродов(рис. 3), а также при понижении напряжения на его коронирующих электродах (рис. 4).

Рис.2
Показания анализатора S304 при контроле работы электрофильтра (пример А)
Рис.4
Показания анализатора S304 при понижении напряжения на коронирующих электродах (пример Б)

Пример А. Условия измерения: концентрация пыли 25 мг/м3; скорость потока около 10 м/с; влажность 16%; температура 50...1000 оС; перепад давления около 20 мм вод. ст.; размер газохода 2х2 м; анализатор установлен за электростатическим фильтром на расстоянии 50 м. На рис.3 видно, что концентрация пыли во время удара резко увеличивается и так же резко падает до установленного значения. Четко прослеживается период работы механизмов встряхивая, что является следствием быстрой работы анализатора. Для сравнения приведен тренд контроля запыленности оптическим прибором. Нетрудно заметить, что оптический прибор, вследствие своей инерционности и уноса пыли потока, не позволяет оценить эффективность работы механизмов встряхивания. Аналогичные процессы наблюдаются и в случаях применения прибора для контроля эффективности работы рукавных фильтров при импульсной регенерации рукавов фильтра сжатым воздухом, что позволяет оперативно выявлять прорыв рукавов в секциях фильтра.

Пример Б. Условия измерения: концентрация пыли 10...20 мг/м3; скорость потока около 8,9 м/с; влажность 15,8%; температура 100...110оС; перепад давления около 30 мм вод. ст.; размер газохода 5х5 м; анализатор установлен за электростатическим фильтром на расстоянии 20м. Из рис. 4 видно, что снижение напряжения на коронирующих электродах повышает уровень концентрации пыли в отходящих газах. Также видно, что переходной процесс при изменении напряжения занимает около 2 ч. Данные получены с анализатором S304, имеющим длину зонда 300мм.

Таким образом, по показаниям анализаторов запыленности этого типа можно правильно выбрать напряжение на коронирующих электродах фильтра и период работы встряхивающих механизмов, что в результате значительно повысит эффективность работы фильтра и снизит концентрацию пыли на его выходе.

В соответствии со стандартом EN-14181, международным стандартом ISO 10155, а также сертификатами TUV (BlmSchV13; BlmSchV17; BlmSchV27 и BlmSchV30) эти приборы сертифицированы для количественного измерения выбросов в диапазоне 0...50 мг/м3 для различных промышленных предприятий, включая теплоэлектростанции мощностью более 50МВт, мусоросжигательные заводы, газоочистные установки, малые топливосжигающие установки и крематории, а также качественный контроль аэрозолей на выходе газоочистных установок с рукавными фильтрами. Приборы финской фирмы серии S300 (рис. 5) сертифицированы в России и внесены в Государственный реестр средств измерений под номером 32424-06.

Более подробно принцип действия этих приборов и их характеристики (см. таблицу) рассмотрены в работе [8].

Основными преимуществами анализатора S300 является то, что калибровка, поверка их работоспособности и метрологических характеристик может производиться с помощью переносных электростатических камер Фарадея и электронных генераторов стандартных сигналов.


Рис. 5 Анализатор серии S300 фирмы Sintrol (Финляндия)

Технические характеристики приборов S300 фирмы Sintrol
Объект измерения Твердые частицы в газовом потоке
Размер частиц 0,3 мкм и более
Диапазон измерения 0,1...1000 мг/м3
Диапазон показаний 0,1...3000 г/м3
Рабочие условия процесса:
Температура -20...300оC (стандартно) / 350...800о (по заказу)
Давление До 200 кПа, более 200 кПа (по заказу)
Скорость газового потока < 4 м/с
Влажность Не более 95% (без образования конденсата)
Принцип измерения Трибоэлектрический электродинамический метод измерения
Время демпфирования 10...180 с
Выходные сигналы Постоянного тока 4...20 мА (S303/S304/S305), релейные контакты (5 А, 24В постоянный или переменный ток), интерфейс RS-422 (S304/S305)
Условия окружающей среды:
Температура -20...+45оC
Влажность Не более 95% (без образования конденсата)
Материал:
Зонд Нержавеющая сталь
Изолятор зонда Тефлон, РЕЕК, керамика (в зависимости от температуры)
Корпус Алюминиевый
Питание 230 В (переменный ток)
24 В (постоянный ток)
Потребление энергии 8 Вт (в моделях с переменным током)
3 Вт (в моделях с постоянным током)
Масса 2,3 кг

Литература
1. Бретшнайдер Б. Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль: Пер. с англ. / Б. Бретшнайдер, И. Курфюрст. Под ред. А. Ф. Туболкина. - Л.: Химия, 1989 . с. 288.
2. Экологическая диагностика: Энциклопедия / Под общ. ред. В. В. Клюева. - М: Машиностроение, 2000. С. 496.
3. Онищенко А. М. Оптимизация инфракрасного контроля окружающей среды // Заводская лаборатория. - 1997. - №11. - Т.63. - С.17-25
4. Клименко А. П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли - М.: Химия, 1978.-С.208
5. KANOMAX model 3521 Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Kanomax-USA, 2006. C.14
6. William Averdieck, PCME ltd. Optimising the efficiency or dust control equipment with a noval forward-scatter particulate monitiring instrument., PCME materials.
7. Дудкин Н. И., Чумаков В. Н. Контроль пылевых выбросов в атмосферу: современные приборы. // Цемент и его применение. 2006. - №3. - С. 30-31
8. Дудкин Н. И., Козлов Д. Н. Проблемы контроля массовой концентрации аэрозолей // Экология производства, 2005. - №9. - С. 32-37

Постановление Правительства Москвы от 25 декабря 2007 г. N 1179-ПП «О мерах по снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха взвешенными частицами в городе Москве»

Постановление Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 29 декабря 2004 г. №156 "Об утверждении гигиенических нормативов 2.1.6.9.-11-2004 "Предельно допустимые концентрации суммы твердых частиц и их фракций PM 10, PM 2,5 в атмосферном воздухе населенных мест"


Авторы:  к. т. н. Дудкин Н. И., Адаев И. С.


« Возврат к списку


Опросные листы:


Нормативные документы:


Свидетельства о присвоении Знака качества-2007:


Сертификаты, свидетельства об утверждении типа, лицензии:

Rambler's Top100 Яндекс цитирования Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс.Метрика
Наверх