Усовершенствованная технология проведения теплотехнических измерений на газоходах ТЭЦ и котельных
Теплотехнические измерения на газоходах, в том числе и дымовых трубах с большой площадью поперечного сечения, представляют собой измерения полей концентраций отдельных газообразных компонентов, скорости (расхода) дымовых газов, их температуры, давления и влажности в измерительных сечениях. При этом выполняются измерения этих величин в определенных точках сечения. Очередность выполнения измерений в точках может быть любой. Характеристиками этих полей являются средние значения измеряемых величин по сечению и их коэффициенты неравномерности [1, 2]. Для сечений круглой формы измерительные точки находятся на двух взаимно перпендикулярных линиях, пересекающихся в центре поперечного сечения дымовой трубы.
С учетом того, что поток дымовых газов в трубе может быть ламинарным, турбулентным или расслоенным, более рациональными являются измерения упомянутых величин в измерительных точках не поочередно, а одновременно в четырех из них, расположенных на перпендикулярных линиях и удаленных от внутренней поверхности трубы на равные расстояния.
Существенные расхождения результатов таких измерений указывают на неравномерность поля без вычисления его коэффициента неравномерности. Кроме того, одновременные измерения в четырех точках значительно сокращают общее время измерений полей по сравнению с поочередными измерениями в отдельных точках.
Устройства, уменьшающие трудоемкость таких измерений при поочередном выполнении измерений локальных значений упомянутых величин в отдельных измерительных точках, рассмотрены авторами в предыдущей статье [3].
В данной статье рассматривается более совершенное устройство, позволяющее выполнять измерения полей при одновременном измерении в четырех или двух точках (рис. 1, 2), а также поочередно в каждой точке. Устройство, показанное на рис. 1, представляет собой четыре луча 4, расположенные под углом 90О друг к другу и скрепленные между собой в узле 3. В случае необходимости два луча могут быть скреплены в линию и образовывать две несвязанные между собой линии (рис. 2). Каретка 5 устанавливается на каждом из лучей 4, представляющих собой два параллельно натянутых троса. Каретка 5 закрепляется на одном из тросов, второй трос она охватывает своей трубчатой направляющей, которая скользит по нему. Она устанавливается в нужную измерительную точку посредством перемещения троса при повороте колеса, расположенного снаружи трубы.
Для установки устройства в трубе необходимо в стене дымовой трубы просверлить четыре отверстия диаметром 150-170 мм.
На рис. 2 показано устройство для измерения полей в горизонтальных газоходах. В этом варианте устройства две линии лучей между собой никак не скреплены.
Устройство по рис. 1 легко трансформируется в устройство по рис. 2 и наоборот. Датчики и конец гибкой пробоотборной трубки с входным отверстием крепятся на каретках. При этом в качестве измерительных приборов в основном применяются переносные средства измерения. Каретки и закрепленные на них датчики после окончания измерений демонтируются и могут применяться для измерений на других трубах.
Высокая коррозионная активность дымовых газов не представляет проблемы, т.к. устройство применяется периодически и кратковременно, а изготовленные из коррозионно-стойкого металла элементы устройства, находящиеся постоянно в дымовой трубе, легко заменять новыми. К их концам крепят новые куски несущих элементов, которые затягивают внутрь трубы, вытаскивая из нее ранее находившиеся там элементы. Стоимость этих кусков незначительна. Не представляет проблемы и первоначальная установка несущих элементов устройств.
С учетом изменения аэродинамики потока дымовых газов в трубе (уменьшение нагрузки летом и увеличение ее зимой, выведение оборудования в ремонт и его последующее включение в работу, переход от сжигания газа к сжиганию мазута и т.д.) возникает необходимость в год проводить 4-5 измерений полей, в том числе и зимой. Так как несущие элементы устройства постоянно находятся в трубах, то повторные периодические измерения полей в их измерительных сечениях не так трудоемки, как первые.
В последнее время в теплоэнергетике получают широкое применение автоматизированные системы контроля (АСК) выбросов, устанавливаемые на дымовых трубах. При этом становится более актуальным и определение средних значений по сечению и коэффициентов неравномерности полей концентрации загрязняющих веществ, скорости и температуры дымовых газов в измерительных сечениях труб [4]. Это необходимо как для исследования объекта контроля [5] и метрологической аттестации АСК выбросов, так и периодического (раз в 6 месяцев) контроля метрологических характеристик АСК выбросов.
Кроме того, рассматриваемое устройство может найти применение при проведении научно-исследовательских работ, наладке топливосжигающего оборудования, контроле выбросов загрязняющих веществ в атмосферу переносными приборами, замене непрерывных АСК выбросов на объектах контроля с постоянным режимом работы, т.е. с мало изменяющимися выбросами, системой контроля выбросов переносными приборами, построенной на базе предлагаемого устройства.
Дальнейшее сокращение времени измерений полей может быть достигнуто посредством автоматизации измерительных и вычислительных операций этих измерений.
Общая стоимость системы около 1 млн руб. С учетом того, что одна переносная система контроля может применяться на нескольких трубах, а стоимость одной из упоминаемых АСК выбросов от 5 до 25 млн руб., то, руководствуясь принципом разумной достаточности, можно сделать вывод, что применение устройства дает существенный экономический эффект.
Литература
- 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.
- ГОСТ 17.2.4.06-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения.
- Емельянчиков В.И., Елисеенко Ю.Ю. Теплотехнические измерения на газоходах котлоагрегатов с большой площадью поперечного сечения // Новости теплоснабжения. 2014. No 2.
- Емельянчиков В.И. Автоматизированная система контроля выбросов вредных веществ в атмосферу для дымовых труб ТЭЦ и котельных // Энергетика и ТЭК. 2011. No 7-8.
- ГОСТ 34.601-90. Автоматизированные системы. Стадии создания: ИПК «Изд-во стандартов», 2000.