Badanie odpylaczy

kotłowych.

Co to jest odpylacz kotłowy?

Odpylacze to urządzenia służące

odpylaniu

gazu, czyli procesowi rozdziału fazy

stałej

i gazowej w polu sił zewnętrznych.

Podział odpylaczy:

1. Odpylacze mechaniczne
• grawitacyjne
• inercyjne
• odśrodkowe
Wykorzystuje się w nich efekt różnicy

masy ziarna pyłu i molekuły gazu.

Podział odpylaczy.

2.

Odpylacze filtracyjne –

wykorzystujące efekt różnicy

wielkości ziarna pyłu i wielkości

przekrojów przepływowych gazu w

labiryntowej strukturze filtracyjnej.

3.

Odpylacze elektrostatyczne –

wykorzystujące efekt przyciągania

uprzednio naładowanego, głównie

powierzchniowo, ziarna pyłu przez

elektrodę o przeciwnej biegunowości.

Aparatura pomiarowa.

Pomiary dokonujemy za pomocą pyłomierza

grawimetrycznego. Układ pomiarowy tworzą:

• Sondy aspiracyjne
• Rurki spiętrzające
• Separatory pyłu
• Przepływomierze
• Urządzenia zasysające oraz regulujące częściowy

strumień gazu

• Urządzenia do pomiaru parametrów stanu gazu

oraz jego składu

Aparatura pomiarowa:

W zależności od składu gazu może zawierać również

wilgotnościomierz lub miernik temp. punktu rosy i
analizator składu spalin. Ponadto pyłomierz
powinien zawierać przyrządy potrzebne do
pomiaru stanu głównego i częściowego stanu
gazu.

(Części urządzenia które narażone są na korozję ze

względu na środowisko pracy, powinny być
wykonane z materiałów gładkich, odpornych na
korozję.)

Sondy aspiracyjne.

Służą one do pobierania próbek gazu z kanału

przepływowego. Powinny być wyposażone w
wymienne końcówki aspiracyjne cechujące się
możliwie najmniejszymi zaburzeniami przepływu.
Obliczeniową średnicę wlotową końcówki
aspiracyjnej „da” należy określić w metrach z
dokładnością do 0,05 mm.

Końcówka pomiarowa

powinna być ustawiona równolegle do strumienia
przepływającego gazu, jej odchylenie nie powinno
przekraczać 5 st., strzałka ugięcia sondy również
nie powinna przekraczać 5 st.

i nie dopuszczać do nadmiernych drgań.

Sondy aspiracyjne.

Obliczenia prowadzimy w oparciu o

wzory:

• Dla ostrej krawędzi wlotu

•

da - średnica wlotowa końcówki aspiracyjnej

•

dz - średnica zewnętrzna końcówki aspiracyjnej

•

dw - średnica wewnętrzna końcówki aspiracyjnej

• Dla płaskiej krawędzi wlotu

2

w

z

a

d

d

d





2

2

2

2

w

w

z

a

d

d

d

d



















Sondy aspiracyjne (schematy)

Końcówka z ostrą krawędzią

wlotu

Końcówka z płaską krawędzią

wlotu

Rurki spiętrzające.

Służą do pomiaru prędkości przepływu
głównego strumienia gazu. Możemy stosować
trzy rodzaje urządzeń:
1. walcowa rurka spiętrzająca
2. sonda prędkościowa
3. rurka spiętrzająca typu „S”
Warunki ustawienia i strzałki ugięcia są takie
same jak dla końcówek aspiracyjnych.

Rurka spiętrzająca.

Rurka spiętrzająca jest odpowiednia do

wszystkich rodzajów pomiarów i nie
wymaga wzorcowania. Małe wymiary
otworów piezometrycznych w rurce
sprawiają iż jest ona podatna na
zatykanie się pyłem. Podczas
pomiarów zalecane jest więc jej
przedmuchiwanie obu przewodów
impulsowych.

Rurki spiętrzające.

Walcową rurkę spiętrzającą oraz rurkę

spiętrzającą typu „S” zaleca się
stosować w przypadku kanałów o
średnicy hydraulicznej większej niż 1
metr, przy dużych zapyleniach i
króćcach pomiarowych o małej
średnicy.

Walcowa rurka spiętrzająca.

Rurka spiętrzająca typu „S”.

Separatory pyłu.

Służy on do oddzielenia pyłu z pobranej próbki, powinien

zapewnić skuteczność separacji cząstek pyłu o
średnicy 0,3 μm nie mniejsza niż 98%. Do tego celu
mogą posłużyć : tkaniny filtracyjne, wata krzemowa,
bibuły i patrony filtracyjne. Muszą one spełniać
warunki danego pomiaru i posiadać odpowiednią
skuteczność separacji pyłu. Przy dużych stężeniach
pyłu należy stosować mikro-cyklony jako wstępny
stopień separacji. Należy zapobiegać kondensacji pary
wodnej stosując izolację termiczną lub ogrzewanie.
Droga przepływu zapylonego gazy od końcówki
aspiracyjnej do separatora powinna być możliwie
krótka, a w przypadku pomiarów dokładnych prędkość
powinna być większa niż 15 m/s.

Separatory pyłu.

Przy małych stężeniach pyłu poniżej 0,05 g/m3 oraz

w przypadku gazów charakteryzujących się
wysoką temp. punktu rosy powyżej 323K zaleca
się montowanie separatora pyłu bezpośrednio za
końcówką aspiracyjną

- Jest to tak zwana filtracja wewnętrzna.

Przepływomierze.

Przepływomierz to przyrząd pomiarowy służący do

pomiaru objętości lub masy materii poruszającej się

przez daną powierzchnię prostopadłą do kierunku

przepływu.

W pomiarach dokładnych odpylaczy kotłowych do

pomiaru strumienia objętości należy stosować zwężkę

pomiarową lub zalegalizowany gazomierz wraz z

przepływomierzem pływakowym. Nie należy stosować

gazomierza jako jedynego miernika przepływu ze

względu na nadmierny błąd pomiaru występujący

przy stosunkowo krótkich czasach pomiaru.

W pomiarach orientacyjnych można stosować dowolny

rodzaj przepływomierza pod warunkiem, że został on

sprawdzony przed pomiarami.

Urządzenia zasysające oraz regulujące
częściowy strumień gazu.

Urządzenia zasysające służą do zapewnienia

równomierności zasysania objętości gazu przez cały czas
pomiarów. W przypadku zastosowania gazomierza o
konstrukcji niedostosowanej do pracy przy podciśnieniu
należy go zamontować za urządzeniem zasysającym w
celu uniknięcia zgniecenia komory gazomierza na skutek
działania ciśnienia atmosferycznego.

Urządzenia regulujące powinny zapewniać regulację

strumienia zasysającego gazu. Zalecane są dwa sposoby:

• Tyrystorowa regulacja obrotów silnika urządzenia

zasysającego

• Regulacja zaworem doprowadzającym powietrze z

otoczenia do przewodu zasysającego

Urządzenia do pomiaru parametrów
stanu gazu oraz jego składu

• Termometry cieczowe do pomiaru temperatury

głównego strumienia gazu w kanałach o średnicy

hydraulicznej mniejszej niż 0,5m. W przypadku

większych średnic należy stosować termometry

rezystancyjne lub termoelektryczne.

• Mikromanometry cieczowe lub przetworniki

elektropneumatyczne o czułości nie gorszej niż 5Pa

stosuje się do pomiaru ciśnienia gazu.

• Odwadniacz, w którym gaz osiąga temp. punktu rosy i

następuje kondensacja pary wodnej oraz osuszacz

wypełniony substancją pochłaniającą wilgoć służą do

określenia zawartości wilgoci. Przyrządy te połączone

szeregowo tworzą separator wilgoci.

• Psychometr (wilgotnościomierz) składający się z

termometru suchego i mokrego, w psychometrze nie

powinno następować wykraplanie się pary wodnej.

Przekrój pomiarowy:

-W pomiarach dokładnych lub technicznych przekrój

pomiarowy powinien być usytuowany na prostym, wolnym
od zaburzeń przepływu na odcinku pionowym o długości
l≥5D przed przekrojem pomiarowym i o długości l≥2D za
przekrojem pomiarowym.

-Dla przewodów kominowych z wylotem do atmosfery

wymagana odległość przekroju pomiarowego do korony
komina wynosi l≥5D .

Jeżeli spełnienie tych wymagań jest niemożliwe wówczas minimalne długości prostych kanału

przepływowego należy przyjmować:

Przekrój pomiarowy:

-Jeżeli stwierdza się dużą nierównomierność

przepływu lub występują ujemne i minimalne
ciśnienia dynamiczne, a liczba takich punktów
przekracza 10% to zaleca się zmienić usytuowanie
przekroju pomiarowego i postąpić zgodnie z w.w.u.
Tabelą.

-Najmniejsza odległość punktu pomiarowego od

wewnętrznej ściany kanału wynosi 0,03 D i nie
może być mniejsza niż 3cm.

-Wewnętrzne wymiary liniowe przekroju

pomiarowego należy zmierzyć z dokładnością ± 1%
(lub dane z aktualnej dokumentacji technicznej).

Liczba punktów pomiarowych

-dla kołowego przekroju pomiarowego

-dla prostokątnego przekroju pomiarowego

Króćce pomiarowe

-Sondy i rurki spiętrzające zaleca się

zaopatrywać w jarzma mocujące z gwintem
zewnętrznym M 64x4.

-Średnica wewnętrzna przelotu oraz długość

króćca pomiarowego powinny zapewniać
swobodne wprowadzenie do wnętrza
kanału przepływowego sondy aspiracyjnej,
rurki spiętrzającej, termometru oraz jeśli
jest to podyktowane warunkami
pomiarowymi, separatora płynu i
anemometru.

Przygotowanie pomiarów:

• Należy wykonać badania wstępne obejmujące:
-wyznaczenie wymiarów przekroju pomiarowego,
-ustalenie prawidłowej lokalizacji przekroju

pomiarowego króćców,

-ustalenie prawidłowego działania oraz poprawności

wskazań aparatury pomiarowej,

-wyznaczenie rozkładu prędkości gazu w przekroju

pomiarowym,

-wyznaczenie parametrów stanu dla głównego

strumienia gazu jak temp., ciśnienie, skład
chemiczny i w miarę możliwości określenie temp.
punktu rosy lub zawartości wilgoci w gazie.

Dobór średnicy końcówki
aspiracyjnej i przewidywany
czas pomiaru

• Średnicę końcówki aspiracyjnej zaleca się dobierać dla

największej spodziewanej prędkości głównego
strumienia gazu w m/s i przy założeniu przewidywanej
wielkości częściowego strumienia gazu w m3/h
obliczając ją wg. wzoru:

• Przewidywany minimalny czas pomiaru należy ustalić

wg. wzoru:

Przygotowanie filtrów
mierniczych

• Filtry miernicze należy oznaczyć numerami

porządkowymi a następnie suszyć w temp. 105-
107C przez 2h.W celu ustalenia stałej masy należy
osuszone filtry studzić w eksykatorze przez 30-
45min, a następnie zważyć z dokładnością do
0,0001g. Dopuszczalny błąd wyznaczania masy
zawiera się w granicach ± 1% . Zważone filtry
przed zamocowaniem ich w separatorze pyłowym
należy przechowywać w szczelnych pojemnikach.

Sprawdzanie szczelności
pyłomierza

• Szczelność zmontowanego toru aspiracji gazu

sprawdzić na zewnątrz kanału przepływowego w
następujący sposób:

- zatkać otwór wlotowy końcówki aspiracyjnej,
- przy otwartym zaworze odcinającym i regulującym

pyłomierza uruchomić pompę zasysającą, a
następnie zawór regulacyjny ustawić tak, aby
podniesienie przed przepływomierzem wynosiło
około 200hPa. Układ uważa się za szczelny, jeżeli
przepływomierz wskazuje zero z tolerancją ± 5Pa.

Rodzaje pomiarów

• Pomiary dokładne (I): wykonuje sie je przy

wymaganych minimalnych błedach pomiarów,
przeprowadza sie 3 do 6 kolejnych pomiarów w
ujednoliconych warunkach pomiarowych ;

• Pomiary techniczne (II): wkonuje sie je w

warunkach eksploatacyjnych, nalezy
przeprowadzić min 2 pomiary w mozliwie
ujednoliconych warunkach pomiarowych ;

• Pomiary orientacyjne (III): wykonuje sie je dla

rozeznania, wystarczy zwykle jeden pomiar

Wykonanie pomiaru

• odczyty wskazań należy wykonywać w

jednakowych odstepach czasu zależnie od rodzaju
pomiarów;

• czas pobierania próbki gazu powinień być

jednakowy i nie krótszy niz 3 minuty;

• liczbę pojedyńczych pomiarów ustala się zgodnie z

rodzajem pomiarów;

• w czasie pomiarów strumień objętości zasysanego

gazu nie powinien być mniejszy niz wartość
minimalna

Warunek izokinetyczności
zasysania

• W każdym punkcie przekroju pomiarowego

zasysanie powinno odbywać sie izokinetycznie, tzn.
przy prędkości wlotowej gazu do końcówki
aspiracyjnej(w

aj

) równej miejscowej prędkości

przepływu gazu (w

j

) opływajścego ją z zewnątrz

• ścisłe spełnienie warunku jest trudne i dlatego

uznaje się za prawidłowe wyniki pomiarów, podczas
których średnia wartość ilorazu prędkości H
obliczana jest dla n wykonywanych pomiarów miesci
się w granicach określonych przez rodzaj pomiaru.

Sondowanie przekroju
pomiarowego

• W pomiarach dokładnych i technicznych należy

pobierać próbki gazu do sondy aspiracyjnej ze
wszystkich punktów pomiarowych , jednocześnie
nalezy mierzyć ciśnienie spiętrzenia lub prędkość
przepływu gazu;

• W pomiarach orientacyjnych należy:

- przed właściwym pomiarem wyznaczyć rozkład
ciśnienia spiętrzenia lub
prędkość gazu wzdłuż osi pomiaru

Pomiar masy zebranego pyłu

• Filtry miernicze z zebranym pyłem należy suszyć

przez 2h w temperaturze 105 -107 ºC do stałej masy

• W celu ustalenia stałej masy należy wysuszony filtr

studzić przez 30 – 45 minut, a następnie zważyć z
dokładnością do 0,0001 g, następnie powtórzyć
wykonane czynności;

• Nalezy przyjąć, że badany filtr osiągnął stała masę,

jeżeli wyniki dwóch kolejnych ważeń nie różnią sie
między sobą więcej niż o 0,1 %

• Nalezy uwzględnić masę pyłu osadzonego w

przewodach pyłomierza, dodając ja do masy pyłu
zebranego w separatorze

Obliczanie wyników pomiaru

• Średni wynik pomiaru danej wielkości

• Gęstość gazu.

przy obliczaniu gęstości gazu nie bierze sie pod
uwagę jego zapylenia, należy uwzględnić jedynie
obecność poszczególnych składników gazowych
oraz pary wodnej

Obliczanie wyników pomiaru

• Obliczenia dla częściowego strumienia gazu

- należy określić prametry stanu gazu dla
strumienia częściowego korzystając ze wzorów
odpowiednich dla danego sposobu pomiaru
- częściowy strumień objętości gazu zasysanego do
pyłomierza nalezy obliczyć dla parametrów stanu
gazu panujacych w odcinku pomiarowym
przepływomierza w zalezności od rodzaju
zastosowanego przepływomierza
- masę zebranej próbki pyłu nalezy obliczyć poprzez
odjęcie masy pyłu osadzonego w przewodach
pyłomierza od masy pyłu osadzonego w separatorze

Obliczenia wyników pomiaru

• Obliczenia dla głównego strumienia gazu

- należy określić prametry stanu gazu dla
strumienia częściowego korzystając ze wzorów
odpowiednich dla danego sposobu pomiaru
- prędkość przepływu gazu w kanale nalezy
obliczyć dla parametrów stanu gazu panujących w
przekroju pomiarowym
- stężenie pyłu w głównym strumieniu gazu należy
policzyc w warunkach pomiarowych i umownych

Ocena błedów pomiaru

• Błędy pomiaru steżenia i strumienia masy zależą

głównie od zmienności warunków pomiaru, stopnia
nieizokinetyczności zasysania próbek zapylonego
gazu i predkości przepływu gazu w kanale

• Istotny wpływ na wzrost błędu pomiaru stężenia i

strumienia masy pyłu ma nie korzystna lokalizacja
przekroju pomiarowego i zmiany strumienia
objętości gazu w kanale występujące podczas
wykonywania pomiaru

• Przy optymalnych warunkach i spełnieniu

wszytskich wmagań mozna przyjmować, że błąd
pojedyńczego pomiaru stężenia pyłu wynosi ok
±10%

Dziękujemy za uwagę.