ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПЫЛИ И ГАЗА

Полезная модель относится к аналитической технике, в частности к переносным устройствам для отбора проб газов и может быть использована во время замены анода алюминиевого электролизера для определения состава отходящих газов на поверхности электролита.
Известно устройство для отбора проб газа или конденсата (патент РФ №82332, опубл. 20.04.2009 г.), которое содержит входные вентили, контейнеры высокого давления и датчики давления и температуры, отличающееся тем, что оно содержит два коллектора, на входе которых находятся диффузоры с расходящимися от них радиальными и симметрично расположенными относительно друг друга каналами, на концах которых смонтированы клапаны-отсекатели, соединенные с контроллером, управляющим их закрытием и открытием и регистрирующим данные, получаемые от объединенных в узлы замера датчиков давления и температуры.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования в качестве мобильного анализатора из-за громоздкости.
Известно устройство для отбора проб газа с примесью (патент РФ №2190840, опубл. 10.10.2002 г.), которое содержит герметичную рабочую емкость, выполненную в виде прозрачной трубки с помещенным внутри поглотителем примеси. Трубка снабжена входным патрубком забора газа и выходным патрубком. Устройство имеет средство принудительной прокачки газа, выполненное в виде мерного герметичного сосуда, заполненного жидкостью, входной патрубок которого соединен с выходным патрубком рабочей емкости. Средство принудительной прокачки газа имеет регулятор расхода жидкости, входной патрубок которого соединен с выходным патрубком мерного сосуда, а выходной патрубок - с атмосферой. Регулятор расхода жидкости выполнен в виде капиллярной трубки. Внутренний диаметр капиллярной трубки выбран пропорциональным объему отбираемой пробы и обратно пропорциональным времени пробоотбора. Длина капиллярной трубки выполнена пропорциональной объему отбираемой пробы и пропорциональной времени пробоотбора.
Недостатком устройства является наличие прозрачной трубки, которая в результате взаимодействия с фтористыми соединениями отходящих электролизных газов будет растворяться. Также устройство не предназначено для работы в повышенных температурах.
Известно устройство для отбора проб газов высокого давления (патент РФ №2193178, опубл. 20.11.2002 г.), которое содержит коаксиально размещенный в газопроводе зонд, соединенный с зондом пробоотборную трубку с запорным вентилем, дроссель в виде комбинированного сопла. Сопло состоит из последовательно соединенных входной, конфузорной, цилиндрической и выходной диффузорной частей. Устройство имеет вертикальную составную коническую камеру с верхней частью, переходящей в диффузорную часть комбинированного сопла, и нижней частью. Устройство содержит патрубок, размещенный в конической камере с возможностью осевого перемещения, анализатор пробы и дополнительную камеру, соединенную с конической камерой.
Данное устройство предназначено для стационарной работы и отбора проб газа в трубах, его использование как мобильного устройства для отбора проб газа при производстве алюминия невозможно вследствие неприспособленности к высоким температурам и разрушающему воздействия фторидов.
Известно устройство для отбора проб газов (патент РФ №2158421, опубл. 27.10.2000 г.), принятое за прототип, содержащее зонд, выполненный в виде конфузора, соединенную с зондом пробоотборную трубку, коническую камеру, пробозаборный патрубок и анализатор пробы. Пробозаборный патрубок выполнен в виде полого цилиндра с входным конфузором с углом конусности. Пробозаборный патрубок имеет рукоятку, установленную в нижней его части, и указатель скорости. На периферийной части нижнего основания конической камеры вертикально смонтирована пластинка с нанесенной по ее высоте шкалой скорости потока.
Недостатком устройства является неприспособленность его к работе с высокотемпературными газами алюминиевого производства. Данное устройство предназначено для стационарной работы отбора проб газа в трубах и его использование как мобильного устройства для отбора проб газа при производстве алюминия невозможно.
Техническим результатом является расширение возможностей отбора проб газа, обеспечение надежности работы устройства за счет меньшего износа материалов пробоотборника в результате использования огнеупорных материалов.
Технический результат достигается тем, что устройство дополнительно содержит шприц для отбора проб пыли и газа, соединенный со штуцером пробоотборной трубки, которая выполнена в виде Г-образной формы, и внутри и снаружи покрытой огнеупорным материалом, например, кремнеземной тканью, и размещена в жестком каркасе, при этом в верхней части зонда выполнен паз для установки съемного картриджа с керамическим фильтром, а в нижней части зонда установлена огнеупорная вставка, выполненная из керамического материала.
Переносное устройство для отбора проб пыли и газа поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - переносное устройство для отбора проб пыли и газа, где:
1 - зонд, выполненный в виде конической насадки;
2 - огнеупорная вставка;
3 - паз для установки съемного картриджа с керамическим фильтром;
4 - керамический фильтр;
5 - шприц;
6 - анализатор пробы;
7 - тройник;
8 - пробоотборная трубка;
9, 10 - штуцера;
11 - жесткий стальной каркас.
Переносное устройство для отбора проб пыли и газа состоит из зонда 1 (фиг. 1), выполненный в виде конической насадки с огнеупорной вставкой 2 по краю, выполненной из керамического материала, паза 3 для установки съемного картриджа с керамическим фильтром 4 для пылеулавливания. Огнеупорная вставка выполнена в виде керамического кольца и закреплена с зондом. Установка в паз зонда съемного картриджа с керамическим фильтром позволяет произвести очистку отобранных проб газа ввиду их запыленности, и повысить точность и достоверность определения состава отходящих газов. Забор летучих и газообразных компонентов производится при помощи специального стеклянного заборного шприца 5 с тефлоновым поршнем, соединенным с противоположным концом от зонда пробоотборной трубки. Газовый анализ производится при помощи встроенного анализатора пробы 6, представляющий собой прибор с размещенным на нем газовым штуцером и цифровой выдачей измеренной информации, анализ которой осуществляется. Анализатор проб закреплен с устройством через тройник 7. Пробоотборная трубка 8 имеет Г-образную форму и служит для доставки отобранных проб в анализатор, соединена с зондом и шприцом через штуцера 9 и 10. Для предотвращения воздействия высоких температур на пробоотборную трубку используется покрытие из огнеупорного материала внутри и снаружи, например, из кремнеземной ткани KT-11. Для фиксации прямого угла между осью заборного шприца и зонда, и создания жесткой конструкции используется стальной каркас 11.
Переносное устройство для отбора проб пыли и газа используется для забора пыли и газов с участка открытого электролита при замене анода. Устройство частично вводится в ванну электролизера на высоту 0,5 м от расплава концом зонда 1 с огнеупорной вставкой 2, в паз 3 которого установлен съемный картридж с керамическим фильтром для пылеулавливания 4. Производится отбор газовой пробы путем создания разряжения при помощи заборного шприца 5. При этом, отбираемая газовая проба, содержащая возгоны металлов и пыль, фильтруется через керамический фильтр 4, установленном в съемном картридже. Возгоны металлов и пыль осаждаются на керамическом фильтре, а проба очищенного газа поступает в анализатор проб 6, закрепленным с устройством через тройник 7, и в полость шприца 5 через пробоотборную трубку 8, соединенную одним концом с зондом через штуцер 10, а другим - с шприцом через штуцер 9. Пробоотборная трубка зафиксирована в стальной каркас 11, обеспечивающий жесткость конструкции и создания направленного потока. По мере забивания керамического фильтра периодически с частотой, зависящей от содержания возгонов металлов и пыли в пробе газов осуществляется изъятие фильтра и его очистка от осадка, который также отправляется на анализ.
Переносное устройство для отбора проб пыли и газа позволяет произвести отбор проб газа и пыли по всей периферии алюминиевого электролизера, что позволит провести оценку технологического состояния и выявить участки с отклонениями по содержанию компонентов электролита, то есть произвести мониторинг и диагностику состояния технического объекта для принятия последующих оперативных мер. Если согласовать данные по выбросам с удельной поверхности с результатами рентгеноспектрального анализа проб электролита, отобранных на момент отбора и замера, можно с достаточной точностью и быстро определить криолитовое отношение и отношение добавок на текущий момент.