Как правильно выбрать расходомер для измерения отходящих дымовых газов в системах экомониторинга

Рубрика: Технологии и решения

Для системы контроля загрязнения воздуха нужен расходомер, который обеспечит точные измерения, будет прост в монтаже, настройке и эксплуатации и не потребует постоянного обслуживания. Идеально, если прибор можно поверить без демонтажа с высокой трубы и остановки технологического процесса.

Подобрать расходомер, который отвечает всем перечисленным критериям, можно, если обратить внимание на термально-массовые расходомеры FCI.

В статье рассмотрим, какие сложности есть в измерении отходящих дымовых газов, какие технологии существуют на рынке и на что обратить внимание при выборе термально-массовых расходомеров для систем контроля загрязнения воздуха.

Материал будет особенно полезен специалистам, кто занимается подбором компонентов для системы экологического мониторинга и их последующим обслуживанием.

Цель измерения расхода газа

Контроль выбросов в атмосферу начинается с точного и надежного измерения расхода газа. Всем известна старая отраслевая истина, которая гласит: «Вы не можете контролировать то, что не можете измерить». Это полностью справедливо и здесь. Современные установки на заводах почти во всех отраслях оснащаются системами контроля загрязнения воздуха отходящим дымовым газом. Но они могут оказаться неэффективными, если расходомер, как важнейший элемент системы, проводит измерения неточно или не обладает требуемой надёжностью и стойкостью к сложным условиям эксплуатации.

Обратимся к блок-схеме на рисунке 1. На ней показано, что перед запуском технологического процесса идёт настройка оборудования. При этом отлаженная установка в дальнейшем требует постоянного контроля, чтобы технологический процесс шел оптимально. Если этого не происходит, мы опять возвращаемся к настройке. Стоит обратить внимание, что в центре этой блок-схемы находится процесс измерения, который определяет дальнейшие действия: оценку и контроль результатов и настройку.

Качественная блок-схема жизненного цикла производственной установки

Рисунок 1. Качественная блок-схема жизненного цикла производственной установки

Для непрерывного мониторинга требуется система постоянного контроля выбросов в атмосферу – CEMS. В России эти системы регулируются ФЗ 219 «Об охране окружающей среды» и приказами Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации.

Итак, зачем измерять расход отходящих дымовых газов? У этой задачи 3 цели: соблюдение государственных нормативных требований, контроль технологического процесса и узел учёта для оплаты штрафных санкций. Поэтому, и учитывая также сложность процесса измерения дымовых газов, необходимо использовать решение, которое работает точно и надежно в широком диапазоне расходов и суровых условиях с искаженным и спиралевидным профилем потока.

Сложности при измерении расхода дымовых газов

Сложности при измерении расхода дымовых газов

Дымовые газы — это парниковые газы смешанного состава, которые являются побочным продуктом процессов промышленного горения. Как правило, дым удаляется через большую трубу, круглые или прямоугольные газоходы или вентиляционные трубопроводы, присоединенные к технологическому или промышленному производственному оборудованию: котлу, печи, парогенератору, через которые отходящие газы покидают рабочую зону.

В зависимости от типа промышленного предприятия, протекающих процессов, используемого топлива и уровня эффективности горения, дымовые газы обычно представляют собой смесь углеводородов и неорганических компонентов:

  • SO2 (диоксид серы). Очень токсичен. Симптомы при отравлении — удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.
  • СO (угарный газ). Очень токсичен. Признаки отравления: головокружение, шум в ушах, мерцание перед глазами, судороги, потеря сознания, кома.
  • NO (оксид азота II). Токсичен. Вызывает отек легких, оказывает действие на кровь, приводя к образованию метгемоглобина. Может привести к смерти. Эффекты могут быть отсроченными.
  • NO2 (диоксид азота IV). Особо токсичен. Числится в списке сильнодействующих ядовитых веществ, сильнейшим неорганическим ядом. Вызывает отёк лёгких, изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание гемоглобина.

Измерение потока дымовых газов - нестандартная и сложная задача. Расход дымового газа постоянно изменяется в зависимости от сырья, находящегося в производстве, графиков рабочей нагрузки и сезонных колебаний температуры и влажности. Эта изменчивость может привести к нерегулярным вихревым потокам в дымоходе, которые трудно измерить без многоточечной схемы.

Монтаж и настройка расходомеров на трубах большого диаметра, прямоугольных дымоходах и вентиляционных каналах имеют целый ряд особенностей, которые часто сопровождаются дополнительными затратами на строительно-монтажные работы. При этом решение этих особенностей еще не гарантирует надёжную работу всей системы CEMS. Отсутствие прямолинейных участков трубопровода, искаженный профиль потока, низкие скорости газа и необходимость гибкой регулировки являются общими проблемами для большинства технологий измерения расхода. Кроме того, газ может быть грязным, с большим количеством взвесей, высокой температуры, что может привести к ухудшению качества измерений, а также засорению и загрязнению сенсора расходомера. Всё это приводит к дополнительным сервисным работам по техническому обслуживанию или преждевременному выходу прибора из строя.

Выбор доступных технологий измерения расхода

Для комплектации системы экологического мониторинга в первую очередь необходимо выбрать подходящую технологию:

  • расходомеры, работающие по перепаду давления,
  • ультразвуковые расходомеры,
  • термально-массовые расходомеры.

Выбор доступных технологий измерения расхода

Все эти технологии имеют свои преимущества и недостатки. Инженеры и технологи при выборе должны учитывать геометрию трубопровода и профиль потока, наличие грязи и налипаний, особенности монтажа, настройки и калибровки расходомера, температуру и влажность газа, сокращение работ, связанных с обслуживанием, и понимать выгоду от точных измерений применительно к их конкретной задаче.

Острый вопрос – поверка расходомера. Желательно выбрать такой прибор, который будет обладать максимально возможным межповерочным интервалом. А для проведения процедуры поверки не потребуется производить демонтаж или останавливать технологический процесс, так как всё это сопряжено с большими затратами для предприятия.

Острый вопрос – поверка расходомера

Учитывая эти факторы, а также особенности работы предприятия, условия окружающей среды, графики технического обслуживания, затраты на электроэнергию и рентабельность инвестиций, вскоре после начала поиска оптимального решения будет легко сузить поле для выбора.

Термально-массовые расходомеры

Для точного и надёжного измерения расхода отходящих дымовых газов мы, компания «НТА-Пром», предлагаем термально-массовые расходомеры компании FCI (Fluid Components International). Они обладают рядом технических преимуществ, которых нет у других технологий.

С термально-массовыми расходомерами FCI проводить измерение можно одновременно в 8 точках.

Если в потоке горячих дымовых газов есть завихрения, то более точные результаты обеспечит многоточечное измерение с возможностью усреднения. С термально-массовыми расходомерами FCI проводить измерение можно одновременно в 8 точках. Точное количество точек определяется конкретной задачей.

Сложность монтажа – еще один фактор, влияющий на выбор расходомеров. Для одних нужны монтажные площадки на разной высоте, для других – точки установки, где газ имеет более низкую температуру, для третьих – системы продувки, так как пыль и грязь в момент забивает сенсоры. Справятся с этими сложностями расходомеры, которые обладают широким выбором опций по монтажу, устанавливаются в одной плоскости и у которых нет точек застоя продукта, где пыль, взвеси и золы забьют сенсоры чувствительного элемента.

Как раз такими характеристиками обладают расходомеры FCI в стандартной и высокотемпературной версии.

Если смотреть на задачу измерения расхода газа в разрезе всего жизненного цикла системы мониторинга, следует сразу понять и решить, как поверять расходомер. Найти поверочную установку с многометровой трубой и горячим газом не удастся. Да и проводить демонтаж приборов, останавливать половину завода без финансового ущерба для предприятия тоже не получится.

Интервал между поверками термально-массовых расходомеров FCI – 5 лет. Более того, проведение поверки возможно по месту эксплуатации без остановки технологического процесса и демонтажа прибора имитационным методом.

Обратить внимание необходимо и на важность калибровки расходомера. На первый взгляд может показаться, что это последнее, о чём нужно задумываться. Но как показывает наш опыт – это далеко не так. Мы изучили этот вопрос и подробно описали его в статье «Зачем нужна калибровка расходомеров на реальном газе»?.

Выводы

Когда Вы выбираете технологию измерения отходящих дымовых газов, сравнивайте такие критерии, как точность, надежность, затраты на приобретение, затраты на установку и настройку и стоимость жизненного цикла. Так Вы увеличите вероятность выбора наилучшего решения.

Если возникла проблема, обратитесь к Вашему поставщику расходомеров – компании «НТА-Пром». Возможно, Ваша новая задача окажется для нас совсем не новой, так как уже была многократно успешно решена.

Также рекомендуем ознакомиться со статьёй про уникальное решение измерения отходящих дымовых газов – многосенсорный термально-массовый расходомер MT100.


Рекомендованные статьи
Расходомеры для влагосодержащих газов

Влажные (влагосодержащие) газы представляют собой сложную задачу для расходомеров всех принципов измерения расхода газа.

Решение FCI для экологического мониторинга

Решение по измерению расхода в больших трубопроводах и в задачах учета выбросов в атмосферу - «экомониторинг».
Повышайте экономические показатели предприятия за счет повышения производительности агрегатов установок, оптимизации технологических процессов и снижении затрат на обслуживание вместе с решениями по учету газов FCI от компании «НТА-Пром».

Зачем нужна калибровка расходомеров на реальном газе?

Лучший мировой опыт: Повышение уровня безопасности и достоверности измеренных данных при калибровке термально-массовых расходомеров на реальном газе