一种变频烟气冷凝器及烟气排放连续监测系统的制作方法

本实用新型属于烟气采样预处理冷凝除湿技术领域，具体涉及一种变频烟气冷凝器及烟气排放连续监测系统。

背景技术：

在一些大型工业领域，如冶金、热电、水泥等，在生产中会产生大量的烟气，这些烟气中往往含有污染大气环境的物质，例如no、so2等，依据国家规定，烟气必须符合环保标准才能排放，否则将会污染大气，危害人类生存的环境和身体健康，因此，产生了对排放的烟气污染物进行检测的烟气排放连续监测系统(continuousemissionmonitoringsystem，cems)。在采用cems进行烟气检测烟气时，由于烟气中含有一定量的水蒸气，水蒸气的存在会对检测烟气中污染气体的过程产生严重的干扰，并且国标中对烟气组分检测也是针对干基浓度，因此对烟气组分检测分析之前，必须对烟气进行脱水处理。

对烟气进行脱水处理的设备就是烟气冷凝器，目前市场上存在的烟气冷凝器，一般由加热单元(加热丝或加热棒)、压缩机(或半导体制冷块)、温度控制器、制冷铝块(相当于蒸发器-制冷)、冷凝器(散热)，温度传感器组成；压缩机用于给制冷铝块制冷，加热单元用于加热，二者共同作用于制冷铝块使得温度平衡。压缩机采用的是普通压缩机，普通压缩机恒定频率制冷，通过控制加热单元的加热量来调节制冷铝块的温度，温度传感器检测制冷铝块温度，当温度达到设定温度稳定时，冷凝器才可用于烟气冷凝除水。压缩机始终满载工作(半导体制冷块虽无加热单元，但制冷功率较小，受控时容易损坏)，浪费资源，且由于有加热单元的存在经常导致整机绝缘性能下降。

由此可以看出，目前的烟气冷凝器在使用时，需要加热，浪费能源，不能变频，不易控制，并且制冷效果差，由此也影响了cems系统的烟气检测效果。

技术实现要素：

技术问题：本实用新型提供一种无需加热的、可变频的、制冷效果好的变频烟气冷凝器，以及基于该变频烟气冷凝器改进的一种烟气排放连续监测系统。

技术方案：本实用新型的一种变频烟气冷凝器，包括变频压缩机、制冷铝块和冷凝器，所述变频压缩机的冷媒出口与冷凝器的冷媒入口连接，所述冷凝器的冷媒出口与制冷铝块的冷媒入口连接，所述制冷铝块的冷媒出口与变频压缩机的冷媒入口连接。

进一步的，还包括用于控制所述变频压缩机的控制装置。

进一步的，所述控制装置包括主控制板、分别与所述主控制板电连接的驱动板、显示屏及温度传感器，所述驱动板与所述变频压缩机电连接，所述温度传感器设置在所述制冷铝块上。

进一步的，所述冷凝器上设置有用于加速散热的风扇。

进一步的，所述制冷铝块中设置有用于烟气除湿的空腔，所述空腔上设置有烟气进口、烟气出口和冷凝水出口。

本实用新型还提供一种烟气排放连续监测系统，该系统包括依次连接的采样器、本实用新型的变频烟气冷凝器、过滤器、抽取泵、分析装置，所述采样器设置在烟道上，用于采集烟气样本。

进一步的，所述变频烟气冷凝器的冷凝水出口连接有蠕动泵。

进一步的，所述分析装置上连接有排空管，用于将检测过的烟气排空。

进一步的，所述采样器与变频烟气冷凝器之间通过电伴热管连接。

进一步的，所述变频烟气冷凝器、过滤器、抽取泵、分析装置之间依次通过导气管连接。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型的变频烟气冷凝器，包括变频压缩机、制冷铝块和冷凝器，在工作时，冷媒经过变频压缩机压缩后，变成高温高压冷媒，然后进入冷凝器散热，冷媒变为液态低温高压冷媒，后经毛细管变为液态低温低压冷媒，而后进入制冷铝块吸收烟气中的热量，烟气中的水蒸气迅速冷凝，变成干燥的烟气，冷媒吸热后，变成气态冷媒后再次进入变频压缩机循环。本实用新型的变频烟气冷凝器采用的是变频压缩机，可以根据制冷铝块的温度状态，调整变频压缩机的电机转速，从而控制制冷功率，制冷功率大、均匀、稳定，同时不需要加热单元，节省了能源，同时减轻了变频烟气冷凝器的整体质量和体积，该变频烟气冷凝器能够快速、高效地对烟气进行脱水除湿处理。

(2)本实用新型的变频烟气冷凝器，包括控制装置，用于控制变频压缩机工作。显示屏上可以设置制冷铝块的温度，以及实时显示设置制冷铝块温度，温度传感器将检测到的制冷铝块的温度反馈给主控制板，主控制板采集温度传感器反馈的温度信号，通过控制算法给驱动板相应的驱动信号，来驱动和调节压缩机按对应的转速运行，当主控制板采集到当前温度远高于设定温度时，给驱动板发出较大的驱动信号，控制压缩机高速运转，快速制冷。当主控制板采集到当前温度低于设定温度时，给驱动板很小的驱动信号，控制压缩机最低速运转或停止运转，使得制冷铝块快速升温。当主控制器采集到当前温度达到设定温度一定范围时，控制算法进入精细调节，给出微调驱动信号来控制压缩机运行以达到制冷铝块温度稳定在设定温度范围内。因此，通过该控制装置，可以对该变频烟气冷凝器进行精确控制，从而使得烟气冷凝器的制冷效果更好。

(3)本实用新型的变频烟气冷凝器，在冷凝器上设置了风扇，加速了冷凝器的对流换热，使得冷凝器的冷却效果更好。

(4)使用本实用新型的变频烟气冷凝器，改进现有的烟气排放连续监测系统，由于该变频烟气冷凝器对烟气的脱水效果好，使得烟气排放连续监测系统在进行烟气检测时，能够更加准确的将烟气中的有害物质检测出来，极大地提高了监测系统的效率和准确率。

附图说明

图1为本实用新型的变频烟气冷凝器的结构组成示意图；

图2为现有的烟气冷凝器的结构组成示意图；

图3为本实用新型的变频烟气冷凝器中制冷铝块的结构示意图；

图4为本实用新型的烟气排放连续监测系统的示意图

图中有：1、变频烟气冷凝器；11、变频压缩机；12、制冷铝块；13、冷凝器；14、风扇；15、温度传感器；16、驱动板；17、主控制板；18、显示屏；19、加热单元；20、普通压缩机；21、温度控制器；121、空腔；122、烟气进口；123、烟气出口；124、冷凝水出口；

2、烟道；3、取样器；4、电伴热管；5、蠕动泵；6、导气管；7、过滤器；8、抽取泵；9、分析装置；10、排空管。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

为了对本实用新型的变频烟气冷凝器的实施方式进行详细说明，并更好的突出变频烟气冷凝器的优点，首先对现有技术中的一种烟气冷凝器进行简要说明。如图1所示，现有技术中，烟气冷凝器包括普通压缩机20(不能变频)、制冷铝块12、加热单元19、温度传感器15、温度控制器21。普通压缩机20用于给制冷铝块12制冷，加热单元19用于加热，二者共同作用于制冷铝块12使得温度平衡。普通压缩机20不能变频，恒定频率制冷，通过控制加热单元19的加热量来调节制冷铝块12的温度，温度传感器15检测制冷铝块12的温度，当温度达到设定温度稳定时，通过温度控制器21将信号传给制冷铝块12，烟气冷凝器才可用于烟气冷凝除水。普通压缩机20始终满载工作，浪费资源，且由于有加热单元19的存在经常导致整机绝缘性能下降。针对现有技术中的不足，提出了本实用新型的变频烟气冷凝器的结构。

如图2所示，本实用新型变频烟气冷凝器1，包括变频压缩机11、制冷铝块12和冷凝器13，变频压缩机11、制冷铝块12和冷凝器13上均设置有冷媒入口及冷媒出口，变频压缩机11的冷媒出口与冷凝器13的冷媒入口连接，所述冷凝器13的冷媒出口与制冷铝块12的冷媒入口连接，所述制冷铝块12的冷媒出口与变频压缩机11的冷媒入口连接。其中，制冷铝块12的作用相当于蒸发器，主要是烟气冷却除湿的场所。本实用新型的变频烟气冷凝器1在工作时，从变频压缩机11的冷媒出口出来的是高温高压冷媒，冷媒通过管道进入冷凝器13，在制冷铝块13中散热，冷媒变成液态低温高压冷媒，后经毛细管变为液态低温低压冷媒，低温高压冷媒从冷凝器13出来后，进入制冷铝块12，冷媒在制冷铝块12中吸热蒸发膨胀，变成气态冷媒，冷媒出来后重新进出变频压缩机11，冷媒在变频压缩机11、制冷铝块12、冷凝器13中不断循环，完成对烟气的冷却脱水除湿。

由于本实用新型的变频烟气冷凝器1采用的是变频压缩机11，变频压缩机11的制冷频率可控，并且相对于普通压缩机20，制冷功率大。为了使变频压缩机11够正常工作，以及提高变频烟气冷凝器的自动化程度，本实用新型的变频烟气冷凝器1还包括用于控制变频压缩机11的控制装置，通过控制装置控制变频压缩机11的电机转速，从而控制变频压缩机11的输出的制冷功率，使得制冷效果更加快速、均匀、稳定。控制装置包括主控制板17、分别与所述主控制板17电连接的驱动板16、显示屏18及温度传感器15，所述驱动板16与所述变频压缩机11电连接，所述温度传感器15设置在所述制冷铝块12上。主控制板17用于采集温度传感器15反馈的温度信号，并通过控制算法给驱动板16相应的驱动信号，来驱动和调节变频压缩机11按对应转速运行。显示屏18可以采用触摸式显示屏或非触摸式的显示屏，能够在显示屏18上设置制冷铝块12的温度，同时实时显示制冷铝块12的当前温度。

为了增强冷凝器13的冷却性能，冷凝器13上设置风扇，从而增强冷凝器13的对流换热能力，从而提高了冷凝器13的冷却性能。此外，制冷铝块12实现烟气换热脱水的装置，其主体就是一个铝块，铝块内部设置有各种腔体，包括冷媒流动的腔体，用于通烟气对烟气进行除湿的腔体等，此外，为了冷媒和烟气的流入流出，因此开有冷媒进口、冷媒出口、烟气进口122和烟气出口123。在实现烟气换热脱水的同时，还要及时将冷却产生的冷凝水排出，因此，根据图3所示，制冷铝块12中设置有用于烟气除湿的空腔121，在空腔121上设置有烟气进口122、烟气出口123和冷凝水出口124，烟气通过烟气进口122进入空腔121中，烟气在空腔121中冷却脱水，然后经烟气出口123排出，产生的冷凝水从冷凝水出口124排出。

本实用新型的变频烟气冷凝器1的工作原理为：设备加电启动，在显示屏18上设定制冷温度，此时设定的是一个温度范围，并将温度信号传送给主控制板17，温度传感器15将采集到的制冷铝块12的温度反馈给主控制板17，主控制板17一方面将温度传感器15反馈的温度信号发送给显示屏18，使得显示屏18能够实时显示制冷铝块12的当前温度，另一方面，主控制板17根据当前的温度反馈，经过控制算法分析后，输出控制信号给驱动板16，驱动板16根据接收到的控制信号，控制变频压缩机11的转速，从而调节制冷功率。当主控制板17通过温度传感器15采集到的制冷铝块12的当前温度远高于设定温度时，给驱动板16发出较大的驱动信号，控制变频压缩机11的高速运转，快速制冷。当主控制板17通过温度传感器15采集到的制冷铝块12的当前温度低于设定温度时，给驱动板16很小的驱动信号，控制变频压缩机16低速运转或停止运转，使得制冷铝块12快速升温。当主控制板17通过温度传感器15采集到的制冷铝块12的当前温度达到设定温度一定范围时，控制算法进入精细调节，给出微调驱动信号来控制变频压缩机11运行速度使得制冷铝块12的温度稳定在设定温度范围内。

本实用新型采用上述的变频烟气冷凝器1，改进了烟气排放连续监测系统(continuousemissionmonitoringsystem，cems)，根据图4所示，该系统包括依次连接的采样器3、上述的变频烟气冷凝器1、过滤器7、抽取泵8、分析装置9，所述采样器3设置在烟道2上，用于采集烟气样本。其中采样器2与变频烟气冷凝器1之间通过电伴热管4连接，变频气冷凝器1、过滤器7、抽取泵8、分析装置9之间依次通过导气管6连接，并在分析装置9上连接排空管10。下面对各装置的作用进行说明，采样器3的作用是从烟道2中获取烟气样本，变频烟气冷凝器1的作用是对烟气进行脱水除湿，过滤器7的作用是对烟气进行过滤，抽取泵8的作用是抽取烟气进入整个系统，并使得烟气能在整套系统中流动，分析装置9是一系列检测设备的总称，包括流量计、各类分析仪器仪表等，主要是对烟气进行分析，采样器3与变频烟气冷凝器1之间采用电伴热管4的作用是使得烟气在进入变频烟气冷凝器1之前温度保持恒温，避免在管道中部分水蒸气凝结，排空管10的作用是将经过检测后的烟气排空。此外为了将变频烟气冷凝器1中产生的冷凝水排出，在变频烟气冷凝器1的冷凝水出口124处连接有蠕动泵5，更具体的说，蠕动泵5连接在变频烟气冷凝器1的制冷铝块12的冷凝水出口124上。

本实用新型的烟气排放连续监测系统(cems)的工作原理为：抽取泵8抽取烟道2中的烟气进入系统，先经过采样器3采集烟气样本，然后烟气样本经过电伴热管4进入变频烟气冷凝器1，在变频烟气冷凝器1中冷却脱水除湿后，通过导气管6进入过滤器7进行过滤，然后过滤后的烟气通过抽取泵8，然后进入分析装置9，对烟气进行成分分析，分析完毕后通过排空管10排空。变频烟气冷凝器1中产生的冷凝水通过蠕动泵5排出。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。