基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及烟气测量领域，特别是涉及一种基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪。
【背景技术】
[0002]现有的颗粒物连续监测通常采用激光法。该原理主要可以分为激光透射法和激光后散射方法。这两种方法都是基于朗伯比尔定律，通过测量颗粒物对激光产生的反射，散射等产生的光强度衰减来测量颗粒物浓度。从原理上来讲技术较为成熟，但存在不可克服的问题。
[0003]激光透射方法主要问题在于:仪器一般直接安装在污染物排放的烟道或者烟囱上，采用直接测量，安装时通常需要双侧安装，一端安装发射端，另一端安装接收端，用于接收发射端激光经过颗粒物反射和散射后的光强。在安装时要求发射端和接收端准直，这在安装上造成了困难;另外，如果用于湿度较大的场合测量时，水蒸气或者液滴也会对激光形成反射和散射，从而对颗粒物准确测量造成了误差，湿度越大，形成的误差越大。除此之外，由于烟道在冷态和热态都存在不同的机械形变，使得该仪器在调试时需要冷态调试和热态调试，在现场温度改变的情况下，准直问题又会形成很大的数据误差。
[0004]激光后散射方法主要问题在于:在安装时采用单侧安装，克服了激光透射法的安装要求准直问题，但是与激光透射法都同样存在是湿度干扰的问题，当烟气中存在高湿度的情况下，会将水的液滴误认为是颗粒物，从而对颗粒物的测量也会形成巨大的误差；另夕卜，当烟道中的颗粒物浓度变化剧烈时，仪表仅仅可以反映颗粒物的变化，但是不能准确的反映颗粒物的浓度值，该原理和手工采样称重法所得出颗粒物存在很大的误差，导致了测量数据不能准确的反映企业的排放情况。
[0005]中国专利CN204594847U“燃煤发电厂湿烟气颗粒物浓度连续在线测量的装置”中公开了一种颗粒物在线测量装置，包括加热腔体、激光烟尘仪和扫风单元，直接将加热腔体与测量室安装在烟道中，充分利用发电厂烟风道中引风机的动力，采用无动力、原位加热方式使烟气直接进入加热腔体内加热后进行测量，省去传统测量装置中的大功率的旋流风机和射流栗及对应的控制电路，简化了装置结构，但是该装置取样量较大，烟气中的液滴和水蒸气等对测量结果的影响较大，检测结果不稳定，设备检测精密度和灵敏度均不高，无法适用于超低浓度的颗粒物的检测。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种可排除湿度对烟气测量的影响，精密度高、准确度高、灵敏度高，适用于超低浓度颗粒物连续检测的激光监测仪。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0008]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，包括采样装置、电磁阀、检测装置、反吹系统、射流栗和显示控制单元，采样装置包括自动等速采样系统和第一加热装置，自动等速采样系统外设有第一加热装置，自动等速采样系统的稀释气入口与稀释气管道连通，自动等速采样系统通过烟气进气管道与电磁阀一端口连通，电磁阀另一端口与第一反吹管路连通，电磁阀第三端口与检测装置进气口连通，检测装置包括检测室、激光检测器和第四加热装置，检测室内设置有激光检测器，检测室外固定有第四加热装置，激光检测器与显示控制单元连通，检测室出气口通过射流栗与排气管道连通，检测室反吹口与第二反吹管路连通，射流栗进气口与第二反吹管路连通。
[0009]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，所述检测室为圆柱体，进气口和出气口分别开设在圆柱体圆周面相对的两侧，激光检测器包括激光光源和检测器，检测室底面圆心位置固定有激光光源，检测室圆周内侧壁出气口上方固定有检测器。
[0010]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，所述第一加热装置和第四加热装置均分别通过导线与温控器连通，第一加热装置和第四加热装置均为螺旋式加热器。
[0011]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，还包括针阀，所述第二反吹管路上依次串联有两个针阀，射流栗进气口通过管道与两个针阀之间的第二反吹管路连通。
[0012]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，所述稀释气管道与缓冲罐出气口连通，缓冲罐进气口与空气储罐连通，缓冲罐外侧设有第二加热装置，第二加热装置通过导线与温控器连通。
[0013]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，所述第一反吹管路和第二反吹管路与反吹气储罐出气口连通，反吹气储罐进气口与空气压缩机连通，反吹气储罐外侧设有第三加热装置，第三加热装置通过导线与温控器连通。
[0014]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，所述第二加热装置和第三加热装置均分别通过导线与温控器连通，第二加热装置和第三加热装置均为螺旋式加热器。
[0015]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，还包括第一流量计和第二流量计，第一流量计设置于稀释气管道上，第二流量计设置于电磁阀与检测装置进气口之间的管路上。
[0016]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，还包括机柜，电磁阀、检测装置、反吹系统和射流栗均位于机柜内，机柜外侧包裹有隔热保温材料。
[0017]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，进一步的，所述自动等速采样系统选用316L不锈钢材质。
[0018]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0019]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪选用自动等速采样系统对烟气进行等速采样，采样流速与烟道内气体流速相同，最大程度的保证了烟道内与抽取式所测得的颗粒物浓度相同，减小了测量误差;并且为采样系统配备了可自动控制的加热装置，保持120°C高温，使烟气中的水呈蒸汽状态存在，降低液态水对于颗粒物的测量造成的影响。同时，本实用新型在采样装置中设置了稀释气管道，对采集到的烟气进行稀释，降低测量气体的湿度，最大程度的消除水蒸气对颗粒物测量的影响，大大增加测量的准确度和精密度；同时可通过第一流量计和针阀调节稀释比例，可测量超低浓度的颗粒物，测量量程较广。
[0020]本实用新型采用了激光前散射原理，只测量向前散射的激光，将检测器设于检测室出气口的上方，缩短了激光的射程，极大地减小了颗粒物相互散射作用造成的测量误差。
[0021]本实用新型对稀释气和反吹气均进行了加热处理，为其配备了可自动控制的加热装置，保持120°C高温，减小了稀释气、反吹气与烟气之间的温差，保证了烟气的湿度的稳定性，避免了高温烟气与冷空气相遇造成水蒸气冷凝的现象，提高了测量的精密度和准确度。
[0022]由于采样现场经常具有腐蚀性气体或为高湿度环境，本实用新型自动等速采样系统选用316L不锈钢材质，具有极强的耐腐蚀性能，能用在各种恶劣的环境中，能够适用于各种工况较差的现场，应用范围广泛。
[0023]本实用新型将反吹系统和检测装置均置于机柜内，机柜外侧设有隔热保温材料，保证了气体在管路传输过程中的高温，避免了水蒸气的冷凝，提高了监测仪的检测精密度。
[0024]下面结合附图对本实用新型的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪作进一步说明。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪包括机柜9、采样装置、电磁阀2、第二流量计21、检测装置3、反吹系统、射流栗5和显示控制单元6，机柜9内设置有电磁阀2、第二流量计21、检测装置3、反吹系统和射流栗5，机柜9外侧包裹有隔热保温材料，采样装置包括自动等速采样系统U、第一加热装置12、第一流量计13和温控器，自动等速采样系统11外设有第一加热装置12，第一加热装置12通过导线与温控器连通，自动等速采样系统11的稀释气入口通过稀释气管道71依次与第一流量计13、针阀和缓冲罐14出气口连通，缓冲罐14进气口与空气储罐连通，缓冲罐14外侧设有第二加热装置15，第二加热装置15通过导线与温控器连通，自动等速采样系统11通过烟气进气管道72伸入机柜9中与电磁阀2—端口连通，电磁阀2为两位三通电磁阀，电磁阀2另一端口依次与第二流量计21和检测装置3进气口连通，电磁阀2第三端口与第一反吹管路73连通，第一反吹管路73串联针阀后与反吹气储罐4出气口连通，反吹气储罐4进气口与空气压缩机连通，反吹气储罐4外侧设有第三加热装置41，第三加热装置41通过导线与温控器连通，检测装置3包括检测室31、激光检测器和第四加热装置33，检测室31为圆柱体，圆柱体圆周面相对的两侧分别开设进气口和出气口，检测室31内设置有激光检测器，激光检测器包括激光光源32和检测器34，检测室31底面圆心位置固定有激光光源32，检测室31圆周内侧壁出气口上方固定有检测器34，检测室31顶部设有反吹口，检测室31采用不锈钢材质制成，检测室31外固定有第四加热装置33，第四加热装置33通过导线与温控器连通，激光检测器通过信号控制线与显示控制单元6连通，显示控制单元6固定于机柜9外侧壁上，检测室31出气口通过射流栗5与排气管道连通，检测室31反吹口通过第二反吹管路74与反吹气储罐4出气口连通，第二反吹管路74上依次串联有两个针阀，射流栗5进气口通过管道接入第二反吹管路74上的两个针阀之间，第一加热装置12、第二加热装置15、第三加热装置41和第四加热装置33均为螺旋式加热器。
[0027]本实用新型基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪的具体工作过程如下:
[0028]通过射流栗5将带有颗粒物的烟气抽到监测仪系统中，自动等速采样系统11外的第一加热装置12采用温控器自动控温，将加热温度控制在120°C，对采集的烟气进行加热，使得烟气中的水呈水蒸气状态，避免了水的液滴造成的颗粒物的损失，然后通过纯净干燥的稀释气体进行稀释，稀释气体为除尘、除油、干燥后的纯净的空气，经过第二加热装置15自控温调节加热温度为120°C，降低了稀释气与烟气之间的温差，避免了高温烟气遇到冷空气冷凝的情况，通过调节第一流量计13控制稀释比例，最大限度的降低测量气体的湿度，使极少一部分烟气进入检测装置3，利用激光前散射原理，进入测量室的烟气中的颗粒物会对激光产生散射或者反射，本实用新型监测仪只测量前向散射的激光，极大地减小了颗粒物相互散射作用形成的测量误差，前向散射的激光通过光纤输入到接收部的传感器，光强度信号通过信号控制线输出到显示控制单元6上，检测室31通过第四加热装置33自控温调节加热温度为120°C，保证水分的蒸汽形态，减小水蒸气对于颗粒物所形成的测量误差。测量分析结束后，射流栗5将检测室31内的烟气排出。同时，显示控制单元6调控电磁阀2停止采样，开始对采样装置进行反吹，反吹气体也通过第三加热装置41加热至120°C，减小了采样装置内的温差，保持了采样连续检测的稳定性。然后调控电磁阀2，停止反吹，继续进行采样检测，实现连续检测。根据实际采样检测的情况，通过调节第二反吹管路74上的针阀，定时对检测装置3内部进行手动反吹，以保证激光检测器的清洁。
[0029]反吹系统和检测装置3均置于机柜9内，机柜9外侧设有隔热保温材料，保证了气体在管路传输过程中的高温，避免了水蒸气的冷凝，提高了监测仪的检测精密度和稳定性。
[0030]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:包括采样装置、电磁阀、检测装置、反吹系统、射流栗和显示控制单元，采样装置包括自动等速采样系统和第一加热装置，自动等速采样系统外设有第一加热装置，自动等速采样系统的稀释气入口与稀释气管道连通，自动等速采样系统通过烟气进气管道与电磁阀一端口连通，电磁阀另一端口与第一反吹管路连通，电磁阀第三端口与检测装置进气口连通，检测装置包括检测室、激光检测器和第四加热装置，检测室内设置有激光检测器，检测室外固定有第四加热装置，激光检测器与显示控制单元连通，检测室出气口通过射流栗与排气管道连通，检测室反吹口与第二反吹管路连通，射流栗进气口与第二反吹管路连通。2.根据权利要求1所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:所述检测室为圆柱体，进气口和出气口分别开设在圆柱体圆周面相对的两侧，激光检测器包括激光光源和检测器，检测室底面圆心位置固定有激光光源，检测室圆周内侧壁出气口上方固定有检测器。3.根据权利要求1所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:所述第一加热装置和第四加热装置均分别通过导线与温控器连通，第一加热装置和第四加热装置均为螺旋式加热器。4.根据权利要求1所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:还包括针阀，所述第二反吹管路上依次串联有两个针阀，射流栗进气口通过管道与两个针阀之间的第二反吹管路连通。5.根据权利要求1所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:所述稀释气管道与缓冲罐出气口连通，缓冲罐进气口与空气储罐连通，缓冲罐外侧设有第二加热装置，第二加热装置通过导线与温控器连通。6.根据权利要求5所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:所述第一反吹管路和第二反吹管路与反吹气储罐出气口连通，反吹气储罐进气口与空气压缩机连通，反吹气储罐外侧设有第三加热装置，第三加热装置通过导线与温控器连通。7.根据权利要求6所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:所述第二加热装置和第三加热装置均分别通过导线与温控器连通，第二加热装置和第三加热装置均为螺旋式加热器。8.根据权利要求1所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:还包括第一流量计和第二流量计，第一流量计设置于稀释气管道上，第二流量计设置于电磁阀与检测装置进气口之间的管路上。9.根据权利要求1所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:还包括机柜，电磁阀、检测装置、反吹系统和射流栗均位于机柜内，机柜外侧包裹有隔热保温材料。10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪，其特征在于:所述自动等速采样系统选用316L不锈钢材质。
【专利摘要】本实用新型涉及烟气测量领域，提供一种基于稀释法的高灵敏度颗粒物激光监测仪。本实用新型自动等速采样系统外设有第一加热装置，自动等速采样系统的稀释气入口与稀释气管道连通，自动等速采样系统通过烟气进气管道与电磁阀一端口连通，电磁阀另一端口与第一反吹管路连通，电磁阀第三端口与检测装置进气口连通，检测室内设置有激光检测器，检测室外固定有第四加热装置，激光检测器与显示控制单元连通，检测室出气口通过射流泵与排气管道连通，检测室反吹口与第二反吹管路连通，射流泵进气口与第二反吹管路连通。本实用新型可排除湿度对烟气测量的影响，精密度高、准确度高、灵敏度高，适用于超低浓度颗粒物连续检测。
【IPC分类】G01N15/06
【公开号】CN205384207
【申请号】CN201620136963
【发明人】刘尔斌, 杜志海
【申请人】汇众翔环保科技河北有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年2月23日