一种烟气VOCs采样设备的制作方法

本实用新型涉及烟气检测技术，特别涉及一种烟气VOCs采样设备。

背景技术：

当前我国以细粒子(PM_2.5)和臭氧(O₃)为特征的灰霾污染、光化学污染等区域污染十分严重，对人体健康危害较大。研究表明，挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，以下简称VOCs)是PM_2.5和O₃的共同前体物，并具有重要贡献。根据世界卫生组织(WHO,1989)的定义，VOCs是指沸点范围在50-260℃之间，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa，在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物。按挥发性有机化合物化学结构可进一步分为8类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物。我国人为源VOCs排放量较大，来源也很复杂，涉及行业较多，以有机溶剂、石油化工、表面涂装等行业为主。既有有组织排放，也有无组织逸散。伴随着VOCs治理的推进，很多无组织逸散排放通过气体收集后也变为有组织排放。因此开发有组织排放烟气VOCs采样设备是现阶段VOCs治理亟需解决的关键技术问题。

图1显示的是一种研究用的烟气VOCs采样设备的结构示意图，该采样设备用于从烟道1中抽取待测烟气存储在气袋2中。其中，气袋2为可伸缩的柔性密封袋，气袋2本身密封设置在一个抽气容器3中，抽气容器3的抽气口31通过抽气管道32与真空泵4连接，抽气管道32中设置有控制阀33 以及空气过滤器34。气袋2的开口端21连接采样管道22的末端，采样管道 22伸入烟道1的内部的前端设置有烟气过滤结构23以及二氧化碳吸收结构 24，采样管道22延伸到烟道1之外的部分，其外侧设置有电加热结构25，电加热结构25通过电极26与供电设备相连。采样时，通常需要将采样管道 22(包括采样管道22前端的过滤结构23和二氧化碳吸收结构24以及电加热结构25)、容纳有气袋2的抽气容器3以及抽气管道32和真空泵4等以分解状态(组装状态体积太大、结构容易缠绕打结)运到烟道1的采样平台上(一般热电厂的烟道高达上百米、烟道直径达数十米，采样平台通常离地面很高，需要人工攀爬上去)，然后将整个设备组装起来，连接电源，再测试管道连接的密封性，最后启动真空泵4进行采样操作。真空泵4将抽气容器3中的空气抽出，抽气容器3内的气压变小，气袋2的体积变大内部压力变小产生抽吸力，通过采样管道22从烟道1中抽气，待测烟气通过过滤结构23和二氧化碳吸收结构24过滤之后，再通过电加热结构25去除烟气中的水蒸气，避免烟气中的灰分、二氧化碳以及水蒸气混入待测烟气，以利于后续通过色谱仪等检测设备检测待测烟气中的VOCs的含量。

由此可见，上述烟气VOCs采样设备的结构部件较多，真空泵4和电加热结构25需要连接外部电源，对采样现场有一定的要求(没有外部电源就没法操作)，真空泵4的重量较重，人工运送比较危险，搬运时间长，各部件需要现场组装测试密封性才能开展采样过程，往往一次采样过程需要数小时乃至几天时间，操作非常不方便，不利于工业化的推广使用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种烟气VOCs采样设备，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种烟气VOCs采样设备，用于从烟道中抽取待测烟气存储在储气瓶中，所述烟气VOCs采样设备包括一个附着在所述烟道的侧壁的外侧的支撑座，所述支撑座具有穿设在所述烟道的侧壁的采样孔中的颈部，所述颈部朝向所述烟道的外侧部分连接有所述储气瓶，所述颈部朝向所述烟道的内部连接有采样模块，所述储气瓶为抽真空吸气瓶。

优选地，所述采样模块至少包括从所述颈部向所述烟道的内部延伸的首尾螺纹连接的第一采样模块、第二采样模块以及第三采样模块。

优选地，所述颈部具有内螺纹，所述第一采样模块和所述储气瓶通过外螺纹拧在所述颈部中，所述第一采样模块和所述储气瓶之间设置有第一密封环。

优选地，所述采样模块的各个模块具有适于互换连接的螺纹结构。

优选地，所述支撑座具有一个从所述颈部的径向向外延伸的环形部，所述环形部面向所述烟道的一侧设置有用于吸附所述烟道的侧壁的磁铁以及第二密封环。

优选地，环形部的边缘设置有多个将所述环形部从所述烟道的侧壁拆下的顶出螺钉。

优选地，所述储气瓶的瓶口设置有阀门以及压力表。

优选地，所述第一采样模块内设置有一个集气管，所述集气管面向气流的一侧为封闭端，面向所述储气瓶的一侧为开口端，所述集气管的侧壁上设置有多个集气孔。

优选地，所述第三采样模块的末端设置有过滤网。

优选地，所述集气管的外侧围绕设置有吸附颗粒物；所述第二采样模块中设置有用于吸附二氧化碳的含碱石棉；所述第三采样模块中设置有烟气过滤物。

本实用新型的采样设备，通过抽真空的储气瓶将烟气直接抽出，省掉了真空泵，且整个采样部分贴近烟道，无需外部电加热机构，无需电力供应，结构紧凑简单，易于携带组装，操作方便，利用大规模推广使用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是一种研究用的烟气VOCs采样设备的结构示意图；

图2显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的一种烟气VOCs采样设备的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如图2所示，本实用新型提供了一种烟气VOCs采样设备，其中，图2 显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的一种烟气VOCs采样设备的结构示意图，其中，本实用新型的烟气VOCs采样设备可用于从烟道1中抽取待测烟气存储在储气瓶200中，所述烟气VOCs采样设备包括一个附着在烟道1的侧壁101的外侧的支撑座300，支撑座300具有穿设在烟道1的侧壁 101的采样孔中的颈部301，其中颈部301朝向烟道1的外侧部分连接有所述储气瓶200，颈部301朝向烟道1的内部连接有采样模块400，其中，储气瓶 200为抽真空吸气瓶。

图中所示烟气VOCs采样设备与背景技术显著不同的是，本申请的烟气VOCs采样设备的储气瓶200为抽真空吸气瓶，也就是使用之前，储气瓶200 内部被抽成了真空，本身具有负压，打开储气瓶的阀门(后面将详细说明) 就可以直接从烟道1中将待测烟气抽出，可以省掉需要外接电源的真空泵，减少了结构重量，便于携带。另外，本申请的烟气VOCs采样设备的采样模块400以及连接储气瓶200的支撑座300都是紧贴设置在烟道1的侧壁101 上的，由于烟道1内部温度很高，侧壁101也被加热到了较高的温度，因而整个采样设备本身连带储气瓶200及其内部采集到的烟气，在整个采样过程中都会受到烟道1的持续加热，因而无需像背景技术部分那样，额外设置外部电加热机构，无需电力供应，降低了对采样现场的电力要求，结构紧凑简单，易于携带组装，操作方便，利用大规模推广使用。

另外，为了提高设备的通用性和可维护性，在一个优选实施例中，图示采样模块400至少包括从所述颈部301向烟道1的内部延伸的首尾螺纹连接的第一采样模块401、第二采样模块402以及第三采样模块403。当然，本领域技术人员应当理解，根据不同的采样要求和现场条件，也可以在上述三个采样模块的基础上增加类似结构的更多的采样模块，例如，在一个具体实施例中，颈部301可以具有内螺纹，所述第一采样模块401和储气瓶200通过外螺纹拧在颈部301中，为了避免连接部分漏气，第一采样模块401和储气瓶200之间还可以设置第一密封环201，如图2所示。

进一步地，为了达到互换以及多级螺纹连接的目的，优选所述采样模块 400的各个模块具有适于互换连接的螺纹结构。具体如图所示，例如第一采样模块401与颈部301连接的部分为外螺纹，与第二采样模块402连接的部分为内螺纹，相应的，第二采样模块402朝向第一采样模块401的部分就是外螺纹了，相应的第三采样模块403也具有类似的一端外螺纹一端内螺纹的螺纹结构。这种便于互换连接的螺纹结构可以提高设备的应用范围，例如，为了能够采样尽量靠近烟道1的中部，可以连接很多个相同或者类似的采样模块，以延长整个采样设备的长度，例如第一采样模块401和第三采样模块 403之间，可以首尾连接多个第二采样模块402。这种设计的另一个优点是可以根据不同的采样要求以及烟气类型设计不同的模块组合形式，以过滤掉不同的固体颗粒物以及气体部分，例如水蒸气、二氧化碳等等。

随着采样模块400的各部分组装延长，整个采样设备处于悬臂状态伸入到烟道1的内部，为了保持采样模块400横向伸出的状态，本申请的支撑座 300进一步提供了一个从颈部301的径向向外延伸的环形部302，所述环形部 302面向烟道1的一侧设置有用于吸附烟道1的侧壁101的磁铁303以及第二密封环304。通过环形部302的设置，延长了支撑座300的支撑力臂，同时环形部302提供的磁体303可以便于通过磁力吸附烟道1的侧壁101(现有烟道1的侧壁101通常都是钢铁制成的)，便于安装，不必在侧壁101上钻孔破坏烟道结构。第二密封环304的设置是为了防止采样时颈部301漏气降低采样效率，同时防止气体外泄采样设备温度降低，避免水蒸气进入储气瓶 200。在一个优选实施例中，磁铁303可以为环形，也可以由多块磁铁303间隔排列成环形。

在另一个优选实施例中，环形部302的边缘设置有多个将所述环形部302 从所述烟道1的侧壁101拆下的顶出螺钉305，如图2所示。采样完成之后，可以将储气瓶200从颈部301拧下，然后将环形部302从侧壁101上拆下来，此时可以通过工具拧顶出螺钉305，随着顶出螺钉305伸长接触侧壁101，可以使得环形部302逐渐脱开侧壁101，当脱开到一定的距离，磁铁303的作用力变小就可以通过人力将环形部302取下来了。

在又一个具体实施例中，储气瓶200的瓶口设置有阀门202以及压力表 203。通过阀门202可以控制储气瓶200开始的真空状态，采样的时候打开阀门202就可以利用负压抽气。压力表203用于观察真空状态，以便于初期时设定储气瓶200内的真空数值，采样开始后，当观察压力表203的数值稳定下来，采样过程就完成了，此时可以关闭阀门202，避免采样烟气倒流。

在又一个具体实施例中，第一采样模块401内设置有一个集气管4011，集气管4011面向气流的一侧为封闭端，避免烟气直接通过集气管4011进入储气瓶200，而面向储气瓶200的一侧为开口端，集气管4011的侧壁上设置有多个集气孔4012，通过曲折的气流通道过滤掉部分烟气颗粒物、水蒸气、二氧化碳等，最后通过集气孔4012进入储气瓶200。另外，集气管4011的外侧围绕设置有吸附颗粒物，例如活性碳颗粒等；所述第二采样模块402中设置有用于吸附二氧化碳的含碱石棉；所述第三采样模块403中设置有烟气过滤物，例如过滤石棉、活性碳等。采样模块的末端，例如，第三采样模块 403的末端还可以设置过滤网4031，用于初期采样时滤除较大的颗粒物。

综上所述，本实用新型的采样设备，通过抽真空的储气瓶将烟气直接抽出，省掉了真空泵，且整个采样部分贴近烟道，无需外部电加热机构，无需电力供应，结构紧凑简单，易于携带组装，操作方便，利用大规模推广使用。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。