一种多通道等速烟气采样装置的制作方法

本实用新型涉及燃煤锅炉烟气检测领域，具体涉及一种多通道等速烟气采样装置。

背景技术：

烟气监测是指对大气污染源排放的气态污染物、颗粒物进行浓度和排放总量监测。目前，我国的电力供应以火力发电为主。燃煤排放的烟气中含有烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及少量一氧化碳，烟尘直接影响到大气的环境质量。现如今，采样所采取的方式为移动式多点采样，其缺点是采样枪需要足够长，因此在移动至靠近外侧时已有一部分采样管暴露在大气中产生水汽凝结。并且在移动过程中无法保证采样嘴一直位于同一平面上(在移动时需要采样工作人员时刻保持采样枪的稳定，使移动时采样嘴位于同一平面)，造成采样不具有代表性。因此，如何保证烟尘采集的代表性成为烟气检测的一大难题。

如专利号为201820318725.9的实用新型提供了一种固定式多通道烟气采样枪，由采样管束、固定套管、管道切换组件及烟气分析仪组成，多根采样管整体可沿辅助固定套管滑动，这种外拉式的结构会导致采样管在使用过程中发生倾斜，同时采样管更多部分暴露于空气中，易腐蚀；且固定套管不能旋转，使用时采样管直接插入，会混入部分非检测气体，使采集的样本不准确，采样枪不能做到等速采样，导致采样样本不具有代表性。

此外，在对烟气进行采样时应采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等，可以使测定结果更加精确。采样烟气流速与采样点流速不同时，会对采样测定的结果带来误差。当采样速度大于采样点的烟气流速时，由于气体分子的惯性小，容易改变方向，而颗粒物惯性大，不容易改变方向，导致采样嘴边缘以外的部分气流被抽入采样嘴，而其中的颗粒物按原方向前进，不进入采样嘴，从而导致测量结果偏低；当采样速度小于采样点烟气流速时，情况正好相反，使测定结果偏高。

技术实现要素：

针对上述技术的不足，本实用新型解决的技术问题是，提供一种多通道等速烟气采样装置。该装置克服了现有采样装置在烟气采集时采样管易腐蚀，易倾斜，不能等速采样而造成采样不均匀的问题，能够均匀的采集烟道内的烟气，可以提高烟气中污染物的测量准确度。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种多通道等速烟气采样装置，包括采样管束、辅助固定机构、等速调节机构和烟气分析仪；其特征在于，

所述采样管束由多根等直径不等长度的采样管组成，每根采样管与采样嘴连接处设置在同一水平面；每个采样管的末端均连接有一个控制阀门；位于烟道外的采样管束外包裹保温套筒，在保温套筒末端的外部套有一个轴承，轴承连接把手，轴承与辅助固定机构配合，使得采样管束能在烟气管道内旋转；

所述辅助固定机构的底座与地面固定，在其上部有圆管状托盘，在托盘前后部分的上下两管壁均设置有螺纹孔，螺纹孔内的螺栓与一个弯曲垫片连接，后部的垫片与保温套筒末端的轴承作用；

在最长的采样管管壁上沿采样管长度方向设置有滑道，皮托管固定在该滑道上，且能在滑道上前后滑动，皮托管管身刻有刻度，初始采样时皮托管头部与最长采样管的采样嘴对齐。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的采样管束由多根相同采样管组合而成，在采集烟气时独立采集互不影响，采样管长度不同，能够有效的收集同一截面上不同横向位置处的烟气，进而保证了对烟道内烟气的均匀采集，使检测的精确度大大提高；

2)本实用新型在采样管束末端设置了轴承，能够很好的使得采样管束进行旋转，其原因是在采样管束伸入烟道时，采样管束未工作，采样入口背对烟气流动方向，在到达采样位置后，将采样管束旋转180°，使采样口正对烟气流动方向开始采样。目的是防止在采样管束进入烟道时收集到不符合要求的烟气，本装置可以很好的使采样枪完成旋转过程，相对于现有实际应用过程中，工作人员需要将采样管束中采样管烟气入口与炉膛内烟气流动方向相反送入采样位置，然后手动迅速旋转180°后再开始采样工作，能更加方便工作人员的操作，减少采样误差。

3)本实用新型在采样管采用等管径，其效果同目前的移动式多点采样相同，但其无需在进行移动，减小了由于操作带来的误差；

4)本实用新型在采样管束的末端设置保温层(保温套筒)，采样管束测量过程中固定不动，避免了采样管束暴露于空气中的可能，提高了采样管束的使用寿命，整体设备的重量轻，便于携带；

5)本实用新型中皮托管可以通过采样管上的固定滑道变换位置，通过调节皮托管的位置来满足不同采样管的等速采样，能够测得不同位置的压差，将气体压差变送器采集压差信号转变为电信号，输入单片机控制调节调速泵转速和流量，从而保证采样管进气速度与烟气速度一致，满足等速采样。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型采样管束俯视图；

图3为本实用新型在A-A截面的剖面图；

图中1、采样管1；2、采样管2；3、采样管3；4、皮托管；5、把手；6、固定螺栓；7、信号线；8、取样软管；9、轴承；10、主机；11、调速泵；12、烟气分析仪；13、固定辅助装置；14、滑道；15、胶皮垫片；16保温套筒；17、控制阀门；18、圆管状托盘。

具体实施方式

下面结合附图和实例详细讲解该新型的实施方式，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本实用新型多通道等速烟气采样装置(简称装置，参见图1-3)包括采样管束、辅助固定机构、等速调节机构和烟气分析仪；

所述采样管束由多根等直径不等长度的采样管组成，且排列方式按照采样管长度由长到短依次水平排列；每根采样管与采样嘴连接处设置在同一水平面；每个采样管的末端均连接有一个控制阀门17，可根据要求切换采样管，三根采样管等直径但长度不同，构成一个管束满足在烟道内对不同的位置进行采样；位于烟道外的采样管束外包裹保温套筒16，在保温套筒末端的外部套有一个轴承，其作用是与辅助固定机构配合，使得采样管束可以在烟气管道内旋转；

所述辅助固定机构的底座与地面固定，在其上部有圆管状托盘18，在托盘前后部分的上下两管壁均设置有螺纹孔，螺纹孔内的螺栓与一个弯曲垫片连接，通过调节螺栓位置的高低可以控制采样枪固定的松紧，可以适应不同半径的采样枪，前部的垫片起到辅助支撑的作用，后部的垫片与保温套筒末端的轴承作用。

所述等速调节机构包括皮托管、气体压差变送器、单片机和调速泵；

在最长的采样管管壁上沿采样管长度方向设置有滑道14，皮托管固定在该滑道上，且能在滑道上前后滑动，皮托管管身刻有刻度，能够准确保证皮托管头部与采样嘴对齐；

所述气体压差变送器能够采集皮托管压差使之转变为电信号输入单片机；

所述单片机具备采集、计算、输出、反馈控制功能，能够依据烟气流速变换情况，实时调整调速泵转速、流量；

所述调速泵能够根据单片机输出信号来调节调速泵的转速、流量。

本实用新型中采样管束中采样管的数量可以在实际应用时根据采样点的要求来添加，长度都不相同能够采集相同截面不同位置的烟气。

所述采样管束由多根材质、管径等相同，唯一的不同是管子长度不同的采样管组合而成，在采集烟气时独立采集互不影响，采样管长度不同，能够有效的收集同一高度截面上不同位置处的烟气颗粒，进而保证了对烟道内烟气的均匀采集，使检测的精确度大大提高。

本实用新型采样装置的工作原理是：采样管束垂直插入烟气管道中，采样管束与烟气流动方向垂直设置，且初始插入时采样管束中所有采样管均背对烟气流速方向，安装好后，通过把手5及轴承转动，进而使采样管束正对烟气流速方向。多根采样管束的相对位置为使用者前期已经确定好，皮托管管身刻有测量刻度，通过向外抽拉皮托管，观察皮托管抽拉出的距离即可确定当前位置正对哪个采样管，随即控制对应采样管的控制阀门开启或关闭，完成对烟道中同一高度同一直线上不同位置点的多点采样，由于采样管自身管径的影响多点采样的位置点会有一定的偏差，但仍近似认为在同一直线上。

采样管束安装在烟气管道中后即固定住，在测量过程中不再外拉，通过外拉皮托管完成多点采样，

刚开始采样时，皮托管头部与最长采样管采样嘴对齐，在抽出皮托管时，通过皮托管管身的刻度来使皮托管与采样嘴对齐，例皮托管一开始在最长采样管1的采样嘴位置处，当要使中间采样管2进行采样时，皮托管抽出0.5米即可与采样管2的采样嘴对齐；在切换到中间采样管2的时，可以先通过把手转动轴承使其背对反吹，排空待采样采样管内的烟气，然后再正对进行采样，进一步提高采样精度。

多个采样管的相对长度与要采集烟道中采样点的位置对应，烟道中采样点的位置，使用者可前期对其进行试验研究，确定何位置的采样点更具有代表性，对具有代表性的位置用采样管采样。

实施例1

本实施例多通道等速烟气采样装置如图1所示，包括设置在烟道内腔的三个采样管，分别是最长采样管1、中间采样管2、最短采样管3，采样管分别长1.8m、1.3m和0.8m，三个采样管入口间隔为0.5m，在最长采样管1的外壁上设置有与皮托管配合的滑道，皮托管长1.8m，在皮托管外刻有明显得刻度，当皮托管向外抽出0.5米时，皮托管前端从最长采样管1入口过渡至中间采样管2入口。皮托管与气体压差变送器相连，测得烟气的压差，通过信号线送给气体压差变送器，使其压差信号转变为电信号，输入单片机，单片机根据输入的烟气流速变换的信号，实时调整调速泵转速、流量。

3个采样管的末端与一个四通阀门配合，通过调节四通阀门的开关，可以完成三个采样管的独立切换。

最长采样管外壁的滑道14截面为“凸”字，皮托管外壁与一个T字型板焊接，使皮托管可以在最长采样管1外壁滑动，以便测量不同采样管入口位置的压差。

所述采样管束末尾部分设置有30cm保温套筒16，在保温套筒末端与一个轴承配合，所述轴承半径为保温套筒外径，在采样准备阶段，将采样管束放置在辅助固定机构13的圆管状托盘上，轴承9由圆管状托盘末端的胶皮垫片15固定，保温套筒的前端由螺栓6固定。

辅助固定机构的底座为圆盘，通过螺栓与地面连接，圆盘中心为支撑杆，在支撑杆顶端有圆管状托盘。

本实施例采样装置的工作过程是：将采样管入口背对(背对是指采样管烟气入口与炉膛内烟气流动方向相反，即此时采样管弯曲部分正视图为开口向上的抛物线)烟气流动方向伸入烟道，旋转180°后固定，初始皮托管位于最长采样管1入口处，打开四通阀门与最长采样管1对应的开关，通过单片机控制调速泵，使当前采样管的进气速度与烟气速度一致即可对最长采样管1进行等速(等速是指烟道内烟气流速和采样管内的流速相同。烟气流速是由锅炉控制，采样管内的流速由等速调速机构控制)采样；在采样时间结束后，关闭四通阀门，将皮托管向外抽出0.5m使之与中间采样管2入口位置对应，打开四通阀门与中间采样管2对应的开关，完成最长采样管1向中间采样管2的过渡。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。