烟气取样装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种烟气取样装置及方法，其结构包括采样点、高速烟气取样管、气体喷射装置和气体提供装置；所述采样点连接高速烟气取样管，所述气体提供装置为气体喷射装置提供动力，所述气体喷射装置用于加速采样气体；所述高速烟气取样管包括含尘通道和无尘通道，所述含尘通道与采样点和气体喷射装置连通，所述无尘通道和含尘通道相交并连通。通过气体喷射装置产生高速的轴向气流，使采样气体中的粉尘在轴向方向得到足够的加速，在通过含尘通道时，高速气流中的粉尘按照轴向方向前进，同时一小部分具有较低径向速度无尘样气穿过管壁，从无尘通道中排出，从而实现烟气与粉尘的分离。
【专利说明】
烟气取样装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种检测装置及方法，特别是一种烟气取样装置及方法。
【背景技术】
[0002]电站锅炉在燃烧过程中会产生大量的高温烟气，这些高温烟气中含有大量的粉尘、N0x、S02、Hg等污染物。因此，世界上各个国家都针对燃煤烟气规定了不同污染物的排放限值，为了满足不同的排放限值，燃煤电站锅炉尾部均加装了一系列烟气处理设施，比如SCR烟气脱硝装置、静电除尘器、湿法脱硫装置等，为了准确监测各种环保处理设施处理后烟气是否满足国家标准要求，一般在各个烟气污染物处理设施的前后均安装了在线烟气监测装置，或者通过人工取样的方式对一些排放的烟气污染物进行监测。无论是在在线监测还是人工采样的一个关键前提条件是都必须准确的抽取烟气样品。
[0003]目前，CEM采样和人工采样系统中的烟气采样主要采用热管采样和稀释采样两种主流技术，两种采样装置均采用设置前置过滤器，烟气首先经过过滤装置的过滤后才能进入烟气分析仪，这种取样方法及装置虽然解决了烟气中粉尘对NOx、S02等这类常规污染物取样分析的不利影响，但是对于S03、重金属汞等容易被粉尘吸附的污染物来讲，当烟气经过大量粉尘堆积的前置过滤器时，这些污染物就会被捕获到前置滤器上，最终导致穿过过滤器时烟气中这类污染物的损失，造成最终测试结果偏差。另外烟气中含有大量水汽也会对烟气取样的准确性带来了很大影响，而且严重缩短仪器使用寿命。现有的技术如中国专利公告CN205280445U通过设置反吹装置及气水分离器等来解决上述问题，但都无疑增加了取样设备的复杂性，也无法完全避免上述问题的发生。
[0004]因此，如何开发设计一种全新的烟气取样方法及装置，以解决烟气取样过程中粉尘及水分对取样的影响，是本技术领域技术人员亟需解决的一项难题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种使烟气在轴向方向加速获得足够高的速度的烟气取样装置，通过高速烟气将需要的气体样品分离出来，从而解决烟气取样过程中粉尘及水分对取样的影响，达到精确测量和延长仪器使用寿命的效果。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种烟气取样装置，其结构包括采样点、高速烟气取样管、气体喷射装置和气体提供装置;所述采样点连接高速烟气取样管，所述气体提供装置为气体喷射装置提供动力，所述气体喷射装置用于加速采样气体;所述高速烟气取样管包括含尘通道和无尘通道，所述含尘通道与采样点和气体喷射装置连通，所述无尘通道和含尘通道相交并连通。通过气体喷射装置产生高速的轴向气流，使采样气体中的粉尘在轴向方向得到足够的加速，在通过含尘通道时，高速气流中的粉尘按照轴向方向前进，同时一小部分具有较低径向速度无尘样气穿过管壁，从无尘通道中排出，从而实现烟气与粉尘的分离。
[0008]进一步地，所述高速烟气取样管外设置有加热装置。通过加热装置对高速烟气取样管进行加热，将取样的温度加热到高于烟气露点温度，防止烟气在高速烟气取样管的管壁上凝结影响采样气体，从而提高检测精度并防止腐蚀。高速烟气取样管和加热装置之间填有导热填料，一般选择导热硅脂。
[0009]更进一步，所述高速烟气取样管由石英玻璃管、陶瓷管或涂有惰性涂层的不锈钢管构成。为防止高速烟气取样管与烟气中的成分发生反应或发生腐蚀，高速烟气取样管优选使用石英玻璃管、陶瓷管或涂有惰性涂层的不锈钢管，从而提高取样精度并防止腐蚀。
[0010]作为优选，所述高速烟气取样管外还设置有保护套管，所述加热装置设置在高速烟气取样管和保护套管之间。为加强高速烟气取样管强度，在高速烟气取样管和加热装置外设置保护套管。
[0011 ] 进一步地，还包括抽取装置，所述抽取装置与无尘通道连接。通过设置抽取装置，可使无尘样气以稳定的较低流速从高速烟气取样管中抽出，使烟气与粉尘更易分离提高取样精度。
[0012]作为优选，所述无尘通道与含尘通道内的采样气体方向角度呈大于等于90度。为防止靠近含尘通道管壁的粉尘从无尘通道中抽出，无尘通道的设置应与采样气体轴向运动方向完全垂直或相反，以提高检测精度。
[0013]进一步地，还包括混合箱，所述混合箱分别与无尘通道和气体提供装置连通。通过设置混合箱使无尘样气在混合箱中稀释，减少检测样气浓度，降低管道及仪器的腐蚀。
[0014]更进一步，所述气体提供装置与混合箱间设置有第一控制开关，所述气体提供装置与气体喷射装置间设置有第二控制开关，所述第一控制开关和第二控制开关的开度可控。通过设置开度可控的第一控制开关和第二控制开关可使气体提供装置即满足气体喷射装置的压缩空气需要，由满足混合箱所需气体，并可根据实际工作情况进行随时调节。
[0015]作为优选，所述高速烟气取样管与气体喷射装置间设置有压力测量装置，所述采样气体在含尘通道方向的速度范围为20?30m/s。通过压力测量装置检测系统中的压力从而监测采样气体的速度，保证采样气体在含尘通道方向的速度范围在20?30m/s内，保证粉尘有足够的轴向通过含尘通道而无尘烟气能从无尘通道中分离，提高了取样精度。其中压力测量装置优选为文丘里流量计。
[0016]一种烟气取样方法:在含尘通道中使采样气体产生20?30m/s的轴向气流，通过与含尘通道相交并连通的无尘通道取出具有径向速度的无尘样气作为检测气体。
[0017]本发明同现有技术相比具有以下优点及效果:通过气体喷射装置产生高速的轴向气流，使采样气体中的粉尘在轴向方向得到足够的加速，在通过含尘通道时，高速气流中的粉尘按照轴向方向前进，同时一小部分具有较低径向速度气体样品穿过管壁，从无尘通道中排出，从而实现烟气与粉尘的分离。通过高速烟气取样管的设计:结构、保护装置和加热装置，进一步提高了取样精度并延长了仪器的使用寿命。通过无尘通道的改进:抽取装置和配合角度，更进一步提高了取样精度。最后通过系统的整体优化:混合箱、控制开关、压力测量装置和采样气体流速，在取样精度和仪器使用寿命上得到了再进一步的提高。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明的结构示意图。
[0020]图2为高速烟气取样管的结构示意图。
[0021]标号说明:
[0022]采样点I高速烟气取样管2含尘通道21
[0023]无尘通道22加热装置23保护套管24
[0024]气体喷射装置3气体提供装置4混合箱5
[0025]第一控制开关6第二控制开关7压力测量装置8
[0026]检测样气出气口 91 废气出气口 92
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0028]实施例1:
[0029]如图1至2所示，本实施例由采样点1、高速烟气取样管2、气体喷射装置3和气体提供装置4组成，其中采样点I连接高速烟气取样管2，气体喷射装置3为喷射栗，气体提供装置4为气体喷射装置3提供压缩空气，从而使从采样点I进入高速烟气取样管2的采样气体达到20?30m/s的轴向气流，加速采样气体中的粉尘；高速烟气取样管2包括含尘通道21和无尘通道22，含尘通道21设置为从采样点I的采样气体流入方向，无尘通道22连通并垂直于含尘通道21。采样气体在通过含尘通道21时，高速气流中的粉尘按照轴向方向前进，同时一小部分具有较低径向速度无尘样气穿过管壁，通过抽取装置(图中未示出)从无尘通道中排出并进入检测气体出气口 91，剩余采样气体从废气出气口 92排出。
[0030]实施例2:
[0031 ]如图1至2所示，实施例2在实施例1的基础上增加了加热装置23和保护套管24，高速烟气取样管2由不锈钢管加惰性涂层组成，惰性涂层的选择不与烟气成分发生反应即可。其中加热装置23设置在高速烟气取样管2外，高速烟气取样管2和加热装置23之间通过导热硅脂连接。加热装置23和高速烟气取样管2外还设置有保护套管24。
[0032]实施例3:
[0033]如图1至2所示，实施例3在实施例2的基础上增加了混合箱5、第一控制开关6、第二控制开关7和压力测量装置8，混合箱5为一密闭容器，分别与无尘通道22、气体提供装置4和检测气体出气口 91连接，无尘样气从无尘通道22抽出后首先进入混合箱5与气体提供装置4提供的气体进行稀释，再通过检测气体出气口 91排出。气体提供装置4和混合箱5间通过第一控制开关6连接，第一控制开关6为比例阀用以控制稀释程度。气体提供装置4和气体喷射装置3间通过第二控制开关7连接，第二控制开关7为比例阀用以控制气体喷射装置3的气流加速情况，气体喷射装置3和高速烟气取样管2间设置有压力测量装置8，压力测量装置8为文丘里流量计，用以检测气流加速情况。
[0034]上述实施例中，高速烟气取样管2还可以选择为石英玻璃管或陶瓷管，无尘通道22也可以朝采样点方向倾斜与含尘通道21连通，均可实现本发明目的。
[0035]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种烟气取样装置，其特征在于:包括采样点、高速烟气取样管、气体喷射装置和气体提供装置;所述采样点连接高速烟气取样管，所述气体提供装置为气体喷射装置提供动力，所述气体喷射装置用于加速采样气体;所述高速烟气取样管包括含尘通道和无尘通道，所述含尘通道与采样点和气体喷射装置连通，所述无尘通道和含尘通道相交并连通。2.根据权利要求1所述的烟气取样装置，其特征在于:所述高速烟气取样管外设置有加热装置。3.根据权利要求2所述的烟气取样装置，其特征在于:所述高速烟气取样管由石英玻璃管、陶瓷管或涂有惰性涂层的不锈钢管构成。4.根据权利要求3所述的烟气取样装置，其特征在于:所述高速烟气取样管外还设置有保护套管，所述加热装置设置在高速烟气取样管和保护套管之间。5.根据权利要求1所述的烟气取样装置，其特征在于:还包括抽取装置，所述抽取装置与无尘通道连接。6.根据权利要求5所述的烟气取样装置，其特征在于:所述无尘通道与含尘通道内的采样气体方向角度呈大于等于90度。7.根据权利要求1至6任一所述的烟气取样装置，其特征在于:还包括混合箱，所述混合箱分别与无尘通道和气体提供装置连通。8.根据权利要求7所述的烟气取样装置，其特征在于:所述气体提供装置与混合箱间设置有第一控制开关，所述气体提供装置与气体喷射装置间设置有第二控制开关，所述第一控制开关和第二控制开关的开度可控。9.根据权利要求8所述的烟气取样装置，其特征在于:所述高速烟气取样管与气体喷射装置间设置有压力测量装置，所述采样气体在含尘通道方向的速度范围为20?30m/S。10.根据权利要求1至9任一所述的烟气取样方法，其特征在于:在含尘通道中使采样气体产生20?30m/s的轴向气流，通过与含尘通道相交并连通的无尘通道取出具有径向速度的无尘样气作为检测气体。
【文档编号】G01N1/22GK106053156SQ201610641482
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610641482.8, CN 106053156 A, CN 106053156A, CN 201610641482, CN-A-106053156, CN106053156 A, CN106053156A, CN201610641482, CN201610641482.8
【发明人】何胜, 李乾坤, 刘沛奇, 郑文广, 李鹏辉, 张鑫
【申请人】华电电力科学研究院