一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置。该取样装置，其特征在于包括：采样枪，其为一中空的管体；颗粒物收集载体，其设置于所述采样枪管体一端的侧壁外表面上；冷却介质，其填充于所述采样枪的管体中。本实用新型提供的烟气颗粒物取样装置利用热泳原理使烟气颗粒物在取样装置上沉积，进而进行采集、取样工作；该装置无需使用机械泵，设备简单，便于运输、组装以及现场操作，成本低；并且可以不使用外接电源，适合进行长时间的取样，操作过程十分便捷安全。
【专利说明】
一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，属于环境保护领域中的气体中污染物取样技术领域。
【背景技术】
[0002]随着国家对大气污染物排放标准的要求日益严格，特别是国家实施超低排放政策后，对火力发电厂烟气的监测技术以及相关设备也提出了更高要求。迫切需要发展一种烟气取样设备，能够方便快捷地对烟气中的颗粒污染物进行取样，进而对其进行元素含量、物质成分等进行分析。
[0003]火力发电厂烟气在经过湿法脱硫工艺后，具有湿度大、颗粒污染物浓度低、颗粒物粒径小的特点，这给收集烟气中的颗粒污染物造成很大的困难。目前最常用的取样装置的结构如图1所示，该取样装置由采样枪1、过滤膜2、干燥剂3及机械栗4组成，在取样时，将采样枪I插入烟道内，通过机械栗4将烟气从烟道中抽出，然后通过用过滤膜3拦截并收集烟气中的颗粒物，之后烟气经干燥剂3除水后给机械栗4提供动力。这种取样装置存在以下几个问题:第一，涉及设备、管线、连接件比较多，而现场取样平台一般位置较高，空间狭窄，移动与连接这种取样装置非常费时费力;第二，由于烟气中颗粒污染物的浓度非常低，需要长时间地开动机械栗进行取样，会带来较大的安全隐患；第三，由于烟气湿度非常大，取样装置会积累大量的水分，这对机械栗的正常运行造成很大危害，这就需要不断更换大量干燥剂进行除水，给在现场进行取样工作带来很大困难。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置。该取样装置是一种简单方便的烟气颗粒物取样装置，能够有效收集烟气中的颗粒污染物。
[0005]在本实用新型中，热泳原理是指小颗粒或气溶胶粒子在具有温度梯度的流体中运动时，由于冷热区分子与其碰撞时传递的动量不同，而在总体上表现为受到温度梯度相反的力的作用，使小颗粒产生与温度梯度相反的力的作用，使小颗粒产生与温度梯度相反的运动速度，并沉积于低温表面上的过程。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，该取样装置包括:
[0007]采样枪，其为一中空的管体；
[0008]颗粒物收集载体，其设置于所述采样枪管体一端的侧壁外表面上；
[0009]冷却介质，其填充于所述采样枪的管体中。
[0010]根据本实用新型的【具体实施方式】，优选地，上述基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置还包括:冷却介质循环装置，并且所述采样枪的管体侧壁上与所述颗粒物收集载体相对的另一端设置有冷却介质循环口，所述冷却介质循环口与所述冷却介质循环装置相连接，用于对所述冷却介质进行循环冷却。
[0011]在本实用新型中，本领域一般技术人员应当理解在使用本实用新型的烟气颗粒物取样装置时，所述采样枪管体的两个端口可以是封闭的(也可以不封闭，还可以一端口封闭、另一端口不封闭)，但对于如何封闭端口并不做特别限定，可以由本领域技术人员进行常规选择。
[0012]在上述基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置中，优选地，所述颗粒物收集载体包括颗粒物取样膜或金属片。更优选地，所述颗粒物取样膜包括石英膜或聚酯膜等;所述金属片包括铝箔片或铜片等。
[0013]在上述基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置中，所述冷却介质可以为能够维持颗粒物收集载体处处于相对取样环境较低的温度的介质;在实际使用过程中，优选地，所述冷却介质包括冷水、冰、冰水混合物或冷空气等。
[0014]在上述基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置中，优选地，所述采样枪的管体为导热良好、且具有一定机械强度的金属管体;更优选地，所述采样枪的管体包括钢管体、铁管体或铜管体等。
[0015]在采用本实用新型的取样装置时，将冷却介质注满采样枪的管体中后，然后将该采样枪带有颗粒物收集载体的一端插入烟道内即可。火力发电厂的烟道温度一般为50?80°C，注入冷却介质后，取样装置的颗粒物收集载体附近的温度接近(TC，在这种情况下，烟道与颗粒物收集载体之间就存在一个温度梯度，烟道为高温侧，颗粒物收集载体为低温侧，根据热泳原理，烟道中的颗粒物将沿着温度梯度相反的方向运动，沉积在颗粒物收集载体上。当收集到足够多的颗粒物样品后，将采样枪从烟道中抽出，完成取样工作。
[0016]在本实用新型中，冷却介质保持低温状态是取样装置能够有效工作的关键。在实际使用过程中，烟道外测温度为环境温度，环境温度远低于烟道内温度。由于采样枪的管体具有良好的导热性，能够使冷却介质积累的热量不断散失，从而维持颗粒物收集载体附近的温度梯度。当烟道内外侧温度差不大时，颗粒物收集载体附近温度梯度变小，或者冷却介质温度不断上升时，可以对冷却介质进行循环，利用冷却介质循环装置不断补充低温的冷却介质，维持颗粒物收集载体附近较低的温度。
[0017]与现有技术相比，本实用新型提供的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置主要具有以下优点:本实用新型提供的烟气颗粒物取样装置无需使用机械栗，设备简单，便于运输、组装以及现场操作，成本低;并且可以不使用外接电源，适合进行长时间的取样，操作过程十分便捷安全。
【附图说明】
[0018]图1为传统的烟气颗粒物取样装置的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型的实施例1中的烟气颗粒物取样装置的结构示意图；
[0020]图3为本实用新型的实施例1中的烟气颗粒物取样装置在烟道中进行取样时的示意图；
[0021]图4为本实用新型的实施例2和3中的烟气颗粒物取样装置的结构示意图；
[0022]图5为本实用新型的实施例2和3中的烟气颗粒物取样装置在烟道中进行取样时的示意图；
[0023]主要组件符号说明:
[0024]采样枪1、过滤膜2、干燥剂3、机械栗4、颗粒物收集载体5、冷却介质6、冷却介质注入口 7、冷却介质循环口 8、冷却介质循环装置9。
【具体实施方式】
[0025]为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
[0026]实施例1
[0027]本实施例提供了一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，如图2所示，该取样装置包括:
[0028]采样枪I，其为一中空的管体，并且该管体的一个端口是封闭的，另一个端口为冷却介质注入口 7;
[0029]颗粒物收集载体5，其设置于所述采样枪I管体与所述冷却介质注入口7相对的一端的侧壁外表面上；
[0030]冷却介质6，其填充于所述采样枪I的管体中；
[0031]其中，所述采样枪I的管体为导热良好、且具有一定机械强度的金属管体，在本实施例中，所述采样枪I的管体为钢管体；
[0032]所述颗粒物收集载体5为颗粒物取样膜，在本实施例中，所述颗粒物取样膜为石英膜，该石英膜是采用本领域常规的方式固定于所述采样枪I管体一端的侧壁外表面上的；
[0033]所述冷却介质6为能够维持颗粒物收集载体5处处于相对取样环境较低的温度的介质，在本实施例中，所述冷却介质为冰，在实际操作过程中，可以将冷水从冷却介质注入口 7注入到采样枪I的管体中，然后将采样枪I置于低温环境，让水冷却为冰，形成所述冷却介质6，并且所述冷却介质注入口 7可以不用封闭。
[0034]采用本实施例的烟气颗粒物取样装置在烟道中进行取样时的示意图如图3所示，将采样枪I带有颗粒物收集载体5的一端插入烟道中，采样枪I的另一端保持在烟道外;此时开始进行颗粒物的收集，一段时间后，可以将采样枪I拔出，查看颗粒物收集载体5处的颗粒物收集情况;当收集到足够的颗粒物后，将采样枪I从烟道中抽出，完成取样工作。
[0035]实施例2
[0036]本实施例提供了一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，如图4所示，该取样装置包括:
[0037]采样枪I，其为一中空的管体，并且该管体的两个端口均是封闭的，所述采样枪I管体的一端的侧壁上设置有冷却介质循环口 8;
[0038]颗粒物收集载体5，其设置于所述采样枪I管体与所述冷却介质循环口8相对的另一端的侧壁外表面上；
[0039]冷却介质6，其填充于所述采样枪I的管体中；
[0040]冷却介质循环装置9，其与所述冷却介质循环口8相连接，用于对所述冷却介质6进行循环冷却；
[0041]其中，所述采样枪I的管体为导热良好、且具有一定机械强度的金属管体，在本实施例中，所述采样枪I的管体为钢管体；
[0042]所述颗粒物收集载体5为颗粒物取样膜，在本实施例中，所述颗粒物取样膜为聚酯膜，该聚酯膜是采用本领域常规的方式固定于所述采样枪I管体一端的侧壁外表面上的；
[0043]所述冷却介质6为能够维持颗粒物收集载体5处处于相对取样环境较低的温度的介质，在本实施例中，所述冷却介质为冷水，在实际操作过程中，所述冷却介质循环装置9可以为冷水循环装置，将冷却介质循环口 8与冷却介质循环装置9相连接，并开启冷却介质循环装置9进而将冷水注满所述采样枪I的管体中。
[0044]采用本实施例的烟气颗粒物取样装置在烟道中进行取样时的示意图如图5所示，将采样枪I带有颗粒物收集载体5的一端插入烟道中，采样枪I的另一端保持在烟道外;此时开始进行颗粒物的收集，一段时间后，可以将采样枪I拔出，查看颗粒物收集载体5处的颗粒物收集情况；当收集到足够的颗粒物后，将采样枪I从烟道中抽出，并关闭冷却介质循环装置9，完成取样工作。
[0045]实施例3
[0046]本实施例提供了一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，如图4所示，该取样装置包括:
[0047]采样枪I，其为一中空的管体，并且该管体的两个端口均是封闭的，所述采样枪I管体的一端的侧壁上设置有冷却介质循环口 8;
[0048]颗粒物收集载体5，其设置于所述采样枪I管体与所述冷却介质循环口8相对的另一端的侧壁外表面上；
[0049]冷却介质6，其填充于所述采样枪I的管体中；
[0050]冷却介质循环装置9，其与所述冷却介质循环口8相连接，用于对所述冷却介质6进行循环冷却；
[0051]其中，所述采样枪I的管体为导热良好、且具有一定机械强度的金属管体，在本实施例中，所述采样枪I的管体为铜管体；
[0052]所述颗粒物收集载体5为金属片，在本实施例中，所述金属片为铝箔片，该铝箔片是采用本领域常规的方式固定于所述采样枪I管体一端的侧壁外表面上的；
[0053]所述冷却介质6为能够维持颗粒物收集载体5处处于相对取样环境较低的温度的介质，在本实施例中，所述冷却介质为冷空气，在实际操作过程中，所述冷却介质循环装置9可以为空气循环栗，将冷却介质循环口 8与冷却介质循环装置9相连接，并开启冷却介质循环装置9进而将冷空气注满所述采样枪I的管体中。
[0054]采用本实施例的烟气颗粒物取样装置在烟道中进行取样时的示意图如图5所示，将采样枪I带有颗粒物收集载体5的一端插入烟道中，采样枪I的另一端保持在烟道外;此时开始进行颗粒物的收集，一段时间后，可以将采样枪I拔出，查看颗粒物收集载体5处的颗粒物收集情况；当收集到足够的颗粒物后，将采样枪I从烟道中抽出，并关闭冷却介质循环装置9，完成取样工作。
【主权项】
1.一种基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，该取样装置包括: 采样枪，其为一中空的管体； 颗粒物收集载体，其设置于所述采样枪管体一端的侧壁外表面上； 冷却介质，其填充于所述采样枪的管体中。2.根据权利要求1所述的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，所述取样装置还包括:冷却介质循环装置，并且所述采样枪的管体侧壁上与所述颗粒物收集载体相对的另一端设置有冷却介质循环口，所述冷却介质循环口与所述冷却介质循环装置相连接。3.根据权利要求1所述的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，所述颗粒物收集载体包括颗粒物取样膜或金属片。4.根据权利要求3所述的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，所述颗粒物取样膜包括石英膜或聚酯膜。5.根据权利要求3所述的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，所述金属片包括招猜片或铜片。6.根据权利要求1所述的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，所述冷却介质包括冷水、冰、冰水混合物或冷空气。7.根据权利要求1所述的基于热泳原理的烟气颗粒物取样装置，其特征在于，所述采样枪的管体包括钢管体、铁管体或铜管体。
【文档编号】G01N1/22GK205580818SQ201620361385
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】李朋, 康玺, 周卫青, 丁立萍, 路璐, 钟智坤, 孙道林, 吴华成
【申请人】华北电力科学研究院有限责任公司, 国网冀北电力有限公司电力科学研究院, 国网冀北电力有限公司, 国家电网公司