专利名称：烟气无灰取样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对燃煤烟气进行取样，测量烟气中的成分及含量的烟气无灰取样装置。
背景技术：
中国是产煤大国，也是燃煤大国。在中国的能源结构中，煤炭占了近70%，而且这种以煤炭为主的能源结构短期内不会变。煤的主要成分有碳(45%—90% )、氢(1.5%— 6% )、氧(0. 5 % — 30% )、氮 (0. 3%- 3. 5% )、硫(0.5%— 2% )，加上水分50% )以及灰分(10%— 50% ) 煤燃烧产生的烟气中含有大量的S0X，N0X，痕量重金属，CmHn, CO, CO2及飞灰，这些气态、固态污染物形成的酸雨、温室效应等对大气环境、生态环境及人体造成了及其严重的危害。因此针对上述煤炭资源的特点和高效洁净利用的重大需求，开展对燃煤污染物的控制，是实现煤炭资源与环境协调的必由之路。在对燃煤污染物的减排控制研究中，燃煤烟气在不同的气氛下(温度、压力、流量)，烟气中的成分及含量会发生变化，并相互作用，因此掌握燃煤烟气成分及含量、各烟气成分的形态分布，是燃煤污染物排放控制的基础。目前公开的专利主要有武汉钢铁公司的“含尘烟气取样系统的防堵塞装置”，宜宾发电总厂热工专业公司的“一种烟气取样装置”，山东川仪经营成套有限公司的“烟气取样及反吹装置”，南京智达分析仪器有限公司的“固定污染源烟气排放过滤除湿取样探头及其工作方法”，中铝国际技术发展有限公司的“高温烟气取样方法及装置”，上海北分仪器技术开发有限责任公司的“一种高温烟气取样系统中的反吹加温装置”，武汉钢铁(集团)公司的“多点烟气取样器”，金川集团有限公司的“一种烟气管道的取样装置”，中国计量学院的 “一种能同时进行飞灰采样的烟气取样装置”。上述专利在分析燃煤烟气中的成分及形态时，需要采样系统从烟气中取样，但由于烟气中飞灰的存在，传统的取样系统在烟气进口处安装了滤筒，随着采样进行，飞灰不断累积，烟气中的某些成分，在穿透滤筒中的飞灰时，其形态会发生变化，如烟气中含的Hg° 会转变为Hg2+，而且每隔45-120分钟，就要更换一次滤筒。所以传统的取样系统一般只能用于低灰烟气中，且只能是非连续取样，不能精确的测量真实的烟气成分的浓度与形态。
发明内容
本发明是要提供一种烟气无灰取样装置，该装置不仅适用于低灰、无灰烟气的测量，还可实现对高灰烟气的测量，而且适用的温度范围非常宽泛，用以实现对燃煤烟气的瞬时采样，精确地测量各种气氛下的烟气成分与形态。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种烟气无灰取样装置，包括U型取样枪，电加热元件及温控器，多孔陶瓷管衬套，射流机构，其特点是U型取样枪中段设有多孔陶瓷衬套，多孔陶瓷衬套上开三个取样孔，取样枪末段内装有射流机构，U型取样枪外设有内置的电加热元件和温控器。烟气无灰取样装置通过法兰固定在烟道壁。射流机构包括空气进口，喷嘴，混合室，过渡段，扩压管，空气进口连接压缩空气出口，喷嘴前端连接空气进口，后端位于混合室内，混合室另一端经过渡段后连接扩压管；压缩空气进入空气进口，经喷嘴加速产生高速气流，在混合室形成负压，将烟气吸入，烟气与压缩空气的混合物再经过扩压管扩压后，沿U型取样枪再回到烟道内。射流机构形成负压后使从烟道壁内出来烟气沿U型取样枪高速流动的速度为 300m/s。 本发明的有益效果是
本发明避免了在对烟气的取样过程中飞灰发生累积，防止飞灰对烟气中的某些成分发生氧化或形态改变，并避免了频繁更换滤筒，降低了成本。本发明不仅适用于低灰、无灰烟气的测量，还可实现对高灰烟气的测量，而且适用的温度范围非常宽泛(120°C -650°C 之间)，这样可以实现对燃煤烟气的瞬时采样，可以精确地测量各种气氛下的烟气成分与形态。该装置系统简单，为燃煤锅炉烟气净化处理的研究提供了有效的方法。
图1是本发明的结构示意图； 图2是射流机构结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。如图1所示，本发明提供的烟气无灰取样装置，包括U型取样枪8，法兰2，电加热元件3及温控器10，多孔陶瓷管衬套7，射流机构9等。烟气无灰取样装置通过法兰2固定在烟道壁1。U型取样枪8中段设有多孔陶瓷衬套7，多孔陶瓷衬套7上开三个取样孔4，U型取样枪8末段内装有射流机构9，U型取样枪8外装有内置的电加热元件3和温控器10。射流机构9包括空气进口 11，喷嘴12，混合室13，过渡段14，扩压管15，空气进口 11连接压缩空气出口，喷嘴12前端连接空气进口 11，后端位于混合室13内，混合室13另一端经过渡段14后连接扩压管15。工作时，压缩空气进入空气进口 11，经喷嘴12加速产生高速气流，在混合室13形成负压，将烟气吸入，烟气与压缩空气的混合物再经过扩压管 15扩压后，沿取样枪8再回到烟道内。采用上述无灰取样装置的取样过程如下以空气预热器出口至除尘器进口之间的烟道中的烟气取样为例。待测烟气温度为1501 1701，所含飞灰量为5，000 mg/ Nm3 20，000mg/Nm3。在负荷稳定的情况下，将U型取样枪8放置待测烟道壁内，将取样孔4密封；连接热电偶线和U型取样枪8、加热箱电缆线。无灰取样装置通过法兰2安装固定好以后，将U 型取样枪8和加热箱加热至120°C，防止样品的冷凝。所测烟气通过U型取样枪8中段的多孔陶瓷衬套7，依次经过三个取样孔4，进行采样，烟气经U型取样枪8末端的射流机构9，烟气速度达近300m/s，形成负压，飞灰在高速气流携带下，在取样装置内几乎不累积，随烟气经U形取样枪8再返回到烟道。
U型取样枪8中段的多孔陶瓷衬套7，用来保证在取样的过程中飞灰不会进入到采样仪器中，对仪器造成损害。多孔陶瓷材料的特点主要是耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，具有可控的孔结构及高的开口孔隙率，使用寿命较长。内置的电加热元件3和温控器10，使取样过程的温度控制在120 ！或以上，防止样品的冷凝。取样装置可选用材料范围广，lCr5Mo,8Cr20Si2Ni, lCrl3, 2Crl3, lCrl7Ni2 等，具有一定强度，可以满足650°C以下的取样环境，外套保温层，具有良好的保温性能，保证真实的烟气温度，如发生温度的降低，可用电加热元件3和温控器10进行加热。
权利要求
1.一种烟气无灰取样装置，包括U型取样枪(8)，电加热元件(3)及温控器(10)，多孔陶瓷管衬套(7)，射流机构，其特征在于所述U型取样枪(8)中段设有多孔陶瓷衬套(7)， 多孔陶瓷衬套(7)上开三个取样孔(4)，U型取样枪(8)末段内装有射流机构(9)，U型取样枪(8)外设有内置的电加热元件(3)和温控器(10)。
2.根据权利要求1所述的烟气无灰取样装置，其特征在于所述烟气无灰取样装置通过法兰(2)固定在烟道壁(1)。
3.根据权利要求1所述的烟气无灰取样装置，其特征在于所述射流机构(9)包括空气进口(11)，喷嘴(12)，混合室(13)，过渡段(14)，扩压管(15)，空气进口(11)连接压缩空气出口，喷嘴(12)前端连接空气进口(11)，后端位于混合室(13)内，混合室(13)另一端经过渡段(14)后连接扩压管(15);压缩空气进入空气进口( 11 )，经喷嘴(12)加速产生高速气流，在混合室(13)形成负压，将烟气吸入，烟气与压缩空气的混合物再经过扩压管(15)扩压后，沿U型取样枪(8 )再回到烟道内。
4.根据权利要求1所述的烟气无灰取样装置，其特征在于所述射流机构(9)形成负压后使从烟道壁内出来烟气沿U型取样枪(8 )高速流动的速度为300m/s。
全文摘要
本发明涉及一种烟气无灰取样装置，包括U型取样枪，电加热元件及温控器，多孔陶瓷管衬套，射流机构，U型取样枪中段设有多孔陶瓷衬套，多孔陶瓷衬套上开三个取样孔，取样枪末段内装有射流机构，U型取样枪外设有内置的电加热元件和温控器。本发明不仅适用于低灰、无灰烟气的测量，还可实现对高灰烟气的测量，而且适用的温度范围非常宽泛，这样可以实现对燃煤烟气的瞬时采样，可以精确的测量各种气氛下的烟气成分与形态。该装置系统简单，为燃煤锅炉烟气净化处理的研究提供了有效的方法。
文档编号G01N1/24GK102353565SQ20111018433
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者任建兴, 何平, 冯巧波, 吴江, 张艳艳, 徐宇豪, 潘卫国, 郭瑞堂, 陈洁鹤 申请人:上海电力学院