专利名称：一种气体采样加热的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于大气污染防治技术领域，具体涉及一种气体采样加热的装置。
背景技术：
电厂锅炉、工业窑炉、供暖锅炉等污染源的废气排放是我国大部地区环境大气污染的主要源头，其中的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)是主要污染因子。世界大部分国家都对其进行控制和监测。近年来，氯化氢(HCL)、氟化氢(HF)、气态汞(Hg)等污染因子也越来越多地被监测。在我国，燃煤电厂、石化企业等企业的大型锅炉，甚至一定吨位以上的供热燃煤锅炉都必须安装固定式连续烟气监测仪。此外，便携式烟气成分直读监测仪是各个环保监测、环境监理以及烟气排放控制设备安装调试的主要检测工具。现有仪器的烟气采样方式绝大多数都是抽取式，即抽气泵将烟气从烟道中抽取到在烟道外的仪器分析部分，对烟气中的二氧化硫、氮氧化物等烟气组分进行分析。
在实际进行烟气测量的过程中，烟气温度一定高于环境温度，如果不加处理，烟气通过暴露在环境空气中的仪器采样管路后，烟气中的气态水蒸气由于露点降低形成水珠， 附着在导气管壁上，从而形成冷凝水。由于气态二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、氟化氢等是易溶于水的物质，烟气中的这些成分会被部分溶解进冷凝水中，在到仪器分析部分之前就损失了一部分。例如，二氧化硫是极易溶于水的，I单位体积的水能够溶解40单位体积的二氧化硫，对分析结果的准确性产生严重影响。因此，国内外众多烟气分析仪生产厂对此问题进行了研究，推出了各自的烟气采样系统(包括烟气采样管、导气管和抽气泵)及预处理器对烟气在进入仪器分析部分前进行加热、脱水处理，以降低仪器采样器管路中冷凝水的产生， 减少烟气中易溶于水物质的损失。目前使用的众多型号品牌的烟气采样管的结构件如图I所示，其中图中缠绕在采样管外壁的加热丝，对导管进行加热以达到设定温度。加热丝外包有保温材料。这种结构存在以下缺点1)加工复杂加热丝或加热带要均匀地缠绕在导管外壁上，另外还必须加保温层，必须做好绝缘和防腐的保护。2)可靠性低复杂的加工过程和多种材料部件的使用必将导致可靠性低。3)传热慢由于是间接加热方式，即加热丝首先加热气体导管外壁，气体导管再将热量传导管内的气体，加热丝产生的热量只有部分用于加热气体，其他部分用来加热导气管和通过保温层向周围环境辐射从而损失。4)达到设定温度慢因为传热慢， 达到设定的温度就会慢。5)温度保持不稳定由于传热慢，并有保温层保温，使得温度很难达到精确控制，波动大。6)功耗大以上3)、4)、5)三点导致了加热功耗大。7)过滤器不易加热因为前置尘过滤器需要经常更换，这种加热方式很难对过滤器进行加热。没有加热， 高湿度的烟气中的液状物容易将过滤器堵塞，影响采样。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷，本发明目的在于提供一种气体采样加热装置和方法，可以将被采的气体快速、准确、稳定和低功耗地加热到所需温度。本发明是基于对烟道温度、湿度的充分研究理解，及对高湿烟气采样问题的长期现场测试和观察所得出。为了实现上述目的，本发明提供了一种对气体采样进行加热的装置，包括进气嘴
(I)、过滤器⑵、加热棒(3)、导气管(4)、出气嘴(5)、测温棒(6)、手柄(7)、连接插头(8)、 连接线(9)、温控器(10)，其中，导气管与进气嘴(I)密封连接，另一端密封固定在手柄(7) 上，导气管(4)内部设置测温棒(6)，用于实时测量导气管(4)内部的气体温度，并将采集的温度参数通过连接线(9)反馈给温控器(10)，进而温控器(10)根据设定的温度值控制对加热棒(3)的通电状态，从而实现调整导气管(4)内部气体的温度，其特征在于加热棒(3) 直接置于气体采样导气管(4)中间，穿过导气管(4)中心，一端伸出导气管，进入进气嘴(I) 内的过滤器圆筒内，另一端固定在手柄(X)内。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于导气管(4)为防腐不锈钢管或聚四氟乙烯管。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述过滤器(2) 为聚四氟乙烯或陶瓷或不锈钢材料的圆筒。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述加热棒(3) 为不锈钢铠装加热棒。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于构成所述手柄(7) 的一段为一腔体 ，该腔体的一端面为密封盖，用来密封导气管，并在密封盖上穿插加热棒
(4)和测温棒￠)，另一端面通过连接插头(8)和连接线(9)连接。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述测温棒(6) 为不锈钢铠装热电偶，热电偶部分伸入到导气管(4)内，直接接触并测量气体温度，并将温度信号传到温控器(10)。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述出气嘴(5) 为金属管或快速接头或金属卡套气动接头，被固定在导气管(4)的后部，位于靠近手柄部分的导气管上，用于连接导管将气体送到分析仪器。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述手柄(7)为一用绝缘、绝热材料制成的柄状物。进一步，本发明所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述温控器(10) 为PID温度控制器，上有数字显示屏显示气体温度和控制信息，同时有按键供使用者设定控制温度。本发明所述的对气体采样进行加热的装置通过将加热棒直接置于气体采样导气管中间，使其直接接触烟气进行加热，快速有效地对管中的气体加热到设定温度，防止管壁形成冷凝水，避免气体中的成分溶于冷凝水而产生损失，保持了通过采样管的气体成分的完整性和真实性，对后续气体成分及浓度分析的准确性提供了保证。
图I是现有气体采样加热装置的结构图；图2是本发明的气体采样加热装置的结构图；图3是本发明的气体采样加热装置内的气体流向示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图2是本发明的气体采样加热装置的结构图；其中I为进气嘴、2为过滤器、3为加热棒、4为导气管、5为出气嘴、6为测温棒、7为手柄、8为连接插头、9为连接线、10为温控器。本发明将加热棒4直接置于气体采样导气管4中间，穿过导气管中心，一端伸出导气管， 进入进气嘴内的过滤器圆筒内，另一端固定在手柄内，使其直接接触烟气进行加热，加热棒 3的具体形式在此不作限制，本领域技术人员可以采用各种形态来实现。导气管4为防腐不锈钢管或聚四氟乙烯管，一端有外螺纹，与进气嘴I密封连接，另一端密封固定在手柄7上。此外，本发明通过温控器10对加热棒3进行PID控制加热，(即温控器控制开通电到加热棒，加热棒通电即加热，位于导气管内壁的温度传感器将测量的温度信号反馈给温控器，温控器根据反馈的信号调整对加热棒的通电时间，进而控制加热棒对气体进行加热的强度)以使导气管内的气体温度达到并保持在所设定值。具体实现是在导气管4内部设置测温棒，用于实时测量导气管4内部的气体温度，并将采集的温度参数通过连接线9反馈给温控器10，进而温控器10根据设定的温度值控制对加热棒4的通电状态，从而实现调整导气管4内部气体的温度。优选地，进气嘴I为一不锈钢短筒，一端为楔状口为整个装置进气的开始，另一端有内螺纹，筒内装一圆筒状的过滤器，用于过滤气体中的粉尘。进气嘴罩在过滤器2的外面，通过内螺纹与导气管4连接，用来保护过滤器2。进气嘴通过内螺纹与导气管密封连接。 可以拆下进 气嘴更换或清洗过滤器。优选地，所述过滤器2为聚四氟乙烯或陶瓷或不锈钢材料的圆筒，被置于进气嘴中，位于导气管4前面，用来过滤气体中的固体或胶状微粒。优选地，所述加热棒3为不锈钢铠装加热棒，被置于导气管4内，贯穿从进气嘴I 到出气嘴5的导气管整个部分，用于加热导气管内的气体。构成所述手柄7 —段为一腔体，该腔体的一端面为密封盖，用来密封导气管，并在密封盖上穿插加热棒4和测温棒6，另一端面通过连接插头8和连接线9连接，所述腔体为圆柱状腔体。优选地，所述测温棒6为不锈钢铠装热电偶，热电偶部分伸入到导气管4内，直接接触并测量气体温度，并将温度信号传到温控器10。优选地，所述出气嘴5为金属管或快速接头或金属卡套气动接头，被固定在导气管的后部，位于靠近手柄部分的导气管上，用于连接导管将气体送到分析仪器或其他装置中。优选地，所述手柄7为一用绝缘、绝热材料制成的柄状物，前端连接导气管4，后端有连接插头8，用电缆与温控器10连接，给加热棒供电和将测温棒的信号反馈给温控器，力口热棒的加热电源线和测温棒的信号线都与位于手柄后部的插头相连接。所述温控器10为PID温度控制器，上有数字显示屏显示气体温度和控制信息，同时有按键供使用者设定控制温度。温控器由电缆连接到手柄上的连接插头8。温控器内有 PID控制和变压、稳压电路，外有显示器显示温度、状态以及设定参数。另有按键供操作人员设定加热目标温度。通过连到手柄的电缆，温控器控制加热棒的加热频率，同时接受测温棒的反馈信号，实现装置的加热控制。图3是本发明的气体采样加热装置内的气体流向示意图。从图中可以看出，由于将加热棒至于导气管内部，气体采样在加热棒的周围流过，使得气体采样与加热棒充分接触。相对于现有技术普遍采取将加热丝或加热带缠绕在导气管外所进行的气体采样加热方式，即间接加热方法，本发明的主要优点是I)由于加热棒直接接触气体，加热速度大大加快。采用相同功率的加热棒和加热丝，分别加热直径、壁厚和长度都一样的导气管，内部气体达到同样温度的时间，加热棒直接加热方法比加热丝缠绕外加热方法速度快5倍。2)相同功率下，达到设定温度的时间短，因此效率高，更省电。3)因为加热棒直接加热采样气体，温度传感器也直接测量样气的温度，所以温度控制更稳定和精确，波动小。4)由于加热棒可以伸到过滤器筒里，过滤器的加热进行能够方便地实现。这对于外缠加热丝或加热带的方式，就很 难实现。5)因为加热棒直接加热，没有加热丝缠绕、绝缘、保温等复杂工序，采用本方法的设备组装简单，结构坚固，运行稳定性强，也更可靠。采用本发明方法和结构的仪器经过了长期的不同现场测试，包括发电厂锅炉、采暖供热锅炉、石化企业生产用锅炉等。测试结果都证实了本发明的上述优点。在具体试验过程中，我们以北京某热电厂锅炉烟气排放口，环境温度为100C烟气温度为65°C，锅炉采用湿法脱硫，烟气湿度高的环境进行了测试，与传统间接加热方式加热装置进行比较，具体比较设置过程如下I)本发明结构装置和参比装置设定相同的温度值120°C ；2)将本发明设备和参比设备同时接通电源开机；3)观察两个装置的温度控制器上显示的温度；4)本发明结构装置在3分钟内温度就到达120°C，参比装置的温度到达120°C的时间长达15分钟；5)将本发明装置和参比装置同时放入烟道测试口，观察两个温控器的温度显示。 本发明装置一直稳定在120°C ±1°C ;而参比装置一直在120°C ±5°C变化。根据对比可以得出，采用本发明的装置和方法可以更加快速地加热采样气体并更精确和稳定地使气体地保持在设定温度。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
1.一种对气体采样进行加热的装置，包括进气嘴(I)、过滤器(2)、加热棒(3)、导气管 ⑷、出气嘴(5)、测温棒(6)、手柄(7)、连接插头(8)、连接线(9)、温控器(10)，其中，导气管与进气嘴(I)密封连接，另一端密封固定在手柄(7)上，导气管(4)内部设置测温棒(6)， 用于实时测量导气管(4)内部的气体温度，并将采集的温度参数通过连接线(9)反馈给温控器(10)，进而温控器(10)根据设定的温度值控制对加热棒(3)的通电状态，从而实现调整导气管(4)内部气体的温度，其特征在于加热棒(3)直接置于气体采样导气管(4)中间， 穿过导气管(4)中心，一端伸出导气管，进入进气嘴(I)内的过滤器圆筒内，另一端固定在手柄⑵内。
2.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于导气管(4)为防腐不锈钢管或聚四氟乙烯管。
3.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述过滤器(2)为聚四氟乙烯或陶瓷或不锈钢材料的圆筒。
4.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述加热棒(3)为不锈钢铠装加热棒。
5.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于构成所述手柄(7) 的一段为一腔体，该腔体的一端面为密封盖，用来密封导气管，并在密封盖上穿插加热棒、(4)和测温棒￠)，另一端面通过连接插头(8)和连接线(9)连接。
6.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述测温棒(6)为不锈钢铠装热电偶，热电偶部分伸入到导气管(4)内，直接接触并测量气体温度，并将温度信号传到温控器(10)。
7.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述出气嘴(5)为金属管或快速接头或金属卡套气动接头，被固定在导气管(4)的后部，位于靠近手柄部分的导气管上，用于连接导管将气体送到分析仪器。
8.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述手柄(7)为一用绝缘、绝热材料制成的柄状物。
9.根据权利要求I所述的对气体采样进行加热的装置，其特征在于所述温控器(10)为 PID温度控制器，上有数字显示屏显示气体温度和控制信息，同时有按键供使用者设定控制温度。
全文摘要
一种气体采样加热装置，其通过将加热棒(3)直接置于气体采样导气管(4)中间，使其直接接触烟气进行加热，快速有效地对管中的气体加热到设定温度，防止管壁形成冷凝水，避免气体中的成分溶于冷凝水而产生损失，保持了通过采样管的气体成分的完整性和真实性，对后续气体成分及浓度分析的准确性提供了保证。
文档编号G01N1/44GK102721599SQ20121013376
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者楼竞晖 申请人:北京承天示优科技有限公司