一种烟道气移动式采样系统及其采样方法
【专利摘要】本发明提供了一种烟道气移动式采样系统及其采样方法，采样枪通过支架固定在数控移动平台上，在程序控制下数控移动平台可以带动采样枪口沿直线移动，通过换算数控移动平台的移动距离，可以使采样枪口移动到烟道截面上的指定的采样点，且采样完毕数控移动平台回复到原点位置，将采样枪口拔出烟道上的采样孔。该系统主要组成部分包括采样枪、数控移动平台、支架和样品处理单元。本发明结构简单、技术成熟，特别适合于烟道气二恶英在线连续采样设备中。
【专利说明】一种烟道气移动式采样系统及其采样方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境污染分析和监测领域，主要涉及烟道中目标污染物的采样分析，特别是烟气和烟尘中二恶英的连续采样分析和监测所用的一种采样装置。
【背景技术】
[0002]二恶英是一类剧毒性有机污染物，目前主要来源于城市垃圾的焚烧、危险废弃物焚烧、火电厂等工业炉窑排放等。为了控制和减少大气污染排放，需要对这些固定污染源进行采样和监测。
[0003]在烟道、烟園及排气筒等固定污染源排放废气的环境监测中，颗粒物与气态污染物的采样和监测，主要有手工采样、便携式仪器监测、烟道气尘的在线监测等。而这些采样监测中，现行的美国2？八23方法、欧盟册1948、我国国家环保标准⑶/116157-1996及我国环境保护行业标准町/1394-2007等均采用采样枪将采样枪口放到烟道截面中指定的位置，或是手动移动采样枪至采样点，或是固定安装在烟園上的采样孔上，往往烟道中气流和烟尘在烟道截面上的分布并不均匀，因此所采集的样品数据并不太准确。特别是在手工安置采样枪进行采样中，由于标准指定的采样点在实际操作中无法精确定位，采样枪口所在位置往往很不准确，会对采样结果造成一定影响:即便是烟道内工况完全一致，再次采样的重复性也无法保证。而固定安装的采样枪，虽然初始安装能够确保采样枪的采样孔与规定的采样点位置准确重合，但不能根据要求移动到指定的采样点、所采集的样品的准确性不能严格满足烟道气采样枪标准要求，且由于烟道内温度高、湿度大、具有腐蚀性气体等实际情况，采样枪容易堵塞甚至腐蚀。
【发明内容】
[0004]本发明所解决的技术问题是提供一种结构简单、适用于自动连续在线的烟道气移动式采样系统与采样方法。其原理是:采样枪通过支架固定在数控移动平台上，在程序控制下数控移动平台带动采样枪口沿直线移动，通过换算数控移动平台的移动距离，可以使采样枪口移动到烟道截面上的指定的采样点，且采样完毕数控移动平台回复到原点位置，将采样枪口拔出烟道上的采样孔。该系统主要组成部分如图1所示，本系统主要组成部分包括采样枪、数控移动平台、支架和样品处理单元。所述采样枪通过支架固定在数控移动平台上，在程序控制下数控移动平台可以带动采样枪口沿直线移动，通过换算移动数控移动平台的移动距离，使采样枪口移动到烟道截面上的指定的采样点，且采样完毕数控移动平台回复到原点位置，将采样枪口拔出烟道上的采样孔。如图1所示，以圆形截面的烟道为例，烟道上设置有采样孔，烟道气在烟道截面内非均匀分布地流动，烟道气包括排放气体与烟尘，根据实际工况采样标准中规定，以圆形截面烟道为例，如图2所示，在等面积环与直径交点形成几个指定的采样点，采样点的数量根据烟道直径增大而增加。采用传统手工放置采样枪无法准确地将采样口放置到指定的采样点；而固定安装的采样枪只能在一个采样点进行采样，不能根据要求移动到任意指定的采样点。因此，本发明提出了一种烟道气移动式采样系统。本系统中数控移动平台是精确控制滑台沿直线运动到指定位置的机电装置，可以有多种方案但不限于如下所举例子，比如步进电机或伺服电机+联轴器+滚珠丝杠+直线导轨和滑块的结构、步进电机或伺服电机+同步轮同步带+滚珠丝杠+直线导轨和滑块的结构、直线电机+直线导轨和滑块的结构等。
[0005]且移动平台带有3个位置传感器，分别是原点传感器、近端限位传感器和远端限位传感器，当滑台靠近这3个传感器时，控制系统可以采集到不同的电信号。
[0006]初始安装时设置当数控移动平台的滑台移动到原点位置时，采样枪的采样枪口拔出采样孔。而近端限位传感器和远端限位传感器是防止数控移动平台的滑台移动超出可滑动区域的极限范围。样品处理单元包括对采集气体和烟尘的捕集装置、计量装置、采样动力装置和系统控制系统等部分。
[0007]在非采样工作时，系统控制移动平台的滑台位于原点位置，此时滑台与原点传感器接触，支架及固定在支架上的采样枪位于烟道上的采样孔外，即整个采样枪系统拔出采样孔，能有效防止采样管道长期停留在烟道内形成堵塞、避免采样枪系统暴露在高温高湿烟道气中受到腐蚀。
[0008]在采样工作时，系统控制数控移动平台的驱动装置将滑台沿直线移动，带动支架及固定在支架上的采样枪移动伸入到烟道上的采样孔内，直至采样枪系统的采样口到达并停留在指定的采样点位置，样品处理单元控制开始抽取和采集样品。而且根据需要，可以设定系统控制程序，在一个采集周期内将采样枪的采样口移动到不同采样点采集样品。
[0009]采样完毕后，系统控制数控移动平台的滑台回复到原点位置，整个采样枪拔出采样孔。
[0010]可设定系统控制程序，在一个采集周期内将采样枪的采样口移动到某个指定的采样点采集一个样品，或者在一个采集周期内将采样枪系统的采样口分别移动到不同采样点采集样品。本发明的有益效果是:一方面由于采样枪口可以移动到不同采样点进行采样，通过设定程序，控制采样枪口移动到烟道截面上的指定的采样点，不同的采样点采集的样品可以取最大值、平均值等，其结果对于实际烟道气排放中目标污染物的监测具有更高的准确性和科学性；还可以根据采样和监测实际工况，在一个采样周期内在烟道截面上不同的采样点采样，对烟道气中目标污染物进行长期排放进行采样和监测；另一方面，采样结束后，程序控制数控移动平台回复到原点位置、采样枪移动拔出烟道上的采样孔，可以有效防止因长期固定暴露在烟道内导致的采样管路堵塞、采样枪收到腐蚀。本发明结构简单、技术成熟，特别适合于烟道气二恶英在线连续采样设备中。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的一种烟道气移动式采样系统图。
[0012]其中，1为烟道；2为烟道气；3为烟道上的采样孔、4为采样枪系统、5为数控移动平台、6为支架，7为样品处理系统；53为滑台、56为原点传感器、5。为近端限位传感器、5(1为远端限位传感器。
[0013]图2为标准规定的圆形截面烟道指定的采样点示意图。
[0014]其中，？”？2，？。分别是第一个采样点、第二采样点、第！！个采样点，表示的是采样行业标准规定的烟囱截面上不同的采样点的位置。
【具体实施方式】
[0015]以下为本专利的【具体实施方式】的举例说明，具体步骤为:
[0016](1)根据采样标准和被采集烟囱截面形状、直径计算采样点的个数与位置，比如直径0.60的圆形截面烟囱，等面积环数为2，有四个采样点，与采样孔之间的距离分别为:0.04111,0.15111,0.45111,0.56111。将采样点的位置输入至控制程序。
[0017](2)设定采样计划，比如，某天分4次随机时间在每个采样点分别采集1小时；
[0018](3)在程序控制下，驱动数控移动平台5移动，使得采样枪口进入烟囱上的采样孔3中，直至采样枪口中心移动至第一个采样点后停止移动，开始采样；
[0019](4)第一个采样点？工采集完毕后，程序控制数控移动平台移动移回至原点位置，直至数控移动平台接触原点传感器；
[0020](5)在间隔随机时间后，程序控制移动平台移动，是的采样枪口进入烟囱上的采样孔3中，直至采样枪口中心移动至第二个采样点？2后停止移动，开始采样；
[0021](6)重复以上步骤(3) (4) (5)直至每个采样点的烟道气样品采集完毕。
【权利要求】
1.一种烟道气移动式采样系统，其特征在于，主要组成部分包括采样枪(4)、数控移动平台(5)、支架(6)和样品处理单元(7);所述采样枪(4)通过支架(6)固定在数控移动平台(5 )上，在程序控制下数控移动平台(5 )可以带动采样枪口沿直线移动，通过换算移动数控移动平台(5 )的移动距离，使采样枪口移动到烟道截面上的指定的采样点，且采样完毕数控移动平台(5)回复到原点位置，将采样枪口拔出烟道上的采样孔；样品处理单元(7)与采样枪(4)的采样管道相连，烟道气从采样枪(4)的采样管道内进入样品处理单元(7)，对烟道气所需分析的成分进行收集。
2.如权利要求1所述的烟道气移动式采样系统，其特征在于，数控移动平台(5)是控制滑台(5a)沿直线运动到指定位置的机电装置，所述数控移动平台(5)带有3个位置传感器，分别是原点传感器(5b)、近端限位传感器(5c)和远端限位传感器(5d)。
3.如权利要求2所述的烟道气移动式采样系统，其特征在于，初始安装时，设置为当数控移动平台(5)的滑台(5a)移动到原点位置时，采样枪(4)的采样枪口拔出采样孔(3)。
4.如权利要求1-3任一项所述的烟道气移动式采样系统的采样方法，其特征在于，在非采样工作时，系统控制移动平台(5)的滑台(5a)位于原点位置，滑台(5a)与原点传感器(5b)接触，支架(6)及固定在支架(6)上的采样枪(4)位于烟道(I)上的采样孔(3)外。
5.如权利要求1-3任一项所述的烟道气移动式采样系统的采样方法，其特征在于，在采样工作时，系统控制移动平台(5)将滑台(5a)沿直线移动，带动支架(6)及固定在支架(6)上的采样枪(4)移动伸入到烟道(I)上的采样孔(3)内，直至采样枪(4)的采样口到达并停留在指定的采样点位置，样品处理单元(7)控制开始抽取和采集样品。
6.如权利要求5所述的烟道气移动式采样系统的采样方法，其特征在于，采样完毕后，系统控制数控移动平台(5)的滑台(5a)回复到原点位置，整个采样枪系统拔出采样孔。
7.如权利要求5所述的烟道气移动式采样系统的采样方法，其特征在于，可设定系统控制程序，在一个采集周期内将采样枪(4)的采样口移动到某个指定的采样点采集一个样品O
8.如权利要求5所述的烟道气移动式采样系统的采样方法，其特征在于，可设定系统控制程序，在一个采集周期内将采样枪(4)的采样口分别移动到不同采样点采集样品。
【文档编号】G01N1/24GK104458355SQ201310432091
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】袁和平, 倪余文, 刘崇杰, 邹黎黎, 陈吉平 申请人:中国科学院大连化学物理研究所