高湿烟气的粉尘浓度监测装置的制作方法

本实用新型涉及粉尘浓度检测领域，特别涉及一种在采样嘴部分集采样、稀释于一体且适用于高湿烟气的粉尘浓度监测装置。

背景技术：

当前国内大气环境形势十分严峻，火电行业作为最大的耗煤大户，其排放的大气污染物中细颗粒物的浓度成为公众关注的热点，细颗粒物检测常用的方法有光散射法、β射线吸收法、光透射法等。随着燃煤电厂超低排放的兴起，石灰石-石膏湿法脱硫以及湿式除尘工艺越来越普遍，而上述湿法工艺的出口烟气温度低、并含有大量水蒸气，极易发生水汽凝结，从而导致细颗粒物溶于水而损失，严重影响了颗粒物浓度检测结果的准确性，同时水汽的存在使得更容易形成腐蚀物质而对仪器和烟气采样管道造成严重损害。

目前，为了防止高湿烟气中冷凝水对粉尘浓度监测造成的影响，主要通过采样管路全程伴热或采样稀释的方式进行测量，但仍存在问题：烟气中水滴的存在，使得烟气取样过程中烟气的水滴在取样弯嘴处沉积，从而滞留在取样弯管内，形成一层水膜；在烟尘采样过程中，特别是高烟气流速下，烟尘在惯性作用下撞击在采样管壁而被水膜捕获，进而沉积在取样管壁发生损耗，影响检测结果的准确性与稳定性。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种颗粒物无损失、测量结果准确，采样嘴部分集采样、稀释于一体且适用于高湿烟气的粉尘浓度监测装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高湿烟气的粉尘浓度监测装置，所述粉尘浓度监测装置包括：采样嘴、取样枪，所述采样嘴进一步包括：

第一通道，所述第一通道为样气通道，与所述取样枪连通；

第二通道，所述第二通道为稀释气通道，其入口端连通稀释气气源，出口端连通所述样气通道，所述出口端为设置在第一通道、第二通道之间的管壁上的阵列孔。

根据上述的粉尘浓度监测装置，可选地，所述第二通道设置在所述采样嘴的样气进口部。

根据上述的粉尘浓度监测装置，优选地，所述采样嘴为双通道管式结构，所述第一通道为内管通道，所述第二通道为外管通道。

根据上述的粉尘浓度监测装置，优选地，所述阵列孔的开孔方向与样气运动方向之间的夹角为锐角。

根据上述的粉尘浓度监测装置，优选地，所述阵列孔的开孔方向与样气运动方向之间的夹角小于60°。

根据上述的粉尘浓度监测装置，优选地，所述阵列孔的孔径小于2mm。

根据上述的粉尘浓度监测装置，优选地，第二通道入口端与稀释气气源间的管路上设有加热装置，用于加热所述稀释气。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1、本实用新型通过设置稀释气通道以及样气通道、稀释气通道间的阵列孔，实现烟气采集与稀释一体化；同时，预先加热稀释气，高温稀释气使得采样嘴温度升高，加速高湿烟气中的水汽蒸发。

2、本实用新型稀释气的进气方向与样气运动方向之间的夹角为锐角，稀释气经由阵列孔对样气进行稀释，所述稀释气在样气通道内壁形成一层气幕，防止烟气中水滴、颗粒物沉积在样气通道内壁而影响检测结果。

3、本实用新型阵列孔的孔径小于2mm，阻力较大，第二通道内形成稀释气缓冲区，稀释气在充满第二通道并具有足够的压力后方均匀喷射进入样气通道，以确保稀释气的喷射速度能在样气通道内壁形成气幕，提高检测结果的准确性与稳定性。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是本实用新型实施例1的高湿烟气粉尘浓度监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的高湿烟气粉尘浓度监测装置采样嘴的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2的高湿烟气粉尘浓度监测装置采样嘴的结构示意图。

具体实施方式

图1-3和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1

图1示意性地给出了本实施例的高湿烟气粉尘浓度监测装置的结构简图，图2示意性地给出了本实施例的高湿烟气粉尘浓度监测装置的采样嘴的结构简图，如图1、2所示，所述粉尘浓度监测装置包括：

采样嘴1，所述采样嘴用于烟气中颗粒物的采样和稀释，降低烟气露点、加速烟气中液滴汽化；所述采样嘴进一步包括：

第一通道11，所述第一通道11为样气通道，与所述取样枪连通；

第二通道12，所述第二通道12为稀释气通道，其入口端连通稀释气气源，出口端连通所述样气通道，所述出口端为设置在第一通道、第二通道之间的管壁上的阵列孔13；

取样枪2，所述取样枪用于稀释气和样气的保温、传输，所述取样枪通过法兰3固定在烟道上；

测量单元4，所述测量单元与所述取样枪相连，用于颗粒物的测量与分析，常用的颗粒物测量单元如散射测量模块、β射线测量模块等；

抽气泵5，所述抽气泵位于所述测量单元的下游；

流量计61，所述流量计61用于稀释后样气流量的测量与控制；

流量计62，所述流量计62用于稀释气流量的控制和流量计61的校准。

进一步地，所述粉尘浓度监测装置还包括：

加热装置7，所述加热装置设置在第二通道入口端与稀释气气源间的管路上，用于稀释气的加热，稀释气将热量传递给烟气，加速高湿烟气中液滴汽化；同时，采样嘴温度升高，有效阻断样气通道内壁水膜的形成。

高湿烟气中携带水汽含量高，为避免在样气通道内壁形成水膜，故：

进一步地，所述第二通道设置在所述采样嘴的样气进口部，烟气一进入样气通道即被加热，使得水汽快速汽化，避免对后端样气通道造成影响。

进一步地，所述稀释气通道的入口端靠近样气入口，使得稀释气在第二通道内的运动方向与样气在第一通道内的运动方向一致。

稀释气经由阵列孔对样气进行稀释，为了让所述稀释气在样气通道内壁形成良好的气幕，避免样气中的水汽与颗粒物在样气通道壁上凝结，故：

进一步地，所述阵列孔的开孔方向与样气运动方向之间的夹角为锐角；

作为优选，所述阵列孔的开孔方向与样气运动方向之间的夹角小于60°。

为了使得稀释气在第二通道内形成缓冲区，在稀释气充满第二通道且具有一定压力后方喷射入样气通道，并保证稀释气喷射速度，故：

进一步地，所述阵列孔的孔径小于2mm，增大小孔阻力，确保稀释气的喷射速度，从而确保样气通道内壁气幕的形成。

本实施例还提供上述粉尘浓度监测装置的监测方法，所述粉尘浓度监测方法包括以下步骤：

(A1)提供本实施例的粉尘浓度监测装置；

(A2)样气进入第一通道，加热后的稀释气进入第二通道并经阵列孔进入所述第一通道对样气进行稀释；

(A3)稀释样气进入测量单元获得稀释样气的粉尘浓度；

(A4)根据稀释倍数和稀释样气的粉尘浓度获得样气的实际粉尘浓度。

在上述粉尘浓度监测方法中，通过流量计61测得稀释样气流量，通过流量计62测得稀释气流量，则所述稀释倍数＝稀释样气流量/(稀释样气流量-稀释气流量)。

实施例2

本实施例提供一种高湿烟气的粉尘浓度监测装置，与实施例1不同的是，本实施例的采样嘴为双通道管式结构，所述第一通道为内管通道，即样气通道；所述第二通道为外管通道，即稀释气通道；所述第二通道的入口端设置在采样嘴靠近取样管的一端，使装置结构紧凑。

实施例3

本实用新型实施例2的粉尘浓度监测装置烟气在线监测领域的实际应用例。

在该应用例中，样气为高湿度烟气，所述采样管为双层管，内管为样气通道，外管为稀释气通道，样气通道与稀释气通道间的管壁上分布有阵列小孔，所述阵列小孔的开孔方向与样气运动方向之间的夹角为30°，阵列小孔的孔径为0.1-1mm，以保证稀释气喷射入样气通道的速度大于10m/s，进一步在样气通道内壁形成气幕。