一种脱硝高温烟气采样预处理装置及预处理方法与流程

本发明属于气体分析、环保监测、节能检测等烟气采样设备技术领域，具体是涉及一种脱硝高温烟气采样预处理装置及预处理方法。

背景技术：

2010年发布的《火电厂氮氧化物防治技术政策》倡导合理使用燃料与污染控制技术相结合、燃烧控制技术和烟气脱硝技术相结合的综合防治措施，以减少燃煤电厂氮氧化物的排放。在众多烟气脱硝技术中，选择性催化还原法（selectivecatalyticreduction，scr）是脱硝效率较高、较为成熟的技术，其nox的脱除率可达到80%～90%。在scr脱硝技术中，对催化剂产品的脱硝效率、so2/so3转化率、氨逃逸率等值的计算存在着很多影响因素，而这些影响因素中，又以高温烟气的纯净度影响最大。故对高温烟气采样的预处理提出了很高的技术要求，即烟气在测量过程中不能丢失、结晶等，这对高温预处理装置的技术要求也相应地提到。

专利（cn2005317559u）便携式双气路复合烟气预处理装置包括有进气通路、反吹气通路、高温加热采样管、冷凝器、干燥管、采样泵、反吹泵等组成，该专利结合冷凝除水法和渗透膜除水法，对低温、高湿度状态下的烟气脱水至15%以下，且采用双气路的设计，能够为后续的烟气测量仪表提供动态的实时基准零线，以最大限度地抑制仪表零点漂移问题。但是其不能应用与高温、低湿度的情况下，大大的影响了其应用范围。

专利（cn105561765a）一种有效吸收烟气逃逸氨的预处理方法和装置，包括吸收池、雾化吸收三通、烟气进气管、吸收液喷射管、吸收液循环泵、循环电磁阀、高温伴热系统、吸收液。该专利可以避免烟气中的氨与二氧化硫反应，形成硫酸氢铰，并与灰尘等凝结，粘连在管壁上，使烟气中的氨浓度下降，导致测量数据不具有代表性的问题。本方法可以把烟气中的氨，最大限度的溶解在吸收液中，不会发生氨气结晶，粘连等问题。其仅仅是解决了逃逸氨的问题，而在scr脱硝实验室的测量中，还有脱硝效率、so2/so3转化率等测量需求，该专利并不能够解决以上问题。

可见，在现有的烟气采样预处理装置中，并没有一种适用于scr脱硝实验的，通过一次高温预处理，就可以测量脱硝效率、so2/so3转化率、氨逃逸率等值的需求，可以用于评价脱硝催化剂效率的烟气采样预处理装置以及相应的预处理方法。

发明目的

为了解决上述技术问题，本发明提供一种脱硝催化剂高温烟气预处理装置以及相应的预处理方法，该装置管路采用高温加热保温处理，设备全程无冷点，整套设备加热温度≥200℃，保证烟气成分最大程度不丢失，且采用智能控制系统，便于工作人员操作，缩短设备间的响应时间。

技术方案

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本专利的脱硝高温烟气采样预处理装置，包括采样单元、管路加热单元和标定吹扫单元组成，还包括预处理单元，所述的预处理单元包括过滤单元和并联气泵单元。

上述的脱硝高温烟气采样预处理装置中，所述的预处理单元由第一电磁阀、过滤单元、并联气泵单元和针阀流量计依次连接组成；所述的并联气泵单元包括采样泵，采样泵串联在预处理单元的管路上，采样泵的两端设置有并联回路，并联回路上设置有第二针阀。

上述的脱硝高温烟气采样预处理装置中，所述的标定吹扫单元包括第一吹扫管路和第二标定吹扫管路，第一吹扫管路由第一针阀、第一过滤器、第一毛细管依次连接组成，第一吹扫管路连接至第一电磁阀；第二标定吹扫单元由第三针阀和第二毛细管依次连接组成，第二标定吹扫单元连接至并联气泵单元的后端。

上述的脱硝高温烟气采样预处理装置中，还包括压力传感器，所述的压力传感器设置在采样单元的后部。

上述的脱硝高温烟气采样预处理装置中，所述的采样单元前端设置有过滤器，过滤精度为2um。

本专利还包括一种脱硝高温烟气采样预处理方法，包括如下步骤：

步骤1、采用如权利要求3所述的脱硝高温烟气采样预处理装置，将采样单元布置到采样位置，对脱硝高温烟气采样预处理装置预热至全管路温度不低于200℃；

步骤2、通过第一电磁阀将第一吹扫管路连通至预处理单元，打开第一针阀，关闭第二针阀，采用氮气连接至第一吹扫管路，对预处理单元进行正向吹扫；

步骤3、通过第一电磁阀断开第一吹扫管路，将采样单元与预处理单元连通，打开第二针阀和第三针阀，采用标气连接至第二吹扫管路，对预处理单元进行反向吹扫；

步骤4、反向吹扫完毕后，保持第一针阀、第三针阀关闭，第二针阀打开，完成脱硝高温烟气采样预处理。

上述的脱硝高温烟气采样预处理方法，还包括标定步骤，所述的步骤3中，对预处理单元进行反向吹扫完毕后，关闭第二针阀，将标气连接至第二吹扫管路。

有益效果：

1、本专利的脱硝催化剂高温烟气预处理装置能适用于目前脱硝催化剂小试、中试、全尺寸性能检测平台测点位置要求，轻便方便移动，响应迅速快，并能快速反应并完成测试，测试数据可存储。

2、本专利的脱硝催化剂高温烟气预处理装置，采用了并联气泵单元，通过在气泵两端形成环流，从而形成采样烟气的回流效果，既保证管路气体需求量，同时使得经过预处理装置输出的流量更加稳定。本专利将多余的流量在预处理装置内形成循环，从而稳定烟气分析仪中的流量，其实与需求流量一致，也与经过过滤器的流量一致，以此延长了过滤器滤芯的使用寿命；且具有缩短易吸附气体的响应时间的优点。

3、本专利的脱硝催化剂高温烟气预处理装置，设备全程无冷点，整套设备加热温度≥200℃。采用前置采样同时具备吹扫功能，整套系统具备标气比对功能。本专利的预处理装置，解决了目前scr脱硝催化剂性能检测过程测水及三氧化硫的难点，本装置中的水全程为气态，不会出现冷凝水，采用的过滤器只过滤尘，不会除掉气态水，确保水及三氧化硫不丢失（传统三氧化硫的检测只能采用手动取样的测量方法）。

4、本专利的吹扫管路均设置有毛细管，可同时对吹扫气体进行加热，保证到分析仪内的标气和样气一致性，避免温度误差。同时在采样前进行预处理系统的吹扫，可以更好的保证采样精确性。

5、本装置设计的两处吹扫口分别位于抽气泵的前后端，确保吹扫时即可正吹烟气分析仪，又可反吹采样管路，确保整条管路在吹扫的范围内。

6、本专利还包括一种脱硝高温烟气采样预处理方法，在采样前、预处理阶段，分2次进行吹扫，并可添加标定过程。吹扫时依次进行正吹和反吹，确保管路无死角，吹扫完成后直接进行标定或采样，标定和采样在同样条件下进行，使得整个采样过程更加精确。

7、本专利的预处理装置和方法，设计简单合理，可配合智能控制系统的运行，又可以手动地调节，实用性强，且适用于实验室及现场测试，便于推广。

附图说明

图1为本专利的脱硝高温烟气采样预处理装置结构示意图。

图2为实施例的脱硝高温烟气采样预处理装置工作流程示意图。

图3为吹扫单元结构示意图；

图4为标定单元结构示意图。

实施实例

实施例1

本实施例的脱硝高温烟气采样预处理装置，包括采样单元1、管路加热单元和标定吹扫单元组成，还包括预处理单元，所述的预处理单元包括过滤单元和并联气泵单元。

如图1所示，采样单元1由采样探杆或采样管线构成，且采样探杆和采样管线适合不同工况下的采集操作。采样探杆采用高温采样探杆，材质为ss316l材质探杆，可加热控制温度可达250℃，采样探杆头部可根据需要设置方便更换的过滤器，过滤器采用碳化硅滤芯，2um过滤精度，作用为防止催化剂和检测线中细小粉尘堵塞，防止连接端有冷点造成铵盐结晶堵塞。采样管线采用高温取样管线，其材质为ss316l材质，且内部ep级抛光的不锈钢管路。

预处理单元是进行烟气预处理的主要部分，由第一电磁阀18、过滤单元、并联气泵单元和针阀流量计12依次连接组成，过滤单元为第二过滤器17，可采用过滤精度达到0.1um的不锈钢过滤器，其功能为除去烟气中的烟尘、颗粒物；并联气泵单元包括气泵16和第二针阀15，第二针阀15在气泵16两端形成并联回路，括气泵16可采用大流量隔膜抽气泵，可以大大缩短易吸附气体的响应时间。本实施例中还根据需要，在预处理单元设置有压力传感器2，压力传感器2设置在第一电磁阀18的前端，压力传感器2采用可耐250度高温的传感器，根据其监测到的压力数据可判断在监测过程中的样品气路中的堵塞情况。并联气泵单元与针阀流量计12之间还设置有第二电磁阀13，温度传感器7设置在第二过滤器17与并联气泵单元之间，用于实施测量烟气温度。针阀流量计12采用耐腐蚀性强、带高精度针阀调节的流量计，其作用为调节流入烟气分析仪11的烟气流量。整个管道、接头可采用不锈钢ss316l材质，ep级内抛光或者要求更高的材质，且须光滑、防腐、耐高温。

标定吹扫单元包括第一吹扫管路和第二标定吹扫管路，第一吹扫管路由第一针阀5、第一过滤器4、第一毛细管3依次连接组成，氮气瓶6连接至第一针阀5，第一毛细管3连接至第一电磁阀18；第二标定吹扫单元由第三针阀9和第二毛细管10依次连接组成，第二毛细管10连接至第二电磁阀13，标气瓶8连接至第三针阀9。第一针阀5、第三针阀9分别控制氮气、标气的通断，第一过滤器4采用陶瓷滤芯，过滤精度达到0.1um的不锈钢过滤器，其功能为滤除n2吹扫气中的颗粒物，第一吹扫管路的功能为吹扫抽气泵前端管路与器件中的残留物，保证测试前管路、测试点、器件中为干净的；第二标定吹扫管路的功能为吹扫抽气泵后端管路及器件中的残留物，及为烟气分析仪的标定提供标气，提高分析仪精度。第一毛细管3、第二毛细管10的作用为预加热氮气或标气，保证进入到预处理装置以及烟气分析仪11内的标气和样气一致性，避免温度误差。

本实施例还包括管路加热单元，可采用现有的在管路外部布置加热丝进行缠绕加热，可耐受温度高达250℃，加热丝温度调节范围为：0-230℃。

实施例2

本实施例为采用本专利的脱硝高温烟气采样预处理装置的一种脱硝高温烟气采样预处理方法，包括：

步骤1、将采样单元1布置到采样位置，与监测点相连接，然后打开管路加热单元，对脱硝高温烟气采样预处理装置预热至全管路温度不低于200℃。

步骤2、通过第一电磁阀18将第一吹扫管路连通至预处理单元，打开第一针阀5，关闭第二针阀15，使氮气瓶6中的氮气经过第一毛细管3的加热后，对预处理单元进行正向吹扫。

步骤3、正向吹扫完成后，关闭第一针阀5，通过第一电磁阀18断开第一吹扫管路，并将采样单元1与预处理单元连通，打开第二针阀15和第三针阀9，标气瓶8中的标气经过第二毛细管10的加热后，对预处理单元进行反向吹扫；吹扫完毕后，可根据需要，对烟气分析仪11进行标定。

步骤4、上述步骤都完成后，保持第一针阀5、第三针阀9关闭，第二针阀15打开，完成脱硝高温烟气采样预处理，脱硝高温烟气采样预处理装置即可进行正常工作，开始采样并通过烟气分析仪11分析。