燃煤电厂脱硫设备性能试验烟气雾滴采样装置及采样方法与流程

本发明涉及一种雾滴采样装置，特别涉及一种在对燃煤发电厂湿法脱硫设备进行性能试验时，在烟气中进行雾滴采样的装置及采样方法。

背景技术：

燃煤火力发电厂在运行过程中，锅炉燃烧会产生大量的烟尘、so2和氮氧化物。为了达到环保排放的目的，在锅炉与烟囱之间分别设置了电除尘器，用于去除锅炉烟气中的烟尘；又设置了脱硫吸收塔，用于吸收烟气中的so2。采用烟气湿法脱硫吸收塔是目前燃煤火力发电厂普遍采用的脱硫方法，但烟气湿法脱硫吸收塔在运行过程中，容易产生粒径为10-60微米的雾滴，该雾滴中溶有硫酸、硫酸盐、so2等物质，当含有这些腐蚀物质的雾滴随烟气的流动外排时，会造成锅炉尾部风机、热交换器、烟道和烟囱的结垢腐蚀，直接影响到电厂机组的安全稳定运行，并且这些雾滴进入大气后，会对环境造成二次污染。因此，火电厂烟气湿法脱硫在工艺上对吸收塔提出除雾要求，烟气在离开脱硫装置前，必须进行除雾处理。除雾器是脱硫设备中对烟气进行除雾的主要设备，其除雾效果会直接影响脱硫装置各系统的连续可靠运行，其性能优劣更关系到脱硫设备的脱硫效率的大小。目前，对发电厂除雾效果的考核测定，主要是通过对烟气中浆液滴含量的多少来完成测定的，而对烟气中浆液滴含量测定的手段，是通过雾滴采样装置来实现的。工程上测试雾滴浓度的方法主要采用的是：镁离子示踪法，即在除雾器出口烟气道处采用预测流速法进行雾滴采样，具体实施的过程是：在除雾器出口烟道的采样孔处，按网格法先进行烟气流速测定，根据测定结果，再对烟气采样设备进行流量设定，最后，在设定的固定流量值的条件下，对某个固定点位进行烟气雾滴采样；即，将连接在采样杆上的玻璃雾滴捕集采样头，设置在某个固定点位进行烟气雾滴采样，并通过采样动力管连接在烟尘采样仪的抽气端，进行烟气雾滴采样。烟气中的雾滴通过一定时间的捕集（抽气）被吸进玻璃雾滴捕集采样头中，雾滴随烟气撞击冷凝到玻璃雾滴捕集采样头冷凝罐体内，采样完成后，用双蒸水冲洗玻璃雾滴捕集采样冷凝罐，定容后分析雾滴中的mg2+浓度；同时分析浆液滤液中的mg2+浓度，最后，根据两个mg2+浓度值，计算雾滴浓度。这种采样测定方法存在的主要问题为：（1）采样不能实现动压平衡连续自动跟踪采样，由于燃煤锅炉工况随时在变化，在烟气雾滴采样时，烟气采样设备的流量设定是事先确定好的，烟气流速参数与实际采样时的流速不一致，加之，除雾器出口烟道曲折、烟道截面积大，烟气处于湍流状态，流量波动较大，这种预先设定烟气流速法是无法得到准确采样值的；（2）当锅炉的工况发生变化时，采样无法随工况进行及时修正，使试验数据具有极大的不确定性；（3）烟气雾滴捕集装置的玻璃采样装置在采样过程中容易被碰撞破碎，造成采样失败；（4）长时间雾滴采样时，管路中的烟气冷凝水回流到烟气雾滴捕集瓶中，造成采样雾滴的失真；（5）雾滴捕集采样瓶采样嘴不可更换，不能根据采样工况的不同进行调整更换，影响采样精度。

现有的雾滴采样器是由三节透明玻璃管构成，在第一节玻璃管上固定设置有玻璃进气嘴，第二节玻璃管中设置有螺旋形玻璃管通道，在第三节玻璃管设置为缓冲空腔，三节玻璃管插接连接在一起，并通过胶带固定，采样时将连接好的三节玻璃管固定在一个铁杆上，并插入到脱硫塔出口的烟道中。采样方法为预测流速法，为了准确采得雾滴样品，需要根据不同烟气流速，对烟气采样器设定不同的采样流量和相应直径的采样嘴，由于该种雾滴捕集器的采样进气嘴的口径为玻璃烧制，难以达到烟气采样器对采样进气嘴的尺寸和精度要求，且由于该雾滴捕集器的采样进气嘴的口径不可按需求选择，使其不能按烟气量来调整采样进气口径，无法控制雾滴采样时间；给雾滴采样带来一定困难。另外，由于烟道内设置有众多支撑钢架，玻璃雾滴捕集装置在插入和采样完成后拔出烟道时，容易发生与支撑钢架发生碰撞造成破损，给测试工作带来损失；同时，由于三节玻璃管连接时存在两个环形缝隙，由于玻璃管内外压差变化易造成环形缝隙漏风，影响到雾滴的准确采样；由于雾滴采样器是连接在烟气采样动力装置上的，在烟气采样动力装置内设置有抽气泵，为了提高雾滴采样质量，要求抽气泵的抽力要与雾滴捕集器进气嘴处的气压实现动压平衡，现有技术是应用预测流速法，即先按网格法测试烟道内采样面上各点的压力，计算确定烟气流速，并设定采样动力泵烟气采样器的流量，在雾滴采样过程中，烟气采样器流量的抽力是恒定的，由于烟道内烟气的压力和流速是随工况动态变化的，原有雾滴捕集采样装置的整个采样过程，不能在动平衡条件下完成，给雾滴采样造成较大偏差；由于雾滴捕集需要长时间采样，雾滴捕集装置在烟道中长时间抽吸近饱和湿烟气，雾滴捕集采样头尾部的采样抽气管路露出烟道的部分由于温差很难避免产生冷凝水，冷凝水从连接烟气采样动力装置的管中回流到雾滴捕集采样头中，造成雾滴捕集采样不准确甚至失败，直接影响整个试验结果。

技术实现要素：

本发明提供了一种燃煤电厂脱硫设备性能试验烟气雾滴采样装置及采样方法，解决了现有雾滴采样装置存在的误差大和采样质量不高的技术问题，实现了较理想的动压平衡雾滴捕集采样，免掉了烟气流速预测程序，克服了烟气流速随工况变化引起的误差。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种燃煤发电厂湿法脱硫除雾器的雾滴采样装置，包括烟气采样动力装置、采样枪管、锥状套管、圆锥状橡胶塞、密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶和烟气雾滴采样瓶，烟气采样动力装置通过采样动力软管与采样枪管的后端连接在一起，采样枪管的前端通过采样抽气管与锥状套管连接在一起，在烟气雾滴采样瓶的左端设置有玻璃进气口，在玻璃进气口上套接有采样嘴连接软管，在采样嘴连接软管上插接有喷涂有特氟龙涂层的不锈钢采样嘴，在烟气雾滴采样瓶的右端设置有锥形敞口，在锥形敞口中活动插接有密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶，在密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶的左端面上设置有螺旋形玻璃管，在密闭的锥状雾滴捕集瓶的右端面上设置有出气管，螺旋形玻璃管设置在烟气雾滴采样瓶中，在圆锥状橡胶塞中设置有通孔，出气管活动插接在圆锥状橡胶塞中的通孔的左部孔中，在圆锥状橡胶塞中设置的通孔的右部孔中活动插接有不锈钢管，在不锈钢管的右端口上设置有半球形伞帽，圆锥状橡胶塞活动插接在锥状套管中，半球形伞帽是设置在锥状套管中的，在烟气采样动力装置上设置有烟气测动压平衡连通管，在采样枪管的前端设置有皮托管，皮托管与烟气测动压平衡连通管的另一端连接在一起，皮托管的进气口是与喷涂有特氟龙涂层的不锈钢进气嘴处于同一纵截面上的，并且皮托管的进气口的朝向与不锈钢进气嘴的朝向是相同的。

在烟气雾滴采样瓶上套接有雾滴捕集瓶保护罩。

一种燃煤电厂脱硫设备性能试验烟气雾滴采样方法：包括以下步骤：

第一步、雾滴采样前，在实验室中，用除盐水分别清洗玻璃雾滴捕集器的各部件，清洗完毕组合后，在105^oc温度下干燥2小时，然后，待其完全冷却后放置在干燥器中待用；

第二步、进行雾滴采样装置的组合连接：在烟气雾滴采样瓶的左端设置的玻璃进气口上套接采样嘴连接软管，在采样嘴连接软管上插接上喷涂有特氟龙涂层的不锈钢采样嘴，在烟气雾滴采样瓶的右端设置的锥形敞口中活动插接密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶，将螺旋形玻璃管设置在烟气雾滴采样瓶中，将出气管活动插接在圆锥状橡胶塞中设置的通孔的左部孔中，在圆锥状橡胶塞中设置的通孔的右部孔中活动插接不锈钢管，在不锈钢管的右端口上设置一个半球形伞帽，圆锥状橡胶塞插接在锥状套管中，使半球形伞帽设置在锥状套管中，在烟气采样动力装置上设置烟气测动压平衡连通管，在采样枪管的前端设置皮托管；

第三步、采样前，按工况、烟气量计算烟气采样量，并在大流量烟气采样器上设置相应的采样时间，确定不锈钢采样嘴的大小尺寸；大流量烟气自动采样器可以自动测出试验场所大气压和烟道内的动压、静压、烟气温度、湿度、烟气流速，并根据不锈钢采样嘴的大小尺寸，自动适时调整空气泵转速实现对烟气的跟踪等速采样；

第四步、用网格法布置采样点，将采样枪管插入到烟道中，预热一定时间后，即可以开始有动压平衡的烟气雾滴采样；

本发明适用于燃煤发电厂湿法脱硫的脱硫设备性能试验，实现了烟气雾滴的自动跟踪、等压平衡和等速采样，减少了烟气中雾滴含量测试工作的程序，减轻了试验工作强度，缩短了试验现场工作时间，实现了烟气雾滴捕集采样头可以根据采样量需要更换不同口径的采样嘴，实现了动压平衡等速雾滴采样，提高了雾滴含量测试质量。

附图说明

图1是本发明的雾滴采样装置组合装配结构示意图；

图2是本发明的烟气雾滴采样瓶2的结构示意图；

图3是本发明的锥状雾滴捕集冷凝瓶6与螺旋形玻璃管7的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种一种燃煤电厂脱硫设备性能试验烟气雾滴采样装置，包括烟气采样动力装置16、采样枪管19、锥状套管13、圆锥状橡胶塞9、密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶6和烟气雾滴采样瓶2，烟气采样动力装置16通过采样动力软管15与采样枪管19的后端连接在一起，采样枪管19的前端通过采样抽气管14与锥状套管13连接在一起，在烟气雾滴采样瓶2的左端设置有玻璃进气口3，在玻璃进气口3上套接有采样嘴连接软管4，在采样嘴连接软管4上插接有喷涂有特氟龙涂层的不锈钢采样嘴5，在烟气雾滴采样瓶2的右端设置有锥形敞口，在锥形敞口中活动插接有密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶6，在密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶6的左端面上设置有螺旋形玻璃管7，在密闭的锥状雾滴捕集瓶6的右端面上设置有出气管8，螺旋形玻璃管7设置在烟气雾滴采样瓶2中，在圆锥状橡胶塞9中设置有通孔10，出气管8活动插接在圆锥状橡胶塞9中的通孔10的左部孔中，在圆锥状橡胶塞9中设置的通孔10的右部孔中活动插接有不锈钢管11，在不锈钢管11的右端口上设置有半球形伞帽12，圆锥状橡胶塞9活动插接在锥状套管13中，半球形伞帽12是设置在锥状套管13中的，在烟气采样动力装置16上设置有烟气测动压平衡连通管17，在采样枪管19的前端设置有皮托管18，皮托管18与烟气测动压平衡连通管17的另一端连接在一起，皮托管18的进气口是与喷涂有特氟龙涂层的不锈钢进气嘴5处于同一纵截面上的，并且皮托管18的进气口的朝向与不锈钢进气嘴5的朝向是相同的。

含有雾滴的烟气，以一定的流速，通过不锈钢采样嘴5进入烟气雾滴采样瓶2中，由于惯性作用，大液滴被撞击在烟气雾滴采样瓶2的内壁上被分离捕集，小液滴随烟气进入螺旋形玻璃管7，再通过螺旋形玻璃管7的旋转，进行离心分离的二级液滴捕集，烟气随后进入锥状雾滴捕集冷凝瓶6中，通过降低烟气流速进一步对细小液滴进行捕集，烟气中的液滴是通过三级捕集后，通过烟气雾滴采样瓶2的出气管8排出的。圆锥状橡胶塞9方便烟气雾滴采样瓶2安装，使采样气路更加严密无漏气，使玻璃和钢制采样枪管之间更加帖合。圆锥状橡胶塞9的另一端设置有一个不锈钢管11，在不锈钢管11的右端设置有半球形伞帽12，可防止采样枪管19中冷凝水的回流；不锈钢管的末端出口，即采样枪管19的尾部，通过采样动力软管15连接在采样动力装置16的抽气进口管上，在烟气雾滴采样试验时，采样动力装置16的动压平衡功能，实现了烟气雾滴动压平衡采样。

一种燃煤电厂脱硫设备性能试验烟气雾滴采样方法，：包括以下步骤：

第一步、雾滴采样前，在实验室中，用除盐水分别清洗玻璃雾滴捕集器的各部件，清洗完毕组合后，在105^oc温度下干燥2小时，然后，待其完全冷却后放置在干燥器中待用；

试验开始前，将玻璃雾滴捕集器放入洁净容器中运抵试验现场，采样完成后，将玻璃雾滴捕集器从雾滴采样枪管上取下，用封口软塞封口，密封玻璃雾滴捕集器的进出气口，用纯净水冲洗捕集器的外表面，用净棉纱擦干水渍，并尽快对玻璃雾滴捕集器称重，随后在105^oc温度下干燥2小时；

第二步、进行雾滴采样装置的组合连接：在烟气雾滴采样瓶2的左端设置的玻璃进气口3上套接采样嘴连接软管4，在采样嘴连接软管4上插接上喷涂有特氟龙涂层的不锈钢采样嘴5，在烟气雾滴采样瓶2的右端设置的锥形敞口中活动插接密闭的锥状雾滴捕集冷凝瓶6，将螺旋形玻璃管7设置在烟气雾滴采样瓶2中，将出气管8活动插接在圆锥状橡胶塞9中设置的通孔10的左部孔中，在圆锥状橡胶塞9中设置的通孔10的右部孔中活动插接不锈钢管11，在不锈钢管11的右端口上设置一个半球形伞帽12，圆锥状橡胶塞9插接在锥状套管13中，使半球形伞帽12设置在锥状套管13中，在烟气采样动力装置16上设置烟气测动压平衡连通管17，在采样枪管19的前端设置皮托管18；

第三步、采样前，按工况、烟气量计算烟气采样量，并在大流量烟气采样器上设置相应的采样时间，确定不锈钢采样嘴5的大小尺寸；大流量烟气自动采样器可以自动测出试验场所大气压和烟道内的动压、静压、烟气温度、湿度、烟气流速，并根据不锈钢采样嘴5的大小尺寸，自动适时调整空气泵转速实现对烟气的跟踪等速采样；

第四步、用网格法布置采样点，将采样枪管19插入到烟道中，预热一定时间后，即可以开始有动压平衡的烟气雾滴采样。

烟气雾滴捕集采样过程中，采样枪管（9绝大多数是竖直插入烟道采样孔中的，当长时间采样后，采样枪管19中，由于温差的原因极易形成冷凝水，冷凝水含有大量其他杂质，对雾滴采样形成致命破坏，甚至导致试验失败，防回流装置的半球形伞帽12和在圆锥状橡胶塞9中设置的通孔10，在烟气雾滴采样瓶2的出气口8上形成隔离和保护伞的作用，使采样枪管19中回流冷凝水无法接触进入烟气雾滴采样瓶2中；当开始雾滴采样时，首先，将组合称重后的烟气雾滴采样瓶2插接于设置在有皮托管的采样枪管19头部的圆锥状橡胶塞9上，在雾滴捕集瓶外的雾滴捕集瓶保护罩1起到保护烟气雾滴采样瓶2不被碰碎的作用，在雾滴捕集瓶保护罩1上，开有多个长条形的观察窗，方便对采样情况进行观察；喷涂有特氟龙涂层的不锈钢采样嘴5，可以使烟气中的液滴全部进入烟气雾滴采样瓶2中，提高捕集率和采样质量。