一种CEMS的烟气采样除水系统的制作方法

本实用新型涉及环保设备技术领域，尤其是一种CEMS的烟气采样除水系统。

背景技术：

在固定污染源工业烟气在线监测系统中，气体采样系统是非常关键的一部分。而样气中或多或少会存在一定量的水分，气态水分会直接干扰光学分析仪的分析，样气的除湿技术是在线样气处理技术的重点和难点之一。

采入样气含水的影响：

①在进入气体分析吸收池后会导致分析数据不准确；

②在分析水溶性、腐蚀性气体时，含水样气析出水分带有强腐蚀性可使气体分析仪造成不可修复性损坏，对于整个烟气在线监测系统将造成严重的破坏；

③在分析低浓度可溶性样气时，本就浓度低的样气部分溶于水中，造成分析物的流失，样气的分析数据就不准确了，特别是对于超低量程测量超低含量气体时，这种情况变得更加明显；

因此，如何高效的除去样气中的水分，又不影响目标待测气体的分析，对烟气在线监测系统来说，是一个非常大的挑战，急需技术上实质性的突破。

国内外的气体采样系统对样气的处理过程中主要采用电子制冷、压缩机制冷、干燥剂等方法。电子制冷与压缩机制冷法都是应用降低样气露点温度使其达到样气干燥的目的，这两种方法在使用过程中常见的问题是：①管道及仪器被水或微粒淤塞；②不可避免水溶性分析物的流失，不适于低浓度样气除水；③分析仪被酸雾腐蚀；④为了达到理想的出水效果太低的露点温度会因为结冰导致管路堵塞。干燥剂除水无法用于腐蚀性气体分析中并且需要经常维护。

技术实现要素：

针对以上现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种CEMS的烟气采样除水系统，能够避免水溶性分析物流失，而且除水过程无需制冷，避免了水气液化或者固化损害仪器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种CEMS的烟气采样除水系统，其包括有：温控设备，其与采集的烟气连通；伴热管，其与所述温控设备连通；干燥管组件，其与所述伴热管连通；所述干燥管组件包括有Nafion干燥管；用于传输烟气的第一气泵，其与所述干燥管组件连通；分析仪，其与所述第一气泵连通；第一压缩气；用于传输所述第一压缩气的第三气泵，其依次与所述干燥管组件和所述第一压缩气连通；所述第一压缩气围绕所述Nafion干燥管的外壁；所述第三气泵与所述第一气泵的抽气方向相反。

作为一种具体的实施例，该CEMS的烟气采样除水系统还包括有：第二气泵，其连通在所述伴热管和所述干燥管组件之间；所述第二气泵与所述第一气泵的抽气方向相同。

进一步地，所述第二气泵的进气端设置有冷却水除水器和蠕动泵。

作为一种具体的实施例，所述干燥管组件还包括有用于对所述Nafion干燥管加热的加热装置；所述加热装置设置在所述Nafion干燥管的远离所述分析仪的那一端。

作为一种具体的实施例，所述干燥管组件与所述第一气泵之间设置有第二负压表。

作为一种具体的实施例，所述第一压缩气与所述干燥管组件之间设置有第一负压表。

作为一种具体的实施例，该CEMS的烟气采样除水系统还包括有：第二压缩气；气罐，其与所述第二压缩气连通；常闭电磁阀，其一端与所述气罐连通，另一端与所述温控设备连通。

进一步地，所述第二压缩气与所述气罐之间设置有调压阀。

本实用新型的一种CEMS的烟气采样除水系统相对现有技术具备以下有益技术效果：

在所述第一气泵的抽气作用之下，采集的烟气经过所述温控设备加热，然后受热的烟气由所述伴热管保温，再进入所述干燥管组件，烟气在进入所述干燥管组件之前能够保持较高的温度，不易出现结露的现象。所述干燥管组件包括有Nafion干燥管，Nafion干燥管干燥烟气中的水分，无需降温，避免水分液化或者固化。在所述第三气泵的抽气作用之下，所述第一压缩气沿着与烟气走向相反的方向通过所述干燥管组件，将从所述Nafion干燥管中排出的水分带走，从而形成所述Nafion干燥管内外部的持续的水分渗透差，使得Nafion干燥管持续稳定地转移烟气中的水分，达到良好的干燥效果。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的一种CEMS的烟气采样除水系统的整体结构流程示意图；

图2是本实用新型实施例2的一种CEMS的烟气采样除水系统的干燥管组件的一种视角的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2的一种CEMS的烟气采样除水系统的干燥管组件的另一种视角的结构示意图；

附图标记

温控设备---1； 伴热管---2； 两位三通电磁阀---3；

干燥管组件---4； 第一过滤器---410； Nafion干燥管---420；

电热丝---430； 第二负压表---5； 电动针阀---6；

第一气泵---7； 控制阀---8； 流量计C---9；

湿度传感器---10； 分析仪---11； 第三气泵---12；

第一负压表---13； 流量计B---14； 第二过滤器---15；

冷却除水器---16； 蠕动泵---17； 第三过滤器---18；

流量计A---19； 第二气泵---20； 调压阀---21；

气罐---22； 常闭电磁阀---23； 加热盘---41；

过滤装置---42； 接线端子---43； 气管接口---44；

箱体---45； 保温层---46。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1，一种CEMS的烟气采样除水系统，其包括有：温控设备1，其与采集的烟气连通；伴热管2，其与所述温控设备1连通；干燥管组件4，其与所述伴热管2连通；所述干燥管组件4包括有Nafion干燥管420；用于传输烟气的第一气泵7，其与所述干燥管组件4连通；分析仪11，其与所述第一气泵7 连通；第一压缩气；用于传输所述第一压缩气的第三气泵12，其依次与所述干燥管组件4和所述第一压缩气连通；所述第一压缩气围绕所述Nafion干燥管420 的外壁；所述第三气泵12与所述第一气泵7的抽气方向相反。

Nafion干燥管420的干燥原理完全不同于多微孔膜材料，它没有物理意义上的小孔，且不会基于气体分子的大小来迁移气体。相反，Nafion干燥管420 中气体的迁移是以其对磺酸基的化学亲和力为基础的；通过磺酸基团，在Nafion 干燥管420的管壁上形成了一个交联的离子通道，水在管壁表面经过磺酸基吸收后，通过离子通道迅速的转移至管壁的另一面，然后干燥的反吹气即可源源不断的将水蒸气带走，达到对样气除水干燥的目的。

在所述第一气泵7的抽气作用之下，采集的烟气经过所述温控设备1加热，然后受热的烟气由所述伴热管2保温，再进入所述干燥管组件4，烟气在进入所述干燥管组件4之前能够保持较高的温度，不易出现结露的现象。所述干燥管组件4包括有Nafion干燥管420，Nafion干燥管420干燥烟气中的水分，无需降温，避免水分液化或者固化。在所述第三气泵12的抽气作用之下，所述第一压缩气沿着与烟气走向相反的方向通过所述干燥管组件4，将从所述Nafion干燥管420中排出的水分带走，从而形成所述Nafion干燥管420内外部的持续的水分渗透差，使得Nafion干燥管420持续稳定地转移烟气中的水分，达到良好的干燥效果。

为了保证进入管路的第一压缩气的洁净，优选地，在第一压缩气进入管路的途径中设置第二过滤器15，对第一压缩气进行过滤处理。

在实际作业的时候，样气在温控设备1中加热至125℃并在外接管上套橡塑保温棉套。为了使样气中的水气转移的速度加快，Nafion干燥管420所在环境也加热至100℃，样气进入干燥管组件4先加热一段距离，再经过第一过滤器410过滤掉大颗粒物、油污等，然后再进入Nafion干燥管420，Nafion干燥管420亦通过电热丝430加热一段距离然后逐渐远离加热块使其温度以一定梯度下降，样气出口处的温度越低，传输水分越少，露点越低。

优选地，所述干燥管组件4与所述第一气泵7之间设置有第二负压表5和电动针阀6。第二负压表5和电动针阀6用于监控流量。

干燥的反吹气和样气的流向是相反的，采取逆向吹扫带走Nafion干燥管420 的管壁的水分除湿效果更好，前端用流量计C9可在控制流量的同时用第二负压表5使Nafion干燥管420外壁实现负压，相对Nafion干燥管420内压力差控制在-0.05MPa最佳，流量控制在2-4L/min，即可实现快速将转移到Nafion干燥管 420的壁外的水分带走。流量计C9与分析仪11之间设置湿度传感器10，用于实时的监控湿度。

其中，该CEMS的烟气采样除水系统还包括有：第二气泵20，其连通在所述伴热管2和所述干燥管组件4之间；所述第二气泵20与所述第一气泵7的抽气方向相同。

进一步地，所述第二气泵20的进气端设置有冷却水除水器和蠕动泵17。

出于对成本的考虑，为了节省Nafion干燥管420，需要控制主路中的流量在0.5L/min左右，保证可以充分实现除湿功能即可，避免Nafion干燥管420材料的浪费。但是只有0.5L/min的流量对于有些高达十几米的烟囱现场，被测烟气到达分析仪11器需要时间太长，所以本实用新型多增加一条辅路，实现从烟囱到分析仪11快速换气，使烟气分析仪11可以达到快速响应。辅路流量一般可以调到2-4L/min，使用冷却除水器16和第三过滤器18净化气源保护第二气泵20。

当然，在上述辅路气路的管道上，还可以设置流量计A19和第三过滤器18，用于对气路进行保护。同时，在干燥管组件与伴热管之间位于辅料连接点位之前可以设置两位三通电磁阀3，用于控制气路的开关。

优选地，所述第一压缩气与所述干燥管组件4之间设置有第一负压表13以及流量计B14。第一负压表13以及流量计B14对管路起到监控和保护作用。

其中，该CEMS的烟气采样除水系统还包括有：第二压缩气；气罐22，其与所述第二压缩气连通；常闭电磁阀23，其一端与所述气罐22连通，另一端与所述温控设备1连通。所述第二压缩气与所述气罐22之间设置有调压阀21。利用调压阀21控制，将第二压缩气储存于气罐22中，在需要使用时，打开常闭电磁阀23，可以利用第二压缩气来冲洗清洁温控装置。

第一气泵与流量计C9之间优选设置一个控制阀8，控制阀8具有NC、NO 和COM三个连接点位，其中NC点位连接标气，通过该控制阀8，可以根据需要导入标气，来对分析仪11进行校验标定。

实施例2

请参阅图2和图3，本实施例对于实施例1而言，着重体现对干燥管组件进行说明。本实施例中，干燥管组件包括有：箱体45；箱体45外壁连接有保温层 46；箱体45上连接有用于连接外部管路的气管接口；箱体45内部设置有加热盘41和过滤装置42；加热盘41上设置有接线端子；加热盘41与过滤装置42 连通。如图3中L2线路，即是图1中第一气泵7所在的线路，L1线路是图1 中第三气泵12所在的线路。在L2线路中，烟气先进入箱体45内，受到一段行程的加热，随后烟气进入过滤装置42进行过滤，烟气从过滤装置42出来之后再进入Nafion干燥管420中进行干燥处理(在图2和图3中，Nafion干燥管420 未标出)。本实用新型的重要细节在于，Nafion干燥管420的加热需要呈一定温度变化梯度加热，烟气进入Nafion干燥管420的那一端保持较高温度，烟气离开Nafion干燥管420的那一端保持较低温度。烟气出口处的温度越低，传输水分越少，露点越低。前述设计使得本系统成本低廉，干燥效率高。

在本说明书的描述中，若出现术语“本实施例”、“具体实施”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型或实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”、“具有”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本实用新型技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本实用新型技术效果之外，例如，将这种可实现三种功能的张紧机构应用于食材加工生产设备的传送单元，并且产生于本实用新型相同的技术效果；②采用公知技术对本实用新型技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本实用新型技术效果相同，例如，对导轮等组件的尺寸、形状进行等效替换；③以本实用新型技术方案为基础进行拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本实用新型技术方案之外；④利用本实用新型文本记载内容或说明书附图所作的等效变换，将所得技术手段应用在其它相关技术领域的方案。