用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置及检测方法与流程

本发明涉及烟气水含量检测，具体是用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置及检测方法。

背景技术：

1、在铜冶炼行业生产流程中，原料通过高温熔炉的反应之后会产生主产品铜，也会伴随着附产品杂质颗粒物、二氧化硫烟气以及原料中挥发出来的水分，在通过各层级的净化、干燥处理之后，较纯净的二氧化硫烟气作为制酸的原料进入制酸系统，根据设计生产工艺，制酸前的二氧化硫烟气中应只含有少量未去除干净的三氧化硫、水分以及其他杂质，如果烟气中含有大量的水分，在制酸转化过程中会造成以下问题：1、残留的水分和三氧化硫在管道内产生化学反应后生成硫酸，会导致烟气在管道和设备设施运转过程中对管道和生产设备设施造成腐蚀，很大的程度上会影响设备设施的安全使用；2、过高的水分会在烟气转化阶段影响转化催化剂触媒的活度，导致催化剂活性降低，转化阻力增大，降低转化效率，同时还会很大程度上增加电耗，降低硫酸纯度，导致生产成本增大；3、残留水分含量过高必然会导致水分中携带的其他杂质的含量偏高，烟气制酸后会导致硫酸产品杂质含量过高，影响硫酸品质。因此，在烟气经过净化、干燥系统进入制酸转化系统前，需要对烟气中的水分含量做一个准确的检测，检验净化、干燥系统的水分、杂质的去除效率，确保烟气中的水分含量不会在后续的生产过程中不带导致以上三个方面的影响。

2、废气中各因子的检测是作为环境检测和控制冶炼中间产品质量的一个重要检测流程，在环境检测领域，废气检测为各处理设施、设备的出口，通过对排出的废气相关因子进行检测确定是否满足国家以及行业排放标准。在生产的中间流程，通过对各生产工段的特定点位的废气进行检测来确定产品的转化效率，污染物的去除效率等。

3、目前我国在环境检测领域，当前使用的国家标准gb/t16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》中明确规定了水分、温度等因子的采样的基本要求，包含采样点位的设置、采样孔以及采样平台的要求，在需要检测的管段直管道除开设内径不小于80mm的采样标准孔，搭建不小于1.5m2的采样平台作为采样的基础要求。

4、在烟气制酸转化流程中，烟气在除尘后进入进化以及制酸整个流程的烟气管道为确保不会有烟气渗漏点，所有管道都不适合按照国家标准gb/t16157-1996开设检测点，在需要检测的点位均采用在管道上开设小采样口，连接80-100mm带阀门的管道作为预留测采样管，因此，传统的固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法检测水分含量及杂质等方式不能用来采集制酸转化流程中的烟气含水量采集。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决目前采用传统的国家标准gb/t16157-1996中的检测方式无法应用到制酸烟气的含水量检测的问题，提供用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置及检测方法。

2、本发明的具体方案是：用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，包括u形管，u形管内用于放置吸水材料，u形管的上部两个开口装有密封塞，u形管的两侧各设有一根旁通管，其中一根旁通管为进口管，另一根旁通管为出口管，所述进口管通过密封的软管连接至烟气管的采样接口，烟气从进口管进入u形管内经过吸水材料后从出口管排出。

3、本发明还包括流量计，流量计安装在出口管一侧，流量计与出口管之间通过密封的软管连接。

4、本发明所述流量计采用转子流量计。

5、本发明还包括采样泵，采样泵安装在流量计的出口端。

6、本发明所述u形管采用耐高温玻璃材质。

7、优选的，所述u形管的管体直径为15mm，高度为100mm，所述旁通管的内径为8mm。

8、本发明还提供采用上述采样装置进行烟气含水量检测的方法，包括以下步骤：

9、s1、将空的u形管称重并记录管重为g1，在u形管内填充吸水材料，填好后将两个管口堵塞并密封，并再次称重记录为g2；

10、s2、堵住进气口和出气口，并运送到烟气管采样接口处；

11、s3、将进气口通过软管与采样接口连接，出气口通过软管连接流量计，流量计的出口端连接采样泵；

12、s4、设定采样流量计采样时间，然后启动采样泵，设定采样时间到后自动停止采样，采样完成后拆下u形管，并将进气口与出气口堵住；

13、s5、将完成采样的u形管运送至实验室并进行称重，记录为g3；

14、s6、计算烟气含水量，c=（g3-g2）×1000000/vnd，式中c为烟气含水量，vnd为标况下采样体积，vnd采用下式计算，vnd=p1v2t标/p标×t1，式中 p1为现场的大气压，v2为采样体积，t标为标准状况下温度，t1为采样现场温度℃。

15、当g3-g2≥0.5×（g2-g1）时，该点位的烟气水分含量需进行重新检测并采取两个或两个以上的u形管串联进行采集。

16、优选的，本发明所述吸水材料采用无水硫酸铜晶体或粉末。

17、本发明具有以下有益效果：解决了采用现行国家标准对于制酸烟气的含水量无法进行采集、检测的问题，能够对烟气中的水分含量做一个准确的检测，对后续的生产过程中相关工艺参数的调整具有重大的指导意义。

技术特征：

1.用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，其特征是：包括u形管，u形管内用于放置吸水材料，u形管的上部两个开口装有密封塞，u形管的两侧各设有一根旁通管，其中一根旁通管为进口管，另一根旁通管为出口管，所述进口管通过密封的软管连接至烟气管的采样接口，烟气从进口管进入u形管内经过吸水材料后从出口管排出。

2.根据权利要求1所述的用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，其特征是：还包括流量计，流量计安装在出口管一侧，流量计与出口管之间通过密封的软管连接。

3.根据权利要求2所述的用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，其特征是：所述流量计采用转子流量计。

4.根据权利要求2所述的用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，其特征是：还包括采样泵，采样泵安装在流量计的出口端。

5.根据权利要求1所述的用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，其特征是：所述u形管采用耐高温玻璃材质。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置，其特征是：所述u形管的管体直径为15mm，高度为100mm，所述旁通管的内径为8mm。

7.用于过程控制的烟气水分含量检测方法，其特征是：采用权利要求4所述的采样装置，具体检测方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的用于过程控制的烟气水分含量检测方法，其特征是：当g3-g2≥0.5×（g2-g1）时，该点位的烟气水分含量需进行重新检测并采取两个或两个以上的u形管串联进行采集。

9.根据权利要求7或8所述的用于过程控制的烟气水分含量检测方法，其特征是：所述吸水材料采用无水硫酸铜晶体或粉末。

技术总结
本发明是用于过程控制的烟气水分含量检测采样装置及检测方法，包括U形管，U形管内用于放置吸水材料，U形管的上部两个开口装有密封塞，U形管的两侧各设有一根旁通管，其中一根旁通管为进口管，另一根旁通管为出口管，所述进口管通过密封的软管连接至烟气管的采样接口，烟气从进口管进入U形管内经过吸水材料后从出口管排出；本发明解决了采用现行国家标准对于制酸烟气的含水量无法进行采集、检测的问题，能够对烟气中的水分含量做一个准确的检测，对后续的生产过程中相关工艺参数的调整具有重大的指导意义。

技术研发人员：张倩,彭琼,陆海,冯媛,郭晶,熊梅瑜,程思敏,刘钊,包一鸣,向阳,黄上元
受保护的技术使用者：大冶有色设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8