一種pm2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種PM2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，尤其涉及鋼鐵等行業(yè)冶金爐窯高溫?zé)煔獾膬艋幚恚瑢儆赑M2.5捕集技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]PM2.5是指大氣中直徑小于等于2.5 μπι的顆粒物，具有粒徑小、比表面積大的特點(diǎn)，易吸附有毒害物質(zhì)且具有很強(qiáng)的穿透力，可抵達(dá)細(xì)支氣管壁，影響呼吸系統(tǒng)健康，直接危害人們身體健康。在我國，有些重要工業(yè)城市，來源于鋼鐵行業(yè)的ΡΜ2.5超過三成，引起了人們的高度關(guān)注。
[0003]在ΡΜ2.5清潔除塵過程中，煙道流場分布的均勻性如何，直接影響相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的效率?，F(xiàn)在鍋爐等的煙道流場分布常用的測量方法為:在煙道內(nèi)根據(jù)測試要求搭設(shè)腳手架，各大風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，調(diào)整參數(shù)具備試驗(yàn)條件，測試人員進(jìn)入煙道內(nèi)，手持儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。因腳手架和架板的搭設(shè)較多，對流場造成一定的影響。測試人員需要上下攀爬腳手架，逐點(diǎn)測試，工作量較大，現(xiàn)場測試環(huán)境惡劣，風(fēng)速大，灰塵多，不但危害測試人員身體健康，還存在一定的安全隱患且檢測數(shù)據(jù)不精確。在鋼鐵冶金領(lǐng)域，其產(chǎn)生的燒結(jié)煙氣粉塵量大，影響面廣，溫度較高，且含有氯化氫(HC1)、硫氧化物(S0X)、氮氧化物(Ν0Χ)、氟化氫(HF)等腐蝕性氣體，煙氣溫度一般在120?180°C上下。在這種情形下，為了除塵和測量煙道流場，冶煉廠也不可能停工檢修，傳統(tǒng)的煙道流場檢測和優(yōu)化方法是不可行的，這導(dǎo)致冶金工廠的設(shè)備運(yùn)行效率不高，其制造的含有大量PM2.5的工業(yè)煙塵無法得到有效地處理。
[0004]雖然隨著民眾健康和環(huán)保意識的增強(qiáng)對空氣質(zhì)量越發(fā)關(guān)注，PM2.5話題迅速升溫，但國內(nèi)外對于PM2.5的研究還處于初始階段，除了對生活領(lǐng)域PM2.5的監(jiān)測有一些專利出現(xiàn)，但結(jié)合冶金行業(yè)高腐蝕性、高溫、高能、高速等特征，專門研究工業(yè)除塵的PM2.5監(jiān)測、檢測與流場分布優(yōu)化的結(jié)果微乎其微?，F(xiàn)有技術(shù)不僅存在對PM2.5的監(jiān)測檢測體系不完善，精度不準(zhǔn)確等問題，還存在對工業(yè)煙氣的處理不適用、設(shè)備失效、抗腐蝕性不強(qiáng)、無法實(shí)現(xiàn)智能化和自動化等眾多復(fù)雜技術(shù)難題。
[0005]目前，測量煙氣流場的方法有:(1)聲波測速法，聲波是機(jī)械波，在氣體介質(zhì)中傳播時為縱波。聲速是小擾動的傳播速度，在流體中與介質(zhì)自身的流速為線性疊加關(guān)系。(2)測速管測定法，便于觀察和了解氣流的運(yùn)動軌跡和射流射程等，可以得出氣流的速度場方向圖譜和測定各處氣流的速度值。(3)熱線/熱膜測速法，利用熱平衡原理來測量氣體的平均速度和脈動速度，具有慣性小，頻率響應(yīng)寬，靈敏度高，對流場干擾小的特點(diǎn)。(4)PIV粒子圖像測速法，作為一種非接觸式的測量方法，可在同一時刻記錄下整個流場的有關(guān)信息，又能獲得平面流場顯示的整體結(jié)構(gòu)和瞬態(tài)圖像。但上述各方法都有一定的弊端，要么不適用工業(yè)應(yīng)用場合，要么精確度和分辨率不高，不能滿足鋼鐵冶金煙氣除塵和PM2.5過濾的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種分布式檢測、在線式監(jiān)測、智能化控制的PM2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠在線監(jiān)測到工業(yè)煙氣的檢測數(shù)據(jù)，自動調(diào)節(jié)煙氣管道的流場優(yōu)化分布。
[0007]一種PM2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于包括煙氣檢測裝置、在線監(jiān)測裝置和自控調(diào)節(jié)裝置，煙氣檢測裝置分布式設(shè)置于煙氣管道和除塵箱體的各檢測點(diǎn)，通過支腳固定在煙氣管道和除塵箱體的內(nèi)壁，煙氣檢測裝置的探測頭以不同高度外露于煙氣通道進(jìn)行取樣，煙氣檢測裝置與在線監(jiān)測裝置相連，將檢測分析結(jié)果傳輸于在線監(jiān)測裝置的中央處理器，中央處理器根據(jù)煙氣流場的分布狀況，通過自控調(diào)節(jié)裝置的多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)控制煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的導(dǎo)流板和風(fēng)壓栗的啟閉、轉(zhuǎn)向。
[0008]更進(jìn)一步地，所述的煙氣檢測裝置包括探測頭、固定用支腳和檢測分析模塊，其特征在于還包括集成傳感器、分層隔離室和PM2.5檢測單元，通過集成傳感器能精確檢測到最初探測的煙氣溫度、濕度、流向、流速、氣壓和化學(xué)組分，分層隔離室通過PM2.5切割器分成第一分層隔離室和第二分層隔離室，外部煙氣中< 20 μπι的粉塵粒子通過探測頭的表層濾膜進(jìn)入第一分層隔離室，(2.5 μπι的粉塵粒子通過ΡΜ2.5切割器進(jìn)入第二分層隔離室，第二分層隔離室的ΡΜ2.5檢測單元能將ΡΜ2.5的各項(xiàng)物理和化學(xué)表征檢測出來，集成傳感器與ΡΜ2.5檢測單元的檢測數(shù)值通過檢測分析模塊計算出結(jié)果或繪制成圖像，再傳輸給在線監(jiān)測裝置的中央處理器。
[0009]更進(jìn)一步地，所述的煙氣檢測裝置的ΡΜ2.5檢測單元，其特征在于ΡΜ2.5檢測單元為β射線檢測盒，通過ΡΜ2.5切割器的粉塵粒子進(jìn)入第二分層隔離室，粉塵粒子進(jìn)入β射線檢測盒的一側(cè)為發(fā)射端，另一側(cè)為接收端，β射線穿過檢測盒體內(nèi)的檢測空間被顆粒物散射而衰減，由此可計算得出ΡΜ2.5的重量。
[0010]更進(jìn)一步地，所述的在線監(jiān)測裝置包括與煙氣檢測裝置相連的連接端、中央處理器、與自控調(diào)節(jié)裝置相連的指令端，其特征在于煙氣檢測裝置通過連接端將動態(tài)的檢測指標(biāo)連續(xù)地發(fā)送到中央處理器，中央處理器根據(jù)檢測指標(biāo)分析煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的流場分布狀況，再通過指令端發(fā)送控制信號，從而通過多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)控制煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的導(dǎo)流板和風(fēng)壓栗的啟閉、轉(zhuǎn)向。
[0011]更進(jìn)一步地，所述的在線監(jiān)測裝置還可以包括激光發(fā)射極、散射光收集器和PIV拍攝儀，由激光發(fā)射極發(fā)出激光照到煙氣中，煙氣粒子會散射光線，這些煙氣粒子散射的光強(qiáng)度由散射光收集器捕獲后，可以轉(zhuǎn)換為顆粒脈沖信號，通過顆粒脈沖信號可以測量出煙氣中含塵粒子的濃淡程度，這與煙氣檢測裝置的集成傳感器一樣也具有相應(yīng)的檢測功能，只是檢測方法和原理有不同。這些煙氣粒子散射光場景也可以被PIV拍攝儀捕捉到，由此對煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的煙氣狀況進(jìn)行圖像攝制，可以記錄整個流場的瞬息變化和整體情況。
[0012]更進(jìn)一步地，所述的在線監(jiān)測裝置還包括導(dǎo)軌履帶和GPRS通信模塊，導(dǎo)軌履帶設(shè)置在線監(jiān)測裝置的底部，能夠支撐整個在線監(jiān)測裝置，并可以在煙氣管道和除塵箱體內(nèi)的各部位運(yùn)動；GPRS通信模塊能夠通過定位測量在線監(jiān)測裝置運(yùn)動的距離及其所處的坐標(biāo)點(diǎn)，通過顆粒脈沖信號和PIV拍攝儀的圖像可以獲知相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的流場分布狀況。
[0013]更進(jìn)一步地，所述的自控調(diào)節(jié)裝置包括導(dǎo)流板、風(fēng)壓栗和多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)，導(dǎo)流板為彎弧型的抗腐蝕性合金板或陶瓷板，設(shè)置在各煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的各段、通道口及彎折處，導(dǎo)流板以能360°旋轉(zhuǎn)的半開口圓形帽固定在煙氣管道和除塵箱體的內(nèi)壁，導(dǎo)流板的1/3處有一可伸縮調(diào)節(jié)的支撐桿，支撐桿由多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)控制其開合和轉(zhuǎn)向的角度。在煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的主要彎折處，還可以設(shè)置風(fēng)壓栗，風(fēng)壓栗也可以根據(jù)煙氣管道和除塵箱體各處的流場分布情況，由多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)控制其開啟、閉合、壓強(qiáng)和轉(zhuǎn)速。多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)與在線監(jiān)測裝置的中央處理器相連，根據(jù)中央處理器的指令進(jìn)行多點(diǎn)多通道控制。
[0014]—種PM2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)了以下技術(shù)效果:(1)能提供分布式檢測，可以在煙氣管道和除塵箱體的各個部位進(jìn)行便捷、即時的檢測；(2)能在同一時刻記錄下整個流場的有關(guān)信息，具備單點(diǎn)測量技術(shù)的精度和分辨率，又能獲得平面流場顯示的整體結(jié)構(gòu)和瞬態(tài)圖像；(3)能實(shí)現(xiàn)在線式監(jiān)測，根據(jù)檢測指標(biāo)分析煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的流場分布狀況，進(jìn)行瞬時和連續(xù)性的監(jiān)測；(4)能實(shí)現(xiàn)智能化控制，通過中央處理器和多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)能自動、即時控制煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的導(dǎo)流板和風(fēng)壓栗的啟閉、轉(zhuǎn)向。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型一種PM2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整體示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型煙氣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型自控調(diào)節(jié)裝置導(dǎo)流板部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，1煙氣管道；2除塵箱體；3通道入口 ；4落灰斗；5煙氣檢測裝置；6導(dǎo)流板；7在線監(jiān)測裝置；8多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)；9風(fēng)壓栗；10通道出口 ；11中央處理器；12自控調(diào)節(jié)裝置；13探測頭；14固定用支腳；15檢測分析模塊；16集成傳感器；17第一分層隔離室；18第二分層隔離室；19 PM2.5切割器；20 PM2.5檢測單元；21 β射線檢測盒；22激光發(fā)射極；23 PIV拍攝儀；24散射光收集器；25導(dǎo)軌履帶；26 GPRS通信模塊；27半開口圓形帽；28支撐桿。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例旨在說明本實(shí)用新型而不是對本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定。
[0021]實(shí)施例一
[0022]—種ΡΜ2.5煙氣流場自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括煙氣檢測裝置(5)、在線監(jiān)測裝置(7)和自控調(diào)節(jié)裝置(12)，煙氣檢測裝置(5)分布式設(shè)置于煙氣管道(1)和除塵箱體(2)的各檢測點(diǎn)，通過支腳固定在煙氣管道(1)和除塵箱體(2)的內(nèi)壁，煙氣檢測裝置(5)的探測頭以不同高度外露于煙氣通道進(jìn)行取樣，煙氣檢測裝置(5)與在線監(jiān)測裝置(7)相連，將檢測分析結(jié)果傳輸于在線監(jiān)測裝置的中央處理器(11)，中央處理器(11)根據(jù)煙氣流場的分布狀況，通過自控調(diào)節(jié)裝置(12)的多通道實(shí)時同步控制系統(tǒng)(8)控制煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的導(dǎo)流板(6)和風(fēng)壓栗(9)的啟閉、轉(zhuǎn)向。
[0023]煙氣檢測裝置(5)包括探測頭(13)、固定用支腳(14)和檢測分析模塊(15)，還包括集成傳感器(16)、分層隔離室和ΡΜ2.5檢測單元(20)，通過集成傳感器(16)能精確檢測到最初探測的煙氣溫度、濕度、流向、流速、氣壓和化學(xué)組分，分層隔離室通過ΡΜ2.5切割器(19)分成第一分層隔離室(17)和第二分層隔離室(18)，外部煙氣中< 20 μπι的粉塵粒子通過探測頭的表層濾膜進(jìn)入第一分層隔離室(17)，( 2.5 μπι的粉塵粒子通過ΡΜ2.5切割器
(19)進(jìn)入第二分層隔離室(18)，第二分層隔離室(18)的ΡΜ2.5檢測單元(20)能將ΡΜ2.5的各項(xiàng)物理和化學(xué)表征檢測出來，集成傳感器(16)與ΡΜ2.5檢測單元(20)的檢測數(shù)值通過檢測分析模塊(15)計算出結(jié)果或繪制成圖像，再傳輸給在線監(jiān)測裝置(7)的中央處理器(11)。
[0024]煙氣檢測裝置(5)的ΡΜ2.5檢測單元(20)，其特征在于ΡΜ2.5檢測單元(20)為β射線檢測盒(21)，通過ΡΜ2.5切割器(19)的粉塵粒子進(jìn)入第二分層隔離室(18)，粉塵粒子進(jìn)入β射線檢測盒(21)的一側(cè)