專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣體采樣加熱的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣污染防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體采樣加熱的裝置。
背景技術(shù)：
電廠鍋爐、工業(yè)窯爐、供暖鍋爐等污染源的廢氣排放是我國(guó)大部地區(qū)環(huán)境大氣污染的主要源頭，其中的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)是主要污染因子。世界大部分國(guó)家都對(duì)其進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。近年來(lái)，氯化氫(HCL)、氟化氫(HF)、氣態(tài)汞(Hg)等污染因子也越來(lái)越多地被監(jiān)測(cè)。在我國(guó)，燃煤電廠、石化企業(yè)等企業(yè)的大型鍋爐，甚至一定噸位以上的供熱燃煤鍋爐都必須安裝固定式連續(xù)煙氣監(jiān)測(cè)儀。此外，便攜式煙氣成分直讀監(jiān)測(cè)儀是各個(gè)環(huán)保監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)理以及煙氣排放控制設(shè)備安裝調(diào)試的主要檢測(cè)工具?，F(xiàn)有儀器的煙氣采樣方式絕大多數(shù)都是抽取式，即抽氣泵將煙氣從煙道中抽取到在煙道外的儀器分析部分，對(duì)煙氣中的二氧化硫、氮氧化物等煙氣組分進(jìn)行分析。
在實(shí)際進(jìn)行煙氣測(cè)量的過(guò)程中，煙氣溫度一定高于環(huán)境溫度，如果不加處理，煙氣通過(guò)暴露在環(huán)境空氣中的儀器采樣管路后，煙氣中的氣態(tài)水蒸氣由于露點(diǎn)降低形成水珠， 附著在導(dǎo)氣管壁上，從而形成冷凝水。由于氣態(tài)二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、氟化氫等是易溶于水的物質(zhì)，煙氣中的這些成分會(huì)被部分溶解進(jìn)冷凝水中，在到儀器分析部分之前就損失了一部分。例如，二氧化硫是極易溶于水的，I單位體積的水能夠溶解40單位體積的二氧化硫，對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，國(guó)內(nèi)外眾多煙氣分析儀生產(chǎn)廠對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了研究，推出了各自的煙氣采樣系統(tǒng)(包括煙氣采樣管、導(dǎo)氣管和抽氣泵)及預(yù)處理器對(duì)煙氣在進(jìn)入儀器分析部分前進(jìn)行加熱、脫水處理，以降低儀器采樣器管路中冷凝水的產(chǎn)生， 減少煙氣中易溶于水物質(zhì)的損失。目前使用的眾多型號(hào)品牌的煙氣采樣管的結(jié)構(gòu)件如圖I所示，其中圖中纏繞在采樣管外壁的加熱絲，對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行加熱以達(dá)到設(shè)定溫度。加熱絲外包有保溫材料。這種結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)1)加工復(fù)雜加熱絲或加熱帶要均勻地纏繞在導(dǎo)管外壁上，另外還必須加保溫層，必須做好絕緣和防腐的保護(hù)。2)可靠性低復(fù)雜的加工過(guò)程和多種材料部件的使用必將導(dǎo)致可靠性低。3)傳熱慢由于是間接加熱方式，即加熱絲首先加熱氣體導(dǎo)管外壁，氣體導(dǎo)管再將熱量傳導(dǎo)管內(nèi)的氣體，加熱絲產(chǎn)生的熱量只有部分用于加熱氣體，其他部分用來(lái)加熱導(dǎo)氣管和通過(guò)保溫層向周?chē)h(huán)境輻射從而損失。4)達(dá)到設(shè)定溫度慢因?yàn)閭鳠崧?達(dá)到設(shè)定的溫度就會(huì)慢。5)溫度保持不穩(wěn)定由于傳熱慢，并有保溫層保溫，使得溫度很難達(dá)到精確控制，波動(dòng)大。6)功耗大以上3)、4)、5)三點(diǎn)導(dǎo)致了加熱功耗大。7)過(guò)濾器不易加熱因?yàn)榍爸脡m過(guò)濾器需要經(jīng)常更換，這種加熱方式很難對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行加熱。沒(méi)有加熱， 高濕度的煙氣中的液狀物容易將過(guò)濾器堵塞，影響采樣。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種氣體采樣加熱裝置和方法，可以將被采的氣體快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定和低功耗地加熱到所需溫度。本發(fā)明是基于對(duì)煙道溫度、濕度的充分研究理解，及對(duì)高濕煙氣采樣問(wèn)題的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和觀察所得出。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，包括進(jìn)氣嘴
(I)、過(guò)濾器⑵、加熱棒(3)、導(dǎo)氣管(4)、出氣嘴(5)、測(cè)溫棒(6)、手柄(7)、連接插頭(8)、 連接線(9)、溫控器(10)，其中，導(dǎo)氣管與進(jìn)氣嘴(I)密封連接，另一端密封固定在手柄(7) 上，導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部設(shè)置測(cè)溫棒(6)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部的氣體溫度，并將采集的溫度參數(shù)通過(guò)連接線(9)反饋給溫控器(10)，進(jìn)而溫控器(10)根據(jù)設(shè)定的溫度值控制對(duì)加熱棒(3)的通電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部氣體的溫度，其特征在于加熱棒(3) 直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管(4)中間，穿過(guò)導(dǎo)氣管(4)中心，一端伸出導(dǎo)氣管，進(jìn)入進(jìn)氣嘴(I) 內(nèi)的過(guò)濾器圓筒內(nèi)，另一端固定在手柄(X)內(nèi)。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于導(dǎo)氣管(4)為防腐不銹鋼管或聚四氟乙烯管。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述過(guò)濾器(2) 為聚四氟乙烯或陶瓷或不銹鋼材料的圓筒。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述加熱棒(3) 為不銹鋼鎧裝加熱棒。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于構(gòu)成所述手柄(7) 的一段為一腔體 ，該腔體的一端面為密封蓋，用來(lái)密封導(dǎo)氣管，并在密封蓋上穿插加熱棒
(4)和測(cè)溫棒￠)，另一端面通過(guò)連接插頭(8)和連接線(9)連接。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述測(cè)溫棒(6) 為不銹鋼鎧裝熱電偶，熱電偶部分伸入到導(dǎo)氣管(4)內(nèi)，直接接觸并測(cè)量氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳到溫控器(10)。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述出氣嘴(5) 為金屬管或快速接頭或金屬卡套氣動(dòng)接頭，被固定在導(dǎo)氣管(4)的后部，位于靠近手柄部分的導(dǎo)氣管上，用于連接導(dǎo)管將氣體送到分析儀器。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述手柄(7)為一用絕緣、絕熱材料制成的柄狀物。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述溫控器(10) 為PID溫度控制器，上有數(shù)字顯示屏顯示氣體溫度和控制信息，同時(shí)有按鍵供使用者設(shè)定控制溫度。本發(fā)明所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置通過(guò)將加熱棒直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管中間，使其直接接觸煙氣進(jìn)行加熱，快速有效地對(duì)管中的氣體加熱到設(shè)定溫度，防止管壁形成冷凝水，避免氣體中的成分溶于冷凝水而產(chǎn)生損失，保持了通過(guò)采樣管的氣體成分的完整性和真實(shí)性，對(duì)后續(xù)氣體成分及濃度分析的準(zhǔn)確性提供了保證。


圖I是現(xiàn)有氣體采樣加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置內(nèi)的氣體流向示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖2是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；其中I為進(jìn)氣嘴、2為過(guò)濾器、3為加熱棒、4為導(dǎo)氣管、5為出氣嘴、6為測(cè)溫棒、7為手柄、8為連接插頭、9為連接線、10為溫控器。本發(fā)明將加熱棒4直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管4中間，穿過(guò)導(dǎo)氣管中心，一端伸出導(dǎo)氣管， 進(jìn)入進(jìn)氣嘴內(nèi)的過(guò)濾器圓筒內(nèi)，另一端固定在手柄內(nèi)，使其直接接觸煙氣進(jìn)行加熱，加熱棒 3的具體形式在此不作限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用各種形態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)氣管4為防腐不銹鋼管或聚四氟乙烯管，一端有外螺紋，與進(jìn)氣嘴I密封連接，另一端密封固定在手柄7上。此外，本發(fā)明通過(guò)溫控器10對(duì)加熱棒3進(jìn)行PID控制加熱，(即溫控器控制開(kāi)通電到加熱棒，加熱棒通電即加熱，位于導(dǎo)氣管內(nèi)壁的溫度傳感器將測(cè)量的溫度信號(hào)反饋給溫控器，溫控器根據(jù)反饋的信號(hào)調(diào)整對(duì)加熱棒的通電時(shí)間，進(jìn)而控制加熱棒對(duì)氣體進(jìn)行加熱的強(qiáng)度)以使導(dǎo)氣管內(nèi)的氣體溫度達(dá)到并保持在所設(shè)定值。具體實(shí)現(xiàn)是在導(dǎo)氣管4內(nèi)部設(shè)置測(cè)溫棒，用于實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)氣管4內(nèi)部的氣體溫度，并將采集的溫度參數(shù)通過(guò)連接線9反饋給溫控器10，進(jìn)而溫控器10根據(jù)設(shè)定的溫度值控制對(duì)加熱棒4的通電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)氣管4內(nèi)部氣體的溫度。優(yōu)選地，進(jìn)氣嘴I為一不銹鋼短筒，一端為楔狀口為整個(gè)裝置進(jìn)氣的開(kāi)始，另一端有內(nèi)螺紋，筒內(nèi)裝一圓筒狀的過(guò)濾器，用于過(guò)濾氣體中的粉塵。進(jìn)氣嘴罩在過(guò)濾器2的外面，通過(guò)內(nèi)螺紋與導(dǎo)氣管4連接，用來(lái)保護(hù)過(guò)濾器2。進(jìn)氣嘴通過(guò)內(nèi)螺紋與導(dǎo)氣管密封連接。 可以拆下進(jìn) 氣嘴更換或清洗過(guò)濾器。優(yōu)選地，所述過(guò)濾器2為聚四氟乙烯或陶瓷或不銹鋼材料的圓筒，被置于進(jìn)氣嘴中，位于導(dǎo)氣管4前面，用來(lái)過(guò)濾氣體中的固體或膠狀微粒。優(yōu)選地，所述加熱棒3為不銹鋼鎧裝加熱棒，被置于導(dǎo)氣管4內(nèi)，貫穿從進(jìn)氣嘴I 到出氣嘴5的導(dǎo)氣管整個(gè)部分，用于加熱導(dǎo)氣管內(nèi)的氣體。構(gòu)成所述手柄7 —段為一腔體，該腔體的一端面為密封蓋，用來(lái)密封導(dǎo)氣管，并在密封蓋上穿插加熱棒4和測(cè)溫棒6，另一端面通過(guò)連接插頭8和連接線9連接，所述腔體為圓柱狀腔體。優(yōu)選地，所述測(cè)溫棒6為不銹鋼鎧裝熱電偶，熱電偶部分伸入到導(dǎo)氣管4內(nèi)，直接接觸并測(cè)量氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳到溫控器10。優(yōu)選地，所述出氣嘴5為金屬管或快速接頭或金屬卡套氣動(dòng)接頭，被固定在導(dǎo)氣管的后部，位于靠近手柄部分的導(dǎo)氣管上，用于連接導(dǎo)管將氣體送到分析儀器或其他裝置中。優(yōu)選地，所述手柄7為一用絕緣、絕熱材料制成的柄狀物，前端連接導(dǎo)氣管4，后端有連接插頭8，用電纜與溫控器10連接，給加熱棒供電和將測(cè)溫棒的信號(hào)反饋給溫控器，力口熱棒的加熱電源線和測(cè)溫棒的信號(hào)線都與位于手柄后部的插頭相連接。所述溫控器10為PID溫度控制器，上有數(shù)字顯示屏顯示氣體溫度和控制信息，同時(shí)有按鍵供使用者設(shè)定控制溫度。溫控器由電纜連接到手柄上的連接插頭8。溫控器內(nèi)有 PID控制和變壓、穩(wěn)壓電路，外有顯示器顯示溫度、狀態(tài)以及設(shè)定參數(shù)。另有按鍵供操作人員設(shè)定加熱目標(biāo)溫度。通過(guò)連到手柄的電纜，溫控器控制加熱棒的加熱頻率，同時(shí)接受測(cè)溫棒的反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)裝置的加熱控制。圖3是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置內(nèi)的氣體流向示意圖。從圖中可以看出，由于將加熱棒至于導(dǎo)氣管內(nèi)部，氣體采樣在加熱棒的周?chē)鬟^(guò)，使得氣體采樣與加熱棒充分接觸。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)普遍采取將加熱絲或加熱帶纏繞在導(dǎo)氣管外所進(jìn)行的氣體采樣加熱方式，即間接加熱方法，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是I)由于加熱棒直接接觸氣體，加熱速度大大加快。采用相同功率的加熱棒和加熱絲，分別加熱直徑、壁厚和長(zhǎng)度都一樣的導(dǎo)氣管，內(nèi)部氣體達(dá)到同樣溫度的時(shí)間，加熱棒直接加熱方法比加熱絲纏繞外加熱方法速度快5倍。2)相同功率下，達(dá)到設(shè)定溫度的時(shí)間短，因此效率高，更省電。3)因?yàn)榧訜岚糁苯蛹訜岵蓸託怏w，溫度傳感器也直接測(cè)量樣氣的溫度，所以溫度控制更穩(wěn)定和精確，波動(dòng)小。4)由于加熱棒可以伸到過(guò)濾器筒里，過(guò)濾器的加熱進(jìn)行能夠方便地實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于外纏加熱絲或加熱帶的方式，就很 難實(shí)現(xiàn)。5)因?yàn)榧訜岚糁苯蛹訜幔瑳](méi)有加熱絲纏繞、絕緣、保溫等復(fù)雜工序，采用本方法的設(shè)備組裝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，也更可靠。采用本發(fā)明方法和結(jié)構(gòu)的儀器經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的不同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，包括發(fā)電廠鍋爐、采暖供熱鍋爐、石化企業(yè)生產(chǎn)用鍋爐等。測(cè)試結(jié)果都證實(shí)了本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)。在具體試驗(yàn)過(guò)程中，我們以北京某熱電廠鍋爐煙氣排放口，環(huán)境溫度為100C煙氣溫度為65°C，鍋爐采用濕法脫硫，煙氣濕度高的環(huán)境進(jìn)行了測(cè)試，與傳統(tǒng)間接加熱方式加熱裝置進(jìn)行比較，具體比較設(shè)置過(guò)程如下I)本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置和參比裝置設(shè)定相同的溫度值120°C ；2)將本發(fā)明設(shè)備和參比設(shè)備同時(shí)接通電源開(kāi)機(jī)；3)觀察兩個(gè)裝置的溫度控制器上顯示的溫度；4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置在3分鐘內(nèi)溫度就到達(dá)120°C，參比裝置的溫度到達(dá)120°C的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15分鐘；5)將本發(fā)明裝置和參比裝置同時(shí)放入煙道測(cè)試口，觀察兩個(gè)溫控器的溫度顯示。 本發(fā)明裝置一直穩(wěn)定在120°C ±1°C ;而參比裝置一直在120°C ±5°C變化。根據(jù)對(duì)比可以得出，采用本發(fā)明的裝置和方法可以更加快速地加熱采樣氣體并更精確和穩(wěn)定地使氣體地保持在設(shè)定溫度。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，包括進(jìn)氣嘴(I)、過(guò)濾器(2)、加熱棒(3)、導(dǎo)氣管 ⑷、出氣嘴(5)、測(cè)溫棒(6)、手柄(7)、連接插頭(8)、連接線(9)、溫控器(10)，其中，導(dǎo)氣管與進(jìn)氣嘴(I)密封連接，另一端密封固定在手柄(7)上，導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部設(shè)置測(cè)溫棒(6)， 用于實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部的氣體溫度，并將采集的溫度參數(shù)通過(guò)連接線(9)反饋給溫控器(10)，進(jìn)而溫控器(10)根據(jù)設(shè)定的溫度值控制對(duì)加熱棒(3)的通電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部氣體的溫度，其特征在于加熱棒(3)直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管(4)中間， 穿過(guò)導(dǎo)氣管(4)中心，一端伸出導(dǎo)氣管，進(jìn)入進(jìn)氣嘴(I)內(nèi)的過(guò)濾器圓筒內(nèi)，另一端固定在手柄⑵內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于導(dǎo)氣管(4)為防腐不銹鋼管或聚四氟乙烯管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述過(guò)濾器(2)為聚四氟乙烯或陶瓷或不銹鋼材料的圓筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述加熱棒(3)為不銹鋼鎧裝加熱棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于構(gòu)成所述手柄(7) 的一段為一腔體，該腔體的一端面為密封蓋，用來(lái)密封導(dǎo)氣管，并在密封蓋上穿插加熱棒、(4)和測(cè)溫棒￠)，另一端面通過(guò)連接插頭(8)和連接線(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述測(cè)溫棒(6)為不銹鋼鎧裝熱電偶，熱電偶部分伸入到導(dǎo)氣管(4)內(nèi)，直接接觸并測(cè)量氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳到溫控器(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述出氣嘴(5)為金屬管或快速接頭或金屬卡套氣動(dòng)接頭，被固定在導(dǎo)氣管(4)的后部，位于靠近手柄部分的導(dǎo)氣管上，用于連接導(dǎo)管將氣體送到分析儀器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述手柄(7)為一用絕緣、絕熱材料制成的柄狀物。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述溫控器(10)為 PID溫度控制器，上有數(shù)字顯示屏顯示氣體溫度和控制信息，同時(shí)有按鍵供使用者設(shè)定控制溫度。
全文摘要
一種氣體采樣加熱裝置，其通過(guò)將加熱棒(3)直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管(4)中間，使其直接接觸煙氣進(jìn)行加熱，快速有效地對(duì)管中的氣體加熱到設(shè)定溫度，防止管壁形成冷凝水，避免氣體中的成分溶于冷凝水而產(chǎn)生損失，保持了通過(guò)采樣管的氣體成分的完整性和真實(shí)性，對(duì)后續(xù)氣體成分及濃度分析的準(zhǔn)確性提供了保證。
文檔編號(hào)G01N1/44GK102721599SQ20121013376
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
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