一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，所述的光學(xué)采樣探頭包括串行連接的加熱采樣管道（1）、隔熱法蘭（2）和光學(xué)探頭（3），該光學(xué)探頭（3）包括殼體（10）和含塵煙氣流動(dòng)管道（11），含塵煙氣流動(dòng)管道（11）和殼體（10）之間的腔體構(gòu)成安裝發(fā)射頭反射鏡（6）、接收頭反射鏡（7）、會(huì)聚透鏡（8）和光敏器件（9）的外腔，發(fā)射頭反射鏡（6）和接收頭反射鏡（7）分別位于含塵煙氣流動(dòng)管道（11）的兩側(cè)使得測(cè)量光束在發(fā)射頭反射鏡（6）和接收頭反射鏡（7）的作用下往復(fù)傳輸后形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡（8）傳輸給光敏器件（9）。本實(shí)用新型具有實(shí)時(shí)性好、精確度高的特點(diǎn)，適宜推廣使用。
【專利說(shuō)明】一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煙塵排放的環(huán)?？刂啤炯夹g(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及火力發(fā)電廠煙氣排放中顆粒物濃度的測(cè)量，具體地說(shuō)是一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，工業(yè)污染物超低排放是必然趨勢(shì)。目前，光學(xué)法是對(duì)固體顆粒物實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量的一種主要手段。目前煙塵濃度在線測(cè)量?jī)x器普遍靈敏度較低，同時(shí)不能夠做到在線消除水分對(duì)光學(xué)信號(hào)的影響。為實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中顆粒物濃度的精確測(cè)量，必須解決測(cè)量過(guò)程中遇到的以下難題:1、提高光學(xué)信號(hào)靈敏度:在火力發(fā)電機(jī)組中，隨著各種高效除塵器的使用，煙氣中含塵量大為降低，小濃度的煙塵使光介作用減弱，因此在同等光電轉(zhuǎn)換靈敏度條件下，為提高儀器的信號(hào)靈敏度，需通過(guò)物理手段對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行放大；2、消除煙氣中水分對(duì)光傳輸?shù)挠绊?濕法工藝設(shè)備的使用，使排放的煙氣中含有較多的水分，霧狀水滴及含水煙塵的存在，嚴(yán)重干擾了光信號(hào)的正常傳輸，故消除水分對(duì)光學(xué)信號(hào)的影響是十分必要的；3、煙塵采樣的代表性問(wèn)題:為保證煙塵測(cè)量的實(shí)時(shí)性及準(zhǔn)確性，采樣手段是必須考慮的一個(gè)重要方面，在測(cè)量中，需要將檢測(cè)對(duì)象“無(wú)干擾”的快速提取出來(lái)，才能保證煙塵采樣的代表性，不同于“抽取法”的采樣探頭地在線安裝，可以保證煙塵測(cè)量的實(shí)時(shí)性及采樣代表性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種能夠克服濕煙氣中的水分對(duì)測(cè)量光信號(hào)的干擾、采用光學(xué)法測(cè)量濕煙氣中含塵量的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:
[0005]一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的光學(xué)采樣探頭包括串行連接的加熱采樣管道、隔熱法蘭和光學(xué)探頭，所述的光學(xué)探頭包括殼體以及殼體內(nèi)設(shè)置的含塵煙氣流動(dòng)管道，含塵煙氣流動(dòng)管道自身構(gòu)成的內(nèi)腔、含塵煙氣流動(dòng)管道和殼體之間的腔體構(gòu)成安裝發(fā)射頭反射鏡、接收頭反射鏡、會(huì)聚透鏡和光敏器件的外腔，發(fā)射頭反射鏡和接收頭反射鏡分別位于含塵煙氣流動(dòng)管道的兩側(cè)使得光學(xué)探頭內(nèi)部的測(cè)量光束在發(fā)射頭反射鏡和接收頭反射鏡的作用下往復(fù)傳輸后形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡傳輸給光敏器件，光敏器件將光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小濃度煙塵的多光程測(cè)Mo
[0006]所述的加熱采樣管道的內(nèi)腔中設(shè)有用以對(duì)加熱采樣管道內(nèi)腔中流動(dòng)濕煙氣進(jìn)行在線無(wú)擾加熱干燥的快速加熱元件和用于監(jiān)控加熱采樣管道內(nèi)腔溫度的溫度測(cè)量元件。
[0007]所述加熱采樣管道的采樣端入口為子彈頭形狀，加熱采樣管道的采樣端入口從內(nèi)到外圓滑過(guò)渡且過(guò)渡夾角為90±5°。
[0008]所述的加熱采樣管道和光學(xué)探頭通過(guò)隔熱法蘭相連以實(shí)現(xiàn)加熱采樣管道的內(nèi)腔和光學(xué)探頭的含塵煙氣流動(dòng)管道之間的高低溫隔離。
[0009]所述的隔熱法蘭采取無(wú)螺栓楔形聯(lián)接。
[0010]所述的會(huì)聚透鏡和光敏器件位于發(fā)射頭反射鏡的同側(cè)或者接收頭反射鏡的同側(cè)。
[0011]所述的發(fā)射頭反射鏡采用平面鏡且接收頭反射鏡采用凹面鏡或凸面鏡，或者接收頭反射鏡采用平面鏡且發(fā)射頭反射鏡采用凹面鏡或凸面鏡。
[0012]所述的含塵煙氣流動(dòng)管道包括臨近發(fā)射頭反射鏡的發(fā)射頭光窗和臨近接收頭反射鏡的接收頭光窗。
[0013]所述的含塵煙氣流動(dòng)管道采用高溫光學(xué)玻璃制成且含塵煙氣流動(dòng)管道的腔道徑向大小與含塵煙氣流動(dòng)管道的采樣內(nèi)腔徑向大小相吻合。
[0014]所述的殼體采用耐腐蝕耐磨損的不銹鋼材料制成。
[0015]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本實(shí)用新型通過(guò)位于含塵煙氣流動(dòng)管道兩側(cè)的發(fā)射頭反射鏡和接收頭反射鏡的相互作用使得測(cè)量光束形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡傳輸給光敏器件，光敏器件將光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小濃度煙塵的多光程測(cè)量，克服了目前同類儀表單光程法測(cè)量導(dǎo)致的信號(hào)靈敏度不足的缺陷。
[0017]本實(shí)用新型采用加熱采樣管道作為光學(xué)采樣探頭的采樣前端，克服了濕煙氣中的水分對(duì)測(cè)量光信號(hào)的干擾，使得能夠采用光學(xué)法測(cè)量濕煙氣中的含塵量。
[0018]本實(shí)用新型通過(guò)將加熱采樣管道、隔熱法蘭、光學(xué)探頭有機(jī)地組合成一個(gè)整體，在線安裝于測(cè)量煙道中，相對(duì)于抽取法，該光學(xué)采樣探頭在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基本不擾動(dòng)煙塵的初始狀態(tài)；且該光學(xué)采樣探頭的測(cè)量數(shù)值具有實(shí)時(shí)性好、精確度高的特點(diǎn)，故適宜推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖1為本實(shí)用新型的光學(xué)采樣探頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖2為本實(shí)用新型中的光學(xué)探頭的光路示意圖。
[0021]其中:1 一加熱米樣管道；2—隔熱法蘭；3—光學(xué)探頭；4一發(fā)射頭光窗；5—接收頭光窗；6—發(fā)射頭反射鏡；7—接收頭反射鏡；8—會(huì)聚透鏡；9一光敏器件；10—?dú)んw；11一含塵煙氣流動(dòng)管道。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]如圖1、圖2所示:一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，該光學(xué)采樣探頭包括串行連接的加熱采樣管道1、隔熱法蘭2和光學(xué)探頭3，加熱采樣管道I的采樣端入口為子彈頭形狀，加熱采樣管道I的采樣端入口從內(nèi)到外圓滑過(guò)渡且過(guò)渡夾角為90±5°，同時(shí)在加熱采樣管道I的內(nèi)腔中設(shè)有用以對(duì)加熱采樣管道I內(nèi)腔中流動(dòng)濕煙氣進(jìn)行在線無(wú)擾加熱干燥的快速加熱元件和用于監(jiān)控加熱采樣管道I內(nèi)腔溫度的溫度測(cè)量元件；加熱采樣管道I和光學(xué)探頭3通過(guò)采取無(wú)螺栓楔形聯(lián)接的隔熱法蘭2相連以實(shí)現(xiàn)加熱采樣管道I的內(nèi)腔和光學(xué)探頭3的含塵煙氣流動(dòng)管道11之間的高低溫隔離；光學(xué)探頭3包括殼體10以及殼體10內(nèi)設(shè)置的含塵煙氣流動(dòng)管道11，含塵煙氣流動(dòng)管道11自身構(gòu)成的內(nèi)腔、含塵煙氣流動(dòng)管道11和殼體10之間的腔體構(gòu)成安裝發(fā)射頭反射鏡6、接收頭反射鏡7、會(huì)聚透鏡8和光敏器件9的外腔，由于光學(xué)探頭3的內(nèi)部采用含塵煙氣流動(dòng)管道11分割為內(nèi)腔和外腔，使得內(nèi)腔與光學(xué)探頭3表面的氣源進(jìn)出口形成氣源冷卻通道，以控制內(nèi)外腔體的空間溫度，保護(hù)外腔中的光學(xué)、電子零件能夠正常工作；上述結(jié)構(gòu)中發(fā)射頭反射鏡6和接收頭反射鏡7分別位于含塵煙氣流動(dòng)管道11的兩側(cè)，會(huì)聚透鏡8和光敏器件9位于發(fā)射頭反射鏡6的同側(cè)或者接收頭反射鏡7的同側(cè)，而發(fā)射頭反射鏡6采用平面鏡且接收頭反射鏡7采用凹面鏡或凸面鏡，或者接收頭反射鏡7采用平面鏡且發(fā)射頭反射鏡6采用凹面鏡或凸面鏡，上述設(shè)置方式使得光學(xué)探頭3內(nèi)部的測(cè)量光束在發(fā)射頭反射鏡6和接收頭反射鏡7的協(xié)同作用下往復(fù)傳輸后形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡8傳輸給光敏器件9，光敏器件9將光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小濃度煙塵的多光程測(cè)量，且光學(xué)探頭3中的測(cè)量控制信號(hào)由耐腐蝕耐磨損的專用接頭連接輸出。附圖2中的會(huì)聚透鏡8和光敏器件9位于發(fā)射頭反射鏡6的同側(cè)，發(fā)射頭反射鏡6采用平面鏡且接收頭反射鏡7采用凸面鏡。
[0024]本實(shí)用新型的光學(xué)采樣探頭中，含塵煙氣流動(dòng)管道11采用高溫光學(xué)玻璃制成，以實(shí)現(xiàn)光學(xué)探頭3內(nèi)外腔的高低溫隔離，與隔熱法蘭2共同協(xié)作以保護(hù)外腔中的光學(xué)、電子零件能夠正常工作。含塵煙氣流動(dòng)管道11的腔道徑向大小與含塵煙氣流動(dòng)管道11的采樣內(nèi)腔徑向大小相吻合，使得含塵煙氣流動(dòng)管道11的腔道能夠?yàn)閳A柱狀亦可為長(zhǎng)方體，且臨近發(fā)射頭反射鏡6的含塵煙氣流動(dòng)管道11構(gòu)成發(fā)射頭光窗4且臨近接收頭反射鏡7的含塵煙氣流動(dòng)管道11構(gòu)成接收頭光窗5。光學(xué)探頭3的殼體10采用耐腐蝕耐磨損的不銹鋼材料制成，且加熱采樣管道I的長(zhǎng)度與外徑根據(jù)含塵煙氣的特性能夠進(jìn)行定制。
[0025]本實(shí)用新型的光學(xué)采樣探頭使用時(shí)，將光學(xué)采樣探頭整體懸裝于測(cè)量煙道中，并與煙塵測(cè)量?jī)x配套使用，實(shí)現(xiàn)濕煙氣下煙塵含量的在線測(cè)量。含塵煙氣從加熱采樣管道I的入口流入，濕煙氣在加熱采樣管道I內(nèi)腔中流動(dòng)吸熱升溫干燥，通過(guò)隔熱法蘭2流入至含塵煙氣流動(dòng)管道11中，發(fā)射頭反射鏡6發(fā)射測(cè)量光束，測(cè)量光束在發(fā)射頭反射鏡6和接收頭反射鏡7的協(xié)同作用下往復(fù)傳輸后形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡8傳輸給光敏器件9，光敏器件9將光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小濃度煙塵的多光程測(cè)量；而干燥后的含塵煙氣經(jīng)含塵煙氣流動(dòng)管道11從光學(xué)探頭3的出口流出，回到煙道中；在此過(guò)程中，含塵煙氣在光學(xué)探頭3的含塵煙氣流動(dòng)管道11中流動(dòng)，與光學(xué)探頭3的外腔嚴(yán)格密封。
[0026]本實(shí)用新型通過(guò)位于含塵煙氣流動(dòng)管道11兩側(cè)的發(fā)射頭反射鏡6和接收頭反射鏡7的相互作用使得測(cè)量光束形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡8傳輸給光敏器件9，光敏器件9將光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小濃度煙塵的多光程測(cè)量，克服了目前同類儀表單光程法測(cè)量導(dǎo)致的信號(hào)靈敏度不足的缺陷。采用加熱采樣管道I作為光學(xué)采樣探頭的采樣前端，克服了濕煙氣中的水分對(duì)測(cè)量光信號(hào)的干擾，使得能夠采用光學(xué)法測(cè)量濕煙氣中的含塵量。通過(guò)將加熱采樣管道1、隔熱法蘭2、光學(xué)探頭3有機(jī)地組合成一個(gè)整體，在線安裝于測(cè)量煙道中，相對(duì)于抽取法，該光學(xué)采樣探頭在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基本不擾動(dòng)煙塵的初始狀態(tài)；且該光學(xué)采樣探頭的測(cè)量數(shù)值具有實(shí)時(shí)性好、精確度高的特點(diǎn)，故適宜推廣使用。
[0027]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)；本實(shí)用新型未涉及的技術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的光學(xué)采樣探頭包括串行連接的加熱采樣管道(1)、隔熱法蘭(2)和光學(xué)探頭(3)，所述的光學(xué)探頭(3)包括殼體(10)以及殼體(10)內(nèi)設(shè)置的含塵煙氣流動(dòng)管道(11)，含塵煙氣流動(dòng)管道(11)自身構(gòu)成的內(nèi)腔、含塵煙氣流動(dòng)管道(11)和殼體(10)之間的腔體構(gòu)成安裝發(fā)射頭反射鏡(6)、接收頭反射鏡(7)、會(huì)聚透鏡(8)和光敏器件(9)的外腔，發(fā)射頭反射鏡(6)和接收頭反射鏡(7)分別位于含塵煙氣流動(dòng)管道(11)的兩側(cè)使得光學(xué)探頭(3)內(nèi)部的測(cè)量光束在發(fā)射頭反射鏡(6)和接收頭反射鏡(7)的作用下往復(fù)傳輸后形成多光程通過(guò)會(huì)聚透鏡(8)傳輸給光敏器件(9)，光敏器件(9)將光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)小濃度煙塵的多光程測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的加熱采樣管道(I)的內(nèi)腔中設(shè)有用以對(duì)加熱采樣管道(I)內(nèi)腔中流動(dòng)濕煙氣進(jìn)行在線無(wú)擾加熱干燥的快速加熱元件和用于監(jiān)控加熱采樣管道(I)內(nèi)腔溫度的溫度測(cè)量元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述加熱采樣管道(I)的采樣端入口為子彈頭形狀，加熱采樣管道(I)的采樣端入口從內(nèi)到外圓滑過(guò)渡且過(guò)渡夾角為90±5°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的加熱采樣管道(I)和光學(xué)探頭(3)通過(guò)隔熱法蘭(2)相連以實(shí)現(xiàn)加熱采樣管道(I)的內(nèi)腔和光學(xué)探頭(3)的含塵煙氣流動(dòng)管道(11)之間的高低溫隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的隔熱法蘭(2)采取無(wú)螺栓楔形聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的會(huì)聚透鏡(8)和光敏器件(9)位于發(fā)射頭反射鏡(6)的同側(cè)或者接收頭反射鏡(7)的同側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的發(fā)射頭反射鏡(6)采用平面鏡且接收頭反射鏡(7)采用凹面鏡或凸面鏡，或者接收頭反射鏡(7)采用平面鏡且發(fā)射頭反射鏡(6)采用凹面鏡或凸面鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的含塵煙氣流動(dòng)管道(11)包括臨近發(fā)射頭反射鏡(6)的發(fā)射頭光窗(4)和臨近接收頭反射鏡(7)的接收頭光窗(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的含塵煙氣流動(dòng)管道(11)采用高溫光學(xué)玻璃制成且含塵煙氣流動(dòng)管道(11)的腔道徑向大小與含塵煙氣流動(dòng)管道(11)的采樣內(nèi)腔徑向大小相吻合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于濕煙氣下小濃度煙塵在線測(cè)量的光學(xué)采樣探頭，其特征在于:所述的殼體(10)采用耐腐蝕耐磨損的不銹鋼材料制成。
【文檔編號(hào)】G01N1/22GK204241345SQ201420747286
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】王軍, 孫蔚, 孫德寧 申請(qǐng)人:王軍, 孫蔚, 孫德寧