本實用新型涉及三氧化硫采樣領(lǐng)域，特別是一種基于控制冷凝法的便攜式三氧化硫采樣裝置。
背景技術(shù)：
我國以煤炭為主要能源供應(yīng)格局在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會發(fā)生實質(zhì)性的改變，煤炭消費的過程中會產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)如：硫氧化物、氮氧化物、粉塵等，導(dǎo)致酸雨、霧霾等災(zāi)害性天氣頻發(fā)，近年三氧化硫所帶來的直接、間接危害逐漸被業(yè)內(nèi)人士所重視。國外已出臺相關(guān)三氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)。燃煤電廠三氧化硫的生成途徑主要有：煤燃燒過程中含硫物質(zhì)被氧化及SCR脫硝裝置催化劑將煙氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫。
燃煤煙氣中三氧化硫的主要危害歸納為以下四點：
形成“藍(lán)羽”現(xiàn)象、增加排煙不透明度。
低負(fù)荷工況SCR脫硝裝置入口煙氣溫度低于催化劑最低連續(xù)運行溫度要求，煙氣中三氧化硫與脫硝裝置噴入的氨反應(yīng)生成硫酸氫銨，該物質(zhì)沉積在催化劑孔隙，導(dǎo)致催化劑失活，催化劑使用周期縮短增加生產(chǎn)成本。為了避免硫酸氫銨對催化劑的影響，導(dǎo)致SCR脫硝裝置退出運行，使電力企業(yè)面臨巨大環(huán)保壓力。
生成硫酸氫銨阻塞和腐蝕空氣預(yù)熱器，導(dǎo)致排煙溫度升高、鍋爐熱效率降低，引風(fēng)機(jī)出力增加、運行成本升高、甚至影響機(jī)組高負(fù)荷穩(wěn)定運行。
煙氣中形成H2SO4蒸汽導(dǎo)致低溫腐蝕，導(dǎo)致煙風(fēng)系統(tǒng)氣密性降低。SO3排放及控制正逐漸得到重視，研究燃煤電廠煙氣中SO3的分布及排放情況被行業(yè)及專家重視因此需要一種精確、高效的三氧化硫測試裝置。
國內(nèi)外現(xiàn)行的采樣方法主要有：控制冷凝法和溶液吸收法。控制冷凝法其原理是樣氣在流經(jīng)水浴蛇形管或螺旋管中產(chǎn)生的離心力，在離心力的作用下將霧滴狀的三氧化硫及硫酸附著在螺旋管內(nèi)壁面，應(yīng)用吸收液溶解蛇形冷凝管內(nèi)壁的三氧化硫及硫酸液滴，采集到三氧化硫樣品待后續(xù)分析。溶液吸收法其原理是樣氣通過在冰浴中用吸收劑直接吸收煙氣中的三氧化硫，吸收劑能夠有效的防止二氧化硫被氧化，吸收后的樣氣通過雙氧水洗氣瓶后進(jìn)入其他設(shè)備。
控制冷凝法得到了廣泛應(yīng)用，但是在應(yīng)用過程中暴露出一些缺點，影響其測試精度，控制冷凝法缺點總結(jié)如下：
1、恒溫水浴不便于現(xiàn)場操作，存在燙傷及電器短路風(fēng)險；
2、臨時組裝的玻璃儀器容易破損、氣密性難以保證；
3、系統(tǒng)集成化、自動化程度低，對操作人員要求較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)輕便、易于操作、能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的基于控制冷凝法的便攜式三氧化硫采樣裝置。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
一種基于控制冷凝法的便攜式三氧化硫采樣裝置，包括進(jìn)氣管電磁閥、進(jìn)氣管、控溫箱、蛇形冷凝管、氣液分離器、樣液排出泵、抽氣管電磁閥、吸收液儲藏器、吸收液供應(yīng)泵、抽氣管、吸收液導(dǎo)管、電子流量計及單片機(jī)；蛇形冷凝管設(shè)置于控溫箱中，且上端與進(jìn)氣管連接，下端與氣液分離器連接；氣液分離器還分別與樣液排除泵和抽氣管連接；吸收液導(dǎo)管一端位于吸收液儲藏器內(nèi)，另一端連接至蛇形冷凝管上端，吸收液導(dǎo)管上還設(shè)有吸收液供應(yīng)泵；抽氣管電磁閥和電子流量計分別設(shè)置在抽氣管上；電子流量計、進(jìn)氣管電磁閥、抽氣電磁閥、樣液排出泵及吸收液供應(yīng)泵分別與單片機(jī)連接。
本裝置采用控溫箱提供適合三氧化硫冷凝的溫度環(huán)境，配合蛇形冷凝管能夠保證三氧化硫的冷凝效果。
作為優(yōu)選，蛇形冷凝管豎直布置。其優(yōu)點在于，便于冷凝后的樣品富集，且有利于吸收液沖洗過程中吸收液自上向下流動。
作為優(yōu)選，控溫箱的能夠提供60-110℃范圍內(nèi)的任一恒溫環(huán)境。其優(yōu)點在于，在此溫度范圍內(nèi)，三氧化硫能夠充分地在蛇形冷凝管中進(jìn)行冷凝。
本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及效果：
1、由于本實用新型采用控溫箱提供適合三氧化硫冷凝的溫度環(huán)境，一方面便于現(xiàn)場操作，另一方面也不存在燙傷及電器短路風(fēng)險。
2、由于本實用新型集成化程度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，避免傳統(tǒng)采樣方法中玻璃儀器易損壞、裝置氣密性較低及水浴加熱操作復(fù)雜、危險等因素影響，能夠?qū)崿F(xiàn)精確、高效的三氧化硫采樣作業(yè)。
3、由于本實用新型應(yīng)用豎直布置的蛇形冷凝管便于冷凝后的樣品富集，且有利于吸收液沖洗過程中吸收液自上向下流動。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
標(biāo)號說明：
1、進(jìn)氣管 101、進(jìn)氣管電磁閥
2、控溫箱 3、蛇形冷凝管
4、氣液分離器 5、樣液排出泵
6、抽氣管電磁閥 7、電子流量計
8、吸收液儲藏器 9、吸收液供應(yīng)泵
10、單片機(jī) 11、抽氣管
12、吸收液導(dǎo)管
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
實施例1：
如圖1所示，本實施例的基于控制冷凝法的便攜式三氧化硫采樣裝置包括進(jìn)氣管1、控溫箱2、蛇形冷凝管3、氣液分離器4、樣液排出泵5、抽氣管11、電磁閥6、吸收液儲藏器8、吸收液供應(yīng)泵9、吸收液導(dǎo)管12、單片機(jī)10和設(shè)有真空泵的電子流量計7。
進(jìn)氣管1上設(shè)有進(jìn)氣管電磁閥101，進(jìn)氣管電磁閥101為三通閥，能夠切換樣氣、空氣及關(guān)閉氣路。
單片機(jī)10分別與電子流量計7、進(jìn)氣管電磁閥101、抽氣電磁閥、樣液排出泵5及吸收液供應(yīng)泵9連接，從而實現(xiàn)自動控制。從而使得本實施例集成化程度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，避免傳統(tǒng)采樣方法中玻璃儀器已損壞、裝置氣密性較低及水浴加熱操作復(fù)雜、危險等因素影響，實現(xiàn)精確、高效的三氧化硫采樣作業(yè)。
蛇形冷凝管3豎直布置于控溫箱2中，樣氣自上向下流動；且蛇形冷凝管3上端與進(jìn)氣管1連接，下端與氣液分離器4連接。蛇形冷凝管3長度應(yīng)保證樣氣溫度降至酸露點溫度、且保證三氧化硫有足夠的冷凝距離。
氣液分離器4與連接樣液排出泵5連接。氣液分離器4能夠收集少量未吸附在蛇形冷凝管3中三氧化硫基硫酸液滴，同時將氣體分離并排出。
抽氣管11上設(shè)有抽氣管電磁閥6和電子流量計7，抽氣管電磁閥6一端與氣液分離器4連接，另一端與電子流量計7通過連接。電子流量計7可設(shè)定流量，實現(xiàn)恒定流速采樣，并自動記錄、傳輸采樣信息至單片機(jī)10，進(jìn)而提高本裝置采樣的精確性。氣液分離器4也布置于控溫箱2中。
吸收液導(dǎo)管12一端位于吸收液儲藏器8內(nèi)，另一端連接至蛇形冷凝管3上端，吸收液導(dǎo)管12上還設(shè)有吸收液供應(yīng)泵9。吸收液供應(yīng)泵9出力應(yīng)保證吸收液能夠完全吸收冷凝在蛇形冷凝管3內(nèi)壁的的三氧化硫及硫酸液滴。
控溫箱2能夠根據(jù)試驗需求提供60-110℃范圍內(nèi)的恒溫環(huán)境。
本實施例的采樣過程包括如下步驟：
S1.儀器通電自檢；
S2.打開進(jìn)氣管電磁閥101(樣氣側(cè))及抽氣管電磁閥6，關(guān)閉樣液排出泵5及吸收液供應(yīng)泵9，啟動電子流量計7，樣氣經(jīng)蛇形冷凝管3冷凝樣氣中的三氧化硫及硫酸液滴；
S3.樣氣抽取結(jié)束后關(guān)閉進(jìn)氣管電磁閥101、抽氣管電磁閥6、樣液排出泵5和電子流量計7，電子流量計7將樣氣體積傳輸至單片機(jī)10，打開吸收液供應(yīng)泵9，吸收液沖洗蛇形冷凝管3，充分溶解蛇形冷凝管3中的三氧化硫及硫酸冷凝液，開啟樣液排出泵5，收集樣液待后續(xù)分析；
S4.吸收液沖洗蛇形冷凝管3后，關(guān)閉吸收液供應(yīng)泵9和樣液排出泵5，啟動進(jìn)氣管電磁閥101(空氣側(cè))、抽氣管電磁閥6及電子流量計7，其間控溫箱2始終保持工作溫度不變，通過抽吸空氣將蛇形冷凝管3中的吸收液排除，待蛇形冷凝管3中吸收液全部排出；
S5.重復(fù)步驟S2至S4繼續(xù)采樣，直至采樣結(jié)束。
上述的步驟S1中，自檢項目包括電氣短路、對電子流量計進(jìn)行標(biāo)定、檢查系統(tǒng)氣密性以及各器件是否正常運行。器件主要是指控溫箱2、樣液排出泵5、吸收液供應(yīng)泵9、進(jìn)氣管電磁閥101和抽氣管電磁閥6。
本實用新型通過控制冷凝法將煙氣中的三氧化硫全部冷凝附著于蛇形冷凝管3內(nèi)壁上，并通過吸收液充分吸收冷凝的三氧化硫及硫酸液滴，待后續(xù)分析獲得三氧化硫含量。進(jìn)氣管電磁閥101為三通閥，可通樣氣、空氣或者關(guān)閉氣路。采用單片機(jī)10技術(shù)無需人工操作，系統(tǒng)集成化程度高，僅需定期取樣，大大提高系統(tǒng)的自動化運行程度，同時結(jié)合液晶顯示技術(shù)實時獲取相關(guān)采樣數(shù)據(jù)。本實用新型克服了傳統(tǒng)方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣、系統(tǒng)穩(wěn)定性低的缺點，實現(xiàn)了三氧化硫取樣的便攜、高效作業(yè)，對研究燃煤設(shè)備的煙氣中三氧化硫濃度具有現(xiàn)實意義。
此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本實用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。