煙氣取樣裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煙氣取樣裝置及方法，其結構包括采樣點、高速煙氣取樣管、氣體噴射裝置和氣體提供裝置；所述采樣點連接高速煙氣取樣管，所述氣體提供裝置為氣體噴射裝置提供動力，所述氣體噴射裝置用于加速采樣氣體；所述高速煙氣取樣管包括含塵通道和無塵通道，所述含塵通道與采樣點和氣體噴射裝置連通，所述無塵通道和含塵通道相交并連通。通過氣體噴射裝置產(chǎn)生高速的軸向氣流，使采樣氣體中的粉塵在軸向方向得到足夠的加速，在通過含塵通道時，高速氣流中的粉塵按照軸向方向前進，同時一小部分具有較低徑向速度無塵樣氣穿過管壁，從無塵通道中排出，從而實現(xiàn)煙氣與粉塵的分離。
【專利說明】
煙氣取樣裝置及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測裝置及方法，特別是一種煙氣取樣裝置及方法。
【背景技術】
[0002]電站鍋爐在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的高溫煙氣，這些高溫煙氣中含有大量的粉塵、N0x、S02、Hg等污染物。因此，世界上各個國家都針對燃煤煙氣規(guī)定了不同污染物的排放限值，為了滿足不同的排放限值，燃煤電站鍋爐尾部均加裝了一系列煙氣處理設施，比如SCR煙氣脫硝裝置、靜電除塵器、濕法脫硫裝置等，為了準確監(jiān)測各種環(huán)保處理設施處理后煙氣是否滿足國家標準要求，一般在各個煙氣污染物處理設施的前后均安裝了在線煙氣監(jiān)測裝置，或者通過人工取樣的方式對一些排放的煙氣污染物進行監(jiān)測。無論是在在線監(jiān)測還是人工采樣的一個關鍵前提條件是都必須準確的抽取煙氣樣品。
[0003]目前，CEM采樣和人工采樣系統(tǒng)中的煙氣采樣主要采用熱管采樣和稀釋采樣兩種主流技術，兩種采樣裝置均采用設置前置過濾器，煙氣首先經(jīng)過過濾裝置的過濾后才能進入煙氣分析儀，這種取樣方法及裝置雖然解決了煙氣中粉塵對NOx、S02等這類常規(guī)污染物取樣分析的不利影響，但是對于S03、重金屬汞等容易被粉塵吸附的污染物來講，當煙氣經(jīng)過大量粉塵堆積的前置過濾器時，這些污染物就會被捕獲到前置濾器上，最終導致穿過過濾器時煙氣中這類污染物的損失，造成最終測試結果偏差。另外煙氣中含有大量水汽也會對煙氣取樣的準確性帶來了很大影響，而且嚴重縮短儀器使用壽命?，F(xiàn)有的技術如中國專利公告CN205280445U通過設置反吹裝置及氣水分離器等來解決上述問題，但都無疑增加了取樣設備的復雜性，也無法完全避免上述問題的發(fā)生。
[0004]因此，如何開發(fā)設計一種全新的煙氣取樣方法及裝置，以解決煙氣取樣過程中粉塵及水分對取樣的影響，是本技術領域技術人員亟需解決的一項難題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種使煙氣在軸向方向加速獲得足夠高的速度的煙氣取樣裝置，通過高速煙氣將需要的氣體樣品分離出來，從而解決煙氣取樣過程中粉塵及水分對取樣的影響，達到精確測量和延長儀器使用壽命的效果。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0007]一種煙氣取樣裝置，其結構包括采樣點、高速煙氣取樣管、氣體噴射裝置和氣體提供裝置;所述采樣點連接高速煙氣取樣管，所述氣體提供裝置為氣體噴射裝置提供動力，所述氣體噴射裝置用于加速采樣氣體;所述高速煙氣取樣管包括含塵通道和無塵通道，所述含塵通道與采樣點和氣體噴射裝置連通，所述無塵通道和含塵通道相交并連通。通過氣體噴射裝置產(chǎn)生高速的軸向氣流，使采樣氣體中的粉塵在軸向方向得到足夠的加速，在通過含塵通道時，高速氣流中的粉塵按照軸向方向前進，同時一小部分具有較低徑向速度無塵樣氣穿過管壁，從無塵通道中排出，從而實現(xiàn)煙氣與粉塵的分離。
[0008]進一步地，所述高速煙氣取樣管外設置有加熱裝置。通過加熱裝置對高速煙氣取樣管進行加熱，將取樣的溫度加熱到高于煙氣露點溫度，防止煙氣在高速煙氣取樣管的管壁上凝結影響采樣氣體，從而提高檢測精度并防止腐蝕。高速煙氣取樣管和加熱裝置之間填有導熱填料，一般選擇導熱硅脂。
[0009]更進一步，所述高速煙氣取樣管由石英玻璃管、陶瓷管或涂有惰性涂層的不銹鋼管構成。為防止高速煙氣取樣管與煙氣中的成分發(fā)生反應或發(fā)生腐蝕，高速煙氣取樣管優(yōu)選使用石英玻璃管、陶瓷管或涂有惰性涂層的不銹鋼管，從而提高取樣精度并防止腐蝕。
[0010]作為優(yōu)選，所述高速煙氣取樣管外還設置有保護套管，所述加熱裝置設置在高速煙氣取樣管和保護套管之間。為加強高速煙氣取樣管強度，在高速煙氣取樣管和加熱裝置外設置保護套管。
[0011 ] 進一步地，還包括抽取裝置，所述抽取裝置與無塵通道連接。通過設置抽取裝置，可使無塵樣氣以穩(wěn)定的較低流速從高速煙氣取樣管中抽出，使煙氣與粉塵更易分離提高取樣精度。
[0012]作為優(yōu)選，所述無塵通道與含塵通道內的采樣氣體方向角度呈大于等于90度。為防止靠近含塵通道管壁的粉塵從無塵通道中抽出，無塵通道的設置應與采樣氣體軸向運動方向完全垂直或相反，以提高檢測精度。
[0013]進一步地，還包括混合箱，所述混合箱分別與無塵通道和氣體提供裝置連通。通過設置混合箱使無塵樣氣在混合箱中稀釋，減少檢測樣氣濃度，降低管道及儀器的腐蝕。
[0014]更進一步，所述氣體提供裝置與混合箱間設置有第一控制開關，所述氣體提供裝置與氣體噴射裝置間設置有第二控制開關，所述第一控制開關和第二控制開關的開度可控。通過設置開度可控的第一控制開關和第二控制開關可使氣體提供裝置即滿足氣體噴射裝置的壓縮空氣需要，由滿足混合箱所需氣體，并可根據(jù)實際工作情況進行隨時調節(jié)。
[0015]作為優(yōu)選，所述高速煙氣取樣管與氣體噴射裝置間設置有壓力測量裝置，所述采樣氣體在含塵通道方向的速度范圍為20?30m/s。通過壓力測量裝置檢測系統(tǒng)中的壓力從而監(jiān)測采樣氣體的速度，保證采樣氣體在含塵通道方向的速度范圍在20?30m/s內，保證粉塵有足夠的軸向通過含塵通道而無塵煙氣能從無塵通道中分離，提高了取樣精度。其中壓力測量裝置優(yōu)選為文丘里流量計。
[0016]一種煙氣取樣方法:在含塵通道中使采樣氣體產(chǎn)生20?30m/s的軸向氣流，通過與含塵通道相交并連通的無塵通道取出具有徑向速度的無塵樣氣作為檢測氣體。
[0017]本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點及效果:通過氣體噴射裝置產(chǎn)生高速的軸向氣流，使采樣氣體中的粉塵在軸向方向得到足夠的加速，在通過含塵通道時，高速氣流中的粉塵按照軸向方向前進，同時一小部分具有較低徑向速度氣體樣品穿過管壁，從無塵通道中排出，從而實現(xiàn)煙氣與粉塵的分離。通過高速煙氣取樣管的設計:結構、保護裝置和加熱裝置，進一步提高了取樣精度并延長了儀器的使用壽命。通過無塵通道的改進:抽取裝置和配合角度，更進一步提高了取樣精度。最后通過系統(tǒng)的整體優(yōu)化:混合箱、控制開關、壓力測量裝置和采樣氣體流速，在取樣精度和儀器使用壽命上得到了再進一步的提高。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0020]圖2為高速煙氣取樣管的結構示意圖。
[0021]標號說明:
[0022]采樣點I高速煙氣取樣管2含塵通道21
[0023]無塵通道22加熱裝置23保護套管24
[0024]氣體噴射裝置3氣體提供裝置4混合箱5
[0025]第一控制開關6第二控制開關7壓力測量裝置8
[0026]檢測樣氣出氣口 91 廢氣出氣口 92
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0028]實施例1:
[0029]如圖1至2所示，本實施例由采樣點1、高速煙氣取樣管2、氣體噴射裝置3和氣體提供裝置4組成，其中采樣點I連接高速煙氣取樣管2，氣體噴射裝置3為噴射栗，氣體提供裝置4為氣體噴射裝置3提供壓縮空氣，從而使從采樣點I進入高速煙氣取樣管2的采樣氣體達到20?30m/s的軸向氣流，加速采樣氣體中的粉塵；高速煙氣取樣管2包括含塵通道21和無塵通道22，含塵通道21設置為從采樣點I的采樣氣體流入方向，無塵通道22連通并垂直于含塵通道21。采樣氣體在通過含塵通道21時，高速氣流中的粉塵按照軸向方向前進，同時一小部分具有較低徑向速度無塵樣氣穿過管壁，通過抽取裝置(圖中未示出)從無塵通道中排出并進入檢測氣體出氣口 91，剩余采樣氣體從廢氣出氣口 92排出。
[0030]實施例2:
[0031 ]如圖1至2所示，實施例2在實施例1的基礎上增加了加熱裝置23和保護套管24，高速煙氣取樣管2由不銹鋼管加惰性涂層組成，惰性涂層的選擇不與煙氣成分發(fā)生反應即可。其中加熱裝置23設置在高速煙氣取樣管2外，高速煙氣取樣管2和加熱裝置23之間通過導熱硅脂連接。加熱裝置23和高速煙氣取樣管2外還設置有保護套管24。
[0032]實施例3:
[0033]如圖1至2所示，實施例3在實施例2的基礎上增加了混合箱5、第一控制開關6、第二控制開關7和壓力測量裝置8，混合箱5為一密閉容器，分別與無塵通道22、氣體提供裝置4和檢測氣體出氣口 91連接，無塵樣氣從無塵通道22抽出后首先進入混合箱5與氣體提供裝置4提供的氣體進行稀釋，再通過檢測氣體出氣口 91排出。氣體提供裝置4和混合箱5間通過第一控制開關6連接，第一控制開關6為比例閥用以控制稀釋程度。氣體提供裝置4和氣體噴射裝置3間通過第二控制開關7連接，第二控制開關7為比例閥用以控制氣體噴射裝置3的氣流加速情況，氣體噴射裝置3和高速煙氣取樣管2間設置有壓力測量裝置8，壓力測量裝置8為文丘里流量計，用以檢測氣流加速情況。
[0034]上述實施例中，高速煙氣取樣管2還可以選擇為石英玻璃管或陶瓷管，無塵通道22也可以朝采樣點方向傾斜與含塵通道21連通，均可實現(xiàn)本發(fā)明目的。
[0035]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。凡依本發(fā)明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種煙氣取樣裝置，其特征在于:包括采樣點、高速煙氣取樣管、氣體噴射裝置和氣體提供裝置;所述采樣點連接高速煙氣取樣管，所述氣體提供裝置為氣體噴射裝置提供動力，所述氣體噴射裝置用于加速采樣氣體;所述高速煙氣取樣管包括含塵通道和無塵通道，所述含塵通道與采樣點和氣體噴射裝置連通，所述無塵通道和含塵通道相交并連通。2.根據(jù)權利要求1所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:所述高速煙氣取樣管外設置有加熱裝置。3.根據(jù)權利要求2所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:所述高速煙氣取樣管由石英玻璃管、陶瓷管或涂有惰性涂層的不銹鋼管構成。4.根據(jù)權利要求3所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:所述高速煙氣取樣管外還設置有保護套管，所述加熱裝置設置在高速煙氣取樣管和保護套管之間。5.根據(jù)權利要求1所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:還包括抽取裝置，所述抽取裝置與無塵通道連接。6.根據(jù)權利要求5所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:所述無塵通道與含塵通道內的采樣氣體方向角度呈大于等于90度。7.根據(jù)權利要求1至6任一所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:還包括混合箱，所述混合箱分別與無塵通道和氣體提供裝置連通。8.根據(jù)權利要求7所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:所述氣體提供裝置與混合箱間設置有第一控制開關，所述氣體提供裝置與氣體噴射裝置間設置有第二控制開關，所述第一控制開關和第二控制開關的開度可控。9.根據(jù)權利要求8所述的煙氣取樣裝置，其特征在于:所述高速煙氣取樣管與氣體噴射裝置間設置有壓力測量裝置，所述采樣氣體在含塵通道方向的速度范圍為20?30m/S。10.根據(jù)權利要求1至9任一所述的煙氣取樣方法，其特征在于:在含塵通道中使采樣氣體產(chǎn)生20?30m/s的軸向氣流，通過與含塵通道相交并連通的無塵通道取出具有徑向速度的無塵樣氣作為檢測氣體。
【文檔編號】G01N1/22GK106053156SQ201610641482
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610641482.8, CN 106053156 A, CN 106053156A, CN 201610641482, CN-A-106053156, CN106053156 A, CN106053156A, CN201610641482, CN201610641482.8
【發(fā)明人】何勝, 李乾坤, 劉沛奇, 鄭文廣, 李鵬輝, 張鑫
【申請人】華電電力科學研究院