專利名稱：煙氣稀釋采樣器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種環境監測技術，特別是涉及一種對連續煙氣成分定量分析的采樣裝置。
火電廠和有色金屬冶煉廠等行業是排放大氣污染的大戶，如火電廠所排放的大氣污染物往往占其所在地區的大氣污染物排放總量的40％以上。排放的大氣污染物主要是二氧化硫、氮氧化物和煙塵，而二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要污染物，也是大氣污染物排放總量控制的重要指標。目前就全國而言，火電廠二氧化硫排放量占全國總量的三分之一以上，因此，對火電廠進行大氣污染物排放連續監測是實現大氣污染物排放總量控制的前提。固定污染源大氣污染排放連續監測系統(CEM)就是為了滿足對火電廠及大型燃煤鍋爐、有色金屬冶煉廠等行業的大氣污染物排放總量的控制要求而設計的。一般情況下，CEM系統包括以下幾個部分氣態污染物濃度測量，如對二氧化硫、氮氧化物的濃度測量；煙塵(固態顆粒物)濃度測量部分；煙氣排放參數測量部分；數據采集與傳輸部分。
對煙氣中的氣態污染物進行分析，涉及到煙氣采樣技術。目前CEM系統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。其中熱管采樣技術的原理為煙氣經除塵后，通過加熱、保溫的采樣管，使溫度維持在120℃左右，防止煙氣中的水份結露所造成二氧化硫溶解形成的損失，然后直接送往可對高濕氣體進行分析的分析儀，或經過多級除濕、降溫后再送往分析儀分析；稀釋采樣技術的原理為利用純凈的干空氣與煙氣按一定比例進行混合，使混合后的煙氣的露點溫度降至環境溫度以下，待分析的煙氣樣氣可以在不需加熱的情況下傳輸至分析儀進行分析。目前普遍采用的采樣方法為稀釋采樣法，約占全球CEM系統市場的85％以上，其中聲速孔稀釋采樣技術在連續煙氣成分定量分析中得到廣泛的應用。市場銷售的EPM公司的產品Model797系列稀釋采樣器，就采用了這種技術。名稱為《可調型煙氣稀釋采樣裝置》的中國實用新型專利申請(申請號91108672.2)也采用了這項技術。
EPM公司的產品Model797主要由三部分組成，過濾器(前置初過濾器，第二過濾器)，聲速孔，氣體射流泵(文丘里管、文丘里輸出腔等)。其具體結構如
圖1所示。
其工作原理簡述如下煙氣經粗過濾器101、第二過濾器102、聲速孔103到達煙氣混合腔104進入文丘里管107；凈化的零空氣105由零空氣進入管112進入，經過噴嘴106，一個內置的熱交換器109將零空氣105預熱到排氣筒(煙囪)的溫度，通過噴嘴的零空氣105在煙氣混合腔104中形成負壓，混合腔104與聲速孔103的低壓端相連。當負壓值超過臨界條件時，即當噴嘴產生的負壓使聲速孔兩邊的壓力之比P/P0＜0.53時(P0是煙氣壓力)，流過聲速孔103的煙氣質量流量保持穩定，并在文丘里輸出腔108與零空氣稀釋混合，稀釋后的樣氣通過未加熱的稀釋樣氣輸出管112輸送到分析儀。為了監測拉閥爾噴射器工作狀況有一條真空監測管111同時引至監測控制器。為了實現整個系統的定標，監測控制器提供一條標氣管110到采樣頭。因此，采樣器有4路管道連接控制器，即標氣管道、零空氣進入管道、稀釋樣氣輸出管道與真空監控管道。流過聲速孔的質量流量保持恒定。
上述現有技術的主要缺點在于1)由于整個采樣器置于排氣筒內，初級過濾器和第二過濾器的尺寸受到空間限制，有效過濾面積較小，因此過濾器壽命短，易引起堵塞，同時過濾器在煙道內，更換不便，不易維修；2)真空監測采用機械裝置，即使用了長距離真空管進行測量，而長距離真空管的微小泄漏會嚴重的影響混合比，使測量濃度下降，因此使用時經常由于管道泄漏造成測量失敗。
本發明的目的是提供一種能解決過濾器堵塞問題，延長過濾器壽命，方便清洗和維護的外置式煙氣稀釋采樣器。
本發明提供了一種煙氣稀釋采樣器，包括聲速孔，混合泵、煙氣回流管、煙氣導引管、標氣管、真空監測管、稀釋空氣管、稀釋樣氣輸出管，其特征在于它還包括回流泵、煙氣回流管，回流泵使輸出的稀釋樣氣的多余部分通過煙氣回流管回流到排氣筒，并在聲速孔前級空腔形成煙氣流動，煙氣回流管與煙氣導引管在排氣筒中的位置在空間上是分離的，且回流管在排氣筒中的位置永遠位于導引管的下游；慣性過濾器，利用回流煙氣的動力特性將大煙塵顆粒濾除；柱狀過濾器，通過大過濾表面的工業過濾器使煙氣中的絕大部分顆粒物均被過濾；片狀過濾器，在清洗柱狀過濾器時，防止煙氣中的顆粒物進入聲速孔；從排氣筒抽取的煙氣通過慣性過濾器進入柱狀過濾器，最后經過片狀過濾器進入聲速孔。
如上所述的煙氣稀釋采樣器，其特征還在于所述的柱狀過濾器由慣性過濾器接入口，標氣接入口，柱狀濾芯，濾芯填充器，以及濾芯密封蓋、筒體、聲速孔座組成，濾芯密封蓋利用螺紋密封連接在筒體上，旋下密封蓋可以抽出濾芯，更換新的濾芯。
如上述任意一項所述的煙氣稀釋采樣器，其特征還在于煙氣稀釋采樣器的煙氣導引管伸入排氣筒內，另一端連接一工字型法蘭，工字型法蘭前端與排氣筒法蘭相接，工字型法蘭后端與慣性過濾器法蘭相連接，將煙氣稀釋采樣器固定在排氣筒的外端，工字型法蘭在鉛垂面上前后端形成一定角度的交角，使得煙氣在其中形成的凝結水能夠流回排氣筒而不在慣性過濾器中形成淤結。
如上述任意一項所述的煙氣稀釋采樣器，其特征還在于柱狀過濾器的外壁安裝了恒溫溫度控制器。
如上述任意一項所述的煙氣稀釋采樣器，其特征還在于所述的真空監測管連接半導體壓力傳感器監測真空度，將壓力信號轉換為電信號輸送到數據采集器。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、在不考慮慣性過濾器作用的前提下，通過使用大過濾表面的柱狀過濾器，而使過濾面積提高了百倍以上，加上慣性過濾器的效果，過濾器壽命比現有技術至少延長數百倍，基本解決采樣過濾器的阻塞問題。
2、采用回流設計充分利用稀釋氣的余量增加了煙氣的流動性使煙氣一直保持新鮮；同時實現了煙氣的慣性過濾。
3、采用半導體壓力傳感技術代替長距離真空管線，在實現真空度監測的同時增加了系統可靠性。
4、采用恒溫控制技術提高了稀釋比的穩定性。
5、全外置的結構使維護更加方便，過濾器更換不需要從煙道上拆除稀釋器，安全簡單。
6、采用法蘭使煙氣導流管與外置部分分離，安裝方便。
以下將結合附圖和實施例對發明的具體實施方式
作進一步說明。
圖1是EPM煙道內置采樣器的結構圖。
圖2是本發明提供的煙氣稀釋采樣器的整體結構圖。
圖3是煙氣稀釋采樣器的柱狀過濾器的結構圖。
本說明書的背景技術部分已對圖1的原理做過介紹。
圖2示出了本發明的一個實施例，由慣性過濾器201，柱狀過濾器202，聲速孔203，片狀過濾器204、混合泵205、回流泵206、煙氣回流管207、煙氣導引管208，標氣管210，真空監測管211，稀釋空氣管212，稀釋樣氣輸出管213等部分組成。其中混合泵205、回流泵206是拉閥爾泵。
煙氣導引管208是一中空的管道，一端伸入排氣筒煙囪內，另一端鋼性連接一工字型傾斜法蘭214，工字型法蘭214前端與排氣筒法蘭209相接，工字型法蘭214后端與慣性過濾器法蘭215相連接。工字型法蘭214在鉛垂面上前后端面形成5度交角；使得慣性過濾器軸線201與水平面形成5度的傾斜角，使得煙氣在其中形成的凝結水能夠流回排氣筒而不在慣性過濾器201中形成淤結。
煙氣經煙氣導氣管208進入慣性過濾器201，利用回流煙氣的動力特性將大煙塵顆粒濾除。
從慣性過濾器201進入的煙氣通過柱狀過濾器202。柱狀過濾器202結構如圖3所示，柱狀過濾器202由慣性過濾器接入口301，標氣管接入口310，柱狀濾芯303，濾芯填充器304，以及濾芯密封蓋302、筒體306、聲速孔座307組成。濾芯密封蓋302利用螺紋密封連接在筒體306上，旋下密封蓋302可以抽出濾芯303，方便地更換新的濾芯。柱狀過濾器202的筒體306的外壁安裝了恒溫溫度控制器305，使柱狀過濾器202的溫度保持穩定。
經慣性過濾后的煙氣通過柱狀過濾器202的濾芯303，絕大部分顆粒物都被過濾。過濾后的煙氣經過片狀過濾器204進入聲速孔203。片狀過濾器204的另外一個功能是在更換清洗柱狀過濾器202時，防止煙塵進入聲速孔203。
聲速孔座307安裝在柱狀過濾器筒體306的一端，孔座307分別與聲速孔203，真空監測管211，真空抽氣口308形成一個三通接頭。
真空監測管211連接到半導體壓力傳感器，壓力傳感器可以直接安裝在排氣筒上，壓力傳感器的輸出電信號通過電線再輸送到數據采集器，不需使用長距離的真空監測管道，增加了系統的可靠性。因此與現有技術相比，采樣器只有3路管道連接控制器。
真空抽氣口308直接連接在混合泵205的真空抽氣口上，混合泵205的稀釋空氣進氣管212接入穩定的高壓干燥零空氣即稀釋氣。當聲速孔203滿足臨界條件，即聲速孔203兩邊的壓力之比P/P0＜0.53時(P0是煙氣壓力)，流過聲速孔203的質量流量保持恒定。因此在混合泵中205中能實現穩定稀釋。稀釋比由聲速孔203的臨界參數和混合泵205的進氣量共同決定。
稀釋后的一部分樣氣從混合泵205的稀釋樣氣輸出管213輸出，經過樣氣管線饋送到氣體分析儀，多余部分經過一流量分配器進入回流泵206的進氣口，由回流泵206驅動煙氣回流實現煙氣的連續流動。
回流泵206的進氣口與混合泵205的稀釋樣氣出口相連，回流泵206的出氣口與煙氣回流管207一端相連接，煙氣回流管207的另一端通過工字法蘭214將多余的稀釋樣氣直接送回排氣筒中。
權利要求
1.一種煙氣稀釋采樣器，包括聲速孔(203)，混合泵(205)、煙氣回流管(207)、煙氣導引管(208)、標氣管(210)、真空監測管(211)、稀釋空氣管(212)、稀釋樣氣輸出管(213)，其特征在于它還包括回流泵(206)、煙氣回流管(207)，回流泵(206)使輸出的稀釋樣氣的多余部分通過煙氣回流管(207)回流到排氣筒，并在聲速孔(203)前級空腔形成煙氣流動；慣性過濾器(201)，利用回流煙氣的動力特性將大煙塵顆粒濾除；柱狀過濾器(202)，通過大過濾表面的工業過濾器使煙氣中的絕大部分顆粒物均被過渡；片狀過濾器(204)，在清洗或更換柱狀過濾器(202)時，防止煙氣中的顆粒物進入聲速孔(203)；從排氣筒抽取的煙氣通過慣性過濾器(201)進入柱狀過濾器(202)，最后經過片狀過濾器(204)進入聲速孔(203)。
2.如權利要求1所述的煙氣稀釋采樣器，其特征在于所述的柱狀過濾器(202)由慣性過濾器接入口(301)，標氣接入口(310)，柱狀濾芯(303)，濾芯填充器(304)，以及濾芯密封蓋(302)、筒體(306)、聲速孔座(307)組成，濾芯密封蓋(302)利用螺紋密封連接在筒體(306)上。
3.如權利要求1或2中所述的煙氣稀釋采樣器，其特征在于煙氣稀釋采樣器的煙氣導引管(208)伸入排氣筒內，另一端連接一工字型法蘭(214)，工字型法蘭(214)前端與排氣筒法蘭(209)相接，工字型法蘭(214)后端與慣性過濾器法蘭(215)相連接，將煙氣稀釋采樣器固定在排氣筒的外端，工字型法蘭(214)在鉛垂面上前后端形成一定交角。
4.如權利要求1或2中所述的煙氣稀釋采樣器，其特征在于柱狀過濾器(202)的外壁安裝了恒溫溫度控制器(305)。
5.如權利要求1或2中所述的煙氣稀釋采樣器，其特征在于所述的真空監測管(211)連接半導體壓力傳感器。
全文摘要
本發明提供了一種涉及連續煙氣成分定量分析的采樣裝置,利用流體動力特性的慣性過濾器和大過濾表面的柱狀過濾器相結合,延長了過濾器壽命,并可以直接對慣性過濾器進行清洗而無需拆卸采樣器,該稀釋采樣器還裝有煙氣回流裝置,使多余的稀釋樣氣通過煙氣回流管輸回到排氣筒中,優化了采樣器對煙氣變化的響應時間。
文檔編號G01N1/22GK1315655SQ0011417
公開日2001年10月3日 申請日期2000年3月31日 優先權日2000年3月31日
發明者高軍毅, 邱傳濤, 高亦村, 葛俊杰, 肖義發, 魯嵐, 魏澤富 申請人:深圳市中興新通訊設備有限公司