CN101498629B - 烟气采样探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟气采样探头，主要由采样管、采样法兰、采样探头安装板、过滤器、气缸、标准进气口、样气出口、电加热器、反吹空气加热器、顶紧螺钉、杠杆、内反吹气口、外反吹气口、温度探头、温控器，电磁阀、气管接头、箱体和电气气路组成，过滤器滤芯轮换清洗使用，采用耐腐蚀材料，通过电气气路实现特定的反吹工艺方法，节约能耗，反吹效果好，一年只需维护一次，加热温度可随意设置，可根据现场烟气条件随意设置自动反吹周期及反吹时间，使用寿命长，运行稳定可靠，运行成本低，广泛应用于固定污染源烟气排放连续监测系统的对烟气采样处理领域。

Description

烟气采样探头

技术领域

本发明涉及一种烟气采样探头。

背景技术

随着社会的发展，科技的进步，大工业的发展，对环保的要求越来越高，需要做到实时监测，实时处理，因此，固定污染源连续排放监测系统就尤其重要，而固定污染源烟气排放连续监测系统的烟气采样探头对整个系统具有举足轻重的作用，烟囱或烟道里的烟气在采样泵(探头以外的设备)的抽吸作用下，经过烟气采样探头的加热保温、过滤除尘后，才能达到高精度的烟气初级过滤保温的要求，再经电伴热管(一种电加热恒温控制的输气管道)到烟气预处理单元，经预处理单元后，最终被送入烟气气体分析仪，进行气态污染物的浓度分析检测，固定污染源烟气排放连续监测系统需将烟囱或烟道里的烟气采集下来，进行除水除尘处理后，送气体分析仪进行分析检测，而一般情况下，气体分析仪、烟气预处理单元在分析房里(监控室里)，而烟气的采样点按行业标准规定应位于烟囱或烟道上，采样探头离分析房的距离较远，烟囱里烟气的温度一般情况会超过环境温度，有的高达300度以上，并且烟气中含有一定浓度的烟尘，在这种情况下，就需要烟气在高于100度的温度条件下被送到烟气预处理单元，否则因环境温度低于烟气的温度，烟气会凝聚出水，水与烟尘的混合物会形成泥从而堵塞输气管道，同时SO2等被测气体会溶于水中，降低测量浓度，固定污染源烟气排放连续监测系统是常年24小时连续运行，因此烟气采样探头需要对烟气加热保温、除尘，本身要有防腐、防堵(防止细尘堵塞滤芯)反吹的功能。

目前烟气采样探头在实际应用中主要有如下两种情况：

一种情况是：采样管内置于烟道或烟囱中，采样管与采样探头(过滤器前端)相连，过滤器置于采样探头内，过滤器外壳电加热保温，反吹气采用压缩空气，反吹方式为从滤芯里向外吹，反吹气流逆采样气流的方向流入烟道或烟囱里，滤芯通过螺纹方式与过滤器后端盖相连，过滤器后端盖以螺纹方式与过滤器外壳后端相连，并起密封作用，此种情况存在以下问题：在实际应用中发现，因压缩空气的温度较低，反吹时，过滤器滤芯、采样管、过滤器外壳温度降低，反吹完后，再采样的时候，高温的烟气遇低温的采样探头部件时，会凝聚出水，并与烟尘形成混合物，堵塞滤芯，同时，反吹气经过高密度的过滤器滤芯后，气流量降低，过滤器、采样管里的烟尘不能吹干净，长时间后，也会堵塞，由于过滤器后端盖与过滤器壳体为螺纹方式连接，因反吹后有水凝聚，加上SO2等腐蚀性气体作用，螺纹部分容易锈蚀，更换清洗滤芯时，很难拆卸下来，维护极不方便。

另一种情况是：采样管内置于烟道或烟囱中，采样管与采样探头(过滤器前端)相连，过滤器置于采样探头内，过滤器外壳电加热保温，反吹气采用加热的压缩空气，有专门的压缩空气加热罐，反吹方式为从滤芯里向外吹，反吹气流逆采样气流的方向流入烟道或烟囱里，滤芯通过螺纹方式与过滤器后端盖相连，过滤器后端盖通过杠杆方式顶压在过滤器外壳后端，并起密封作用，此种情况在实际应用中存在以下问题，由于反吹气经过高密度的过滤器滤芯后，气流量降低，过滤器、采样管里的烟尘不能吹干净，长时间后，也会堵塞，同时，由于采用了专门的压缩空气加热罐，因此，要始终保持压缩空气的温度，并要温控装置，能耗较大，每天24小时要耗电约10度，并且增加了压缩空气罐的制作技术要求，增加了制作成本。

目前大多采用陶瓷过滤器滤芯，浸泡清洗、重复利用效果不好，与烟气接触的零部件村料一般为304材质的不锈钢，遇腐蚀性气体(如SO2、SO3、HCL等)的浓度较高时，易受到腐蚀，使用寿命短，大多在1-2年。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提供一种长寿命、易清洁、性能可靠的烟气采样探头。

本发明主要由采样管、采样法兰、采样探头安装板、过滤器、气缸、标准进气口、样气出口、电加热器、反吹空气加热器、顶紧螺钉、杠杆、内反吹气口、外反吹气口和电气气路组成，其特征在于：采样管和采样探头安装板以螺纹方式连接，采样法兰和采样探头安装板通过螺栓固定连接，过滤器和采样探头安装板固定在一起，可以采用一体式，也可以是焊接在一起，也可以是装配在一起，电加热器和反吹空气加热器都安装在过滤器壳体上，通过大面积金属表面直接接触传热储能，其中，过滤器主要由过滤器壳体、过滤器滤芯、前端堵头螺钉、过滤器后端盖组成，过滤器后端盖通过杠杆与顶紧螺钉顶压在过滤器后端，过滤器滤芯通过前端堵头螺钉连接在过滤器后端盖上，拆卸时，只要松动顶紧螺钉，就可卸下过滤器后端盖，然后卸下过滤器滤芯，实现对过滤器滤芯的清洗，标准进气口、样气出口、气缸、内反吹气口都安装在过滤器壁里，通过孔道和过滤器后端盖上的孔道相通，气缸和内反吹气口分别外接吹气管道，外反吹气口安装在过滤器壁上，和过滤器壳体内空腔相通，外反吹气口外接吹气管道，电气气路控制反吹气路、反吹顺序和反吹时间，与烟气接触的材料均采用316L不锈钢，确保采样探头无腐蚀，长寿命工作，使用寿命可达15年以上，过滤器滤芯采用316L不锈钢滤网烧结而成，耐腐蚀，易浸泡清洗，重复利用，减少采样探头的使用维护成本，反吹时，利用采样探头的自身温度来加热反吹气流，不需另外的压缩空加气加热罐，节约能耗，不会浪费能源，反吹时，电气气路控制采用内吹、外吹、内外同时吹相结合的方式，对采样探头进行反吹，确保将过滤器壳体内腔、过滤器滤芯、采样管反吹干净，过滤器的加热装置采用自动恒温控制，并设有超出设定温度的报警上限、下限，加热温度可随意设置(0~350℃范围内)，反吹气路由电磁阀控制，通过电气气路控制系统，可实现自动反吹和手动反吹，通过系统软件的参数设置，可随意设置反吹周期及反吹时间，整个采样探头可做成整体式的，也可做成分体式的，安装方便，把采样探头安装在烟囱法兰上，接上电源、气源及其它控制信号电缆，探头即可工作，达到设计目的。

本发明具有以下优点：

经由本发明的实施，两个过滤器滤芯轮换清洗使用，使用寿命可达3年以上，与烟气接触的材料均为316L不锈钢或铁氟龙材料，加上高温条件下工作，不存在腐蚀现象。

经由本发明的实施，反吹时，利用采样探头的自身温度来加热反吹气流，不需另外的压缩空气加热罐，节约能耗，与一般的采样探头相比，在同等的采样流量下，一天要节电10度左右，反吹时采用内吹外吹、内外同时吹相结合的方式，净化程度大大提高，大大延长了维护周期，一般采样探头一个月要维护一次，此采样探头一年只需维护一次。

经由本发明的实施，反吹时，采用热风反吹，不会使采样探头冷却后遇烟气凝聚出水，阻塞、腐蚀采样探头，过滤器的加热装置采用自动恒温控制，温度上下波动范围为±2℃，加热温度可随意设置(0~350℃范围内)，通常设置在150度，加热器功率300W；反吹气路由电磁阀控制，通过电气气路控制系统，可实现自动反吹和手动反吹，可根据现场烟气条件随意设置反吹周期及反吹时间，反吹周期可在5~1440分钟内任意设置，每个反吹阶段的时间可在2~10秒内任意设置。

经由本发明的实施，安装、使用、维护方便，维护周期长，使用、维护成本低，使用寿命长，运行稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明实施例一的结构示意图。

图3是本发明实施例二的结构示意图。

图中，1采样管、2采样法兰、3采样探头安装板、4过滤器、41过滤器壳体、42过滤器滤芯、43前端堵头螺钉、44过滤器后端盖、5气缸、6标准进气口、7样气出口、8电加热器、9反吹空气加热器、10顶紧螺钉、11杠杆、12内反吹气口、13外反吹气口、14电气气路

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步的介绍，但不作为本发明的限定。

图中所示，本发明主要包括由采样管1、采样法兰2、采样探头安装板3、过滤器4、气缸5、标准进气口6、样气出口7、电加热器8、反吹空气加热器9、顶紧螺钉10、杠杆11、内反吹气口12、外反吹气口13和电气气路14组成，其特征在于：采样管1和采样探头安装板3以螺纹方式连接，采样法兰2和采样探头安装板3通过螺栓固定连接，过滤器4和采样探头安装板3固定在一起，电加热器8和反吹空气加热器9都安装在过滤器壳体41上，其中，过滤器4主要由过滤器壳体41、过滤器滤芯42、前端堵头螺钉43、过滤器后端盖44组成，过滤器后端盖44通过杠杆11与顶紧螺钉10顶压在过滤器4后端，过滤器滤芯42通过前端堵头螺钉43连接在过滤器后端盖44上，标准进气口6、样气出口7、气缸5、内反吹气口12都安装在过滤器4壁里，通过孔道和过滤器后端盖44上的孔道相通，气缸5和内反吹气口12分别外接吹气管道，外反吹气口13安装在过滤器4壁上，和过滤器壳体41内空腔相通，外反吹气口13外接吹气管道，电加热器8里有一温度探头，外有一温控器，一直控制电加热器8的电源通断，高出温度设置的上限时，断开电加热器8的电源，低于温度设置的下限时，接通电加热器8的电源。

采样探头的采样工艺方法是：正常采样时，待测烟气经采样管1进入过滤器壳体41内，再由过滤器滤芯42外表面进入过滤器滤芯42里面，再经过滤器后端盖44里面的孔道到样气出口7处，样气出口7与电伴热管相连，采样时，待测烟气里的烟尘被阻挡在过滤器滤芯42外面，过滤器壳体41外的电加热器8对过滤器壳体41进行加热，过滤器壳体41加热后，通过热辐射或热传导方式将过滤器滤芯42加热，整个过滤器4腔内的温度都达到120度以上，待测烟气在过滤器4内腔内没有水凝聚，烟尘是干态的，不影响待测烟气的流通。

反吹时，首先与内反吹气口12相连的电磁阀打开，压缩空气经过滤器壳体41侧面的孔道、过滤器后端盖44里的孔道进入过滤器滤芯42，将附着在过滤器滤芯42表面的尘吹掉，大部分尘会随气流流入烟道，反吹气流经较长的孔道后，温度会上升到100度以上，反吹3~5秒后结束，与内反吹气口12相连的电磁阀关闭，停顿几秒钟后，与外反吹气口13相连的电磁阀打开，此时，与内反吹气口12相连的电磁阀也同时打开，流经外反吹气口13里的空气经反吹空气加热器9加热后，温度在100度以上，反吹3~5秒后结束，电磁阀同时关闭，此阶段反吹气流量较大，几乎把过滤器滤芯42表面，过滤器4内腔、采样管1里的灰尘全部吹到烟道里去，再停顿几秒钟后，与内反吹气口12相连的电磁阀再次打开，将过滤器滤芯42再次反吹，将过滤器滤芯42层里面的灰尘吹净。

反吹时，与气缸5相连的电磁阀打开，气缸5的活塞上移，将从过滤器后端盖44到样气出口7之间的孔道阻断，防止空气吹入电伴热管。

标准气进口6是用于连接标气的，标定时，标气从标准气进口6到样气出口7，再经电伴热管到烟气预处理系统，最后到分析仪，实现对于固定污染源烟气排放连续监测系统的全程标定，标定时，与气缸5相连电磁阀打开，气缸5活塞上移，阻断过滤器后端盖44到样气出口7之间的孔道，防止标气漏进烟道，节约标气。

各电磁阀的控制电线与固定污染源烟气排放连续监测系统的电气控制系统相连，通过程序控制，可实现周期性的自动反吹，也可通过操作软件设置，实现手动反吹，自动反吹周期可随意设置。

图2是本发明实施例一的结构示意图，采样探头是分开式的，主要包括：探头和电气气路，探头主要由采样管、采样法兰、采样探头安装板、过滤器、气缸、标准进气口、样气出口、电加热器、反吹空气加热器、顶紧螺钉、杠杆、内反吹气口、外反吹气口、温度探头、探头箱等组成，电气气路主要由温控器、电磁阀、气管接头、控制箱等部分组成，探头箱安装固定在采样法兰上，控制箱通过支架安装固定在法兰上，电伴热管直接接到探头箱，其它电气控制电缆、气路先由固定污染源烟气排放连续监测系统主设备到控制箱，再由控制箱到探头箱。

运行参数：用电220VAC，功耗300W，采样流量10L/M，反吹气压0.4MPa，反吹周期4小时/次，反吹时间2+3+2＝7秒，反吹气流量0.05m3/天，加热温度150±2℃。

图3是本发明实施例二的结构示意图，采样探头是一体式的，主要包括：采样管、采样法兰、采样探头安装板、过滤器、气缸、标准进气口、样气出口、电加热器、反吹空气加热器、顶紧螺钉、杠杆、内反吹气口、外反吹气口、温度探头、温控器，电磁阀、气缸、气管接头、探头箱等组成，探头箱安装固定在采样法兰上，电伴热管、电气控制电缆、气路由固定污染源烟气排放连续监测系统主设备直接接到探头箱。

运行参数：用电220VAC，功耗300W，采样流量10L/M，反吹气压0.4MPa，反吹周期2小时/次，反吹时间3+3+3＝9秒，反吹气流量0.1m3/天，加热温度180±2℃。

本发明有效解决了现有技术中存在的缺陷，广泛应用于固定污染源烟气排放连续监测系统的对烟气采样处理领域。

Claims (3)

1.一种烟气采样探头，包括采样管(1)、采样法兰(2)、采样探头安装板(3)、过滤器(4)、气缸(5)、标准进气口(6)、样气出口(7)、电加热器(8)、反吹空气加热器(9)、顶紧螺钉(10)、杠杆(11)、内反吹气口(12)、外反吹气口(13)和电气气路(14)，其特征在于：采样管(1)和采样探头安装板(3)以螺纹方式连接，采样法兰(2)和采样探头安装板(3)通过螺栓固定连接，过滤器(4)和采样探头安装板(3)固定在一起，电加热器(8)和反吹空气加热器(9)都安装在过滤器壳体(41)上，标准进气口(6)、样气出口(7)、气缸(5)、内反吹气口(12)都安装在过滤器(4)壁里，外反吹气口(13)安装在过滤器(4)壁上，和过滤器壳体(41)内空腔相通，过滤器(4)通过孔道和过滤器后端盖(44)上的孔道相通，过滤器(4)主要由过滤器壳体(41)、过滤器滤芯(42)、前端堵头螺钉(43)、过滤器后端盖(44)组成，过滤器后端盖(44)通过杠杆(11)与顶紧螺钉(10)顶压在过滤器(4)后端，过滤器滤芯(42)通过前端堵头螺钉(43)连接在过滤器后端盖(44)上。

2.根据权利要求1所述的一种烟气采样探头，其特征是气缸(5)和内反吹气口(12)分别外接吹气管道，外反吹气口(13)外接吹气管道，电加热器(8)里有一温度探头，外有一温控器，一直控制电加热器(8)的电源通断，高出温度设置的上限时，断开电加热器(8)的电源，低于温度设置的下限时，接通电加热器(8)的电源。

3.根据权利要求1所述的一种烟气采样探头，其采样工艺方法是：正常采样时，控制待测烟气经采样管(1)进入过滤器壳体(41)内，再由过滤器滤芯(42)外表面进入过滤器滤芯(42)里面，再经过滤器后端盖(44)里面的孔道到样气出口(7)处，样气出口(7)与电伴热管相连，采样时，待测烟气里的烟尘被阻挡在过滤器滤芯(42)外面，过滤器壳体(41)外的电加热器(8)对过滤器壳体(41)进行加热，过滤器壳体(41)加热后，通过热辐射或热传导方式将过滤器滤芯(42)加热，整个过滤器(4)腔内的温度都达到120度以上，待测烟气在过滤器(4)内腔内没有水凝聚，烟尘是干态的，不影响待测烟气的流通；

反吹时，首先与内反吹气口(12)相连的电磁阀打开，压缩空气经过滤器壳体(41)侧面的孔道、过滤器后端盖(44)里的孔道进入过滤器滤芯(42)，将附着在过滤器滤芯(42)表面的尘吹掉，大部分尘会随气流流入烟道，反吹气流经较长的孔道后，温度会上升到100度以上，反吹3～5秒后结束，与内反吹气口(12)相连的电磁阀关闭，停顿几秒钟后，与外反吹气口(13)相连的电磁阀打开，此时，与内反吹气口(12)相连的电磁阀也同时打开，流经外反吹气口(13)里的空气经反吹空气加热器(9)加热后，温度在100度以上，反吹3～5秒后结束，电磁阀同时关闭，此阶段反吹气流量较大，几乎把过滤器滤芯(42)表面、过滤器(4)内腔、采样管(1)里的灰尘全部吹到烟道里去，再停顿几秒钟后，与内反吹气口(12)相连的电磁阀再次打开，将过滤器滤芯(42)再次反吹，将过滤器滤芯(42)层里面的灰尘吹净；

反吹时，与气缸(5)相连的电磁阀打开，气缸(5)的活塞上移，将从过滤器后端盖(44)到样气出口(7)之间的孔道阻断，防止空气吹入电伴热管；

标准进气口(6)是用于连接标气的，标定时，标气从标准气进口(6)到样气出口(7)，再经电伴热管到烟气预处理系统，最后到分析仪，实现对于作为烟气采样部分的固定污染源烟气排放连续监测系统的全程标定，标定时，与气缸(5)相连电磁阀打开，气缸(5)活塞上顶，阻断过滤器后端盖(44)到样气出口(7)之间的孔道，防止标气漏进烟道，节约标气；

各电磁阀的控制电线与固定污染源烟气排放连续监测系统的电气控制系统相连，通过程序控制，可实现周期性的自动反吹，也可通过操作软件设置，实现手动反吹，自动反吹周期可随意设置。

Images