CN102081017B - 一种气体在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体在线监测系统，包括依次连接的采样探头、电加热采样管线、样气预处理系统、气体分析仪和数据处理系统，还包括通过管路连接在电加热采样管线和样气预处理系统之间的二位一通电磁阀，该二位一通电磁阀与气源相连。本发明通过在电加热采样管线和样气预处理系统之间连接一个二位一通电磁阀，并令该二位一通电磁阀与气源相连。可根据具体选择的二位一通电磁阀不同，使得在该电磁阀得电或失电时，气源中的压缩空气会由管路向电加热采样管线吹扫，将电加热采样管线中的颗粒物吹回到烟道内。本发明增加了一级吹扫功能，增加了对气体分析仪的保护，减少了气体分析仪的故障，降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及气体污染检测技术领域，更具体地说，涉及一种气体在线监测系统。
背景技术
国内CEMS(Continuous Emission Monitoring System，烟气排放连续监测系统)监测技术直接抽取法占了很大比重。直接抽取系统是采用专用的加热采样探头将烟气从烟道中抽取出来，并经过伴热传输，使烟气在传输中不发生冷凝，烟气传输到烟气分析柜后进行除尘、除湿等处理后进入分析仪进行分析检测。烟气排放连续监测系统一般包括依次连接的采样探头、电加热采样管线、样气预处理系统、气体分析仪以及数据处理系统。其中，样气预处理系统一般包括除湿系统和采样泵，采样探头中设有过滤器。
现有CEMS监测技术主要应用在脱硫装置或环保监测场合，未特别考虑脱硝场合和颗粒物含量较高的场合，在高粉尘工况下使用对气体分析仪的考验很大。由于气体分析仪对样气的洁净程度要求较高，所以样气的处理占了很重要的角色。而气体分析仪是整个系统的最核心部件，其维护次数直接决定了维护成本的高低。
目前，烟气排放连续监测系统一般只在采样探头中加入吹扫功能，从而能够将堵塞在采样探头中过滤器上的颗粒物吹回到烟道内。电加热采样管线把进入采样探头的样气送至样气预处理系统，电加热采样管线全程加热，防止样气冷凝。如果有沉淀物堵塞在电加热采样管线内，要除去是很困难的，现有烟气排放连续监测系统没有设置除去管线内堵塞颗粒物的装置，时有电加热采样管线堵塞的现象发生，导致无法实时检测烟气排放。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种气体在线监测系统，以实现增加对气体分析仪的保护，减少其故障，降低维护成本的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种气体在线监测系统，包括依次连接的采样探头、电加热采样管线、样气预处理系统、气体分析仪和数据处理系统，还包括通过管路连接在所述电加热采样管线和所述样气预处理系统之间的二位一通电磁阀，该二位一通电磁阀与气源相连。
优选的，在上述气体在线监测系统中，所述采样探头具体包括：
采样探头箱；
设置在采样探头箱上，且与烟道上的法兰相连的连接法兰，该连接法兰与采气通道相连；
设置在所述采样探头箱内部，且一端由连接法兰伸入所述烟道内的探杆，该探杆向上倾斜设置，且与所述烟道的横截面成5～10°角；
设置在所述采气通道上的加热器和过滤器；
与所述采气通道相连的吹扫装置。
优选的，在上述气体在线监测系统中，所述吹扫装置具体包括：储气罐和电磁阀，所述储气罐通过管路与所述过滤器相连，所述电磁阀连接在所述储气罐和所述过滤器之间。
优选的，在上述气体在线监测系统中，所述样气预处理系统包括前后分布的两级冷凝系统，第一级冷凝系统包括连接在所述二位一通电磁阀和所述气体分析仪之间的第一制冷器，以及连接在所述第一制冷器的冷凝水出口上的第一蠕动泵；
第二级冷凝系统包括连接在所述第一制冷器和所述气体分析仪之间的第二制冷器，以及连接在所述第二制冷器的冷凝水出口上的第二蠕动泵。
优选的，在上述气体在线监测系统中，所述样气预处理系统还包括连接在所述第二制冷器和所述气体分析仪之间的疏水过滤器。
优选的，在上述气体在线监测系统中，所述样气预处理系统还包括连接在所述第二制冷器和所述第一制冷器之间的保护过滤器。
优选的，在上述气体在线监测系统中，所述采样探头还包括分别与所述加热器和所述数据处理系统相连的第一温控器，在所述加热器的温度不能满足使用温度时，发送报警信号到所述数据处理系统，所述数据处理系统接收到报警信号后，控制所述样气预处理系统的采样泵停止。
优选的，在上述气体在线监测系统中，还包括分别与所述电加热采样管线和所述数据处理系统相连的第二温控器，在所述电加热采样管线故障时，发送报警信号到所述数据处理系统，所述数据处理系统接收到报警信号后，控制所述样气预处理系统的采样泵停止。
从上述的技术方案可以看出，本发明通过在电加热采样管线和所述样气预处理系统之间连接一个二位一通电磁阀，并令该二位一通电磁阀与气源相连。可根据具体选择的二位一通电磁阀不同，使得在该电磁阀得电或失电时，气源中的压缩空气会由管路向电加热采样管线吹扫，将电加热采样管线颗粒物吹回到烟道内。本发明增加了一级吹扫功能，增加了对气体分析仪的保护，减少了气体分析仪的故障率，降低了维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的气体在线监测系统框图；
图2为本发明实施例提供的采样探头的侧视图；
图3为本发明实施例提供的烟道法兰位置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的采样探头的内部结构示意图；
图5为本发明实施例提供的气路系统流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种气体在线监测系统，以实现增加对气体分析仪的保护，减少其故障，降低维护成本的目的。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图5，图1本发明实施例提供的气体在线监测系统框图，图5本发明实施例提供的气路系统流程图。
本发明提供的气体在线监测系统，包括依次连接的采样探头21、电加热采样管线22、样气预处理系统23、气体分析仪24和数据处理系统25，其中，采样探头21与烟道1相连，用于采集烟道1内的烟气。本发明的重点在于还包括通过管路连接在所述电加热采样管线22和所述样气预处理系统23之间的二位一通电磁阀231，该二位一通电磁阀231与气源相连。该二位一通电磁阀231共有三个管路接口，其中两个分别与电加热采样管线22和样气预处理系统23相连，第三个管路接口与气源相连，该气源可以为储气罐。正常状态时，分别与电加热采样管线22和样气预处理系统23相连的两个接口处于连通状态，在需要吹扫电加热采样管线22时，分别与电加热采样管线22和气源相连的两个接口处于连通状态。具体两个位置的导通与截止通过二位一通电磁阀231的得电与失电来控制，其得电与失电可以受数据处理系统25控制，通过数据处理系统25可控制二位一通电磁阀231得电与失电的周期，从而控制电加热采样管线22的吹扫周期。
本发明通过在电加热采样管线22和所述样气预处理系统23之间连接一个二位一通电磁阀231，并令该二位一通电磁阀231与气源相连。可根据具体选择的二位一通电磁阀231不同，使得在该电磁阀得电或失电时，气源中的压缩空气会由管路向电加热采样管线22吹扫，将电加热采样管线22颗粒物吹回到烟道内。本发明增加了一级吹扫功能，增加了对气体分析仪的保护，减少了气体分析仪的故障，降低了维护成本。
请参阅图2-图4，图2为本发明实施例提供的采样探头的侧视图，图3为本发明实施例提供的烟道法兰位置结构示意图，图4为本发明实施例提供的采样探头的内部结构示意图。
采样探头21包括：采样探头箱、连接法兰211、探杆212、吹扫装置、加热器和过滤器218。其中，采样探头箱是采样探头21的外壳，连接法兰211设置在采样探头箱上，且用于与烟道上的法兰13相连，该连接法兰211与采气通道相连，通过连接法兰211与烟道上的法兰13的连接，使得采样探头21的进烟通道即采样通道与烟道相连。烟道由外壁11围成，在外壁外侧包裹有烟道保温层12。探杆212设置在所述采样探头箱内部，且一端由连接法兰211伸入所述烟道内，即在连接好连接法兰211后，探杆212伸入所述烟道内，该探杆212向上倾斜设置，且与所述烟道的横截面成5～10°角，使得冷凝在采样探头21内部的水和酸会返回到烟道。加热器和过滤器218设置在所述采气通道上，过滤器218用于防止颗粒物进入电加热采样管线，可将粒径2μm及以上的颗粒物阻挡在过滤器外。加热器用于将烟道中的烟气加热，使受热气体通过探杆212和过滤器218到电加热采样管线，保证样气在此过程中不会冷凝。吹扫装置与所述采气通道相连，通过吹扫装置将堵塞及附着在过滤器上的颗粒物吹回到烟道内。
采样探头还可包括分别与所述加热器和所述数据处理系统25相连的第一温控器217。加热器由第一温控器217控制，不能满足使用温度时发送报警信号到数据处理系统25。
进一步为了优化上述技术方案，本发明还可包括分别与所述电加热采样管线22和所述数据处理系统25相连的第二温控器。电加热采样管线22的温控设置和显示由第二温控器控制，有故障时发送报警信号到数据处理系统25。
如图5所示，当报警信号传到数据处理系统25中，可由数据处理系统25控制采样泵237停止采样，以防止未经处理合格的样气进入气体分析仪24，保护气体分析仪24。
如图4所示，吹扫装置具体包括：储气罐215和电磁阀216，所述储气罐215通过管路与所述过滤器218相连，所述电磁阀216连接在所述储气罐215和所述过滤器218之间。通过储气罐215将其内部储存的压缩空气对堵塞及附着在过滤器上的颗粒物进行吹扫。通过数据处理系统25控制电磁阀216的动作来控制吹扫周期。
储气罐215可通过现场将0.4～0.8MPa的压缩空气送入储气罐215进行现场储存，具体可在储气罐215的前方设置一个空气过滤器，现场将0.4～0.8MPa的压缩空气引进空气过滤器，经再次精细过滤后，被储存到储气罐215内。有效利用现场资源压缩空气，提高了系统性能，降低了维护成本。
请参阅图5，图5为本发明实施例提供的气路系统流程图。
样气预处理系统23包括前后分布的两级冷凝系统，第一级冷凝系统包括连接在所述二位一通电磁阀231和所述气体分析仪24之间的第一制冷器232，以及连接在所述第一制冷器232的冷凝水出口上的第一蠕动泵236。
第二级冷凝系统包括连接在所述第一制冷器232和所述气体分析仪24之间的第二制冷器234，以及连接在所述第二制冷器234的冷凝水出口上的第二蠕动泵235。
样气的取样动力通过采样泵237来完成，样气进入样气预处理系统23后，通过两级制冷器进行制冷，即分别通过第一制冷器232和第二制冷器234对样气进行快速冷凝，并将冷凝水分别经第一蠕动泵236和第二蠕动泵235排出。当两级制冷器(232、234)温度不在设定范围内时，制冷器将发送报警信号到数据处理系统25。当报警信号传到数据处理系统25中，可由数据处理系统25控制采样泵237停止采样，以防止未经处理合格的样气进入气体分析仪24，保护气体分析仪24。
进一步为了优化上述技术方案，本发明的样气预处理系统23还包括连接在所述第二制冷器234和所述气体分析仪24之间的疏水过滤器238。进气体分析仪24前疏水过滤器238对气体分析仪24做进一步保护，能够有效的防止水进入气体分析仪24。
进一步为了优化上述技术方案，本发明的样气预处理系统23还包括连接在所述第二制冷器234和所述第一制冷器232之间的保护过滤器233。样气预处理系统23的保护过滤器233可过滤粒径2μm的颗粒物，进一步对样气过滤。同时，若此保护过滤器装在分析仪表系统内，可作为报警装置使用，当其滤芯变色或有颗粒物时，可作为系统故障的判断依据。
样气预处理系统23的校准系统包括零点校准和量程校准两部分，定期对分析仪进行校准，使得测量数据真实可靠。
数据处理系统25包括PLC(Programmable Logic Controller，可编程控制器)和隔离器等。各部件报警信号送入PLC，PLC可根据当前系统状态控制采样泵237的启停，同时可根据现场颗粒物的含量，在PLC中设定好吹扫周期。经气体分析仪24分析出的模拟信号输出到数据处理系统25，将客户所需的数据送出。系统的状态信号(故障，校准等)也同时可送出，提醒客户去维护等，自动化程度较高。
本发明和现有的技术相比，此系统增加了多级过滤吹扫功能，增加了对气体分析仪的保护，减少了气体分析仪的故障；有效利用现场资源压缩空气，提高了系统性能，降低了客户的维护成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种气体在线监测系统，包括依次连接的采样探头(21)、电加热采样管线(22)、样气预处理系统(23)、气体分析仪(24)和数据处理系统(25)，其特征在于，还包括通过管路连接在所述电加热采样管线(22)和所述样气预处理系统(23)之间的二位一通电磁阀(231)，该二位一通电磁阀(231)与气源相连；
所述样气预处理系统(23)包括前后分布的两级冷凝系统，第一级冷凝系统包括连接在所述二位一通电磁阀(231)和所述气体分析仪(24)之间的第一制冷器(232)，以及连接在所述第一制冷器(232)的冷凝水出口上的第一蠕动泵(236)；
第二级冷凝系统包括连接在所述第一制冷器(232)和所述气体分析仪(24)之间的第二制冷器(234)，以及连接在所述第二制冷器(234)的冷凝水出口上的第二蠕动泵(235)。
2.如权利要求1所述的气体在线监测系统，其特征在于，所述采样探头(21)具体包括：
采样探头箱；
设置在采样探头箱上，且与烟道上的法兰相连的连接法兰(211)，该连接法兰(211)与采气通道相连；
设置在所述采样探头箱的内部，且一端由连接法兰(211)伸入所述烟道内的探杆(212)，该探杆(212)向上倾斜设置，且与所述烟道的横截面成5～10°角；
设置在所述采气通道上的加热器和过滤器(218)；
与所述采气通道相连的吹扫装置。
3.如权利要求2所述的气体在线监测系统，其特征在于，所述吹扫装置具体包括：储气罐(215)和电磁阀(216)，所述储气罐(215)通过管路与所述过滤器(218)相连，所述电磁阀(216)连接在所述储气罐(215)和所述过滤器(218)之间。
4.如权利要求1所述的气体在线监测系统，其特征在于，所述样气预处理系统(23)还包括连接在所述第二制冷器(234)和所述气体分析仪(24)之间的疏水过滤器(238)。
5.如权利要求1所述的气体在线监测系统，其特征在于，所述样气预处理系统(23)还包括连接在所述第二制冷器(234)和所述第一制冷器(232)之间的保护过滤器(233)。
6.如权利要求2所述的气体在线监测系统，其特征在于，所述采样探头还包括分别与所述加热器和所述数据处理系统(25)相连的第一温控器(217)，在所述加热器的温度不能满足使用温度时，发送报警信号到所述数据处理系统(25)，所述数据处理系统(25)接收到报警信号后，控制所述样气预处理系统(23)的采样泵(237)停止。
7.如权利要求1所述的气体在线监测系统，其特征在于，还包括分别与所述电加热采样管线(22)和所述数据处理系统(25)相连的第二温控器，在所述电加热采样管线(22)故障时，发送报警信号到所述数据处理系统(25)，所述数据处理系统(25)接收到报警信号后，控制所述样气预处理系统(23)的采样泵(237)停止。
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