CN102353565B

CN102353565B - 烟气无灰取样装置

Info

Publication number: CN102353565B
Application number: CN201110184331.1A
Authority: CN
Inventors: 吴江; 潘卫国; 任建兴; 何平; 郭瑞堂; 冯巧波; 张艳艳; 陈洁鹤; 徐宇豪
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: CN102353565A

Abstract

本发明涉及一种烟气无灰取样装置，包括U型取样枪，电加热元件及温控器，多孔陶瓷管衬套，射流机构，U型取样枪中段设有多孔陶瓷衬套，多孔陶瓷衬套上开三个取样孔，取样枪末段内装有射流机构，U型取样枪外设有内置的电加热元件和温控器。本发明不仅适用于低灰、无灰烟气的测量，还可实现对高灰烟气的测量，而且适用的温度范围非常宽泛，这样可以实现对燃煤烟气的瞬时采样，可以精确的测量各种气氛下的烟气成分与形态。该装置系统简单，为燃煤锅炉烟气净化处理的研究提供了有效的方法。

Description

烟气无灰取样装置

技术领域

本发明涉及一种用于对燃煤烟气进行取样，测量烟气中的成分及含量的烟气无灰取样装置。

背景技术

中国是产煤大国，也是燃煤大国。在中国的能源结构中，煤炭占了近70%，而且这种以煤炭为主的能源结构短期内不会变。

煤的主要成分有碳(45％－90％)、氢(1.5％－6％)、氧(0.5％－30％)、氮(0.3％－3.5％)、硫(0.5％－2％)，加上水分(2％－50％)以及灰分(10％－50％)。煤燃烧产生的烟气中含有大量的SO_x，NO_x，痕量重金属，CmHn，CO，CO₂及飞灰，这些气态、固态污染物形成的酸雨、温室效应等对大气环境、生态环境及人体造成了及其严重的危害。因此针对上述煤炭资源的特点和高效洁净利用的重大需求，开展对燃煤污染物的控制，是实现煤炭资源与环境协调的必由之路。

在对燃煤污染物的减排控制研究中，燃煤烟气在不同的气氛下（温度、压力、流量），烟气中的成分及含量会发生变化，并相互作用，因此掌握燃煤烟气成分及含量、各烟气成分的形态分布，是燃煤污染物排放控制的基础。

目前公开的专利主要有武汉钢铁公司的“含尘烟气取样系统的防堵塞装置”，宜宾发电总厂热工专业公司的“一种烟气取样装置”，山东川仪经营成套有限公司的“烟气取样及反吹装置”，南京智达分析仪器有限公司的“固定污染源烟气排放过滤除湿取样探头及其工作方法”，中铝国际技术发展有限公司的“高温烟气取样方法及装置”，上海北分仪器技术开发有限责任公司的“一种高温烟气取样系统中的反吹加温装置”，武汉钢铁（集团）公司的“多点烟气取样器”，金川集团有限公司的“一种烟气管道的取样装置”，中国计量学院的“一种能同时进行飞灰采样的烟气取样装置”。

上述专利在分析燃煤烟气中的成分及形态时,需要采样系统从烟气中取样,但由于烟气中飞灰的存在,传统的取样系统在烟气进口处安装了滤筒，随着采样进行，飞灰不断累积，烟气中的某些成分，在穿透滤筒中的飞灰时，其形态会发生变化，如烟气中含的Hg⁰会转变为Hg²⁺，而且每隔45-120分钟,就要更换一次滤筒。所以传统的取样系统一般只能用于低灰烟气中，且只能是非连续取样，不能精确的测量真实的烟气成分的浓度与形态。

发明内容

本发明是要提供一种烟气无灰取样装置，该装置不仅适用于低灰、无灰烟气的测量，还可实现对高灰烟气的测量，而且适用的温度范围非常宽泛，用以实现对燃煤烟气的瞬时采样，精确地测量各种气氛下的烟气成分与形态。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种烟气无灰取样装置，包括U型取样枪，电加热元件及温控器，多孔陶瓷管衬套，射流机构，其特点是：U型取样枪中段设有多孔陶瓷衬套，多孔陶瓷衬套上开三个取样孔，取样枪末段内装有射流机构，U型取样枪外设有内置的电加热元件和温控器。

烟气无灰取样装置通过法兰固定在烟道壁。

射流机构包括空气进口，喷嘴，混合室，过渡段，扩压管，空气进口连接压缩空气出口，喷嘴前端连接空气进口，后端位于混合室内，混合室另一端经过渡段后连接扩压管；压缩空气进入空气进口，经喷嘴加速产生高速气流，在混合室形成负压，将烟气吸入，烟气与压缩空气的混合物再经过扩压管扩压后，沿U型取样枪再回到烟道内。

射流机构形成负压后使从烟道壁内出来烟气沿U型取样枪高速流动的速度为300m/s。本发明的有益效果是：

本发明避免了在对烟气的取样过程中飞灰发生累积，防止飞灰对烟气中的某些成分发生氧化或形态改变，并避免了频繁更换滤筒，降低了成本。本发明不仅适用于低灰、无灰烟气的测量，还可实现对高灰烟气的测量，而且适用的温度范围非常宽泛（120℃-650℃之间），这样可以实现对燃煤烟气的瞬时采样，可以精确地测量各种气氛下的烟气成分与形态。该装置系统简单，为燃煤锅炉烟气净化处理的研究提供了有效的方法。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是射流机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的烟气无灰取样装置，包括U型取样枪8，法兰2，电加热元件3及温控器10，多孔陶瓷管衬套7，射流机构9等。

烟气无灰取样装置通过法兰2固定在烟道壁1。U型取样枪8中段设有多孔陶瓷衬套7，多孔陶瓷衬套7上开三个取样孔4，U型取样枪8末段内装有射流机构9，U型取样枪8外装有内置的电加热元件3和温控器10。

射流机构9包括空气进口11，喷嘴12，混合室13，过渡段14，扩压管15，空气进口11连接压缩空气出口，喷嘴12前端连接空气进口11，后端位于混合室13内，混合室13另一端经过渡段14后连接扩压管15。工作时，压缩空气进入空气进口11，经喷嘴12加速产生高速气流，在混合室13形成负压，将烟气吸入，烟气与压缩空气的混合物再经过扩压管15扩压后，沿取样枪8再回到烟道内。

采用上述无灰取样装置的取样过程如下：以空气预热器出口至除尘器进口之间的烟道中的烟气取样为例。待测烟气温度为150℃~170℃，所含飞灰量为5,000mg/Nm³~20,000mg/Nm³。

在负荷稳定的情况下,将U型取样枪8放置待测烟道壁内，将取样孔4密封；连接热电偶线和U型取样枪8、加热箱电缆线。无灰取样装置通过法兰2安装固定好以后，将U型取样枪8和加热箱加热至120℃，防止样品的冷凝。

所测烟气通过U型取样枪8中段的多孔陶瓷衬套7，依次经过三个取样孔4，进行采样，烟气经U型取样枪8末端的射流机构9，烟气速度达近300m/s，形成负压，飞灰在高速气流携带下，在取样装置内几乎不累积，随烟气经U形取样枪8再返回到烟道。

U型取样枪8中段的多孔陶瓷衬套7，用来保证在取样的过程中飞灰不会进入到采样仪器中，对仪器造成损害。多孔陶瓷材料的特点主要是耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，具有可控的孔结构及高的开口孔隙率，使用寿命较长。

内置的电加热元件3和温控器10,使取样过程的温度控制在120℃或以上,防止样品的冷凝。

取样装置可选用材料范围广，1Cr5Mo,8Cr20Si2Ni，1Cr13,2Cr13,1Cr17Ni2等，具有一定强度，可以满足650℃以下的取样环境,外套保温层，具有良好的保温性能，保证真实的烟气温度，如发生温度的降低，可用电加热元件3和温控器10进行加热。

Claims

1.一种烟气无灰取样装置，包括U型取样枪（8），电加热元件（3）及温控器（10），多孔陶瓷管衬套（7），射流机构，其特征在于：所述U型取样枪（8）中段设有多孔陶瓷衬套（7），多孔陶瓷衬套（7）上开三个取样孔（4），U型取样枪（8）末段内装有射流机构（9），U型取样枪（8）外设有内置的电加热元件（3）和温控器（10）;所述射流机构（9）包括空气进口（11），喷嘴（12），混合室（13），过渡段（14），扩压管（15），空气进口（11）连接压缩空气出口，喷嘴（12）前端连接空气进口（11），后端位于混合室（13）内，混合室（13）另一端经过渡段（14）后连接扩压管（15）；压缩空气进入空气进口（11），经喷嘴（12）加速产生高速气流，在混合室（13）形成负压，将烟气吸入，烟气与压缩空气的混合物再经过扩压管（15）扩压后，沿U型取样枪（8）再回到烟道内。

2.根据权利要求1所述的烟气无灰取样装置，其特征在于：所述烟气无灰取样装置通过法兰（2）固定在烟道壁（1）。

3.根据权利要求1所述的烟气无灰取样装置，其特征在于：所述射流机构（9）形成负压后使从烟道壁内出来烟气沿U型取样枪（8）高速流动的速度为300m/s。