CN102564814A - 高含尘气体的取样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高含尘气体的取样装置，所述取样装置包括：取样管道，所述取样管道的一端处于烟气通道内，另一端连接射流泵；射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°)，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角，使得所述取样管道内烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，进而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。本发明具有结构简单、维护量小、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体取样，特别涉及高含尘气体的取样装置及方法。
背景技术
对于高含尘气体的取样，如高炉煤气的取样分析，通常需要利用取样探头取样高含尘气体，之后在取样探头处利用过滤装置过滤掉气体中的尘，之后通过管道送往下游分析。气体中的尘容易在过滤装置处堵塞，因此，取样装置中还需配备反吹装置，每隔一定时间去反吹所述过滤装置，从而清理过滤装置中累积的尘等颗粒物，可见气体的取样是间断进行的。另外，还需尽可能地降低尘等颗粒物在采样探头以及运输管道中的沉积和吸附。
专利CN1014832B公开了另一种较好的防堵塞取样系统，具体原理是：在吹扫期间将取样系统内的压力憋至规定的6～10Kg/cm2的高压，使高压气体钻进(烟气中尘遇冷凝成的)层状物质内部的各个洞穴，待系统压力稳定一定时间后，突然对空释放，造成取样系统压力瞬间下降，使存在于块状物质内部的气体与外部产生一定的压力差，存在于层状物质内部的气体必然迅速膨胀，将层状物质爆破开，同时产生比长队大5-10倍强大气流冲刷烟尘。经过系统自动程序的控制，多次集中能量对系统进行吹扫或分段吹扫，使进入取样系统的烟尘几乎完全排出，防止了取样系统的堵塞。
上述防堵塞系统可以较好地取样气体通道内的含尘气体，但还有诸多不足，如：
1、系统复杂，需要配备过滤装置、反吹装置、流路切换装置、高压气源，提高了系统的复杂程度，系统的可靠性低，也相应地提高了系统的工程维护量及成本。
2、连续取样时间短，需要进行间歇性的憋压-爆破-除污，这种工作模式决定了不能长时间连续取样。
3、取样探头安装位置较高。提高了维护难度。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、维护量小、成本低的高含尘气体的取样装置以及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
高含尘气体的取样装置，所述取样装置包括：
取样管道，所述取样管道的一端处于烟气通道内，另一端连接射流泵；
射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°」，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角，使得所述取样管道内烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，进而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。
根据上述的取样装置，优选地，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角为180°。
本发明的目的还通过以下技术方案得以实现：
高含尘气体的取样方法，所述取样方法包括以下步骤：
(A1)根据烟气通道的工况以及拟采用取样管道的参数，得出所述取样管道内取样流量与烟气中尘在所述管道内透过率间的映射关系；
利用所述透过率，得出所述取样管道内取样流量与烟气中尘在所述管道内沉积率的映射关系，根据该映射关系确定取样流量；
根据确定的取样流量而选择射流泵；
(A2)将所述取样管道的一端置于所述烟气通道内，另一端连接所述射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°」，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角；
(A3)所述射流泵工作，烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，从而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。
根据上述的取样方法，优选地，所述射流泵的入射通道和出射通道的夹角为180°。
根据上述的取样方法，可选地，在所述步骤(A1)中，利用流体力学软件仿真出所述流量与透过率间的映射关系。
根据上述的取样方法，优选地，所述工况至少包括所述烟气通道内烟气的流速、温度、压力、尘的含量、烟气通道的截面积。
根据上述的取样方法，优选地，所述参数至少包括长度、截面积、弯头数。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、取样管路上无需进行粉尘过滤，粉尘随气体一起进入运输管路，并通过射流泵排出，无需配备过滤器、吹扫装置、流路切换装置等器件，降低了取样装置的复杂程度，提高了可靠性，也相应地降低了取样装置的工程维护量及成本。
2、针对不同的应用环境，取样管路采用粉尘低沉积的特殊设计，尽可能地降低了尘在管路中的沉积，取样管路的管径较大，流速较高，分析的响应时间会缩短；虽然流速较高，但管径比较大，管路的流体阻力较小，对射流泵的抽气性能要求比较低。
3、可长时间连续取样，即使维护也方便快捷。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的取样装置的基本结构图；
图2是根据本发明实施例1的取样方法的流程图；
图3是根据本发明实施例2的流量和透过率间关系的示意图；
图4是根据本发明实施例2的流量和沉积率间关系的示意图。
具体实施方式
图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的取样装置的基本结构图。如图1所示，所述取样装置包括：
取样管道，所述取样管道的一端处于烟气通道内，另一端连接射流泵；
射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°」，优选的夹角是180°，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角，使得所述取样管道内烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，进而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。
图2示意性地给出了本发明实施例的光纤光栅位移传感方法的流程图。如图2所示，所述传感方法包括以下步骤：
高含尘气体的取样方法，所述取样方法包括以下步骤：
(A1)根据烟气通道的工况以及拟采用取样管道的参数，得出所述取样管道内取样流量与烟气中尘在所述管道内透过率间的映射关系；如根据粉尘颗粒物的沉积理论以及deposition2001a管道沉积计算软件得出上述映射关系；
利用所述透过率，得出所述取样管道内取样流量与烟气中尘在所述管道内沉积率的映射关系，根据该映射关系确定取样流量；
根据确定的取样流量而选择射流泵；
(A2)将所述取样管道的一端置于所述烟气通道内，另一端连接所述射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°」，优选的夹角是180°，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角；
(A3)所述射流泵工作，烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，从而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。
根据上述的取样方法，可选地，在所述步骤(A1)中，利用流体力学软件仿真出所述流量与透过率间的映射关系。
根据上述的取样方法，优选地，所述工况至少包括所述烟气通道内烟气的流速、温度、压力、尘的含量、烟气通道的截面积。
根据上述的取样方法，优选地，所述参数至少包括长度、截面积、弯头数。
根据本发明实施例1达到的益处在于：经过特别设计，选择合适的流量及射流泵，从而使得烟气中的尘能够随着气流通过取样管道、射流泵，在取样管道内的沉积非常少，大大延长了连续工作的时间，也无需过滤器等装置，降低了取样装置的复杂程度，提高了可靠性，降低了工程维护量及成本。
实施例2：
根据本发明实施例1的取样装置在烟气监测中的应用例。具体工况条件为：烟气通道直径为1.8m，气体流速约为4m/s，温度约为150℃，压力为2.5kg。取样管道长度50m，其中水平部分长度5m，垂直部分长度45m，弯头一个。取样管路管径为20mm，内径为16mm。烟气通道内主要是PM10的悬浮颗粒物。
本实施例采用“
来评价取样管道的灰尘沉积特性，a为取样管道内的烟气流量，ρ为烟气中的尘的含量，S为取样装置的截面积，L为取样管道的长度，P为透过率，代表烟气中的尘通过取样管道的比率。透过率越高，则沉积在取样管道内的尘的比率越小，取样管道越不容易堵塞。管道中尘的沉积率D可以表达为：
根据粉尘颗粒物的沉积理论以及deposition2001a管道沉积计算软件计算得到透过率和流量间的映射关系，如图3所示；
将透过率P的计算数据代入到管道沉积率
中，从而得到取样流量与管道沉积率间的映射关系，如图4所示：沉积率随着取样流量的增大而增大，在流量小于40L/min时，沉积率随流量增大较平缓，当流量大于40L/min时，沉积率随流量增大而剧烈增大。
取样管路的压阻非常小，可忽略不计。考虑到取样流量、延迟时间，选取流量为40L/min，进而选择合适的射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角是180°，引射气通道和入射气通道间的夹角是直角。
Claims (7)
1.高含尘气体的取样装置，所述取样装置包括：
取样管道，所述取样管道的一端处于烟气通道内，另一端连接射流泵；
射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°」，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角，使得所述取样管道内烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，进而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。
2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于：所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角为180°。
3.高含尘气体的取样方法，所述取样方法包括以下步骤：
(A1)根据烟气通道的工况以及拟采用取样管道的参数，得出所述取样管道内取样流量与烟气中尘在所述管道内透过率间的映射关系；
利用所述透过率，得出所述取样管道内取样流量与烟气中尘在所述管道内沉积率的映射关系，根据该映射关系确定取样流量；
根据确定的取样流量而选择射流泵；
(A2)将所述取样管道的一端置于所述烟气通道内，另一端连接所述射流泵，所述射流泵的入射气通道和出射气通道的夹角处于(90°，180°」，引射气通道和入射气通道的夹角是锐角或直角；
(A3)所述射流泵工作，烟气中的尘随着气流而通过所述射流泵，从而使得在取样烟气时无需在所述取样管道上设置过滤装置。
4.根据权利要求3所述的取样方法，其特征在于：所述射流泵的入射通道和出射通道的夹角为180°。
5.根据权利要求3所述的取样方法，其特征在于：在所述步骤(A1)中，利用流体力学软件仿真出所述流量与透过率间的映射关系。
6.根据权利要求3所述的取样方法，其特征在于：所述工况至少包括所述烟气通道内烟气的流速、温度、压力、尘的含量、烟气通道的截面积。
7.根据权利要求3所述的取样方法，其特征在于：所述参数至少包括长度、截面积、弯头数。
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