CN104155155A - 一种烟气取样与混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气取样与混合装置，包括取样管和烟气混合器，所述取样管包括取样管体，取样管体的一端为开口端，另一端为封口端，所述取样管体轴向上间隔设置有若干个取样孔，取样孔的孔径由开口端向封口端方向依次增大；所述烟气混合器包括由多孔挡板分隔成的若干个气体混合室，其中一个气体混合室带有混合出气口，其余气体混合室的侧壁开有与所述开口端相连的混合进气口，所述多孔挡板的孔径沿烟气在烟气混合器内的流动方向依次减小。本发明装置不仅可进行多点取样，还能保证取样烟气混合均匀，确保取样烟气能够真实代表烟道内烟气的组分和浓度。

Description

一种烟气取样与混合装置

技术领域

本发明涉及烟气采样分析领域，尤其涉及一种烟气取样和烟气混合的装置。

背景技术

目前，火电、化工等高污染行业都在开展大气污染物治理工程，比如脱硫、脱硝改造等。在这类改造工程中，通常需要对烟道内的烟气进行取样，并测量烟气中污染物的浓度，来考核污染物的治理情况。然而，在测量过程中，也存在着许多问题。由于烟道内存在流场分布不均等原因，容易导致测孔截面上烟气中的污染物浓度分布不均匀，故需要用网格法测量测孔截面上的多个点，再计算平均值，才能测得烟气中真实的污染物成分和浓度。

现今主要采用的传统烟气取样管只能在测量截面上按照划定的网格一个个分别测量，再对测量值计算均值。测量截面上进行逐点测量需要花费较长时间，而在此段时间内，烟道内的烟气流场会不断的变化，甚至工况也可能发生改变，最终会导致测量值不具有同时性，既耗时又不准确。

为解决上述问题，公开号为CN103364233A的专利公开了一种烟气取样装置，该装置包括取样管和取样器，所述取样器包括两端具有开口的用于抽气的气囊以及分别连接于两个所述开口处的抽气管和取样容器，所述抽气管能够插入到所述取样管的一个开口端内，所述取样管包括取样管本体，所述取样管本体上具有沿该取样管本体的长度方向间隔设置的多个孔。所述多个孔大小相等并且等间隔设置在所述取样管本体上。上述装置可以同时测定烟道内的多个测点，缩短了烟气取样的时间。

此外，授权公告号为CN202837049U的专利公开了一种多探头取样烟气监测系统，所述系统包括：设置于烟道内的多个取样探头，用于对烟道内的烟气进行取样；烟气混合装置，与所述多个取样探头相连，用于将所述多个取样探头取样得到的多路烟气汇合为混合烟气；取样泵，与所述烟气混合装置相连，用于连续抽取烟气，以使所述多个取样探头对烟道内的烟气进行取样；气体分析仪，与所述取样泵相连，用于对所述混合烟气成分及含量进行分析。但是，上述系统中的烟气混合装置仅将取样的烟气简单混合，容易使在烟气混合装置中的烟气分布不均，混合不均匀，最终造成从烟气混合装置进入气体分析仪内的烟气不具有代表性，不能准确测定烟道内烟气的真实污染物成分和浓度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可同时多测点取样且保证烟气混合均匀的烟气取样与混合装置。

一种烟气取样与混合装置，包括取样管和烟气混合器，所述取样管包括取样管体，取样管体的一端为开口端，另一端为封口端，所述取样管体轴向上间隔设置有若干个取样孔，取样孔的孔径由开口端向封口端方向依次增大；

所述烟气混合器包括由多孔挡板分隔成的若干个气体混合室，其中一个气体混合室带有混合出气口，其余气体混合室的侧壁开有与所述取样管体的开口端相连的混合进气口，所述多孔挡板的孔径沿烟气在烟气混合器内的流动方向依次减小。

在取样管体上开设多个取样孔，且取样孔的孔径由取样管体开口端向封口端方向依次增大，不仅可以在烟道的同一水平截面上同时取到多个测点的烟气，还能够保证进入各取样孔内的烟气浓度和流速一致，保证取样管在烟道同一水平截面上获取的烟气能够代表该水平面烟气内污染物的真实组分和浓度。

进入取样管后的烟气会通入烟气混合器内，在烟气混合器内的烟气需穿过若干层孔径不同的多孔挡板，最终进入带混合出气口的气体混合室内，沿混合出气口流出烟气混合器。在穿过各个多孔挡板的过程中，烟气混合室内的烟气逐渐混匀；此外，将多孔挡板设置成不同孔径，且孔径沿烟气在烟气混合器内的流动方向依次减小，可保证所有气体混合室内的气阻相同，从而保证气体混合均匀。

所述的取样管体上等间隔设置取样孔。电厂锅炉烟道常采用矩形烟道，为保证烟气取样的准确性，需将烟道内的同一水平截面分为等面积的矩形小块，各块中心即为测点，故各测点间的间距相等；将取样管体上的取样孔等间距设置，可满足矩形烟道的取样要求。

作为优选，所述的取样管体的同一周向上设置若干个等孔径的取样孔。取样孔在周向上均匀分布，不仅能够获取各个方向上的烟气，并且取样管可自由转动，周向上无方向性，可避免因实际测量过程中取样管周向方向上转动而造成烟气取样的差异。

作为优选，所述的取样管还包括气体混合管，气体混合管的一端与取样管体的开口端相通，另一端与混合进气口相连，所述气体混合管的直径大于取样管体的直径。在取样管体的开口端处连接气体混合管，使从取样管体的各个取样孔分别进入的烟气在进入烟气混合器之前在气体混合管中先进行初次混合，有助于取样烟气的混合。

作为优选，所述的取样管体由螺纹连接的二段管体组成。由二段管体组成的取样管体便于携带，使用时也可单独只使用与气体混合管相通的一段。

作为优选，所述的烟气混合器由竖向平行的多孔挡板分隔成奇数个气体混合室，处于烟气混合器中心的中心气体混合室设有混合出气口，其余气体混合室的侧壁开有混合进气口。将混合出气口设于烟气混合器的中心，混合进气口设于其余气体混合室的侧壁上，使混合进气口均匀分布于混合出气口两侧，可使从两侧进入的烟气先在其余气体混合室中进行初步混合后，再一同进入中心气体混合室内进一步混合均匀。

中心气体混合室与其余气体混合室的体积大小关系，会影响烟气在烟气混合室内的混合效果，作为优选，所述的中心气体混合室与其余气体混合室的体积比为1.2～1.5∶1。

所述的烟气混合器由竖向平行的多孔挡板分隔成五个气体混合室，靠近混合出气口的内侧多孔挡板的孔径为6mm，远离混合出气口的外侧多孔挡板的孔径为8mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在取样管体上开设多个取样孔，且取样孔的孔径由取样管体开口端向封口端方向依次增大，不仅可以在烟道的同一水平截面上同时取到多个测点的烟气，还能够保证进入各取样孔内的烟气浓度和流速一致，保证取样管在烟道同一水平截面上取样均匀，确保获取的烟气能够代表该水平面烟气内污染物的真实组分和浓度。

2、本发明在烟气混合器内设置不同孔径的多孔挡板，且该多孔挡板的孔径沿烟气在烟气混合器内的流动方向依次减小，使得通过多孔挡板后的烟气能够扩散混合，并保证各气体混合室内气阻相同，促使烟气混合均匀，最终使混合后进入烟气分析仪的烟气能够真实代表烟道内烟气中污染物的真实组分和浓度。

附图说明

图1为本发明烟气取样与混合装置的结构示意图；

图2为图1所示烟气取样与混合装置中烟气混合器的主视图；

图3为图2所示烟气混合器的左视图；

图4为图2所示烟气混合器中外侧多孔挡板的结构示意图；

图5为图2所示烟气混合器中内侧多孔挡板的结构示意图；

图6为使用本发明烟气取样与混合装置的烟气取样分析系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明烟气取样与混合装置进行详细的描述。

如图1，2，6所示，一种烟气取样与混合装置，包括取样管1和烟气混合器2。取样管1由取样管体3和气体混合管4组成。取样管1采用总长为3.33m的304不锈钢管，取样管体3的长度为3.23m，规格为12*1mm，气体混合管的长度为0.1m，规格为32*1.5mm。取样管体3的一端为开口端5，与气体混合管4相通，另一端为封口端6。

取样管体3沿轴向每间隔1m设有取样孔，将靠近开口端5的取样孔设为一级取样孔7，依次类推，最后靠近封口端6的取样孔为四级取样孔10，一级取样孔7距离开口端为0.2m，四级取样孔10距离封口端为0.03m。上述各级取样孔由分布在取样管体3的同一周向上的4个等孔径的取样孔组成。

各级取样孔的孔径沿开口端5向封口端6的方向逐渐增大，其中，一级取样孔7的孔径为1.0mm，二级取样孔8的孔径为1.5mm，三级取样孔9的孔径为2.0mm，四级取样孔10的孔径为2.5mm。在取样管体3的二级取样孔8和三级取样孔9之间，距离三级取样孔9为0.7m处，设有相互配合的连接螺纹18，该连接螺纹18将取样管分为两段，便于取样管的携带，使用时也可单独采用取样管中与气体混合管4相通的一段，进行烟气的取样。

气体混合管4的一端与取样管体3的开口端5相连，另一端接有内径6mm、长度30mm的橡胶气嘴11。

如图2～6所示，烟气混合器2包括由4块竖向平行的多孔挡板分隔成的5个气体混合室，其中，位于烟气混合器2几何中心的气体混合室为中心混合室12，其余四个气体混合室为外周混合室13。中心混合室12的规格为100×100×100mm，外周混合室13的规格为100×80×100mm。中心混合室12的顶部设有混合出气口14，每个外周混合室13的侧壁上均设有两个混合进气口15，气体混合室总共含有1个混合出气口和8个混合进气口。混合进气口15上接有气嘴，混合出气口14上也接有气嘴，上述气嘴的内径均为6mm。混合出气口14的气嘴通过连接管与抽气泵19相连，并最终连接至烟气分析仪20中(图6所示)。混合进气口15的气嘴通过橡胶管与气体混合管一端的橡胶气嘴11相连。如图4-5所示，靠近混合出气口14的两块内侧多孔挡板16的孔径为6mm，孔数为40孔/dm²，远离混合出气口14的两块外侧多孔挡板17的孔径为8mm，孔数为41孔/dm²。

采用烟气取样与混合装置进行采样分析的工作流程如下：

首先，取8根取样管1通过橡胶管将气体混合管4的橡胶气嘴11分别与8个混合进气口15上的气嘴相连，烟气混合器2的混合出气口14与抽气泵、烟气分析仪依次相连，将取样管放入电厂锅炉烟道的测孔中，打开抽气泵。电厂锅炉烟道内的烟气通过取样孔进入取样管体3中，再进入与取样管体3连通的气体混合管4中，烟气在气体混合管4中进行初步混合，然后通过橡胶管进入烟气混合器2中的各个气体混合室内，并朝混合出气口14方向流动。在烟气流动过程中，烟气通过多孔挡板后，烟气逐渐混合均匀，并且各气体混合室通过多孔挡板孔径的大小设置，使各气体混合室内的气阻一致，最终在带混合出气口14的中心混合室12内混合均匀，最后，通过抽气泵19进入烟气分析仪20中进行烟气中各组分和浓度的测定。

Claims (8)

1.一种烟气取样与混合装置，包括取样管和烟气混合器，其特征在于，所述取样管包括取样管体，取样管体的一端为开口端，另一端为封口端，所述取样管体轴向上间隔设置有若干个取样孔，取样孔的孔径由开口端向封口端方向依次增大；

所述烟气混合器包括由多孔挡板分隔成的若干个气体混合室，其中一个气体混合室带有混合出气口，其余气体混合室的侧壁开有与所述取样管体的开口端相连的混合进气口，所述多孔挡板的孔径沿烟气在烟气混合器内的流动方向依次减小。

2.如权利要求1所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的取样管体上等间隔设置取样孔。

3.如权利要求1所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的取样管体的同一周向上设置若干个等孔径的取样孔。

4.如权利要求1所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的取样管还包括气体混合管，气体混合管的一端与取样管体的开口端相通，另一端与混合进气口相连，所述气体混合管的直径大于取样管体的直径。

5.如权利要求1所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的取样管体由螺纹连接的二段管体组成。

6.如权利要求1所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的烟气混合器由竖向平行的多孔挡板分隔成奇数个气体混合室，处于烟气混合器中心的中心气体混合室设有混合出气口，其余气体混合室的侧壁开有混合进气口。

7.如权利要求6所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的中心气体混合室与其余气体混合室的体积比为1.2～1.5∶1。

8.如权利要求6或7所述的烟气取样与混合装置，其特征在于，所述的烟气混合器由竖向平行的多孔挡板分隔成五个气体混合室，靠近混合出气口的内侧多孔挡板的孔径为6mm，远离混合出气口的外侧多孔挡板的孔径为8mm。