CN105067493B - 烟道粉尘浓度在线测量系统和测量设备及在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟道粉尘浓度在线测量系统，包括采样管和分路接头，该分路接头上设置有稀释腔室和分流腔室，该采样管分别与稀释腔室和分流腔室连通，采样管的采样气体出口端与测量管路连通，稀释腔室与干净气体送入管路系统连通，分流腔室与主分流管路系统连通，测量管路包括三通采样器、加热管、干燥管、粉尘浓度测量仪、副分流管路系统、采样泵、第三流量计和第四流量计，采样的气体经过三通采样器分配，一部分通过副分流管路系统回流至主分流管路系统中最终回流至烟道内，而另一部分经过干燥后进入粉尘浓度测量仪中测量，而后回流至烟道中。该在线测量系统可以使用目前的主流的大气粉尘浓度测量仪测量高湿烟气，测量结果准确，稳定性高。

Description

烟道粉尘浓度在线测量系统和测量设备及在线测量方法

技术领域

本发明涉及一种烟道粉尘浓度在线测量系统，同时还涉及一种在线测量设备和在线测量方法。

背景技术

工厂的废气排放都是管道、烟囱排放到大气中，这些废气排放统称为烟道，而工厂中排出的废气中成分非常多，且包括一些粉尘颗粒。目前对烟道进行粉尘颗粒物的在线测量装置一般是装在烟囱上，其具体结构是利用光散射远离进行测量粉尘浓度，在即在烟囱的一侧安装光发射单元，在烟囱的另一侧安装光接收单元，粉尘从烟囱排放时会会阻挡光信号的传递，从而测量出粉尘浓度，但是目前的这种烟道粉尘浓度在线测量装置还是存在以下缺点：1.这种在线测量装置只能适应干燥的浓度较高的环境下使用，而目前很多废气都要经过水洗后再排放，且排放浓度低，这样，废气就是高湿低浓度的废气，废气中的一些液态水汽会影响被误认为是粉尘而使测量结果不准确，目前的这类测量仪表不能在高湿高流速的废气排放烟囱中使用。2.目前的这种测量装置安装非常不方便，需要安装光接收单元和光发射单元，以后的维护困难。3.由于烟囱内部的环境比较复杂，湿度高、风速大，废气的温度在60℃左右，光散射式粉尘仪在这种复杂恶劣的环境下工作长时间运行易损坏，使用寿命短，工作稳定性不够，需要针对这种恶劣环境进行特制粉尘仪，并且特制的粉尘仪依旧无法保证长时间稳定使用，并且特制粉尘仪价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种烟道粉尘浓度在线测量系统，该在线测量系统可以使用目前的主流的大气粉尘浓度测量仪测量高湿烟气，测量结果准确，稳定性高。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种烟道粉尘浓度在线测量设备，该在线测量设备可使用目前的主流的大气粉尘浓度测量仪测量高湿烟气，成本低，测量结果准确，稳定性高。

本发明所要解决的第三个技术问题是：提供一种烟道粉尘浓度在线测量方法，该方法合理并且易实现，可以适应湿度高并且浓度低的烟气的在线粉尘浓度测量。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种烟道粉尘浓度在线测量系统，包括相互固定的采样管和分路接头，该采样管的一端为采样进风端且位于烟道内，另一端为采样气体出口端，该分路接头上设置有相对独立的稀释腔室和分流腔室，该分流腔室位于稀释腔室的气流运行上游，该采样管上设置有分流孔和稀释孔，该分流孔将采样管的气流通道与分流腔室连通，该稀释孔将采样管的气流通道与稀释腔室连通，所述采样管的采样气体出口端与测量管路连通，所述稀释腔室与干净气体送入管路系统连通，该干净气体送入管路系统上设置有第一流量计，所述分流腔室与主分流管路系统连通，该主分流管路系统上设置有第二流量计，所述测量管路包括三通采样器、加热管、干燥管、粉尘浓度测量仪、副分流管路系统、采样泵、第三流量计和第四流量计，所述加热管将三通采样器的进气接口端与采样气体出口端连通，所述副分流管路系统的进气端连接三通采样器的其中一个出气接端，第三流量计设置于副分流管路系统上，干燥管、粉尘浓度测量仪、第四流量计和采样泵按照采样气流方向顺次连通，干燥管将三通采样器的另一个出气接端与粉尘浓度测量仪连通，所述副分流管路系统、采样泵的出气端均汇集于主分流管路系统，该主分流管路系统的出气端与烟道连通。

作为一种优选的方案，所述干净气体送入管路系统包括干净气体送入管道、储气筒、流量调节阀、加热器，干净气体管道将储气筒的出气端与所述稀释腔室连通，所述流量调节阀、加热器和所述第一流量计均设置于干净气体送入管道上。

作为一种优选的方案，所述主分流管路系统包括主分流管道、主分流控制阀、主分流动力装置，该主分流管道的进气端安装于分路接头上且与分路接头的分流腔室连通，所述主分流管道的出气端与烟道连通，主分流控制阀、主分流动力装置和第二流量计均设置于主分流管道上。

作为一种优选的方案，所述副分流管路系统包括副分流管道、副分流控制阀和副分流动力装置，所述副分流管道的进气端连接三通采样器的其中一个出气接端，副分流管道的出气端连接在主分流管道上且位于主分流动力装置的风流动下游，所述副分流控制阀、第三流量计和副分流动力装置均设置于副分流管道上。

作为一种优选的方案，所述烟道粉尘浓度在线测量系统还包括第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道，第一反吹清灰管道连接于储气筒和副分流管道的进气端，第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道上分别设置有第一脉冲电磁阀和第二脉冲电磁阀第二反吹清灰管道连接于储气筒和主分流管道上，第二反吹清灰管道和主分流管道之间的连接处位于主分流控制阀的气体流动上游。

作为一种优选的方案，所述粉尘浓测量仪的进气端处设置有电动三通阀，该电动三通阀的三个端端分别与干燥管的出气端、粉尘浓度测量仪的进气端、副分流管道的出气端连通。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该在线测量系统相比目前的测量系统具有以下优点：1.该测量系统只有采样管和分路接头是设置在烟囱内部，而其他的部件都可设置在烟囱的外部，因此，整个在线测量系统处在一个相对较好的环境下，使用寿命长；2.该测量系统利用分路接头实现采样气体的分流和稀释，这样，使采样气体的量增加，采样气体的量越大，越能代表烟道内的粉尘浓度，同时，采样气体的量越大，附着在采样管、分路接头和加热管上的粉尘越少，测量越精确，分流后的剩余气体经过干燥气体稀释混合，稀释混合后的混合待测气体所含的水分少，降低了湿度，同时利用加热管加热使混合待测气体的相对湿度降低，而进入粉尘浓度测量仪之前还经过了干燥管干燥，这样进一步出去了水分，使粉尘浓度测量仪的测量值更加准确，而粉尘浓度测量仪所要测量的混合待测气体是干燥的气体，因此，可以使用目前主流的大气粉尘浓度测量仪，成本降低。3.该测量系统抽取了采样气体后又回流到烟道内，因此，整个测量系统的采样管的采样进风端与主分流管路系统的出气端之间的压差非常小，无论烟道内部的气压是正压还是负压均可以使用，并且采样泵所提供的动力、主分流管路系统的动力、副分流管路系统的动力只需要满足采样气体在测量系统中运行的动力即可，无需再克服烟道内部的气压，这样降低了采样泵的功率，进一步降低了成本。

又由于所述干净气体送入管路系统包括干净气体送入管道、储气筒、流量调节阀、加热器，干净气体管道将储气筒的出气端与所述稀释腔室连通，所述流量调节阀、加热器和所述第一流量计均设置于干净气体送入管道上。这样，干净气体在混合之前预先加热，这样稀释混合时对采样气体进行了预加热，降低相对湿度，可以缩短加热管的长度和加热管的加热功率，减少加热管的加热功率。

又由于所述烟道粉尘浓度在线测量系统还包括第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道，第一反吹清灰管道连接于储气筒和副分流管道的进气端，第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道上分别设置有第一脉冲电磁阀和第二脉冲电磁阀第二反吹清灰管道连接于储气筒和主分流管道上，第二反吹清灰管道和主分流管道之间的连接处位于主分流控制阀的气体流动上游。利用第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道可以冲刷测量系统中积尘比较严重的部位，提高测量系统的长时间运行的稳定性。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：该烟道粉尘浓度在线测量设备包括机柜，该机柜内安装了上述的在线测量系统。由于该测量设备具备的上述的在线测量系统，也就具有被上述所有的功能和有益效果。

优选的，所述机柜包括上腔体和下腔体，粉尘浓度测量仪设置于下腔体内，该下腔体内设置有散热装置，加热管设置于上腔体内。利用加热管处于上腔体，与下腔体相隔，因此，下腔体内的粉尘浓度测量仪的工作环境比较好，使用寿命长，对粉尘浓度测量仪的质量和要求降低。

为解决上述第三个技术问题，本发明的技术方案是：一种烟道粉尘浓度在线测量方法，该方法包括：对烟道内排出气体抽取V1体积单位的作为采样气体，该V1体积单位的采样气体中有V11体积单位的采样气体分流至烟道内，有V12体积单位的气体与V2体积单位的已经加热的干燥气体混合成混合待测气体，对该混合待测气体再次加热并干燥，然后将混合待测气体再次分配，有V3体积单位的混合待测气体回流至烟道内，而有V4体积单位的混合待测气体经过干燥后进入粉尘浓度测量仪进行粉尘含量测量，测量后的V4体积单位的混合待测气体又回流至烟道内。

采用了上述方法，本发明的效果是：该方法基于上述测量系统，V1的采样气体量较大，因此，采样量越大越能代表烟道内的粉尘浓度环境，而后分流后的气体回流到烟道内，测量粉尘浓度后的V4体积单位的混合待测气体也回流到烟道内，抽取和排出之间所处的气压环境相同，所需要的抽取的动力、分流的动力就小，成本低。采样后的气体经过分流后降低了采样气体中的绝对水含量，然后稀释，加热降低了混合待测气体的相对水含量，而后又经过干燥处理，又降低了混合待测气体的绝对水含量，这样进入到粉尘浓度测量仪中的气体为干燥的气体，测量的准确度大大提高，对粉尘浓度测量仪的要求大大降低。

优选的，V2体积单位的已经加热的干燥气体的温度在100-130℃之间，对该混合待测气体再次加热并干燥的温度也在100-130℃之间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的系统图；

图2是本发明实施例的采样管和分路接头的结构示意图；

图3是实施例2的在线测量设备的结构示意图；

附图中：1.采样管；2.分路接头；21.分流腔室；22.稀释腔室；3.烟道；4.干净气体送入管路系统；41.储气筒；42.第一流量计；43.加热器；44.流量调节阀；45.干净气体送入管道；5.测量管路；51.加热管；52.三通采样器；53.干燥管；54.干燥交换气体管路；55.粉尘浓度测量仪；56.电动三通阀；57.第四流量计；58.采样泵；6.主分流管路系统；61.主分流管道；62.主分流控制阀；63.第二流量计；64.射流泵；65.手动阀；7.副分流管路系统；71.副分流管道；72.副分流控制阀；73.第三流量计；74.副分流动力装置；8.第一反吹清灰管道；9.第二反吹清灰管道，10.第一脉冲电磁阀；11.第二脉冲电磁阀；12.机柜；121.上腔体；122.下腔体；13.清灰孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中描述的上游和下游均是以采样气体的流动路线确定，而不以反吹气体的流动路线为准。采样气体先流经的部位为上游，后流经的部位为下游。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了的是一种烟道3粉尘浓度在线测量系统，该烟道3可以为烟囱，也可以为其他需要测量粉尘浓度的管道，本实施例的在线测量系统所测量的排放气体与目前的在线测量系统所能测量的排放气体，本实施例中可以测量高湿粉尘气体，并且浓度相对比较低。

该在线测量系统包括相互固定的采样管1和分路接头2，该采样管1的一端为采样进风端且位于烟道3内，该采样进风端为一个圆弧形弯头，并且进风口朝下，另一端为采样气体出口端，该分路接头2上设置有相对独立的稀释腔室22和分流腔室21，该分流腔室21位于稀释腔室22的气流运行上游，该采样管1上设置有分流孔和稀释孔，该采样管1贯穿分路接头2，该分流孔将采样管1的气流通道与分流腔室21连通，该稀释孔将采样管1的气流通道与稀释腔室22连通，所述采样管1的采样气体出口端与测量管路5连通，所述稀释腔室22与干净气体送入管路系统4连通，该干净气体送入管路系统4上设置有第一流量计42，所述分流腔室21与主分流管路系统6连通，该主分流管路系统6上设置有第二流量计63。

所述测量管路5包括三通采样器52、加热管51、干燥管53、粉尘浓度测量仪55、副分流管路系统7、采样泵58、第三流量计73和第四流量计57，所述加热管51将三通采样器52的进气接口端与采样气体出口端连通，所述副分流管路系统7的进气端连接三通采样器52的其中一个出气接端，第三流量计73设置于副分流管路系统7上，干燥管53、粉尘浓度测量仪55、第四流量计57和采样泵58按照采样气流方向顺次连通，干燥管53将三通采样器52的另一个出气接端与粉尘浓度测量仪55连通，所述副分流管路系统7、采样泵58的出气端均汇集于主分流管路系统6，该主分流管路系统6的出气端与烟道3连通。

其中，采样泵58也可以为采样泵58，而干燥管53可以采用专利号为ZL201420276297.X中公开的一种大气采样测量仪的除湿管，该干燥管53利用干燥交换气体管路54可以去除采样气体中的水分，确保进入粉尘浓度测量仪55中的气体干燥，测量结果准确。

而本发明的粉尘浓度测量仪55可以采用目前市面上用于大气粉尘浓度在线测量或者矿井下粉尘浓度测量的仪表，本实施例选用专利号为ZL 201010294093.5公开的一种粉尘浓度传感器，由于进入到该粉尘浓度传感器内的是干燥的采样气体，因此，该粉尘浓度传感器还可以测量粉尘粒径的分布情况。

如图1所示，所述干净气体送入管路系统4包括干净气体送入管道45、储气筒41、流量调节阀44、加热器43，干净气体管道将储气筒41的出气端与所述稀释腔室22连通，所述流量调节阀44、加热器43和所述第一流量计42均设置于干净气体送入管道45上，该流量调节阀44设置于第一流量计42和储气筒41之间，加热器43设置于第一流量计42的下游，该加热器43的加热方式采用电加热方式。

如图1所示，所述主分流管路系统6包括主分流管道61、主分流控制阀62、主分流动力装置，该主分流管道61的进气端安装于分路接头2上且与分路接头2的分流腔室21连通，所述主分流管道61的出气端与烟道3连通，主分流控制阀62、主分流动力装置和第二流量计63均设置于主分流管道61上，该主分流控制阀62为电动阀，而主分流动力装置采用射流泵64，主分流控制阀62设置于最上游，第二流量计63设置于射流泵64的上游，在射流泵64的下游安装有手动阀65。

所述副分流管路系统7包括副分流管道71、副分流控制阀72和副分流动力装置74，所述副分流管道71的进气端连接三通采样器52的其中一个出气接端，副分流管道71的出气端连接在主分流管道61上且位于主分流动力装置的风流动下游，具体是设置于射流泵64和手动阀65之间，所述副分流控制阀72、第三流量计73和副分流动力装置74均设置于副分流管道71上，该副分流动力装置74采用的抽气泵。

所述烟道3粉尘浓度在线测量系统还包括第一反吹清灰管道8和第二反吹清灰管道9，第一反吹清灰管道8连接于储气筒41和副分流管道71的进气端，具体第一反吹清灰管道8设置在副分流管道71的副分流控制阀72和三通取样器之间，第一反吹清灰管道8和第二反吹清灰管道9上分别设置有第一脉冲电磁阀10和第二脉冲电磁阀11，第二反吹清灰管道9连接于储气筒41和主分流管道61上，第二反吹清灰管道9和主分流管道61之间的连接处位于主分流控制阀62的气体流动上游。

所述粉尘浓测量仪的进气端处设置有电动三通阀56，该电动三通阀56的三个端端分别与干燥管53的出气端、粉尘浓度测量仪55的进气端、副分流管道71的出气端连通，该电动三通阀56可以选择导通路线，正常情况下干燥管53的出气端是与粉尘浓度测量仪55的进气端连通，当需要反吹时，电动三通阀56切换，主分流控制阀62、副分流控制阀72关闭，粉尘浓度测量仪55关闭，而干燥管53的出气端与副分流管道71的出气端连通，这样避免反吹气体进入粉尘浓度测量仪55中。

实施例2

如图2和图3所示，该实施例公开了一种该烟道3粉尘浓度在线测量设备，该在线设备包括机柜12，该机柜12内安装了实施例1中的在线测量系统。由于该测量设备具备的上述的在线测量系统，也就具有被上述所有的功能和有益效果。

优选的，所述机柜12包括上腔体121和下腔体122，粉尘浓度测量仪55设置于下腔体122内，该下腔体122内设置有散热装置，加热管51设置于上腔体121内。利用加热管51处于上腔体121，与下腔体122相隔，因此，下腔体122内的粉尘浓度测量仪55的工作环境比较好，使用寿命长，对粉尘浓度测量仪55的质量和要求降低，另外，为了更好的清理，该在线测量设备将加热管51、三通取样器设置在一根水平管上，机柜12的侧面设置了清灰孔13，平时该清灰孔13封堵，当需要清灰时，打开清灰孔13，然后利用小的毛刷伸入到水平管内清灰，进一步提高清灰效果。

实施例3

本实施例中公开了一种烟道3粉尘浓度在线测量方法，该方法是基于实施例1中的在线测量设备，该方法包括：对烟道3内排出气体抽取V1体积单位的作为采样气体，该V1体积单位的采样气体中有V11体积单位的采样气体分流至烟道3内，有V12体积单位的气体与V2体积单位的已经加热的干燥气体混合成混合待测气体，对该混合待测气体再次加热并干燥，然后将混合待测气体再次分配，有V3体积单位的混合待测气体回流至烟道3内，而有V4体积单位的混合待测气体经过干燥后进入粉尘浓度测量仪55进行粉尘含量测量，测量后的V4体积单位的混合待测气体又回流至烟道3内。

采用了上述方法，本发明的效果是：该方法基于上述测量系统，V1的采样气体量较大，因此，采样量越大越能代表烟道3内的粉尘浓度环境，而后分流后的气体回流到烟道3内，测量粉尘浓度后的V4体积单位的混合待测气体也回流到烟道3内，抽取和排出之间所处的气压环境相同，所需要的抽取的动力、分流的动力就小，成本低。采样后的气体经过分流后降低了采样气体中的绝对水含量，然后稀释，加热降低了混合待测气体的相对水含量，而后又经过干燥处理，又降低了混合待测气体的绝对水含量，这样进入到粉尘浓度测量仪55中的气体为干燥的气体，测量的准确度大大提高，对粉尘浓度测量仪55的要求大大降低。

优选的，V2体积单位的已经加热的干燥气体的温度在100-130℃之间，对该混合待测气体再次加热并干燥的温度也在100-130℃之间。

而V1＝V11+V12，优选的，V12:V11＝1：9，V3＝V11，V4＝V1，当然，分流比例并不局限于上述比例，可以按照需要进行分配。而粉尘浓度测量仪55的读数可以是经过计算换算后的粉尘浓度。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种烟道粉尘浓度在线测量系统，其特征在于：包括相互固定的采样管和分路接头，该采样管的一端为采样进风端且位于烟道内，另一端为采样气体出口端，该分路接头上设置有相对独立的稀释腔室和分流腔室，该分流腔室位于稀释腔室的气流运行上游，该采样管上设置有分流孔和稀释孔，该分流孔将采样管的气流通道与分流腔室连通，该稀释孔将采样管的气流通道与稀释腔室连通，所述采样管的采样气体出口端与测量管路连通，所述稀释腔室与干净气体送入管路系统连通，该干净气体送入管路系统上设置有第一流量计，所述分流腔室与主分流管路系统连通，该主分流管路系统上设置有第二流量计，所述测量管路包括三通采样器、加热管、干燥管、粉尘浓度测量仪、副分流管路系统、采样泵、第三流量计和第四流量计，所述加热管将三通采样器的进气接口端与采样气体出口端连通，所述副分流管路系统的进气端连接三通采样器的其中一个出气接端，第三流量计设置于副分流管路系统上，干燥管、粉尘浓度测量仪、第四流量计和采样泵按照采样气流方向顺次连通，干燥管将三通采样器的另一个出气接端与粉尘浓度测量仪连通，所述副分流管路系统、采样泵的出气端均汇集于主分流管路系统，该主分流管路系统的出气端与烟道连通。

2.如权利要求1所述的一种烟道粉尘浓度在线测量系统，其特征在于：所述干净气体送入管路系统包括干净气体送入管道、储气筒、流量调节阀、加热器，干净气体管道将储气筒的出气端与所述稀释腔室连通，所述流量调节阀、加热器和所述第一流量计均设置于干净气体送入管道上。

3.如权利要求2所述的一种烟道粉尘浓度在线测量系统，其特征在于：所述主分流管路系统包括主分流管道、主分流控制阀、主分流动力装置，该主分流管道的进气端安装于分路接头上且与分路接头的分流腔室连通，所述主分流管道的出气端与烟道连通，主分流控制阀、主分流动力装置和第二流量计均设置于主分流管道上。

4.如权利要求3所述的一种烟道粉尘浓度在线测量系统，其特征在于：所述副分流管路系统包括副分流管道、副分流控制阀和副分流动力装置，所述副分流管道的进气端连接三通采样器的其中一个出气接端，副分流管道的出气端连接在主分流管道上且位于主分流动力装置的风流动下游，所述副分流控制阀、第三流量计和副分流动力装置均设置于副分流管道上。

5.如权利要求4所述的一种烟道粉尘浓度在线测量系统，其特征在于：所述烟道粉尘浓度在线测量系统还包括第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道，第一反吹清灰管道连接于储气筒和副分流管道的进气端，第一反吹清灰管道和第二反吹清灰管道上分别设置有第一脉冲电磁阀和第二脉冲电磁阀第二反吹清灰管道连接于储气筒和主分流管道上，第二反吹清灰管道和主分流管道之间的连接处位于主分流控制阀的气体流动上游。

6.如权利要求5所述的一种烟道粉尘浓度在线测量系统，其特征在于：所述粉尘浓测量仪的进气端处设置有电动三通阀，该电动三通阀的三个端端分别与干燥管的出气端、粉尘浓度测量仪的进气端、副分流管道的出气端连通。

7.一种烟道粉尘浓度在线测量设备，其特征在于：该烟道粉尘浓度在线测量设备包括机柜，该机柜内安装了权利要求1至6中任一项的在线测量系统。

8.如权利要求7所述的一种烟道粉尘浓度在线测量设备，其特征在于：所述机柜包括上腔体和下腔体，粉尘浓度测量仪设置于下腔体内，该下腔体内设置有散热装置，加热管设置于上腔体内。