CN105466826A - 颗粒物在线监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种颗粒物在线监测系统及方法，所述颗粒物在线监测系统包括测速装置、稀释装置和测量装置，进一步包括：处理装置，所述处理装置去除测量装置下游的烟气中的水分、颗粒物；排出所述处理装置后的烟气分为第一路和第二路，所述第一路送所述稀释装置；泵，所述泵设置在所述测量装置下游的管路上；调节装置，所述调节装置用于调节所述泵的抽吸能力；流量控制装置，所述流量控制装置设置在所述第二路上。本发明具有可靠性高、监测精确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及烟气监测，特别涉及颗粒物在线监测系统及方法。
背景技术
当前国内大气环境形势十分严峻，火电行业作为最大的耗煤大户，其排放的大气污染物对细颗粒物的贡献成为公众关注的热点，如何准确测量细颗粒物浓度成为该领域的难点。
目前常用的检测方法有光散射法、β射线吸收法、光透射法等。
光散射法的原理为：来自光源的光束照射到含有待测颗粒的某一空间(测量区)内，从而发生散射，散射光经光电接收器转换后变为电信号，经放大器放大后，可根据光散射理论计算出测量区内颗粒物的质量浓度。光散射法测量准确、精度高、重复性好，测量速度快，为在线式直读测量方式，无需采样，可实时连续给出颗粒物浓度的瞬时值；但光散射法受限于颗粒物的纯度及粒径大小，颗粒物的种类或粒径范围发生改变，都会导致参数值的变更，同时还会将湿烟气中的水汽当作颗粒物进行测量，从而导致测量偏差。
贝塔射线吸收法的原理为：一个强度恒定的贝塔源发出的贝塔射线通过介质时,贝塔粒子与介质中的电子相互碰撞损失能量而被吸收。在低能条件下,吸收程度取决于介质的质量,与粉尘粒子的粒度、成分、颜色及分散状态等等无关。贝塔射线先后穿过清洁滤纸(未采集尘样)和已采有尘样滤纸(同一滤纸)，根据2次β射线被吸收量的差异来求取环境中粉尘浓度。贝塔射线吸收法不受粉尘种类、粒度，分散度、形状、颜色、光泽等因素的影响；它是粉尘浓度的间接测量方法中较准确的一种，当在高湿环境下使用时，采样过程中极易产生水汽冷凝，冷凝出的水滴随着颗粒物一起富集在滤纸上，从而导致测量偏差。
目前，随着燃煤电厂超低排放的兴起，石灰石-石膏湿法脱硫以及湿式除尘工艺越来越普遍，由于湿法工艺出口烟气温度低、并含有大量水蒸气。由于水汽凝结会导致细颗粒物溶于水而损失，对检测数据的准确性产生较大的影响，并且易形成腐蚀物质对仪器和烟气采样管道造成严重损害，同时冷凝法还会对测量产生影响，湿烟气中细颗粒物测量技术中要解决的主要问题是烟气中水汽凝结问题。
为解决湿烟气环境下烟尘测量的问题，现有技术主要通过采样管路全程伴热的方式进行湿烟气下烟尘的测量，例如ESA的BETA5M以及专利CN200710122913。然而该技术仍存在以下问题：
1.当烟气温度较低，烟气中自身存在较多液滴时，仅仅通过全程伴热很难将液滴有效汽化，此时液滴将会进入到烟尘测量单元，对烟尘测量造成影响。
2.采用全程伴热方式，对气路保温、伴热要求较高，一旦有冷点存在，很容易产生冷凝水，产生的冷凝水不但对测量造成影响，同时也会导致管路腐蚀，时间长了还会导致气路堵塞。
3.全程伴热对流路器件要求高，特别是像截止阀、流量计、抽气泵等，现场使用可能会面临频繁维护的风险。
目前，也有人提出通过稀释法解决颗粒物采样过程中的湿度问题，如专利CN104181087A，由于颗粒物传输对采样管路要求极高，因此在设计稀释系统时，无法对烟气采样流量直接进行测量，而是通过稀释后样气流量以及稀释气流量间接计算出烟气采样流量，以稀释比1：10的稀释系统为例，假设烟气采样流量为10L/min，稀释气流量为90L/min，稀释后样气流量为100L/min，稀释流量和稀释后样气流量均采用满量程为100L/min的±1％F.S.精度流量计测量，那么烟气采样的误差为±2L/min，烟气采样流量误差为±20％，对应的稀释比误差为±20％，因此稀释方法面临最大的问题就是稀释比精度问题，但是对于稀释比的精确控制在上述专利未见述及。同时在专利CN104181087A中，稀释腔位于烟道外，稀释腔位于烟道外最大的问题就是当烟气中湿度较高时，有冷凝水产生时极易产生颗粒物的吸附损耗。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种精度高的颗粒物在线监测系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种颗粒物在线监测系统，所述颗粒物在线监测系统包括测速装置、稀释装置和测量装置，所述颗粒物在线监测系统进一步包括：
处理装置，所述处理装置去除测量装置下游的烟气中的水分、颗粒物；排出所述处理装置后的烟气分为第一路和第二路，所述第一路送所述稀释装置；
泵，所述泵设置在所述测量装置下游的管路上；
调节装置，所述调节装置用于调节所述泵的抽吸能力；
流量控制装置，所述流量控制装置设置在所述第二路上。
根据上述的颗粒物在线监测系统，优选地，所述稀释装置设置在所述烟道内。
根据上述的颗粒物在线监测系统，优选地，所述测量装置包括光散射颗粒物检测单元和/或贝塔射线粉尘仪。
根据上述的颗粒物在线监测系统，优选地，所述处理装置包括：
冷凝除水单元，所述冷凝除水单元用于去除烟气中的水分；
过滤器。
根据上述的颗粒物在线监测系统，优选地，所述光散射颗粒物检测单元和贝塔射线粉尘仪依次设置在所述稀释下游的管路上。
根据上述的颗粒物在线监测系统，优选地，所述第二路送回到烟道内。
本发明还提供了精度高的颗粒物在线监测方法，该发明目的是通过以下技术方案实现的：
根据上述的颗粒物在线监测系统的颗粒物在线监测方法，所述颗粒物在线监测方法包括以下步骤：
(A1)调节步骤：调整所述流量控制装置及调节装置，使得取样的烟气满足稀释比；
(A2)稀释步骤：烟气进入稀释装置内稀释；
(A3)检测步骤：稀释后的烟气送测量装置检测，从而获知烟气中颗粒物含量；
(A4)处理步骤：去除检测后烟气中的水分、颗粒物，之后烟气分为第一路和第二路，第一路烟气进入所述稀释装置。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.测量误差很小、精度高
直接通过旁路(即第二路)流量控制装置测量出烟气采样流量，不是间接通过采样总流量和稀释流量相减获得，减小了因稀释而放大的误差。烟气流量误差小，粉尘浓度测量误差就相应减小，提高了系统的测量精度。
2.由于采用了烟气循环设计方式，不需要外部提供压缩空气，减少了耗气量；
3.通过采用烟道内稀释采样降低了进入到稀释装置的湿烟气露点温度，解决了烟气采样过程中的冷凝水，避免了采样过程中的采样损耗；
4.通过对烟气颗粒物进行等速追踪采样，有效地保证了颗粒物采样的代表性；
5.光散射颗粒物检测单元和贝塔射线粉尘仪的组合应用，实现了烟气细颗粒物连续在线精确检测，可以满足静电除尘器前后、湿法脱硫前后、湿式静电除尘器前后等工况中细颗粒物的浓度检测。
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的颗粒物在线监测系统的结构简图。
具体实施方式
图1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颗粒物在线监测系统的结构图，如图1所示，所述颗粒物在线监测系统包括：
采样装置21、测速装置31、稀释装置22，所述稀释装置设置在烟道内；
测量装置24，所述测量装置采用光散射颗粒物检测单元或贝塔射线粉尘仪；
处理装置25，所述处理装置包括冷凝除水单元及过滤单元，用于去除测量装置下游的烟气中的水分、颗粒物；排出所述处理装置后的烟气分为第一路和第二路，所述第一路送所述稀释装置，第二路排空或送回到烟道内；
泵13，所述泵设置在所述测量装置下游的管路上；
调节装置，所述调节装置用于调节所述泵的抽吸能力，从而调节稀释后烟气的总流量(即第一路和第二路烟气流量之和)；
流量控制装置12，所述流量控制装置设置在所述第二路上，用于将第二路上烟气的流量调整到设定值，该设定值即为进入采样装置的采样烟气流量，用于在计算颗粒物浓度时使用。
根据上述的颗粒物在线监测系统的颗粒物在线监测方法，所述颗粒物在线监测方法包括以下步骤：
(A1)调节步骤：调整所述流量控制装置及调节装置，使得取样的烟气满足稀释比要求及等速采样要求，如需要高稀释比时，流量控制装置将烟气采样流量控制在设定值，通过调节装置提高泵的抽吸能力，从而提高了稀释气(即第一路烟气)的流量；
(A2)稀释步骤：烟气进入稀释装置内稀释；
(A3)检测步骤：稀释后的烟气送测量装置检测，从而获知烟气中颗粒物含量，再根据所述流量控制装置的设置的烟气流量值获得烟气中颗粒物浓度；
(A4)处理步骤：去除检测后烟气中的水分、颗粒物，之后烟气分为第一路和第二路，第一路烟气进入所述稀释装置。
实施例2：
本发明实施例的颗粒物在线监测系统，与实施例1不同的是：
测量装置包括依次设置在稀释装置下游管路上的光散射颗粒物检测单元和贝塔射线粉尘仪。
在监测过程中，依次利用光散射颗粒物检测单元和贝塔射线粉尘仪分别测得颗粒物含量，并将光散射颗粒物检测单元的输出值调整为贝塔射线粉尘仪的输出值；利用光散射颗粒物检测单元实现烟气中颗粒物的连续测量。
Claims (7)
1.一种颗粒物在线监测系统，所述颗粒物在线监测系统包括测速装置、稀释装置和测量装置，其特征在于：所述颗粒物在线监测系统进一步包括：
处理装置，所述处理装置去除测量装置下游的烟气中的水分、颗粒物；排出所述处理装置后的烟气分为第一路和第二路，所述第一路送所述稀释装置；
泵，所述泵设置在所述测量装置下游的管路上；
调节装置，所述调节装置用于调节所述泵的抽吸能力；
流量控制装置，所述流量控制装置设置在所述第二路上。
2.根据权利要求1所述的颗粒物在线监测系统，其特征在于：所述稀释装置设置在所述烟道内。
3.根据权利要求1所述的颗粒物在线监测系统，其特征在于：所述测量装置包括光散射颗粒物检测单元和/或贝塔射线粉尘仪。
4.根据权利要求1所述的颗粒物在线监测系统，其特征在于：所述处理装置包括：
冷凝除水单元，所述冷凝除水单元用于去除烟气中的水分；
过滤器。
5.根据权利要求3所述的颗粒物在线监测系统，其特征在于：所述光散射颗粒物检测单元和贝塔射线粉尘仪依次设置在所述稀释装置下游的管路上。
6.根据权利要求1所述的颗粒物在线监测系统，其特征在于：所述第二路送回到烟道内。
7.根据权利要求1-6任一所述的颗粒物在线监测系统的颗粒物在线监测方法，所述颗粒物在线监测方法包括以下步骤：
(A1)调节步骤：调整所述流量控制装置及调节装置，使得取样的烟气满足稀释比；
(A2)稀释步骤：烟气进入稀释装置内稀释；
(A3)检测步骤：稀释后的烟气送测量装置检测，从而获知烟气中颗粒物含量；
(A4)处理步骤：去除检测后烟气中的水分、颗粒物，之后烟气分为第一路和第二路，第一路烟气进入所述稀释装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160406 |