CN106053351A - 一种原位烟气在线测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种原位烟气在线测量装置，本装置主要包含采样探杆、过滤器、测量腔、石英管、透射窗口、角锥反射镜、动力抽吸装置、激光发射接收模块和分析仪，该装置安装于烟道内部；利用烟道负压，烟气经在动力抽吸装置作用下，经过过滤器后进入测量腔，完成测量后，再返回烟道。首先，由于本装置安装于烟道内部，测量环境温度与烟气温度时刻保持一致，同时测量腔内部安装石英管，可确保烟气进入测量腔时成分不变，尤其对具有吸附性的烟气成分(比如氨气)，可以实现精准测量。其次，本装置利用烟道负压进行抽气，无需使用仪表压缩空气，具有节能特性。另外，测量烟气来自烟道，最终又回至烟道，不会进入大气中，具有环保特性。

Description

一种原位烟气在线测量装置
技术领域
本发明具体涉及用于烟气成分分析测量装置。
背景技术
近年来由能源利用造成的环境污染日益严重，“十三五”规划中提出超低排放，所谓超低排放是通过多污染物高效协同控制技术，使燃煤机组的大气主要污染物排放标准低于我国现行的《火电厂大气污染排放标准》法定标准。超低排放对烟气成分测量提出了更高的要求，烟气一般包括抽取方式测量和原位方式测量。
抽取方式测量，即通过抽气装置将烟气抽取到烟道外部的测量装置中进行测量，比如CEMS分析仪。在抽取测量方式中，为确保烟气成分不变需要对取样管路进行伴热，但即便伴热也无法与烟气温度时刻保持一致，不能达到精准测量要求，尤其是对于易吸附、易反应气体(比如氨气)，抽取方式测量结果代表性较差。另外，传统的抽取测量方式中，常采用蠕动泵或射流泵进行抽气，被测烟气会往往直接排放到大气中，不仅成本高，而且造成二次污染。另外，传统抽取测量方式由于伴热温度较低，经常出现管线堵塞等故障，维护工作量大。
原位方式测量，一般采用激光测量，激光发射和接收单元分别安装在烟道壁两侧，对燃煤电厂而言，该测量方式由于烟气中粉尘浓度高，激光光束一般只能透过1-2米的距离，无法应用于粉尘含量较大的工况。另外，烟道壁震动、机组启停都会引起光路不稳定，而且开放式的测量环境也导致仪表无法标定。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺点：烟气成分失真、成本高、二次污染、粉尘浓度高等，提供了一种烟气精准、节能、无二次污染、可过滤粉尘的原位取样测量装置。
本发明的技术方案如下：所述装置包含采样探杆、测量腔、动力抽吸装置、激光发射接收模块和分析仪；所述采样探杆、过滤器和测量腔设置在烟道内；所述过滤器设置在采样探杆和测量腔之间，并通过进气管路与测量腔连接；在测量腔内设有石英管、透射窗口和角锥反射镜；激光发射接收模块发出的激光通过透射窗口进入测量腔，到达角锥反射镜后被反射，再次经过透射窗口被激光发射接收模块接收后进入分析仪进行分析；所述的测量腔穿过烟道壁并通过第一烟道壁法兰固定在烟道上；动力抽吸装置穿过烟道壁并通过第二烟道壁法兰固定在烟道上，该动力抽吸装置通过抽气管路与测量腔连接。
优选地，所述的动力抽吸装置采用拉法尔喷嘴和射流泵。
本发明的技术方案中，所述装置还包括设置在烟道壁内的第一法兰套筒内和第二法兰套筒；所述的测量腔和动力抽吸装置分别安装在第一法兰套筒内和第二法兰套筒内。
本发明技术方案中，所述装置还包括标定及反吹管路，标定及反吹管路与过滤器进行连接，标准气源通过标定阀门与标定及反吹管路进行连接，压缩空气源通过反吹阀门与标定及反吹管路连接。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：①本装置安装于烟道内部，测量环境温度与烟气温度保持一致，且测量腔内部安装石英管，烟气进入测量腔内部可以确保其成分不变，尤其有吸附特性的烟气(比如氨气)，可以实现精准测量；②本装置利用烟道负压进行抽气，无需使用仪表压缩空气，具有节能特性；③测量烟气来自烟道，最终又回至烟道，不会进入大气中，具有环保特性。
附图说明
图1是本发明结构原理示意图。
图2是本发明进气管路局部放大图。
图中：1-采样探杆；2-过滤器；3-测量腔；4-石英管；5-动力抽吸装置；6-激光发射接收模块；7-分析仪；8-透射窗口；9-角锥反射镜；10-连接法兰；11-第一烟道壁法兰；12-第一法兰套筒；13-第二烟道壁法兰；14-第二法兰套筒；15-进气光路；16-抽气管路；17-标定阀门；18-反吹阀门；19-光纤；20-同轴电缆；21-外烟道壁；22-保温层；23-内烟道壁；24-标定及反吹管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是一种原位烟气在线测量装置的实施例结构原理示意图，由图可见，该测量装置包含采样探杆1、过滤器2、测量腔3、石英管4、动力抽吸装置5、激光发射接收模块6、分析仪7、透射窗口8、角锥反射镜9、连接法兰10、第一烟道壁法兰11、第一法兰套筒12、第二烟道壁法兰13、第二法兰套筒14、进气光路15、抽气管路16、标定阀门17、反吹阀门18、光纤19、同轴电缆20、外烟道壁21、保温层22、内烟道壁23和标定及反吹管路24。所述的动力抽吸装置5可以采用真空发生器、射流泵、拉法尔喷嘴和蠕动泵等，优选采用拉法尔喷嘴。
采样探杆1、过滤器2和测量腔3设置在烟道内；过滤器设置在采样探杆和测量腔之间，并通过进气管路15与测量腔连接；在测量腔内设有石英管4、透射窗口8和角锥反射镜9；激光发射接收模块6发出的激光通过透射窗口8进入测量腔3，到达角锥反射镜9后被反射，再次经过透射窗口8被激光发射接收模块6接收后进入分析仪7进行分析。
测量腔3穿过烟道壁并通过第一烟道壁法兰11固定在烟道上；动力抽吸装置穿过烟道壁并通过第二烟道壁法兰13固定在烟道上，该动力抽吸装置通过抽气管路16与测量腔连接。测量腔3和动力抽吸装置5分别安装在第一法兰套筒内12和第二法兰套筒14内。标定及反吹管路与过滤器2进行连接，标准气源通过标定阀门17与标定及反吹管路24进行连接，压缩空气源通过反吹阀门18与标定及反吹管路24连接。
采样探杆1均匀开孔，烟气从孔内进入采样探杆，经过过滤器2过滤后，利用烟道负压，在动力抽吸装置5抽吸作用下，进入测量腔3的石英管4内进行测量，完成测量后又进入烟道，标准气体可以通过标定管路17对测量进行标定，分析仪7会自动控制反吹管路18对过滤器2进行定时吹扫。测量腔3内部安装石英管4，可以对有吸附特性的气体(比如氨气)进行高保真测量。该装置利用烟道负压作用，使用动力抽吸装置5进行抽气，无需使用仪用压缩空气，可以实现节能测量。另外，在动力抽吸装置5作用下，烟气来自烟道，又返回烟道，可以实现无污染测量。
该装置采用激光分析法进行测量，分析仪内部安装激光器，激光器发出的激光经过光纤传输至激光发射接收单元6，激光发射接收单元6发出的激光通过透射窗口8进入测量腔3，经过一次吸收后到达角锥反射镜9被反射，经过二次吸收后再次经过透射窗口8被激光发射接收端6的光电探测器接收并转换成电信号，经同轴电缆传输至分析仪7进行分析。

Claims (4)

1.一种原位烟气在线测量装置，其特征在于：所述装置包含采样探杆(1)、测量腔(3)、动力抽吸装置(5)、激光发射接收模块(6)和分析仪(7)；所述采样探杆(1)、过滤器(2)和测量腔(3)设置在烟道内；所述过滤器设置在采样探杆和测量腔之间，并通过进气管路(15)与测量腔连接；
在测量腔内设有石英管(4)、透射窗口(8)和角锥反射镜(9)；激光发射接收模块(6)发出的激光通过透射窗口(8)进入测量腔(3)的石英管(4)内，到达角锥反射镜(9)后被反射，再次经过透射窗口(8)被激光发射接收模块(6)接收后进入分析仪(7)进行分析；
所述的测量腔(3)穿过烟道壁并通过第一烟道壁法兰(11)固定在烟道上；动力抽吸装置穿过烟道壁并通过第二烟道壁法兰(13)固定在烟道上，该动力抽吸装置通过抽气管路(16)与测量腔连接。
2.按照权利要求1所述的一种原位烟气在线测量装置，其特征在于：所述的动力抽吸装置采用拉法尔喷嘴拉法尔喷嘴和射流泵。
3.按照权利要求1或2所述的一种原位烟气在线测量装置，其特征在于：所述装置还包括设置在烟道壁内的第一法兰套筒内(12)和第二法兰套筒(14)；所述的测量腔(3)和动力抽吸装置(5)分别安装在第一法兰套筒内(12)和第二法兰套筒(14)内。
4.按照权利要求1或2所述的一种原位烟气在线测量装置，其特征在于：所述装置还包括标定及反吹管路(24)，标定及反吹管路与过滤器(2)进行连接，标准气源通过标定阀门(17)与标定及反吹管路(24)进行连接，压缩空气源通过反吹阀门(18)与标定及反吹管路(24)连接。
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