CN107202726A - 烟气分析仪的烟气预处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气分析仪的烟气预处理系统及方法，属于烟气污染检测技术领域。它解决了采用冷干直抽法的烟气分析仪在对烟气进行预处理时，对仪器要求较高，成本昂贵的问题。本发明包括采样探头以及连接采样探头与烟气分析仪的进气管道，所述进气管道上依次设置有过滤部、采样泵和冷凝部，所述过滤部上设置有用于过滤粉尘的过滤器，所述采样泵和冷凝部之间设置有回流管路，所述样气经过冷凝部冷凝后分流，一部分气体顺由进气管道进入烟气分析仪，另一部分气体由所述回流管路回流到采样泵上游与采样泵上游的气体混合。本发明具有结构精简，检测成本低，检测准确性高的优点。

Description

烟气分析仪的烟气预处理系统及方法

技术领域

本发明属于气体分析仪技术领域，尤其涉及一种烟气分析仪的烟气预处理系统及方法。

背景技术

目前CMES(烟气分析仪)中，最常用的是冷干直抽法，采用采样探头将烟气从烟道中抽取出来，烟气经过伴热传输，除尘过滤后，由冷凝器进行水汽分离，水汽分离后，干燥洁净的气体进入烟气分析仪进行检测，冷凝析出的液态水由蠕动泵抽出，这个过程称之为烟气分析仪的烟气预处理。

冷干直抽法抽气的动力来源于抽气泵，抽气泵与蠕动泵的前后安装顺序十分讲究。当抽气泵位于冷凝器下游时，抽气泵抽气使得抽气泵上游产生负压，这样会极大的影响蠕动泵的工作，蠕动泵需要更大的功率才能将冷凝水抽出，使得蠕动泵的使用寿命大大降低，检测成本提高。当抽气泵位于冷凝器上游时，抽气泵的下游为正压，有利于蠕动泵抽取冷凝器析出的液态水，但是，由于烟气在经过冷凝器之前一直是高温伴热状态的，进入抽气泵的气体温度较高，高温气体对于抽气泵的损坏也较为明显，这样则会导致抽气泵的使用寿命大大减小，同样提高了检测成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种烟气分析仪的烟气预处理系统，该烟气分析仪的预处理系统具有结构合理，实用寿命长，烟气预处理效果好的技术优点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种烟气分析仪的烟气预处理系统，包括采样探头以及连接采样探头与烟气分析仪的进气管道，所述进气管道上依次设置有过滤部、采样泵和冷凝部，所述过滤部上设置有用于过滤粉尘的过滤器，所述采样泵和冷凝部之间设置有回流管路，所述样气经过冷凝部冷凝后分流，一部分气体顺由进气管道进入烟气分析仪，另一部分气体由所述回流管路回流到采样泵上游与采样泵上游的气体混合。

作为优选，所述冷凝部包括串接的第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一冷凝器和第二冷凝器上均设置有蠕动泵，所述回流管路的进气端连接在第一冷凝器的出口处或者第二冷凝器的出口处。

作为优选，所述采样探头内设置有滤芯，所述滤芯的两侧设置有加热片，所述加热片和滤芯之间具有间隔。

作为优选，所述采样探头和过滤部之间的进气管道和过滤器上均包裹有伴热带，所述伴热带包括保温棉和加热丝。

作为优选，所述过滤器和采样泵之间设置有电磁阀一，所述回流管路的出气端位于电磁阀一与采样泵之间。

作为优选，所述回流管路上设置有流量控制阀。

作为优选，所述第二冷凝管和烟气分析仪之间设置有恒流装置。

作为优选，所述进气管道上还设置有标定管路一和标定管路二，所述标定管路一的接口位于采样探头和过滤器之间，所述标定管路一上设置有电磁阀二，所述标定管路二通过手动三通阀连接在烟气分析仪的进气端上，标气可选择性的由标气管路一通过预处理系统进入烟气分析仪对烟气分析仪进行全程标定或者由标气管路二直接进入烟气分析仪对烟气分析仪进行标定。

作为优选，所述进气管路上设置有反吹装置，所述反吹装置包括反吹管道以及沿反吹管道进气方向依次设置的空气压缩机、过滤调压阀和开关阀，所述反吹管道对接在采样探头和过滤器之间。

本发明还提供了一种烟气分析仪的烟气预处理方法，所述烟气分析仪的烟气预处理方法包括一下步骤：

S1、提供权利要求1-9任一权利要求所述的烟气分析仪的预处理系统；

S2、通过采样探头采集待测烟气，并对烟气进行伴热输送直至烟气完成粉尘过滤；

S3、过滤粉尘后烟气通过采样泵进入冷凝部，冷凝部对烟气进行冷凝除水；

S4、将冷凝除水后的低温干燥烟气进行分流，使其一部分进入烟气分析仪进行检测，另一部分回流到采样泵上游，与采样泵上游的高温高湿烟气进行混合，通过少部分低温干燥烟气回流与采样泵上游高温高湿烟气混合降低进入采样泵烟气的温度和露点。

本发明具有以下优点：

1、本发明具有第一冷凝器和第二冷凝器两级冷凝，可以充分的将烟气中气水进行分离，保证烟气的干燥性，在烟气从冷凝部出来以后不容易因为水汽冷凝导致二氧化硫损失，最终导致检测数据不准确。

2、本发明将抽气泵设置在冷凝器上游，保证了冷凝器下面的蠕动泵处于负压工作状态，有利于蠕动泵抽取冷凝器冷凝析出的水分，在冷凝器和抽气泵之间设置有回流管路，回流管路将一部分经过冷凝器冷却的气体回流到抽气泵上游与抽气泵上游的热气进行混合，降低了进入抽气泵气体的温度和湿度，有效的保护了抽气泵。

附图说明

图1是本烟气分析仪的预处理系统结构示意图；

图2是本烟气分析仪的预处理方法步骤图；

图3是本发明的一实施例结构图；

图4是本发明的另一实施例结构图；

图5是本发明的又一实施例结构图；

图中，10、采样探头；11、加热片；12、滤芯；13、气体通道；20、过滤器；30、采样泵；41、第一冷凝器；42、第二冷凝器；43、蠕动泵；50、烟气分析仪；61、回流管路；62、标定管路一；63、标定管路二；64、反吹管道；70、标气气源；81、空气压缩机；82、过滤减压阀；83、开关阀；91、电磁阀二；92、伴热带；93、电磁阀一；94、流量控制阀；95、手动三通阀；96、恒流装置。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

使用烟气分析仪对烟气进行检测时，烟气由采样探头从烟道中抽取出来，抽取出来的烟气含有大量粉尘和水分，粉尘会污染烟气分析仪内的镜片，导致检测产生误差，烟气中的水分则会在烟气分析仪以及进气管道上冷凝成液体水，这些液体水冷凝后附着在管壁上，导致烟气中的二氧化硫等待检测成分融入到这些液体水中，继而导致检测产生误差，在烟气进入烟气分析仪进行检测前，需要将烟气中的粉尘和水分消除，这个过程称之为烟气预处理。基于这个处理过程，本发明提供了以下技术方案。

如图1所示，本实施例提供了一种烟气分析仪的烟气预处理系统，包括采样探头10以及连接采样探头10与烟气分析仪50的进气管道，所述进气管道上依次设置有过滤部、采样泵30和冷凝部，所述过滤部上设置有用于过滤粉尘的过滤器20，所述采样泵30和冷凝部之间设置有回流管路61，所述样气经过冷凝部冷凝后分流，一部分气体顺由进气管道进入烟气分析仪50，另一部分气体由所述回流管路61回流到采样泵30上游与采样泵30上游的气体混合。

具体的，如图3至图5所示，对气体进行预处理时，采样探头10将烟气从烟道中抽取出来，采样探头10内设置有滤芯12，可以初步过滤掉烟气内的粉尘，防止大量粉尘进入进气管道导致进气管道堵塞。

滤芯12的两侧各置有加热片11，加热片11与滤芯12间隔设置，加热片11和滤芯12之间的间隔形成气体通道13，烟气由气体通道13进入预处理系统。这样设置，烟气在经过采样探头10时，烟气与加热片11和滤芯12的接触面都较大，具有比较好的加热效果和过滤效果。

在过滤器20之前的一部分进气管道的外部包裹有保温棉，保温棉和进气管道外壁之间设置有加热丝，通过加热丝进行加热，保证烟气在进入进气管道后保持高温，水分不会析出，二氧化硫等检测成分不会流失。

烟气进入进气管道后，首先进入过滤器20进行过滤，过滤器20进一步的过滤掉烟气中剩余的粉尘，保证烟气的洁净。

过滤器20的外部设置有保温棉和加热丝构成的伴热带92，保证过滤器20过滤过程中，烟气不会有水分液化析出。

过滤器20和采样泵30之间设置有电磁阀一93，通过电磁阀一93可以控制进气管道的畅通和关闭。

冷凝部包括第一冷凝器41和第二冷凝器42，第一冷凝器41和第二冷凝器42串接，第一冷凝器41和第二冷凝器42对烟气进行降温，使得烟气在第一冷凝器41和第二冷凝器42内进行气水分离，烟气进行气水分离后，气体顺由进气管道进入烟气分析仪50进行检测，冷凝起来的液态水由蠕动泵43迅速抽出。

第一冷凝器41和第二冷凝器42分别配设有一个蠕动泵43，以便于冷凝起来的液态水迅速排出，通过两级冷凝器对烟气进行冷凝，并通过蠕动泵43迅速抽出烟气冷凝产生的液态水，除水效果好，同时最大程度的避免了烟气中二氧化硫等待测成分的损失，保证检测结果的准确性。

烟气进入冷凝部之前一直有高温伴热，烟气的温度较高，高温烟气对于采样泵30的损坏较大。本申请在冷凝部和采样泵30之间设置了回流管路61，回流管路61的接口设置在电磁阀一93和采样泵30之间，烟气经过第一冷凝器41冷凝后，一部分烟气进入烟气分析仪50进行检测，另一部分烟气由回流管路61流入到采样泵30上游与采样泵30上游的高温烟气混合。由于回流的烟气已经经过冷凝部冷凝除水，其干燥性较好，同时温度也较低，与采样泵30上游的烟气混合后，混合烟气的温度下降同时露点也下降，在保证烟气中水分不凝结的同时，也保证了采样泵30不容易被损坏。

在一些实施例中，回流管路61设置在第一冷凝器41和采样泵30之间。

在一些实施例中，回流管路61设置在第二冷凝器42和采样泵30之间。

在一些实施例中，回流管路61上设置有流量控制阀94来控制由回流管路61烟气回流的流量大小，例如节流阀或者质量流量计。

在一些实施例中，在另一路分流管路，即大部分冷凝烟气进入烟气分析仪50的管路上设置有流量控制阀94，通过控制进入烟气分析仪50的烟气流量来间接控制回流管路61上的回流烟气流量。

第二冷凝器42和烟气分析仪50之间设置有恒流装置96，恒流装置96可以确保进入烟气分析仪50的烟气流量稳定，减少烟气分析仪50的响应时间，从而减小检测周期。

在一些实施例中，在进气管道上设置有标定管路一62和标定管路二63，其中，标定管路一62的接口通过电磁阀二91连接在采样探头10和过滤器20之间，标定管路二63的接口通过手动三通阀95连接在恒流装置96和烟气分析仪50之间。标定管路一62和标定管路二63可采用同一个标气气源70。通过标定管路一62进行标定时，标气由电磁阀二91进入进气通道，标气从过滤器20开始依次经过进气通道的各个部件，最终进入烟气分析仪50进行标定，因此，通过标气由标定管路一62对烟气分析仪50进行标定时，为全程标定。通过标定管路二63进行标定时，标气由手动三通阀95之间进入烟气分析仪50，标气不经过进气通道的部件，直接进入烟气分析仪50对烟气分析仪50进行标定。

在实际应用过程中，可以先通过标定管路二63对烟气分析仪50进行标定，标定完成后，再通过标定管路一62再一次进行标定，由于标定管路一62是全程标定，若标定管路二63的检测结果与标定管路一62的检测结果不一致时，则说明进气管道对于检测结果有较大影响，需要对进行管道进行改进调整，即通过综合标定管路一62和标定管路二63的标定结果可以对进气通道进行误差检验。

在一些实施例中，进气通道上设置有反吹装置，反吹装置包括反吹气源，例如空气压缩机81，反吹装置还包括和空气压缩机81配套的过滤减压阀82以及控制反吹管道64开关的开关阀83。反吹装置的接口设置在采样探头10和过滤器20之间，进行反吹时，关闭过滤器20下游的电磁阀一93，反吹气体反向进入进气通道，对采样探头10进行反吹。

如图2所示，本发明还提供了一种烟气分析仪的预处理方法，该烟气分析仪的预处理方法包括以下步骤：

S1、提供权利要求1-9任一权利要求所述的烟气分析仪的预处理系统；

S2、通过采样探头采集待测烟气，并对烟气进行伴热输送直至烟气完成粉尘过滤；

S3、过滤粉尘后烟气通过采样泵进入冷凝部，冷凝部对烟气进行冷凝除水；

S4、将冷凝除水后的低温干燥烟气进行分流，使其一部分进入烟气分析仪进行检测，另一部分回流到采样泵上游，与采样泵上游的高温烟气进行混合，通过少部分低温干燥烟气回流与采样泵上游高温烟气混合降低进入采样泵烟气的温度和露点。

以检测烟气中SO₂成分为应用例来具体说明上述检测方法：

开启采样泵，为采样探头提供吸力将烟气从烟道中抽取出来，采样探头内的加热片对烟气进行加热，是烟气达到120度至180度之间，烟气进入进气管道后，在采样探头到过滤器之间这段输送流程均使用伴热带进行伴热，使烟气的温度保持在120度到180度之间，烟气经过采样泵后进入第一冷凝器进行冷凝，第一冷凝器内析出的液态水迅速由配套的蠕动泵抽走，烟气从第一冷凝器出来后进行分流，一部分烟气通过回流管路回流到采样泵上游与采样泵上游新进来的烟气混合，另一部分烟气进入第二冷凝器冷凝除水后再进入烟气分析仪检测。整个过程中，烟气分析仪的响应时间短，烟气中的二氧化硫损失极小，检测结果准确。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种烟气分析仪的烟气预处理系统，包括采样探头以及连接采样探头与烟气分析仪的进气管道，其特征在于，所述进气管道上依次设置有过滤部、采样泵和冷凝部，所述过滤部上设置有用于过滤粉尘的过滤器，所述采样泵和冷凝部之间设置有回流管路，所述样气经过冷凝部冷凝后分流，一部分气体顺由进气管道进入烟气分析仪，另一部分气体由所述回流管路回流到采样泵上游与采样泵上游的气体混合。

2.根据权利要求1所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述冷凝部包括串接的第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一冷凝器和第二冷凝器上均设置有蠕动泵，所述回流管路的进气端连接在第一冷凝器的出口处或者第二冷凝器的出口处。

3.根据权利要求1或2所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述采样探头内设置有滤芯，所述滤芯的两侧设置有加热片，所述加热片和滤芯之间具有间隔。

4.根据权利要求3所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述采样探头和过滤部之间的进气管道和过滤器上均包裹有伴热带，所述伴热带包括保温棉和加热丝。

5.根据权利要求1所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述过滤器和采样泵之间设置有电磁阀一，所述回流管路的出气端位于电磁阀一与采样泵之间。

6.根据权利要求1所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述回流管路上设置有流量控制阀。

7.根据权利要求1所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述第二冷凝管和烟气分析仪之间设置有恒流装置。

8.根据权利要求1所述的烟气预处理系统，其特征在于，所述进气管道上还设置有标定管路一和标定管路二，所述标定管路一的接口位于采样探头和过滤器之间，所述标定管路一上设置有电磁阀二，所述标定管路二通过手动三通阀连接在烟气分析仪的进气端上，标气可选择性的由标气管路一通过预处理系统进入烟气分析仪对烟气分析仪进行全程标定或者由标气管路二直接进入烟气分析仪对烟气分析仪进行标定。

9.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述进气管路上设置有反吹装置，所述反吹装置包括反吹管道以及沿反吹管道进气方向依次设置的空气压缩机、过滤调压阀和开关阀，所述反吹管道对接在采样探头和过滤器之间。

10.一种烟气分析仪的烟气预处理方法，其特征在于，包括：

S1、提供权利要求1-9任一权利要求所述的烟气分析仪的预处理系统；

S2、通过采样探头采集待测烟气，并对烟气进行伴热输送直至烟气完成粉尘过滤；

S3、过滤粉尘后烟气通过采样泵进入冷凝部，冷凝部对烟气进行冷凝除水；

S4、将冷凝除水后的低温干燥烟气进行分流，使其一部分进入烟气分析仪进行检测，另一部分回流到采样泵上游，与采样泵上游的高温高湿烟气进行混合，通过少部分低温干燥烟气回流与采样泵上游高温高湿烟气混合降低进入采样泵烟气的温度和露点。