CN107389389A - 一种便携式三氧化硫采样仪 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种便携式三氧化硫采样仪，包括烟气采样枪、冷凝组件、控制阀、泵、储液瓶、干燥器和控制面板，通过将异丙醇溶液注入采样枪尾部的混合器内与烟气混合的方式，提高了异丙醇对三氧化硫的收集效率，减少了异丙醇的用量，且所得样品浓度较高，可适当缩短采样时间，有利于低浓度三氧化硫的测试和装置的推广使用。

Description

一种便携式三氧化硫采样仪

技术领域

本发明涉及环保技术领域,尤其涉及一种便携式三氧化硫采样仪。

背景技术

火电厂烟气中存在的三氧化硫极易于水蒸汽结合形成硫酸雾，在设备受热面上凝结造成腐蚀，从而危害设备的寿命、运行状况及周围环境。为了避免酸露点腐蚀现象，需要提高锅炉的排烟温度，但这样极易造成热能的浪费。因此，检测烟气中三氧化硫的含量是电厂运行和调试的重要参考。

由于烟气中三氧化硫的浓度通常较低，且性质活泼，且共存组分对其采样和测试操作造成干扰，目前三氧化硫的检测结果普遍存在较大偏差，有效采样测试难度很大。

申请号为201310199163.2的发明，公开了一种湿烟气中硫酸雾在线检测装置，其采样与前处理过程保持在150-250℃的烟气通入装有五氧化二磷的转化器，将烟气干燥，后用红外监测仪实时监测。这一发明可以排除烟气中水、酸雾及二氧化硫的干扰，但设备成本较高。

申请号为201510506573.6的发明，公开了一种便携式三氧化硫化学吸收自动采样装置，采用异丙醇为吸收液收集烟气中的三氧化硫。该方法结构简单、自动化程度高，能较为准确的收集三氧化硫，但采样时间较长，吸收液用量大。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种便携式三氧化硫采样仪，一种便携式三氧化硫采样仪，包括：烟气采样枪模块，冷凝组件模块和储液及动力模块，其中，所述烟气采样枪模块包括依次连接的前置过滤器、采样管、混合器，以及设置在所述采样管和混合器外部的第一加热控温装置和第二加热控温装置；所述冷凝组件模块包括相互连通的冷凝管和恒温水箱；所述冷凝管与所述烟气采样枪模块的混合器连通；所述储液及动力模块包括溶液泵、空气泵、异丙醇储瓶、样品瓶、第一体积流量计、第二体积流量计，所述异丙醇储瓶通过所述溶液泵和第一体积流量计与所述混合器连通，所述样品瓶分别与所述冷凝管、所述空气泵连通，所述第二体积流量计设置在所述样品瓶与所述空气泵连通的管路上。

进一步地，所述混合器为类水滴状结构的烟气混合器，烟气、吸收液入口均位于结构的较细端。

进一步地，所述冷凝组件模块还包括设置在所述恒温水箱中的循环水泵，以及设置在所述恒温水箱外部的第三加热控温装置。

进一步地，所述采样管和混合器的材质为石英玻璃。

进一步地，所述第一加热控温装置和第二加热控温装置的控制温度为200-300℃。

进一步地，所述冷凝管为石英玻璃材质的螺旋冷凝管，其内径不大于3.0mm，圈径在85-90mm之间，总周长150-200cm。

进一步地，所述冷凝管温度控制在60-80℃。

进一步地，还包括控制面板，所述控制面板分别与溶液泵、空气泵、第一体积流量计和第二体积流量计传递信息。

本发明还包括一种便携式三氧化硫采样仪的采样方法，至少经过以下采样过程：步骤I采样，烟气经由采样管进入采样枪尾部混合器，与经液体泵引入的异丙醇混合；步骤II形成的混合气流经冷凝组件冷凝，收集含三氧化硫的异丙醇溶液；步骤III停止采气，用异丙醇溶液冲洗冷凝管，样品收集于样品瓶中。

进一步地，10.根据权利要求9所述的采样方法，其特征在于：所述采样过程中，烟气流速为2-10L/min，异丙醇用量为0.5-2mL/min，采样时间30-60min。

本发明系统减小异丙醇溶液用量，样品溶液浓度高，可适当缩短采样时间，利于低浓度三氧化硫的测试，利于装置的推广使用。

附图说明

图1为本发明中一种便携式三氧化硫采样仪的示意图；

图中：1-1-采样枪前置过滤器、1-2-采样枪采样管、1-3-采样枪混合器、1-4-第一加热控温装置、1-5-第二加热控温装置、2-1-螺旋冷凝管、2-2-恒温水箱、2-3-循环水泵、2-4-第三加热控温装置、3-1-溶液泵、3-2-空气泵、4-1-第一截止阀、4-2-第二截止阀、4-3-第三截止阀、4-4-第四截止阀、5-1-异丙醇储瓶、5-2-样品瓶、6-1-干燥器、7-1-第一体积流量计、7-2-第二体积流量计、8-控制面板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种便携式三氧化硫采样仪的具体实施方式进行详细说明，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1，一种便携式三氧化硫采样仪包括三个便携模块，模块A为烟气采样枪1，模块B为冷凝组件2，其余组件部分如泵3、第四截止阀4-4、储液瓶5、干燥器6、体积流量计7、控制面板8组成模块C，模块之间以聚四氟乙烯软管连接。

模块A包括烟气采样枪1、第一截止阀4-1和第二截止阀4-2，整体规格为100×100×1500mm³。烟气采样枪1由采样枪前置过滤器1-1、采样枪采样管1-2、采样枪混合器1-3、第一加热控温装置1-4和第二加热控温装置1-5组成。采样枪前置过滤器1-1为烧结金属材质的可选组件，以去除烟气中的颗粒物，用于高含尘烟气的采样。采样枪采样管1-2和采样枪混合器1-3材质为耐高温耐腐蚀的石英玻璃，其中，采样枪混合器1-3为类水滴状结构，烟气、吸收液入口均位于较细端，以利于烟气与吸收液的均匀混合。第一加热控温装置1-4和第二加热控温装置1-5分为外部包覆有保温材质的热电阻，分别空气采样枪于烟道内外两段的采样气路温度，以防止三氧化硫凝结。在一个实施案例中，该温度均控制在200-300℃。

在另一个替代案例中，由于烟气温度高于控制温度，仅需控制第二加热控温装置1-5以维持采样枪于烟道外的部分的温度处于200-300℃，以节约采样成本。

模块B为冷凝组件2，整体约为300×500×500mm³，包括螺旋冷凝管2-1、恒温水箱2-2、循环水泵2-3和第三加热控温装置2-4。通过加热第三加热控温装置2-4将恒温水箱2-2中水加热，以循环水泵2-3控制热水与螺旋冷凝管2-1处的循环以控制冷凝温度，以冷凝收集三氧化硫。在所述冷凝管2-1与所述烟气采样枪模块A的混合器(1-3)连通的管路上，设有第四截止阀4-4。其中，螺旋冷凝管2-1为石英玻璃材质，其内径不大于3.0mm，圈径在85-90mm之间，总周长150-200cm，冷凝的控制温度为60-80℃。第四截止阀4-4为与流量计配套使用的阀门，即可开关、又可作流量调节。阀门关闭，抽气泵启动，可以检验泵的真空度，校验抽气泵的性能；阀门微调，可调节抽气流量。

模块C为储液及动力模块，包括3-1-溶液泵、3-2-空气泵、4-4-第四截止阀、5-1-异丙醇储瓶、5-2-样品瓶、6-1-干燥器、7-1-第一体积流量计、7-2-第二体积流量计、控制面板8，整体约为300×400×500mm³。异丙醇储瓶5-1中储有80vol.％的异丙醇溶液，通过溶液泵3-1输送，并通过第一截止阀4-1和第一体积流量计7-1控制输送管路和流量；第三截止阀4-3设置在所述异丙醇储瓶5-1与所述混合器(1-3)连通管，以及所述冷凝管2-1与混合器(1-3)连通管之间管路上，用于异丙醇溶液冲洗螺旋冷凝管2-1。

样品储存于玻璃样品瓶5-2中；气体采样的动力由空气泵3-2提供，并于泵前的采样气路设有第四截止阀4-4和第二体积流量计7-2控制气量；空气泵3-2前还设有盛有变色硅胶的干燥器6-1，以保护气泵。此外，模块C中管路均为聚四氟乙烯材质。

在一个实施案例中，溶液泵3-1、空气泵3-2、第一截止阀4-1、第二截止阀4-2、第三截止阀4-3和第四截止阀4-4，均由控制面板8控制，控制面板8接收第一体积流量计7-1和第二体积流量计7-2发来的流量信息，然后生成控制信号分别发给溶液泵3-1、空气泵3-2、第一截止阀4-1、第二截止阀4-2、第三截止阀4-3和第四截止阀4-4。采样的烟气流速为2.0-10.0L/min，异丙醇用量为0.5-2mL/min，采样时间30-60min。

本发明装置的采样具体过程是：

I.采样过程中，烟气经由采样枪前置过滤器1-1去除颗粒物进入采样枪，经由采样枪采样管1-2进入采样枪混合器1-3，与经由溶液泵3-1、第一体积流量计7-1、第一截止阀4-1进入采样枪混合器1-3的80vol.％的异丙醇溶液混合。

II.混合气经由第二截止阀4-2进入冷凝组件2，烟气中的三氧化硫与异丙醇溶液混合物冷凝于螺旋冷凝管2-1中，剩余烟气经由储液瓶5-2、干燥器6-1、第四截止阀4-4和第二体积流量计7-2、空气泵3-2排放。

III.采样结束后，第一截止阀4-1、第二截止阀4-2关闭，异丙醇溶液经由第三截止阀4-3冲洗螺旋冷凝管2-1，所得样品收集于样品瓶5-2中。

本发明异丙醇溶液用量小，样品溶液浓度高，可适当缩短采样时间，利于低浓度三氧化硫的测试，利于装置的推广使用。

本发明装置具有如下有益的技术效果：

1.装置分为三个模块，便于携带；

2.装置烟气采样枪前端设有烧结金属过滤器，有效截留烟气中颗粒物，减小其对采样的干扰；

3.装置烟气采样枪外部设有两级控温组件，控温更准确合理；

4.装置尾部设有类水滴状的混合器，吸收液与烟气于混合器中有效混合，提高异丙醇对三氧化硫的吸收率，从而减少异丙醇的用量；

5.装置采样过程采样枪温度为200-300℃，冷凝管处控温为60-80℃，有效收集烟气中三氧化硫。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式三氧化硫采样仪，包括：烟气采样枪模块(A)，冷凝组件模块(B)和储液及动力模块(C)，其中，

所述烟气采样枪模块(A)包括依次连接的前置过滤器(1-1)、采样管(1-2)、混合器(1-3)，以及设置在所述采样管(1-2)和混合器(1-3)外部的第一加热控温装置(1-4)和第二加热控温装置(1-5)；

所述冷凝组件模块(B)包括相互连通的冷凝管(2-1)和恒温水箱(2-2)；所述冷凝管(2-1)与所述烟气采样枪模块(A)的混合器(1-3)连通；

所述储液及动力模块(C)包括溶液泵(3-1)、空气泵(3-2)、异丙醇储瓶(5-1)、样品瓶(5-2)、第一体积流量计(7-1)、第二体积流量计(7-2)，所述异丙醇储瓶(5-1)通过所述溶液泵(3-1)和第一体积流量计(7-1)与所述混合器(1-3)连通，所述样品瓶(5-2)分别与所述冷凝管(2-1)、所述空气泵(3-2)连通，所述第二体积流量计(7-2)设置在所述样品瓶(5-2)与所述空气泵(3-2)连通的管路上。

2.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：所述混合器(1-3)为类水滴状结构的烟气混合器。

3.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：所述所述冷凝组件模块(B)还包括设置在所述恒温水箱(2-2)中的循环水泵(2-3)，以及设置在所述恒温水箱(2-2)外部的第三加热控温装置(2-4)。

4.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：所述采样管(1-2)和混合器(1-3)的材质为石英玻璃。

5.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：所述第一加热控温装置(1-4)和第二加热控温装置(1-5)的控制温度为200-300℃。

6.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：所述冷凝管(2-1)为石英玻璃材质的螺旋冷凝管，其内径不大于3.0mm，圈径在85-90mm之间，总周长150-200cm。

7.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：所述冷凝管(2-1)温度控制在60-80℃。

8.根据权利要求1所述的便携式三氧化硫采样仪，其特征在于：还包括控制面板(8)，所述控制面板(8)分别与溶液泵(3-1)、空气泵(3-2)、第一体积流量计(7-1)和第二体积流量计(7-2)传递信息。

9.一种便携式三氧化硫采样仪的采样方法，至少经过以下采样过程：(步骤I)采样，烟气经由采样管进入采样枪尾部混合器，与经液体泵引入的异丙醇混合；(步骤II)形成的混合气流经冷凝组件冷凝，收集含三氧化硫的异丙醇溶液；(步骤III)停止采气，用异丙醇溶液冲洗冷凝管，样品收集于样品瓶中。

10.根据权利要求9所述的采样方法，其特征在于：所述采样过程中，烟气流速为2-10L/min，异丙醇用量为0.5-2mL/min，采样时间30-60min。