CN107561222A - 一种烟气分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气分析装置，涉及锅炉领域，包括气管、气泵、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、冷却器、第一电磁阀、检测模块以及控制模块，所述第一温度传感器、冷却器、第二温度传感器和湿度传感器依次串接于所述气管，所述第一电磁阀和检测模块并列连接于所述气泵的出气端，所述气泵、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、冷却器、第一电磁阀和检测模块分别与所述控制模块电连接，所述控制器控制所述气泵的启停、所述冷却器的启停和制冷量以及所述第一电磁阀的开闭，所述第一电磁阀开启时，待测气体从所述第一电磁阀排出，所述第一电磁阀关闭时，待测气体进入所述检测模块。本发明节约能耗、使用寿命长。
Description
【技术领域】
本发明涉及锅炉领域，具体涉及与一种烟气分析装置。
【背景技术】
随着经济的发展，国家对环境的保护越来越重视，因此对锅炉排放的要求也越来越高，特别是在北京地区，对氮氧化物的排放要求低至30mg/L。在现有技术中，与锅炉配套的氮氧化物在线检测分析装置多为用于低温空气分析的检测分析装置或短暂使用的产品，使用的工况受到极大限制，同时在使用过程中始终处于检测状态，不利于节约能耗，并且寿命短，无法长期使用。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明提供了一种新型的烟气分析装置，不受使用工况的限制，节约能耗、使用寿命长。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种烟气分析装置，包括气管、气泵、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、冷却器、第一电磁阀、检测模块以及控制模块，所述气管包括进气管，所述进气管安装于所述气泵的进气端，所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器和冷却器串接于所述进气管，所述第一温度传感器串接于烟气源和所述冷却器之间，所述第二温度传感器和湿度传感器串接于所述冷却器和气泵之间，所述第一电磁阀和检测模块并列连接于所述气泵的出气端，所述气泵、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、冷却器、第一电磁阀和检测模块分别与所述控制模块电连接，所述气泵由所述控制模块根据所述第一温度传感器的检测值控制，所述冷却器的启动或停止以及所述冷却器的制冷量由所述控制模块根据所述第二温度传感器的检测值控制，所述第一电磁阀由所述控制模块根据所述第二温度传感器的检测值或所述湿度传感器的检测值控制，所述第一电磁阀开启时，待测气体从所述第一电磁阀排出，所述第一电磁阀关闭时，待测气体进入所述检测模块。
进一步的，所述检测模块包括O2检测分块、SO2检测分块、NOx检测分块、CO检测分块和CO2检测分块，各检测分块并列连接于所述气泵的出气端，所述控制模块包括单片机和模拟量控制输出电路，各所述检测分块与所述模拟量控制输出电路电连接，所述模拟量控制输出电路与所述单片机电连接，各所述分块的检测值通过所述模拟量控制输出电路输出。
更进一步的，各检测分块与所述出气端之间分别设有第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述控制模块之间设有第一继电器，各所述第二电磁阀与所述控制模块之间设有第二继电器，所述控制模块包括与所述单片机电连接的继电器开关量控制输出电路，所述单片机控制所述继电器开关量控制输出电路，所述继电器开关量控制输出电路通过所述第一继电器和第二继电器分别控制所述第一电磁阀和第二电磁阀。
更进一步的，所述气泵与所述控制模块之间设有第三继电器，所述第三继电器与所述继电器开关量控制输出电路电连接，所述单片机控制所述继电器开关量控制输出电路，所述继电器开关量控制输出电路通过所述第三继电器控制所述气泵。
可选的，所述控制模块还包括模拟量输入处理电路和用于外接检测仪表的脉冲处理电路，所述第一传感器、第二传感器和湿度传感器与所述模拟量输入处理电路电连接，所述模拟量输入处理电路和所述脉冲处理电路与所述单片机电连接。
可选的，所述控制模块还包括冷却控制电路，所述冷却器与所述冷却控制电路电连接，所述冷却控制电路与所述单片机电连接，所述单片机依据所述第二温度传感器的检测值通过所述冷却控制电路控制所述冷却器的启停或制冷量，所述单片机依据所述湿度传感器的检测值通过所述冷却控制电路控制所述冷却器的制冷量。
可选的，所述控制模块还包括控制所述控制模块启动或停止的开关量输入处理电路、对所述控制模块供电的电源输入电路以及防止所述控制模块过载的安全保护电路，所述开关量输入处理电路和所述电源输入电路与所述单片机电连接，所述安全保护电路设于所述单片机和所述电源输入电路之间。
可选的，所述控制模块设有RS485接口和LAN接口，以连接外部设备。
可选的，所述冷却器为风冷冷却器或半导体制冷冷却器。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
通过两个温度传感器同时检测进气管冷却器两端的烟气温度，使整套烟气分析装置可以根据锅炉的运行或停止来确定装置本身的运行和停止，同时也可根据锅炉排放出烟气的状态来确定装置本身的运行状态：通过第一温度传感器的检测数值分析出锅炉烟气的温度未超过第一温度预设值时，判断出锅炉未启动运行，烟气分析装置也保持关停状态，起到了节约能源的作用；通过第二温度传感器和湿度传感器检测到的数值分析出锅炉烟气的温度在第一温度预设值和第二温度预设值之间、锅炉烟气的湿度未超过湿度预设值时，启动装置但只进行检测而不对烟气进行冷却，也起到了节约能源的作用；通过第二温度传感器和湿度传感器检测到的数值分析出锅炉烟气的温度在第二温度预设值和第三温度预设值之间、锅炉烟气的湿度未超过湿度预设值时，开启冷却器使烟气降温，保证烟气温度在适宜检测分析的范围内进行检测，并根据第二温度传感器的数值调整冷却器的制冷量，使降温所需制冷量和实际制冷量相匹配，因此避免了因降温所需制冷量大于实际制冷量带来的工作效率下降，或因降温所需制冷量小于实际制冷量带来的能源浪费；当锅炉烟气温度超过第三温度预设值或锅炉烟气湿度超过湿度预设值时，关闭检测模块，并将所抽取的烟气排出，以免烟气温度或湿度过高对检测模块造成损坏，延长了装置的使用寿命，同时根据第二温度传感器和湿度传感器的检测值调节制冷器的制冷量，使烟气尽快恢复到适宜检测分析的范围内，进一步保证工作效率；当第二温度传感器和湿度传感器所检测到的烟气温度、湿度恢复到适宜检测分析的范围内时，关闭烟气排出的气管，重新打开检测模块。因此整套烟气分析装置更加智能，可依据锅炉的启动或停止来确定装置是否运行，可根据锅炉烟气的温度和湿度确定是否进行冷却以及制冷量的大小，避免不必要的能源浪费，节约能耗，可依据锅炉烟气的温度和湿度确定是否进行检测，避免烟气温度或湿度过高对检测模块造成损坏，不受使用工况的限制，延长了装置的使用寿命。同时，依据检测模块对锅炉烟气的分析检测结果，及时采取相应措施，避免不符合标准的烟气排放，起到了防治环境污染的作用。
检测模块分为O2检测分块、SO2检测分块、NOx检测分块、CO检测分块和CO2检测分块，可以根据需要选择检测项目。
另外，控制模块设有RS485接口和LAN接口可以用来进行通讯预设值,连接上位或触摸屏系统进行参数设置与显示，实现了远程在线操作。同时，模拟量输入处理电路也可以输入锅炉的流量、温度、压力等数值，与第一温度传感器的检测数值相配合计算出锅炉相应的能耗、功率等参数，丰富了烟气分析装置的功能。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例一的示意图；
图2是本发明实施例一中控制模块的示意图。
附图中：
1-锅炉废气排放管，2-气管，3-气泵，41-第一温度传感器，42-第二温度传感器，5-湿度传感器，6-冷却器，7-第一电磁阀，8-检测模块，81-SO2检测分块，82-O2检测分块，83-NOx检测分块，84-CO检测分块，85-CO2检测分块，86-第二电磁阀，9-控制模块，91-单片机，92-模拟量控制输出电路，93-继电器开关量控制输出电路，94-冷却控制电路，95-脉冲处理电路，96-模拟量输入处理电路，97-开关量输入处理电路，98-电源输入电路，99-安全保护电路。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
在本发明实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供一种烟气分析装置。
实施例一：
如图1和图2所示，一种烟气分析装置，包括气管2、气泵3、第一温度传感器41、第二温度传感器42、湿度传感器5、冷却器6、第一电磁阀7、检测模块8以及控制模块9，气管2包括进气管，进气管的一端伸入锅炉废气排放管1，另一端安装于气泵3的进气端，第一温度传感器41、第二温度传感器42、湿度传感器5和冷却器6串接于进气管，第一温度传感器41串接于锅炉废气排放管1和冷却器6之间，冷却器6可以为风冷冷却器或半导体制冷冷却器，本实施例优选风冷冷却器。第二温度传感器42和湿度传感器5串接于冷却器6和气泵3之间，第一电磁阀7和检测模块8并列连接于气泵3的出气端，检测模块8包括O2检测分块82、SO2检测分块81、NOx检测分块83、CO检测分块84和CO2检测分块85，各检测分块并列连接于气泵3的出气端，并与出气端之间分别设有第二电磁阀86。
气泵3、第一温度传感器41、第二温度传感器42、湿度传感器5、冷却器6、第一电磁阀7和检测模块8分别与控制模块9电连接，气泵3由控制模块9根据第一温度传感器41的检测值控制，冷却器6的启动或停止以及冷却器6的制冷量由控制模块9根据第二温度传感器42的检测值控制，第一电磁阀7由控制模块9根据第二温度传感器42的检测值或湿度传感器5的检测值控制，第一电磁阀7开启时，待测气体从第一电磁阀7排出，第一电磁阀7关闭时，待测气体进入检测模块8。
控制模块9包括单片机91和模拟量控制输出电路92，各检测分块与模拟量控制输出电路92电连接，模拟量控制输出电路92与单片机91电连接，各分块的检测值通过模拟量控制输出电路92输出。
第一电磁阀7与控制模块9之间设有第一继电器(图中未标出)，各第二电磁阀86与控制模块9之间设有第二继电器(图中未标出)，控制模块9包括与单片机91电连接的继电器开关量控制输出电路93，单片机91控制继电器开关量控制输出电路93，继电器开关量控制输出电路93通过第一继电器和第二继电器分别控制第一电磁阀7和第二电磁阀86。
气泵3与控制模块9之间设有第三继电器(图中未标出)，第三继电器与继电器开关量控制输出电路93电连接，单片机91控制继电器开关量控制输出电路93，继电器开关量控制输出电路93通过第三继电器控制气泵3。
控制模块9还包括模拟量输入处理电路96和用于外接检测仪表的脉冲处理电路95，第一传感器41、第二传感器42和湿度传感器5与模拟量输入处理电路96电连接，模拟量输入处理电路96和脉冲处理电路95与单片机91电连接。
控制模块9还包括冷却控制电路94，冷却器6与冷却控制电路94电连接，冷却控制电路94与单片机91电连接，单片机91依据第二温度传感器42的检测值通过冷却控制电路94控制冷却器6的启停或制冷量，单片机92依据湿度传感器5的检测值通过冷却控制电路94控制冷却器6的制冷量。
控制模块9还包括控制控制模块9启动或停止的开关量输入处理电路97、对控制模块9供电的电源输入电路98以及防止控制模块9过载的安全保护电路99，开关量输入处理电路97和电源输入电路98与单片机91电连接，安全保护电路99设于单片机91和电源输入电路98之间。
控制模块9设有RS485接口和LAN接口，以连接外部设备。
本实施例在工作时，单片机91接收到开关量输入处理电路97的启动信号，单片机91通过模拟量输入处理电路96控制第一温度传感器41、第二温度传感器42和湿度传感器5分别采集相应位置的烟气数据。当第一温度传感器41检测到的温度值低于50℃时，气泵3保持停止状态。当第一温度传感器41检测到的烟气温度高于50℃且低于80度、烟气湿度低于35％时，继电器开关量控制输出电路93通过第三继电器开启气泵3，气泵3从锅炉废气排放管1抽出气体，冷却器6和第一电磁阀7保持关闭状态，烟气依次流经第一温度传感器41、冷却器6、第二温度传感器42和湿度传感器5进入检测模块8。当第二温度传感器42检测到的烟气温度高于80℃且低于85℃、湿度传感器5检测到的烟气湿度低于35％时，冷却控制电路94控制冷却器6开启，第一电磁阀7保持关闭，单片机91根据第二温度传感器42所检测到的烟气温度和湿度传感器5所检测到的烟气湿度，通过冷却控制电路94控制冷却器6制冷量的大小，使烟气的温度保持在80℃到85℃之间，湿度低于35％，烟气依次流经第一温度传感器41、冷却器6、第二温度传感器42和湿度传感器5进入检测模块8。
当第二温度传感起42检测到的烟气温度高于85℃或湿度传感器5检测到的烟气湿度大于35％时，继电器开关量控制输出电路93通过第一继电器开启第一电磁阀7，此时烟气不宜进入检测模块8进行检测，因此通过第一电磁阀7全部排出。
在检测模块8中，第二电磁阀86是根据需要检测而打开，先检测烟气中CO的含量，打开对应的第二电磁阀86，当检测到的CO含量小于0.04％时检测O2，打开对应的第二电磁阀86，当O2的含量在0～15％％±0.15之内，并且稳定在其中某个值1分钟以上，方可打开对应的第二电磁阀86检测NOx、SO2、CO2，当检测到NOx、SO2、CO2的含量在50％以上时关闭相对应的第二电磁阀86；当CO含量大于0.06％时，关闭所有第二电磁阀86，打开第一电磁阀7排空。
根据第一温度传感器41所检测的烟气温度和模拟量输入处理电路96接收到的流量、压差等数值还可以计算出锅炉的能效。
模拟量控制输出电路92可以把检测到的烟气温度值、湿度值以标准工业信号0-10V或4-20Ma的形式向外输出。RS485、LAN接口支持开放的MODBUS RTU标准，可以用来进行通讯预设值,连接上位或触摸屏系统进行参数设置与显示。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (9)
1.一种烟气分析装置，其特征在于：包括气管、气泵、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、冷却器、第一电磁阀、检测模块以及控制模块，所述气管包括进气管，所述进气管安装于所述气泵的进气端，所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器和冷却器串接于所述进气管，所述第一温度传感器串接于烟气源和所述冷却器之间，所述第二温度传感器和湿度传感器串接于所述冷却器和气泵之间，所述第一电磁阀和检测模块并列连接于所述气泵的出气端，所述气泵、第一温度传感器、第二温度传感、湿度传感器、冷却器、第一电磁阀和检测模块分别与所述控制模块电连接，所述气泵由所述控制模块根据所述第一温度传感器的检测值控制，所述冷却器的启动或停止以及所述冷却器的制冷量由所述控制模块根据所述第二温度传感器的检测值控制，所述第一电磁阀由所述控制模块根据所述第二温度传感器的检测值或所述湿度传感器的检测值控制，所述第一电磁阀开启时，待测气体从所述第一电磁阀排出，所述第一电磁阀关闭时，待测气体进入所述检测模块。
2.根据权利要求1所述的烟气分析装置，其特征在于：所述检测模块包括O2检测分块、SO2检测分块、NOx检测分块、CO检测分块和CO2检测分块，各检测分块并列连接于所述气泵的出气端，所述控制模块包括单片机和模拟量控制输出电路，各所述检测分块与所述模拟量控制输出电路电连接，所述模拟量控制输出电路与所述单片机电连接，各所述分块的检测值通过所述模拟量控制输出电路输出。
3.根据权利要求2所述的烟气分析装置，其特征在于：各检测分块与所述出气端之间分别设有第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述控制模块之间设有第一继电器，各所述第二电磁阀与所述控制模块之间设有第二继电器，所述控制模块包括与所述单片机电连接的继电器开关量控制输出电路，所述单片机控制所述继电器开关量控制输出电路，所述继电器开关量控制输出电路通过所述第一继电器和第二继电器分别控制所述第一电磁阀和第二电磁阀。
4.根据权利要求3所述的烟气分析装置，其特征在于：所述气泵与所述控制模块之间设有第三继电器，所述第三继电器与所述继电器开关量控制输出电路电连接，所述单片机控制所述继电器开关量控制输出电路，所述继电器开关量控制输出电路通过所述第三继电器控制所述气泵。
5.根据权利要求2所述的烟气分析装置，其特征在于：所述控制模块还包括模拟量输入处理电路和用于外接检测仪表的脉冲处理电路，所述第一传感器、第二传感器和湿度传感器与所述模拟量输入处理电路电连接，所述模拟量输入处理电路和所述脉冲处理电路与所述单片机电连接。
6.根据权利要求2所述的烟气分析装置，其特征在于：所述控制模块还包括冷却控制电路，所述冷却器与所述冷却控制电路电连接，所述冷却控制电路与所述单片机电连接，所述单片机依据所述第二温度传感器的检测值通过所述冷却控制电路控制所述冷却器的启停或制冷量，所述单片机依据所述湿度传感器的检测值通过所述冷却控制电路控制所述冷却器的制冷量。
7.根据权利要求2所述的烟气分析装置，其特征在于：所述控制模块还包括控制所述控制模块启动或停止的开关量输入处理电路、对所述控制模块供电的电源输入电路以及防止所述控制模块过载的安全保护电路，所述开关量输入处理电路和所述电源输入电路与所述单片机电连接，所述安全保护电路设于所述单片机和所述电源输入电路之间。
8.根据权利要求2所述的烟气分析装置，其特征在于：所述控制模块设有RS485接口和LAN接口，以连接外部设备。
9.根据权利要1所述的烟气分析装置，其特征在于：所述冷却器为风冷冷却器或半导体制冷冷却器。
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