CN107576536A - 一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置 - Google Patents

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王学涛
苏晓昕
胡海鹏
杨晓东
张乾蔚
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Abstract

针对现有技术无法同时取得高粉尘烟气中颗粒物样品和纯净烟气的问题，本发明提供一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其技术方案在于：包括用于将原始烟气与液体进行混合的混合器和用于将混合器中的去除颗粒物的气体与带有颗粒物的液体进行分离的气液分离器，所述的混合器包括一个液体喷射泵和一个混合箱，所述的气液分离器的进口与混合箱的出口通过管线相连接，气液分离器还设有烟气样品出口和废水排出口。本发明不但可以同时得到烟气中的颗粒物采样和烟气采样，而且结构简单，成本低。

Description

一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置
技术领域
本发明属于能源与环保、燃烧烟气、环境监测领域，涉及一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置。
背景技术
根据当前国内废弃物的处置方法多数采用焚烧法来处理，随着人们环保意识的增强，同时国家对于环境质量的要求越来越高，使得排放废气的控制技术也越来越被重视。早期的处理技术是采用烟气净化设备来降低污染物的排放，如粒状物使用静电除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器等设备；有机物使用焚烧、冷凝、催化氧化、吸收、吸附等方式进行控制；酸性气体采用干式、半干式、湿式、添加石灰石等工艺方法进行脱除；重金属的控制采用物理、化学吸附机制来吸附重金属蒸汽等。由上可知，污染物成分种类不同，脱除机理亦有所差异。
燃煤电厂燃烧过程中可吸入颗粒物，尤其是富含有毒微量元素的细微颗粒物的排放，不仅会造成锅炉的沾污和腐蚀，影响锅炉的安全运行和换热效率，还会给人类健康和生态环境带来严重的危害。
降低空燃比不仅可节省能源，而且可降低污染气体的排放，因此是改善燃烧系统操作的首要任务。若降低空燃比，必须取得准确排放气体中氧气、一氧化氮的浓度。然而，目前气体监测系统均采用安装在烟气净化系统设备后的烟囱上，无法真实反应燃烧系统内气体浓度。如以传统系统在炉体出口处取样，则因粒状物含量太高，无法长期被使用。而且，对于常规烟尘采样技术无法得到烟尘中PM10、PM2.5细颗粒物样品。
因此，有必要研发一种既可以采集含高粉尘烟气中颗粒物样品又可以采集锅炉等排放气体的采样装置，通过有效采集有代表性的燃烧源排放颗粒物及排放气体，对颗粒物来源研究和提高燃烧效率均具有重要意义。
发明内容
针对现有技术无法同时取得含高浓度颗粒物燃烧烟气中颗粒物样品和纯净烟气的问题，本发明提供一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其结构简单，对比现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步。
所述的一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其技术方案在于：包括用于将原始烟气与液体进行混合的混合器和用于将混合器中的去除颗粒物的气体与带有颗粒物的液体进行分离的气液分离器，所述的混合器包括一个液体喷射泵和一个混合箱，所述的气液分离器的进口与混合箱的出口通过管线相连接，气液分离器还设有烟气样品出口和废水排出口。
进一步的，所述的混合箱的内部设置有用于作为混合区域的空腔，在混合箱的箱体上设有一端连通锅炉另一端连通空腔的进气通道、一端连接喷射泵另一端连接空腔的入水通道以及一端连接空腔，另一端连接气液分离器入口的出液通道 ，其中，所述的出水通道设置在进水通道的相对侧。
进一步的，所述的混合箱还设置有用于观察内部堵塞情况的窥视孔。
进一步的，所述的入水通道从喷射泵到空腔逐渐收缩。
进一步的，所述的空腔为四周圆角边的方形空腔。
本发明的有益效果是：本发明通过喷射泵发出的高速液流产生的负压将锅炉内的含高浓度颗粒物燃烧烟气抽出，并在混合箱内将上述抽出的烟气与喷射泵内的高速液流进行混合。由于上述的烟气中含有高浓度颗粒物，在于液体进行混合后，颗粒物变湿变重，而进入液体中，再通过管路等连接，将该带有颗粒物的液体和上述烟气一起传输给气液分离器从而得到烟气样本和颗粒物样本。本发明不但可以同时得到烟气中的颗粒物采样和烟气采样，而且结构简单，成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为混合箱的结构示意图。
其中，1.喷射泵；2.混合箱；3.气液分离器；4.锅炉；5.样品管路；6.第一废水排出端球阀；7.第二废水排出端球阀；8.浮子流量计；9.压力表；10.烟气取样口；201.空腔；202.如水通道；203.出水通道；204.进气通道；205.窥视孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1，所述的一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其技术方案在于：包括用于将原始烟气与液体进行混合的混合器和用于将混合器中的去除颗粒物的气体与带有颗粒物的液体进行分离的气液分离器3，所述的混合器包括一个液体喷射泵1和一个混合箱2，所述的气液分离器3的进口与混合箱2的出口通过管线相连接，气液分离器3还设有烟气样品出口和废水排出口。
需要明确的是：气液分离器3为现有技术中常用的设备，本领域人员熟知其用法和作用。混合箱2的作用是：接收喷射泵1发出的高速液流，高速的液流会产生低真空负压，将锅炉4内的烟气抽出，并在混合箱2内将上述抽出的烟气与喷射泵1内的高速液流进行混合。由于上述的烟气中含有颗粒物，在于液体进行混合后，颗粒物变湿变重，而进入液体中，再通过管路等连接，将该带有颗粒物的液体和上述烟气一起传输给气液分离器3从而得到烟气样本和颗粒物样本。
需要明确的是：喷射泵1通过高速液流产生的负压采样的位置不限于锅炉4，与可以设置在锅炉4的排烟道上等等，根据实际情况设置。
如图2，进一步的，所述的混合箱2的内部设置有用于作为混合区域的空腔201，在混合箱2的箱体上设有一端连通锅炉4另一端连通空腔201的进气通道204、一端连接喷射泵1另一端连接空腔201的入水通道202以及一端连接空腔201，另一端连接气液分离器3入口的出液通道203 ，其中，所述的出水通道203设置在进水通道202的相对侧。
需要明确的是：所述的出液通道203设置在入水通道202的相对侧可以最大限度的增加带有颗粒物的烟气与喷射泵1中的液体进行混合的距离，尽量将颗粒物都携带在液体中。喷射泵1通过高速液流产生的负压后，锅炉4中带有颗粒物的烟气通过进气通道204进入空腔201中，从而与高速液体进行混合。
需要明确的是：所述的出液通道203可根据实际情况改变尺寸。
进一步的，所述的混合箱2还设置有用于观察内部堵塞情况的窥视孔205。
优选的，在空腔201和入水通道202的外侧设置窥视孔205。
需要明确的是：设置窥视孔205的位置在空腔201与入水通道202处的原因是，因为这两处位置存在颗粒物在液体中沉淀，容易造成堵塞。
进一步的，所述的入水通道202从喷射泵1到空腔201逐渐收缩。
需要明确的是：入水通道202可根据需求调整。
需要明确的是：喷射泵1喷出的液体本身速度就很快，通过从喷射泵1到空腔201逐渐收缩的方式使得液体再次加速，形成负压的能力更强，从锅炉4中抽取烟气的速度更快、力量更强。防止抽取力量过小而导致的颗粒物收集无力而导致的测量不准确。
进一步的，所述的空腔201为四周圆角边的方形空腔。
需要明确的是：设置空腔201为四周圆角边的方形空腔的原因是：为烟气能够更好的被液体润湿增重而提供一个较大的空间。
优选的，喷射泵1中的液体为纯净水。
优选的，锅炉4与进气通道204之间设置有方便拆卸的法兰。
优选的，喷射泵1通过管道连接浮子流量计8后连通水源端；该水源端上设置有检测水压的压力表9。
优选的，气液分离器3的与出水通道203之间设置有样品管路5；该样品管路5的管径为12.7mm。
优选的，气液分离器3靠近混合箱2的一侧设置有第二废水排出端，该第二废水排出端上设置有第二废水排出端球阀7；气液分离器3远离混合箱2的一端设置有第一废水排出端，该第一废水排出端上设置有第一废水排出端球阀6。
优选的，气液分离器3靠近混合箱2的一端设置有用于采集烟气样本的烟气取样口10。
需要明确的是：气液分离器3是利用烟气与液体比重的不同，将气液分离。气液分离的空间，必须根据流体的流量设计，空间必须大于能容纳流体流率。
需要明确的是：气液分离器3可以将混合箱2的出水通道203输入的混合着颗粒物以及除去颗粒物后的烟气进行分离，同时得到颗粒物样本及烟气样本。得到的烟气样本可以通入样品分析系统中进行分析，并将所量测的结果提供给自动控制系统，以改善操作条件，最终提高燃烧效率。得到的颗粒物样本可以进行下一步的分析研究，达到对研究颗粒物的污染来源及形成机制进行研究的目的。
以上所述仅为发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其特征在于：包括用于将原始烟气与液体进行混合的混合器和用于将混合器中的去除颗粒物的气体与带有颗粒物的液体进行分离的气液分离器（3），所述的混合器包括一个液体喷射泵（1）和一个混合箱（2），所述的气液分离器（3）的进口与混合箱（2）的出口通过管线相连接，气液分离器（3）还设有烟气样品出口和废水排出口。
2.根据权利要求1所述的一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其特征在于：所述的混合箱（2）的内部设置有用于作为混合区域的空腔（201），在混合箱（2）的箱体上设有一端连通锅炉（4）另一端连通空腔（201）的进气通道（204）、一端连接喷射泵（1）另一端连接空腔（201）的入水通道（202）以及一端连接空腔（201），另一端连接气液分离器（3）入口的出液通道（203） ，其中，所述的出水通道（203）设置在进水通道（202）的相对侧。
3.根据权利要求2所述的一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其特征在于：所述的混合箱（2）还设置有用于观察内部堵塞情况的窥视孔（205）。
4.根据权利要求2所述的一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其特征在于：所述的入水通道（202）从喷射泵（1）到空腔（201）逐渐收缩。
5.根据权利要求2所述的一种含高浓度颗粒物燃烧烟气样品采样装置，其特征在于：所述的空腔（201）为四周圆角边的方形空腔。
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