CN107596875A - 冷干法烟气预处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷干法烟气预处理装置，包括依次连接的进气管、冷凝装置、精细过滤器、采样泵；冷凝装置包括冷凝器和蠕动泵；冷凝器的样气入口与进气管连接，用于对样气进行冷凝脱水处理；蠕动泵与冷凝器连接，用于抽取冷凝水并通过排凝口排出；冷凝器包括恒温装置和设置在恒温装置中的热交换管，恒温装置用于将冷凝器的温度控制在设定温度；精细过滤器的入口与冷凝器的样气出口连接，用于滤除细颗粒物；采样泵入口与精细过滤器的出口连接，出口通过第一样气气路与烟气分析仪入口端连接，用于抽取样气并输送至烟气分析仪。该冷干法烟气预处理装置中由于其冷凝装置处采用加热制冷双向温控的恒温装置，增加预处理装置的环境温度的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的便携式冷干法烟气预处理装置，适用于在污染源现场排放废气成分分析前的样品气预处理装置，尤其适用于火电厂排放废气的预处理。
背景技术
固定污染源排放废气监测管理中通常会使用便携式烟气采样分析装置对烟气进行抽取检测。便携式烟气采样分析装置通常包括烟气预处理单元及烟气分析单元，烟气预处理单元对烟气进行除尘采样、伴热传输、冷凝脱水、抗负压、调流量等预处理环节，再将经预处理后的烟气传输至烟气分析单元进行组分及浓度测定。现有便携式冷干法预处理装置采用单向制冷方式对烟气进行冷凝脱水，此种方法存在环境适应性差等问题，特别在环境温度低于冷凝器设定温度时，会导致预处理装置无法正常工作，甚至造成冰堵，损坏仪器设备。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冷干法烟气预处理装置，该装置具有宽环境温度适应性的优点，能解决常规预处理装置环境适应性较差的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种冷干法烟气预处理装置，包括依次连接的进气管、冷凝装置、精细过滤器、采样泵；其中，
所述冷凝装置包括冷凝器和蠕动泵，所述冷凝器，样气入口与所述进气管的出口连接，用于对所述进气管输送的样气进行冷凝脱水处理；所述蠕动泵，与所述冷凝器连接，用于抽取冷凝水并通过排凝口排出；所述冷凝装置的冷凝器包括：恒温装置和设置在所述恒温装置中的热交换管，所述恒温装置用于将所述冷凝器的温度控制在设定温度；
所述精细过滤器，入口与所述冷凝器的样气出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除；
所述采样泵，入口与所述精细过滤器的出口连接，出口通过第一样气气路与烟气分析仪的入口端连接，用于抽取样气并输送至烟气分析仪。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，所述冷凝装置包括串联的一级冷凝装置和二级冷凝装置；所述一级冷凝装置包括第一冷凝器和第一排凝蠕动泵，所述二级冷凝装置包括第二冷凝器和第二排凝蠕动泵，其中，所述第一冷凝器，样气入口与所述进气管的出口连接、样气出口与所述第二冷凝器的样气入口连接，所述第二冷凝器的样气出口与所述精细过滤器的入口连接；所述第一排凝蠕动泵与所述第一冷凝器连接，用于抽取所述第一冷凝器中冷凝下来的水并通过第一排凝口排出；所述第二排凝蠕动泵与所述第二冷凝器连接，用于抽取所述第二冷凝器中冷凝下来的水并通过第二排凝口排出；
优选地，所述第一排凝蠕动泵和/或所述第二排凝蠕动泵的排凝口设有排凝口加热装置。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，所述恒温装置包括冷井本体、设置在所述冷井本体外围或内部的制冷部件、和设置在所述冷井本体外围或内部的加热部件；其中，所述冷井本体为具有轴向通孔的金属块，所述轴向通孔用于供所述冷凝器的热交换管通过；所述制冷部件用于制冷以降低所述恒温装置的温度；所述加热部件用于加热以升高所述恒温装置的温度；
优选地，所述恒温装置中，所述制冷部件为半导体制冷片，设置于所述冷井本体的外部；或者，所述冷井本体的内部且在所述轴向通孔的外围设置螺旋状的冷凝细管通道，所述制冷部件为压缩机冷凝器制冷蒸发器，所述压缩机冷凝器制冷蒸发器的冷凝细管通过位于所述冷井本体的内部且围绕所述轴向通孔设置的冷凝细管通道中，所述冷凝细管的入口和出口分别从所述冷井本体的侧壁上伸出；
更优选地，所述加热部件为加热棒，所述冷井本体为铝块。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，还包括：恒温装置温度传感器以及控制器；其中，
所述恒温装置温度传感器设置于所述恒温装置上，且与所述控制器连接，用于测量所述恒温装置的实际温度并将测得结果传送至所述控制器；
所述控制器的输入端与所述恒温装置温度传感器的输出端连接，所述控制器的输出端与所述恒温装置的电源连接，所述控制器接收所述恒温装置温度传感器输出的信息，并将接收到的恒温装置的实际温度与所述控制器中预先设定的恒温装置温度对比，所述控制器根据对比结果发出指令控制所述恒温装置的工作模式；
优选地，当所述恒温装置的实际温度高于所述控制器中预先设定的恒温装置温度时，所述控制器向所述恒温装置的制冷部件的电源控制继电器发出开始制冷的指令；当所述恒温装置的实际温度低于所述控制器中预先设定的恒温装置温度时，控制器向所述恒温装置的加热部件的电源控制继电器发出开始加热的指令；
优选地，所述控制器为PLC或单片机。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，还包括：分流三通接头和第二样气气路；
所述分流三通接头的入口与所述采样泵的出口连接；
所述分流三通接头的第一出口与所述第一样气气路连接，所述第一样气气路上设有第一浮子流量计和第一样气气路接口，通过所述第一样气气路接口连通所述烟气分析仪；
所述分流三通接头的第二出口与所述第二样气气路连接，所述第二样气气路上设有第二浮子流量计和第二样气气路接口，通过所述第二样气气路接口连接所述烟气分析仪或直接排空。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，还包括：气路切换阀和切换气路三通接头；其中，
所述气路切换阀的入口与精细过滤器的出口连接，所述气路切换阀的第一出口与所述采样泵的入口连接，所述气路切换阀的第二出口与所述切换气路三通接头的第二入口连接；
所述切换气路三通接头的第一入口与所述采样泵的出口连接，所述切换气路三通接头的出口与所述分流三通接头的入口连接；
优选地，所述气路切换阀为两位三通电磁阀。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，还包括：露点测量装置，与所述精细过滤器的出口连接，用于实时监测所述冷凝装置的脱水效果；优选地，所述露点测量装置还与所述控制器连接，所述控制器的输出端与所述恒温装置的电源连接；所述露点测量装置测量所述精细过滤器出口处的样气的露点值并将测量结果传送给所述控制器；所述控制器判断实测样气露点值是否符合要求，并根据判断结果发出指令，调控所述恒温装置的温度，进而调控所述精细过滤器出口处的样气的露点值直至符合要求。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，还包括：整机加热装置，设置于所述冷干法烟气预处理装置的机壳上，用于确保在低温环境下所述冷干法烟气预处理装置内部处于正常工作温度范围内；
优选地，所述整机加热装置包括：加热组件、与所述加热组件连接的供电回路和与所述供电回路连接的温控开关，所述加热组件用于给所述烟气预处理装置整机加热，所述供电回路用于向所述加热组件供电，所述温控开关用于控制所述加热组件加热与否；
更优选地，所述整机加热装置还包括：环境温度传感器，设置于所述冷干法烟气预处理装置的机壳上，且与所述控制器连接，用于测量环境温度并将测量结果传送给所述控制器；所述控制器还与所述温控开关连接；所述控制器接收所述环境温度传感器传送的环境温度信息，并据此判断是否开启控制所述加热组件的所述温控开关，当实际测量的环境温度低于控制器中预先设定的环境温度值则所述控制器发出打开所述温控开关的指令以加热预处理装置；当实际测量的环境温度到达预先设定的环境温度值时，所述控制器发出关闭所述温控开关的指令以停止继续加热并保持该温度的指令。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，所述采样泵为抗负压采样泵。
上述冷干法烟气预处理装置中，作为一种优选实施方式，所述温度传感器为铂电阻、热电偶或感温芯片。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)冷凝装置处采用加热制冷双向温控的恒温装置替代原来的单向制冷装置，增加预处理装置的环境温度的适应性；另外，增加整机加热装置进行温控，使得在低温环境下可以确保设备内部处于正常工作温度范围内。换言之，本发明提供的冷干法烟气预处理装置中关于控温有两个部分：一个是冷凝装置上设置的恒温装置，具有双向温控功能，属于高精度控温；另一个是整个预处理装置机箱上设置的整机加热装置，这个精度要求可以降低。
(2)针对现场应用需求，增加气路切换阀(两位三通电磁阀)，可以满足使用正压钢瓶气对后端仪器仪表进行更高精度的标定，防止标定过程中采用采样泵进行抽气可能存在的流量、压力不匹配，导致漏气或损伤设备的缺陷；
(3)增加露点测量装置，可实时测定冷凝器的脱水效果，还可根据露点值，进一步对冷凝器设定温度进行主动控制，即，增加冷凝器输出样气的露点检测判定功能，实现以露点为控制量的预处理效果控制；
(4)增加环境温度传感器，实时测量环境温度，增加智能判断，智能测量环境温度，来确定整个预处理装置的工作模式，即是否开启整机加热装置，这样保护了预处理装置的其他不耐低温的部件；预处理装置的工作模式是预处理装置正常采样工作时间的状态信息，另外，在整个采样工作时间，恒温装置始终工作，使得恒温装置温度达到并恒定在设定温度；
(5)采用一级及以上的多级恒温冷凝装置脱水，有效脱除烟气中水分；
(6)将精细过滤器设置在采样泵之前，在滤除颗粒物的同时也有效地保护了采样泵和浮子流量计等部件；
(7)流程增加两路样气输出口，可以稳定调节进仪表流量，必要时候也可以增加多个负载仪表进行比对测试，即不同厂家品牌，不同测量原理仪表对同一采样口进行同时测试，得出不同测量结果的比对测试。烟气分析仪的原理会有不同(比如光学原理、电化学原理等)，测量的组分也会有所不同(SO2、NO、O2等)，有时需要同时测试，多一个负载仪表接口，可以增加现场工作灵活性。
附图说明
图1为本发明优选实施例中冷干法预处理装置流程图；
图2为两种类型恒温装置示意图，其中，(a)为半导体制冷原理的恒温装置示意图，(b)压缩机制冷原理的恒温装置示意图；
图中，1-进气管、2-第一冷凝器、3-第二冷凝器、4-第一排凝蠕动泵、5-第二排凝蠕动泵、6-第一排凝口、7-第二排凝口、8-精细过滤器、9-露点测量装置、10-气路切换阀、11-采样泵、12-切换气路三通接头、13-分流三通接头、14-第二浮子流量计、15-第一浮子流量计、16-第二样气气路接口、17-第一样气气路接口、18-恒温装置温度传感器、19-加热部件、20-半导体制冷片、21-压缩机冷凝器制冷蒸发器、22-轴向通孔、23-冷井本体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”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。
参见图1，本发明提供的冷干法烟气预处理装置的一种优选实施方式，包括依次连接的进气管1、冷凝装置、精细过滤器8、采样泵11，来自进气管1的样气经冷凝装置冷凝脱水后，经精细过滤器滤出细颗粒物，然后由采样泵11抽取送入烟气分析仪。下面对以上部件一一进行说明。
冷凝装置，包括冷凝器和蠕动泵，其中，冷凝器的样气入口与进气管1的出口连接，冷凝器的样气出口与精细过滤器8的入口连接，用于对样气(即经过采样器初步过滤的样气)进行冷凝脱水处理；蠕动泵与冷凝器连接，用于排凝，即用于抽取冷凝器中冷凝下来的水并通过排凝口排出。
优选地，本发明提供的冷干法烟气预处理装置通过采用一级及以上的冷凝装置对样气进行冷凝脱水处理。在本发明提供的一种优选实施例中，采用两级冷凝装置对样气进行冷凝脱水处理；具体地，两级冷凝装置包括串联的一级冷凝装置和二级冷凝装置，一级冷凝装置包括第一冷凝器2、第一排凝蠕动泵4，二级冷凝装置包括第二冷凝器3和第二排凝蠕动泵5，其中，第一冷凝器2的样气入口与进气管1的出口连接、样气出口与第二冷凝器3的样气入口连接，第二冷凝器3的样气出口与精细过滤器8入口连接；第一排凝蠕动泵4的入口与第一冷凝器2的冷凝液出口连接，用于抽取第一冷凝器2中冷凝下来的水并通过第一排凝口6排出，第二排凝蠕动泵5的入口与第二冷凝器3的冷凝液出口连接，用于抽取第二冷凝器3中冷凝下来的水并通过第二排凝口7排出。
优选地，冷凝装置为恒温冷凝装置，可以实现加热制冷双向温度控制的功能，即，冷凝装置的冷凝器包括：恒温装置和设置在恒温装置中的热交换管，恒温装置用于将冷凝器的温度控制在设定温度，保证热交换管外部具有所述的设定温度。上述恒温装置可以是一个集成了制冷部件和加热部件的冷井；换言之，上述恒温装置包括冷井本体23、设置在冷井本体23外围或内部的制冷部件、和设置在冷井本体23外围或内部的加热部件19，其中，冷井本体23为具有轴向通孔22的金属块，轴向通孔22用于供冷凝器的热交换管通过，通孔直径与热交换管外径匹配，比如轴向通孔22恰好可以插入热交换管；制冷部件用于制冷以降低恒温装置的温度，制冷部件可以是设置在冷井本体23外围的半导体制冷片20，也可以是设置在冷井本体23内部且以螺旋状环绕设置在热交换管外围的压缩机冷凝器制冷蒸发器21(可采用细管缠绕方式或者采用粗管状蒸发皿)等等；加热部件19用于加热以升高恒温装置的温度，加热部件可以是设置在冷井本体23内部的加热棒、加热膜等等。冷井本体23优选采用铝块制成，一般而言，在铝块上铣出20mm(或30mm、40mm)的轴向通孔22，将冷凝器的热交换管插入其中，热交换管外壁与冷井的轴向通孔的内壁接触，高温烟气从热交换管内部通过时能快速降温脱水。
图2中的(a)为半导体制冷原理的恒温装置结构示意图，如图2中的(a)所示，本发明的一个优选实施例中，半导体制冷原理设计的恒温装置包括冷井本体、制冷部件和加热部件，其中，冷井本体为铝块，制冷部件采用半导体制冷片20(具体为帕尔贴制冷片)，加热部件19采用加热棒；铝块具有轴向通孔22，以及用于安装其他元件的槽比如加热棒安装槽、感温元件安装槽等，铝块的外部设置有半导体制冷片20，加热棒设置于加热棒安装槽；应用时，该恒温装置可套设于冷凝装置的冷凝器热交换管上，通过加热棒和半导体制冷片实现加热制冷双向控温从而使得恒温装置温度(相当于冷凝器的温度)可以恒定在设定温度。
图2中的(b)为压缩机制冷原理的恒温装置结构示意图，如图2中的(b)所示，本发明的另一个优选实施例中，压缩机制冷原理的恒温装置包括冷井本体、制冷部件和加热部件，其中，冷井本体为铝块，制冷部件采用压缩机冷凝器制冷蒸发器21，设置于冷井本体23内并且压缩机冷凝器制冷蒸发器21的冷凝细管以螺旋方式缠绕在热交换管的外围，即在冷井本体23内部且在轴向通孔22的外围设置螺旋状的冷凝细管通道，从而使冷凝细管通过该通道，冷凝细管的入口和出口分别从冷井本体23的侧壁上伸出。加热部件19采用加热棒；铝块具有轴向通孔22，以及用于安装其他元件的槽比如加热棒安装槽、感温元件安装槽等，加热棒设置于加热棒安装槽；应用时，该恒温装置可套设于冷凝装置的冷凝器热交换管上，通过加热棒和压缩机冷凝器制冷蒸发器21实现加热制冷双向控温从而使得恒温装置温度可以恒定在设定温度，最终使得冷凝器中流过的样气可以冷却至设定温度，进一步将样气的露点降低。
进一步地，预处理装置还可以包括：恒温装置温度传感器18，以及控制器；其中，恒温装置温度传感器18设置于恒温装置上，且与控制器连接，用于测量恒温装置的实际温度(相当于冷凝器的实际温度)并将恒温装置的实际温度信息传送至控制器；控制器，其输入端(第一输入端)与恒温装置温度传感器的输出端连接，其输出端(第一输出端)与恒温装置的电源连接(具体为与恒温装置的加热部件和制冷部件的电源控制继电器连接)，控制器接收恒温装置温度传感器输出的信息，据此发出指令控制恒温装置的工作模式，即控制恒温装置加热或制冷。在本发明的优选实施例中，恒温装置温度传感器18安装于感温元件安装槽中收集冷井本体23即铝块的温度，并将该温度信息传送至控制器。具体地，恒温装置温度传感器18将恒温装置的当前温度信息传送给控制器，控制器中预先设定了恒温装置应该保持的温度，当控制器发现温度传感器18传送的恒温装置的温度大于控制器中预先设定的恒温装置温度时，控制器向制冷部件的电源控制继电器发出开始制冷的指令；当控制器发现温度传感器18传送的恒温装置的温度等于预先设定的恒温装置温度时，控制器向制冷部件的电源控制继电器发出停止继续制冷并保持该温度的指令。相反，当控制器发现温度传感器18传送的恒温装置的温度小于控制器中预先设定的恒温装置温度时，控制器向加热部件的电源控制继电器发出开始加热的指令；当控制器发现温度传感器18传送的恒温装置的温度等于预先设定的恒温装置温度时，控制器向加热部件的电源控制继电器发出停止继续加热并保持该温度的指令，由此实现自动控制恒温装置的温度恒定为设定温度。
精细过滤器8，入口与冷凝装置的出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除；本发明中，将精细过滤器8放置在采样泵11的前端，在滤除颗粒物的同时也有效地保护后端的部件如采样泵和浮子流量计等。
采样泵11，与精细过滤器8的出口连接，用于抽取样气并输送至烟气分析仪；具体地，采样泵11的入口通过管道与精细过滤器的出口连接，出口通过第一样气气路与烟气分析仪的入口端连接，第一样气气路上设有第一浮子流量计15和第一样气气路接口17；应用时，经精细过滤器过滤的样气被采样泵11抽取，经样气气路泵送至烟气分析仪进行分析检测。采样泵11优选为抗负压采样泵。
上述冷干法烟气预处理装置，作为一种优选实施方式，还包括：分流三通接头13和第二样气气路；分流三通接头13的入口通过管道与采样泵11的出口连接；分流三通接头13的第一出口与第一样气气路连接，第一样气气路上设有第一浮子流量计15和第一样气气路接口17，通过第一样气气路接口17连通仪表(比如烟气分析仪)；分流三通接头13的第二出口与第二样气气路连接，第二样气气路上设有第二浮子流量计14和第二样气气路接口16，通过第二样气气路接口连接仪表(比如烟气分析仪)或直接排空。应用时，来自采样泵11的气体经过分流三通接头13分成两路，即分别进入第一样气气路和第二样气气路，根据第一浮子流量计15和第二浮子流量计14的监控，可以将气体流量调节至适合分析仪表的流量并确保采样泵11的进出压差处于正常范围，比如，可优先调节经第一样气气路到仪表的流量，再适当调节经第二样气气路的流量大小，让多余气体通过16排空。
上述冷干法烟气预处理装置，作为一种优选实施方式，还包括气路切换阀10和切换气路三通接头12；其中，气路切换阀10的入口与精细过滤器8的出口连接，气路切换阀10的第一出口与采样泵11的入口连接，气路切换阀10的第二出口与切换气路三通接头12的第二入口连接；切换气路三通接头12的第一入口与采样泵11的出口连接，切换气路三通接头12的出口与分流三通接头13的入口连接。更优选地，气路切换阀10为两位三通电磁阀。应用时，气路切换阀10可根据后端仪表的工作状态(标定/测量)来切换气路，具体地，当处于标定工作状态时，气路切换阀10的第一出口和切换气路三通接头12的第一入口之间的通路处于关闭状态(或者关闭采样泵11)，气路切换阀10的第二出口和切换气路三通接头12的第二入口之间的通路接通，正压标气将经过气路切换阀10的第二出口和切换气路三通接头12的第二入口输送至样气气路；当处于测量状态时，气路切换阀10的第二出口与切换气路三通接头12的第二入口之间的通路处于关闭状态，气路切换阀10的第一出口和切换气路三通接头12的第一入口之间的通路接通，样气将经过气路切换阀10的第一出口被采样泵11抽取，然后经切换气路三通接头12的第一入口，再经样气气路进入烟气分析仪进行测量。上述标定的详细过程如下：将进气管1与钢瓶的出气口连接，关闭采样泵11，切换两位三通电磁阀10的第二出口与切换气路三通接头12的第二入口连通；然后，打开钢瓶、利用钢瓶气的正压直接将气体推进仪表后对仪表进行标定。这样进行标定时不必再利用采样泵11抽气，防止由于在标定过程利用采样泵11抽气而导致流量、压力不匹配，进而导致漏气或损伤设备的问题。
上述冷干法烟气预处理装置，作为一种优选实施方式，还包括：露点测量装置9，设置于精细过滤器8的出口处，用于测量样气的露点值。设置露点测量装置9可以实时监测冷凝装置的脱水效果，本发明的优选实施例中露点测量装置9可以是露点传感器。另一方面还可根据露点值，进一步对冷凝器设定温度进行主动控制，即，增加冷凝器输出样气的露点检测判定功能，实现以露点为控制量的预处理效果控制。理论上来说，冷凝器出口的样气露点值一般要求低于4℃，常规预处理都是恒定设定制冷温度，但由于烟气湿度温度及环境温度都会随着现场的不同，在恒定设定制冷温度下难以使冷凝器出口的样气露点值符合小于4℃的要求，在本发明中的优选实施例中，可以根据样气的实际露点测量值，反馈调节恒温装置的温度按照一定步长下降，直至样气的露点符合要求。
进一步地，预处理装置中，露点测量装置9与控制器连接，露点测量装置9测量精细过滤器8出口处的样气的露点值并将测量结果传送给控制器，控制器判断实测样气露点值是否符合要求，并根据判断结果，发出指令调控恒温装置的温度进而调控精细过滤器8出口处的样气的露点值直至符合要求；即，控制器中预先设定样气露点值应小于某一预定值，比如小于4℃，当实测样气露点值大于4℃时，控制器发出指令调控恒温装置的温度，以通过逐步调控恒温装置的温度达到控制精细过滤器8出口处样气的露点值小于4℃。控制器，其输入端(第二输入端)与露点测量装置9的输出端连接，其输出端(第二输出端)与恒温装置的电源连接(具体为与恒温装置的加热部件和制冷部件的电源控制继电器连接)，用于根据露点测量装置9输出的信息发出指令控制恒温装置的工作模式，进而调节样气露点至符合要求。当露点测量装置9输送给控制器的样气实时露点值大于4℃时，控制器向制冷部件的电源控制继电器发出第一次制冷的指令；当恒温装置温度传感器传送给控制器的温度相比于第一次制冷前恒温装置的温度降低了0.5-4℃(该步长可根据实际情况进行设定)时，控制器向制冷部件的电源控制继电器发出停止第一次制冷并保持该温度的指令；在第一次制冷后的条件下，如果露点测量装置9输送给控制器的样气实时露点值小于或等于4℃时，则控制器不再向制冷部件的电源控制继电器发出第二次制冷的指令；但在第一次制冷后的条件下，如果露点测量装置9输送给控制器的样气实时露点值仍然大于4℃时，则控制器再次向制冷部件的电源控制继电器发出第二次制冷的指令，当恒温装置温度传感器传送给控制器的温度相比于第一次制冷后恒温装置的温度又降低了0.5-4℃时，控制器向制冷部件的电源控制继电器发出停止第二次制冷并保持该温度的指令；在第二次制冷后的条件下，如果露点测量装置9输送给控制器的样气实时露点值小于或等于4℃时，则控制器不再向制冷部件的电源控制继电器发出第三次制冷的指令；但在第二次制冷后的条件下，如果露点测量装置9输送给控制器的样气实时露点值仍然大于4℃时，则控制器再次向制冷部件的电源控制继电器发出第三次制冷的指令，然后重复上述操作，直至露点测量装置9输送给控制器的样气实时露点值仍然小于或等于4℃。
作为一种优选实施方式，预处理装置还包括整机加热装置，设置于冷干法烟气预处理装置的机壳上，可以确保在低温环境下冷干法烟气预处理装置内部处于正常工作温度范围内。具体地，整机加热装置包括加热组件、供电回路和温控开关，加热组件用于给烟气预处理装置整机加热，可以采用加热膜，固定于机壳底部，供电回路用于供电，温控开关控制加热与否；应用时，当整机温度低于一定温度(比如5℃)时，温控开关闭合，供电回路接通，启动加热膜开始加热预处理装置，当整机温度超过一定温度(比如10～20℃)时，温控开关断开，供电回路断开，加热膜就停止加热。更优选地，整机加热装置还包括：环境温度传感器，设置于冷干法烟气预处理装置的机壳上，用于测量整个冷干法烟气预处理装置内部温度，防止整个装置温度过低导致某些部件无法正常工作；环境温度传感器与控制器连接，用于测量环境温度并将环境温度信息传给控制器；控制器还与温控开关连接，控制器接收环境温度传感器传送的环境温度信息，并据此判断是否开启控制加热组件的温控开关，如环境温度低于控制器中预先设定的环境温度值则控制器向控制加热组件的温控开关发出打开的指令，以加热预处理装置；当环境温度传感器传送给控制器的实测温度到达预先设定的环境温度值时，控制器向控制加热组件的温控开关发出停止继续加热并保持该温度的指令。
作为一种优选实施方式，本发明提供的冷干法烟气预处理装置中，蠕动泵的排凝口设有排凝口加热装置，防止因蠕动泵的排水管在低温环境下结冰堵塞排凝口；实践中，排凝口加热装置可以是将蠕动泵排凝口(冷凝液出口)包裹的加热膜或将蠕动泵排凝口(冷凝液出口)缠绕的加热丝。更优选地，排凝口加热装置可以设置为与整机加热装置整合，作为整机加热装置的一部分，进行整体或单独控温。
温度传感器可以用铂电阻、热电偶或一些感温芯片，在本发明的优选实施例中，温度传感器采用感温形变电阻。控制器可以是PLC(可编程逻辑控制器)或单片机。
实施例
本优选实施例提供的一种冷干法烟气预处理装置，如图1所示，该装置包括：进气管1，恒温冷凝装置、恒温装置温度传感器18，精细过滤器8，露点测量装置9，控制器，气路切换阀10，采样泵11，切换气路三通接头12，分流三通接头13，第一样气气路和第二样气气路；其中：
恒温冷凝装置包括串联的一级冷凝装置和二级冷凝装置，一级冷凝装置包括第一冷凝器2、第一排凝蠕动泵4，二级冷凝装置包括第二冷凝器3和第二排凝蠕动泵5，其中，第一冷凝器2的样气入口与进气管1的出口连接、样气出口与第二冷凝器3的样气入口连接，第二冷凝器3的样气出口与精细过滤器8入口连接；第一排凝蠕动泵4与第一冷凝器2连接，用于抽取第一冷凝器2中冷凝下来的水并通过第一排凝口6排出，第二排凝蠕动泵5与第二冷凝器3连接，用于抽取第二冷凝器3中冷凝下来的水并通过第二排凝口7排出；第一冷凝器2和第二冷凝器3包括：恒温装置和设置在恒温装置中的热交换管，恒温装置用于将冷凝器的温度控制在设定温度，保证热交换管外部具有所述的设定温度。上述恒温装置是一个集成了制冷部件和加热部件的冷井。例如，如图2中的(b)所示，恒温装置包括冷井本体、制冷部件和加热部件，其中，冷井本体为铝块，内部具有轴向通孔22，以及用于安装其他元件的槽比如加热棒安装槽、感温元件安装槽等；制冷部件采用半导体制冷片20(具体为帕尔贴制冷片)，设置于铝块的外部；加热部件19采用加热棒，设置于加热棒安装槽；应用时，该恒温装置可套设于冷凝装置的冷凝器热交换管上，通过加热棒和半导体制冷片实现加热制冷双向控温从而使得恒温装置温度(相当于冷凝器的温度)可以恒定在设定温度。例如，如图2中的(b)所示，恒温装置包括冷井本体、制冷部件和加热部件，其中，冷井本体为铝块，内部具有轴向通孔22，以及用于安装其他元件的槽比如加热棒安装槽、感温元件安装槽等，内部还在轴向通孔22的外围设置有螺旋状的冷凝细管通道；制冷部件采用压缩机冷凝器制冷蒸发器21，设置于冷井本体23内并且压缩机冷凝器制冷蒸发器21的冷凝细管通过铝块内部的螺旋状的冷凝细管通道，冷凝细管的入口和出口分别从冷井本体23的侧壁上伸出；加热部件19采用加热棒，设置于加热棒安装槽；应用时，该恒温装置套设于冷凝装置的冷凝器热交换管上，通过加热棒和压缩机冷凝器制冷蒸发器21实现加热制冷双向控温从而使得恒温装置温度可以恒定在设定温度。
精细过滤器8的入口与第二冷凝器3的样气出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除。
气路切换阀10的入口与精细过滤器8的出口连接，气路切换阀10的第一出口与采样泵11的入口连接，气路切换阀10的第二出口与切换气路三通接头12的第二入口连接；切换气路三通接头12的第一入口与采样泵11的出口连接，切换气路三通接头12的出口与分流三通接头13的入口连接。气路切换阀10采用两位三通电磁阀。
分流三通接头13的入口与切换气路三通接头12的出口连接；其第一出口与第一样气气路连接，第一样气气路上设有第一浮子流量计15和第一样气气路接口17，通过第一样气气路接口17连通仪表；其第二出口与第二样气气路连接，第二样气气路上设有第二浮子流量计14和第二样气气路接口16，通过第二样气气路接口连接仪表或直接排空。
恒温装置温度传感器18设置于恒温装置上，且与控制器连接，用于测量恒温装置的实际温度并将该温度信息传送至控制器；控制器，其输入端与恒温装置温度传感器的输出端连接，其输出端与恒温装置的电源连接，控制器接收恒温装置温度传感器输出的信息，据此发出指令控制恒温装置加热或制冷。
露点测量装置9设置于精细过滤器8的出口处，与控制器连接，用于测量精细过滤器8出口处的样气的露点值并将测量结果传送给控制器，控制器判断实测样气露点值是否符合要求，并根据判断结果，发出指令调控恒温装置的温度进而调控精细过滤器8出口处的样气的露点值直至复合要求。
上述冷干法烟气预处理装置应用时，经过采样器初步过滤的样气从进气管1进入预处理装置，首先经过第一冷凝器2进行一级冷凝快速脱水，其次经过第二冷凝器3进行深度冷凝脱水，第一排凝蠕动泵4和第二排凝蠕动泵5分别将第一冷凝器2和第二冷凝器3冷凝下来的水蠕动抽取并分别经由第一排凝口6和第二排凝口7排出预处理装置，在整个采样工作时间，恒温装置始终工作，使得恒温装置温度(冷凝器温度)达到并恒定在设定温度；经过冷凝脱水后的样气进入精细过滤器8滤除其中的细颗粒物，然后依次经过露点测量装置9(可以实时监测预处理的脱水效果)，气路切换阀10(即两位三通电磁阀，是根据后端仪表的工作状态(标定或测量)来切换气路)，露点测量装置9检测样气的露点值并将测量结果传送给控制器，控制器判断实测样气露点值是否符合要求，并根据判断结果发出指令调控恒温装置的温度进而调控精细过滤器8出口处的样气的露点值直至符合要求；无论是采样泵11抽取的样气或是经过气路切换阀10切换过来的正压标气，都通过切换气路三通接头12后统一经过分流三通接头13分成两路，即分别进入第一样气气路和第二样气气路，根据第一浮子流量计15和第二浮子流量计14的监控，可以将样气流量调节至适合分析仪表的流量并确保采样泵11的进出压差处于正常范围，比如，可优先调节经第一样气气路到仪表的流量，再适当调节经第二样气气路的流量大小，让多余样气通过16排空。
上述冷干法烟气预处理装置还包括整机加热装置，设置于机壳上，包括加热组件、供电回路和温控开关，加热组件为加热膜，固定于机壳底部；供电回路用于供电，温控开关控制加热与否；应用时，当整机温度低于一定温度(比如5℃)时，温控开关闭合，供电回路接通，启动加热膜开始加热，当整机温度超过一定温度(比如10～20℃)时，温控开关断开，供电回路断开，加热膜就停止加热。整机加热装置还包括环境温度传感器，也设置于机壳上，与控制器连接，用于测量环境温度并将环境温度信息传给控制器；控制器还与温控开关连接，用于接收环境温度传感器传送的环境温度信息，并据此判断是否开启控制加热组件的温控开关，如环境温度低于控制器中预先设定的环境温度值则控制器向控制加热组件的温控开关发出打开的指令，以加热预处理装置；当环境温度传感器传送给控制器的实测温度到达预先设定的环境温度值时，控制器向控制加热组件的温控开关发出停止继续加热并保持该温度的指令。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述预处理装置包括依次连接的进气管、冷凝装置、精细过滤器、采样泵；其中，
所述冷凝装置包括冷凝器和蠕动泵，所述冷凝器，样气入口与所述进气管的出口连接，用于对所述进气管输送的样气进行冷凝脱水处理；所述蠕动泵，与所述冷凝器连接，用于抽取冷凝水并通过排凝口排出；所述冷凝装置的冷凝器包括：恒温装置和设置在所述恒温装置中的热交换管，所述恒温装置用于将所述冷凝器的温度控制在设定温度；
所述精细过滤器，入口与所述冷凝器的样气出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除；
所述采样泵，入口与所述精细过滤器的出口连接，出口通过第一样气气路与烟气分析仪的入口端连接，用于抽取样气并输送至烟气分析仪。
2.如权利要求1所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述冷凝装置包括串联的一级冷凝装置和二级冷凝装置；所述一级冷凝装置包括第一冷凝器和第一排凝蠕动泵，所述二级冷凝装置包括第二冷凝器和第二排凝蠕动泵，其中，所述第一冷凝器，样气入口与所述进气管的出口连接、样气出口与所述第二冷凝器的样气入口连接，所述第二冷凝器的样气出口与所述精细过滤器的入口连接；所述第一排凝蠕动泵与所述第一冷凝器连接，用于抽取所述第一冷凝器中冷凝下来的水并通过第一排凝口排出；所述第二排凝蠕动泵与所述第二冷凝器连接，用于抽取所述第二冷凝器中冷凝下来的水并通过第二排凝口排出；
优选地，所述第一排凝蠕动泵和/或所述第二排凝蠕动泵的排凝口设有排凝口加热装置。
3.如权利要求1或2所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述恒温装置包括冷井本体、设置在所述冷井本体外围或内部的制冷部件、和设置在所述冷井本体外围或内部的加热部件；其中，所述冷井本体为具有轴向通孔的金属块，所述轴向通孔用于供所述冷凝器的热交换管通过；所述制冷部件用于制冷以降低所述恒温装置的温度；所述加热部件用于加热以升高所述恒温装置的温度；
优选地，所述恒温装置中，所述制冷部件为半导体制冷片，设置于所述冷井本体的外部；或者，所述冷井本体的内部且在所述轴向通孔的外围设置螺旋状的冷凝细管通道，所述制冷部件为压缩机冷凝器制冷蒸发器，所述压缩机冷凝器制冷蒸发器的冷凝细管通过位于所述冷井本体的内部且围绕所述轴向通孔设置的冷凝细管通道中，所述冷凝细管的入口和出口分别从所述冷井本体的侧壁上伸出；
更优选地，所述加热部件为加热棒，所述冷井本体为铝块。
4.如权利要求1-3中任一项所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述冷干法烟气预处理装置还包括：恒温装置温度传感器以及控制器；其中，
所述恒温装置温度传感器设置于所述恒温装置上，且与所述控制器连接，用于测量所述恒温装置的实际温度并将测得结果传送至所述控制器；
所述控制器的输入端与所述恒温装置温度传感器的输出端连接，所述控制器的输出端与所述恒温装置的电源连接，所述控制器接收所述恒温装置温度传感器输出的信息，并将接收到的恒温装置的实际温度与所述控制器中预先设定的恒温装置温度对比，所述控制器根据对比结果发出指令控制所述恒温装置的工作模式；
优选地，当所述恒温装置的实际温度高于所述控制器中预先设定的恒温装置温度时，所述控制器向所述恒温装置的制冷部件的电源控制继电器发出开始制冷的指令；当所述恒温装置的实际温度低于所述控制器中预先设定的恒温装置温度时，控制器向所述恒温装置的加热部件的电源控制继电器发出开始加热的指令；
优选地，所述控制器为PLC或单片机。
5.如权利要求1所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述预处理装置还包括：分流三通接头和第二样气气路；
所述分流三通接头的入口与所述采样泵的出口连接；
所述分流三通接头的第一出口与所述第一样气气路连接，所述第一样气气路上设有第一浮子流量计和第一样气气路接口，通过所述第一样气气路接口连通所述烟气分析仪；
所述分流三通接头的第二出口与所述第二样气气路连接，所述第二样气气路上设有第二浮子流量计和第二样气气路接口，通过所述第二样气气路接口连接所述烟气分析仪或直接排空。
6.如权利要求5所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述预处理装置还包括：气路切换阀和切换气路三通接头；其中，
所述气路切换阀的入口与精细过滤器的出口连接，所述气路切换阀的第一出口与所述采样泵的入口连接，所述气路切换阀的第二出口与所述切换气路三通接头的第二入口连接；
所述切换气路三通接头的第一入口与所述采样泵的出口连接，所述切换气路三通接头的出口与所述分流三通接头的入口连接；
优选地，所述气路切换阀为两位三通电磁阀。
7.如权利要求1所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述预处理装置还包括：露点测量装置，与所述精细过滤器的出口连接，用于实时监测所述冷凝装置的脱水效果；优选地，所述露点测量装置还与所述控制器连接，所述控制器的输出端与所述恒温装置的电源连接；所述露点测量装置测量所述精细过滤器出口处的样气的露点值并将测量结果传送给所述控制器；所述控制器判断实测样气露点值是否符合要求，并根据判断结果发出指令，调控所述恒温装置的温度，进而调控所述精细过滤器出口处的样气的露点值直至符合要求。
8.如权利要求1所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述冷干法烟气预处理装置还包括：整机加热装置，设置于所述冷干法烟气预处理装置的机壳上，用于确保在低温环境下所述冷干法烟气预处理装置内部处于正常工作温度范围内；
优选地，所述整机加热装置包括：加热组件、与所述加热组件连接的供电回路和与所述供电回路连接的温控开关，所述加热组件用于给所述烟气预处理装置整机加热，所述供电回路用于向所述加热组件供电，所述温控开关用于控制所述加热组件加热与否；
更优选地，所述整机加热装置还包括：环境温度传感器，设置于所述冷干法烟气预处理装置的机壳上，且与所述控制器连接，用于测量环境温度并将测量结果传送给所述控制器；所述控制器还与所述温控开关连接；所述控制器接收所述环境温度传感器传送的环境温度信息，并据此判断是否开启控制所述加热组件的所述温控开关，当实际测量的环境温度低于控制器中预先设定的环境温度值则所述控制器发出打开所述温控开关的指令以加热预处理装置；当实际测量的环境温度到达预先设定的环境温度值时，所述控制器发出关闭所述温控开关的指令以停止继续加热并保持该温度的指令。
9.如权利要求1-8中任一项所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述采样泵为抗负压采样泵。
10.如权利要求4或8中任一项所述冷干法烟气预处理装置，其特征在于，所述温度传感器为铂电阻、热电偶或感温芯片。
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