CN107607370A - 烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置及其采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置及其采样方法，包括烟道、采样管、采样分配器和烟气分析仪，采样管的一端设置在烟道内，采样管的另一端与采样分配器相连，采样分配器与烟气分析仪相连，所述采样管为多根，所述采样分配器包括烟尘过滤器、两位三通电磁阀、采样烟气汇流管、排空烟气汇流管、烟气取样泵和烟气排空泵，所有采样管均与烟尘过滤器相连，烟尘过滤器与两位三通电磁阀相连，两位三通电磁阀与采样烟气汇流管相连，采样烟气汇流管与烟气取样泵相连，两位三通电磁阀与排空烟气汇流管相连，排空烟气汇流管与烟气排空泵相连。本发明实现整个烟道截面的实时同步在线采样分析，保证采样的实时同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置及其采样方法。
背景技术
随着环保排放要求的严格化，燃煤机组逐步实施了超低排放改造，超低排放对运行水平和控制响应的要求均有较大的提高，而为保证超低排放的稳定高效运行，必须对各项设施及时调整，同时由于近年来火电机组发电负荷变化较大，且超低排放设施是污染物精细化处理的装置，因此在机组负荷变化时，必须根据烟气中NOx、SO2、NH3、CO、CO2等各项指标的实时检测结果调整超低排放设施的运行，此时各项指标实时在线监测结果的准确性对运行调整起着关键作用。
如何准确的检测分析烟气中NOx、SO2、NH3、CO、CO2等各项指标、真实反映烟道截面气体组分的分布情况已成为超低排放稳定运行的一大制约因素，而NOx、SO2、NH3、CO、CO2等指标的检测分析大多采用在烟道内抽取采样后分析的方式，而现有烟道采样通常采用单点式采样、一拖二或一拖四采样方式，由于烟道截面较大，且烟道内流场、浓度场分布不均匀，单点式采样、一拖二或一拖四采样方式均不能有效的反映整个烟道截面上气体组分的分布情况，不利于超低排放的高效稳定经济性运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置及其采样方法。本发明能够根据烟道的实际截面尺寸及烟气分析仪的响应时间等因素确定烟道截面网格划分方式，从而采用矩阵式网格法抽取采样的方法，实现整个烟道截面的实时同步在线采样分析，保证采样的实时同步，有效的反映烟道截面同一时间的各项指标的实时分布情况，从而为超低排放稳定运行提供准确的分析结果，指导超低排放各项设施的运行调整，保证超低排放的高效、经济、稳定运行。烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析的装置和方法避免了单点式采样、一拖二或一拖四采样方式的造成分析结果的局限性，有效客观的反映烟道截面处的整体污染物指标情况。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：包括烟道、采样管、采样分配器和烟气分析仪，采样管的一端设置在烟道内，采样管的另一端与采样分配器相连，采样分配器与烟气分析仪相连，所述采样管为多根，所述采样分配器包括烟尘过滤器、两位三通电磁阀、采样烟气汇流管、排空烟气汇流管、烟气取样泵和烟气排空泵，所有采样管均与烟尘过滤器相连，烟尘过滤器与两位三通电磁阀相连，两位三通电磁阀与采样烟气汇流管相连，采样烟气汇流管与烟气取样泵相连，两位三通电磁阀与排空烟气汇流管相连，排空烟气汇流管与烟气排空泵相连。
本发明所述采样分配器还包括流量计，流量计共有两个，两个流量计分别为采样烟气流量计和排空烟气流量计，采样烟气汇流管与采样烟气流量计相连，采样烟气流量计与烟气取样泵相连，排空烟气汇流管与排空烟气流量计相连，排空烟气流量计与烟气排空泵相连，烟气取样泵与烟气分析仪相连。
本发明所述采样分配器还包括控制柜，两位三通电磁阀与控制柜相连，烟气取样泵与控制柜相连，烟气排空泵与控制柜相连，流量计与控制柜相连。
本发明所述采样分配器还包括烟气进气接口，烟气进气接口与烟尘过滤器相连，烟气进气接口与采样管连接。
本发明所述采样分配器还包括烟气采样接口和烟气排空接口，烟气采样接口与两位三通电磁阀相连，烟气排空接口与两位三通电磁阀相连，烟气采样接口和采样烟气汇流管相连，烟气排空接口和排空烟气汇流管相连。
本发明所述烟尘过滤器的材质为PTFE或玻璃纤维，烟尘过滤器中的滤芯的材质为陶瓷。
一种烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置的采样方法，其特征在于：包括如下步骤：采样管采集烟道内的烟气输送至采样分配器，烟气进入烟尘过滤器进行过滤；
①当不进行烟气分析，调节两位三通电磁阀，使得采样烟气汇流管处的气路处于关闭状态，排空烟气汇流管处的气路处于打开状态，过滤后的所有烟气直接沿着排空烟气汇流管进行排出；
②当进行烟气分析，调节两位三通电磁阀，使得采样烟气汇流管处的气路处于打开状态，排空烟气汇流管处的气路处于关闭状态，过滤后的所有烟气直接沿着采样烟气汇流管进入烟气分析仪进行烟气分析；
③当进行部分烟气分析，选择进行烟气分析的测点，调节两位三通电磁阀，使得进行烟气分析的测点的烟气流向采样烟气汇流管，然后进入烟气分析仪进行烟气分析，其他烟气进入排空烟气汇流管进行排出。
本发明烟道的截面形状为矩形或者正方形，烟道的截面的长为L，烟道的截面的宽为M，尺寸为L×M（长×宽）时，对烟道的截面进行网格划分，网格划分是根据烟气分析仪的样品分析时间Δt和采样管内烟气流速v确定的，网格划分时长度方向为L/(n1·Δt·v)的圆整值l长，宽度方向为M/(n1·Δt·v) 的圆整值m宽，其中n1为正整数（1、2、3、4、5……），从而确定烟道的截面的网格数为l长×m宽。
本发明采样管的数量与烟道的截面的网格数（l长×m宽）相同，相邻的采样管之间长度相差为 n1·Δt·v，每一个网格中均设置有采样管。
本发明所述烟气取样泵的流量和烟气排空泵的流量设定根据采样管的横截面积S、采样管内烟气流速v和烟道的截面的网格数（l长×m宽）确定，其中烟气取样泵的流量为S×v×n1，烟气排空泵的流量为S×v×n1×（l长×m宽-1）；烟气分析仪顺次对采样管（即（l长×m宽）个进气气路）进行切换分析，由于烟气分析仪单个气路样品分析时间为Δt，而相邻采样管长度相差均为 n1·Δt·v，且烟气取样泵流量为S×v×n1，烟气排空泵流量为S×v×n1×（l长×m宽-1），因此对烟道内同一截面同一测量时间点的相邻采样管内烟气进行采样时在，相邻采样管中烟气的停留时间间隔为n1·Δt，在顺次对各采样管内的进气气路进行切换分析时，将烟气分析仪的采样时间间隔调整为n1·Δt，从而保证顺次采样分析的为烟道内同一截面同一测量时间点的烟气，进而实现矩阵式实时同步的在线采样分析。
本发明相比现有技术，具有以下优点和效果：
1）矩阵式采样真实反映整个烟道截面处气体组分分布情况；
2）可实现烟道截面气体组分实时同步的采样分析；
3）保证采样分析结果为烟道截面同一时间的数据，实现采样的实时同步；
4）本专利的工艺路线，可以有效保证超低排放的高效经济稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施例1的平面结构示意图。
图2是本发明实施例1的采样分配器平面结构示意图。
图3是本发明实施例2的平面结构示意图。
图4是本发明实施例2的采样分配器平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1和2为一种烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，包括烟道1、采样管2、采样分配器3、烟气分析仪4。采样管2的一端设置在烟道1内，采样管2的另一端与采样分配器3相连，采样分配器3与烟气分析仪4相连。其中，烟道1的截面形状为矩形或者正方形，这里的截面可以是任一平面对烟道1进行截面，只需保证截面形状为矩形或者正方形即可。采样管2为多根。在烟道1的一个确定的截面处由多根采样管2进行多点采集烟气样品，后进入采样分配器3进行分配，由烟气分析仪4进行分析，从而实现烟气同截面、矩阵式实时同步在线的采样分析。
具体的，采样分配器3包括烟气采样接口、烟气排空接口、烟气进气接口、控制柜12、流量计9、烟尘过滤器5、两位三通电磁阀6、采样烟气汇流管7、排空烟气汇流管8、烟气取样泵10和烟气排空泵11。流量计9共有两个，两个流量计9分别为采样烟气流量计和排空烟气流量计。
烟道1的截面的长为L，烟道1的截面的宽为M，烟道1的截面的尺寸为L×M（长×宽）时，对烟道1的截面进行网格划分。网格划分是根据烟气分析仪4的样品分析时间Δt和采样管2内烟气流速v确定的，网格划分时长度方向为L/(n1·Δt·v)的圆整值l长，宽度方向为M/(n1·Δt·v) 的圆整值m宽，其中n1为正整数（1、2、3、4、5……），从而确定烟道1的截面的网格数为l长×m宽。
其中，采样管2的数量与烟道1的截面的网格数（l长×m宽）相同，相邻的采样管2之间长度相差为 n1·Δt·v，每一个网格中均设置有采样管2。每个网格中均设置有测点，l长×m宽个测点沿螺旋向内的方向进行排列，本实施例中以在螺旋向内的方向上相邻测点对应的两个网格为相邻网格，相邻网格上各自设置的采样管2为相邻的采样管2。
烟气取样泵10的流量和烟气排空泵11的流量设定根据采样管2的横截面积S、采样管2内烟气流速v和烟道1的截面的网格数（l长×m宽）确定，其中烟气取样泵10的流量为S×v×n1，烟气排空泵11的流量为S×v×n1×（l长×m宽-1）。
烟气分析仪4顺次对采样管2（即（l长×m宽）个进气气路）进行切换分析，顺次进行切换分析即为沿着螺旋向内的方向依次进行切换分析。由于烟气分析仪4对单个气路样品分析时间为Δt，而相邻采样管2长度相差均为 n1·Δt·v，且烟气取样泵10流量为S×v×n1，烟气排空泵11流量为S×v×n1×（l长×m宽-1），因此对烟道1内同一截面同一测量时间点的相邻采样管2内烟气进行采样时在，相邻采样管2中烟气的停留时间间隔为n1·Δt，在顺次对各采样管2内的进气气路进行切换分析时，将烟气分析仪4的采样时间间隔调整为n1·Δt，从而保证顺次采样分析的为烟道1内同一截面同一测量时间点的烟气，进而实现矩阵式实时同步的在线采样分析。
烟气分析仪4可实现烟气组分中NOx、SO2、NH3、CO、CO2和Hg的实时同步在线采样分析。
所有采样管2与烟气进气接口连接，烟气进气接口与烟尘过滤器5相连，采样管2通过烟气进气接口与烟尘过滤器5相连。烟尘过滤器5与两位三通电磁阀6相连。
两位三通电磁阀6与烟气采样接口相连，烟气采样接口和采样烟气汇流管7相连，两位三通电磁阀6通过烟气采样接口与采样烟气汇流管7相连，采样烟气汇流管7与采样烟气流量计相连，采样烟气流量计与烟气取样泵10相连。采样烟气汇流管7通过采样烟气流量计与烟气取样泵10相连，烟气取样泵10与烟气分析仪4相连。
两位三通电磁阀6与烟气排空接口相连，烟气排空接口和排空烟气汇流管8相连。两位三通电磁阀6通过烟气排空接口与排空烟气汇流管8相连，排空烟气汇流管8与排空烟气流量计相连，排空烟气流量计与烟气排空泵11相连。排空烟气汇流管8通过排空烟气流量计与烟气排空泵11相连。
两位三通电磁阀6与控制柜12相连，烟气取样泵10与控制柜12相连，烟气排空泵11与控制柜12相连，采样烟气流量计和排空烟气流量计均与控制柜12相连。
烟气先经过烟尘过滤器5进行粉尘过滤后进入两位三通电磁阀6，由两位三通电磁阀6分成两路分别进入采样烟气汇流管7或排空烟气汇流管8，采样烟气汇流管7中烟气的抽取动力来自于烟气取样泵10，并由采样烟气流量计进行流量测定；排空烟气汇流管8中烟气抽取动力来自于烟气排空泵11，并由排空烟气流量计进行流量测定。两位三通电磁阀6的切换、烟气取样泵10的流量和烟气排空泵11的流量均由控制柜12进行控制，并通过采样烟气流量计和排空烟气流量计进行反馈。
烟尘过滤器5的材质为PTFE或玻璃纤维，烟尘过滤器5中的滤芯的材质为陶瓷。
实施例1和2均提供了烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置的采样方法，包括如下步骤：采样管2采集烟道1内的烟气输送至采样分配器3，烟气进入烟尘过滤器5进行过滤；
①当不进行烟气分析，调节两位三通电磁阀6，使得采样烟气汇流管7处的气路处于关闭状态，排空烟气汇流管8处的气路处于打开状态，过滤后的所有烟气直接沿着排空烟气汇流管8进行排出；
②当进行烟气分析，调节两位三通电磁阀6，使得采样烟气汇流管7处的气路处于打开状态，排空烟气汇流管8处的气路处于关闭状态，过滤后的所有烟气直接沿着采样烟气汇流管7进入烟气分析仪4进行烟气分析；
③当进行部分烟气分析，选择进行烟气分析的测点，调节两位三通电磁阀6，使得进行烟气分析的测点的烟气流向采样烟气汇流管7，然后进入烟气分析仪4进行烟气分析，其他烟气进入排空烟气汇流管8进行排出。
实施例1。
参见图1至图2。
本实施例中烟气分析仪4的样品分析时间为Δt=20s，采样管2内烟气采样流速为v=0.05m/s，烟道1的截面尺寸为6m×6m（长×宽），n1=2时，其网格划分时长度方向为L/(n1·Δt·v)的圆整值l长，即6/(2·20·0.05)的圆整值l长=3，网格划分时宽度方向为M/(n1·Δt·v)的圆整值m宽，即6/(2·20·0.05)的圆整值为m宽=3，其中n1为2，从而确定烟道1的截面的网格数为l长×m宽=3×3。
与之对应采样管2数量为九个，相邻采样管2长度相差均为n1·Δt·v=2·20·0.05=2m。
即九个采样管2分别为一号采样管、二号采样管、三号采样管、四号采样管、五号采样管、六号采样管、七号采样管、八号采样管和九号采样管。一号采样管测量一号测点A1，二号采样管测量二号测点A2，三号采样管测量三号测点A3，四号采样管测量四号测点A4，五号采样管测量五号测点A5，六号采样管测量六号测点A6，七号采样管测量七号测点A7，八号采样管测量八号测点A8，九号采样管测量九号测点A9。与之对应，两位三通电磁阀6共有九个，分别为一号两位三通电磁阀、二号两位三通电磁阀、三号两位三通电磁阀、四号两位三通电磁阀、五号两位三通电磁阀、六号两位三通电磁阀、七号两位三通电磁阀、八号两位三通电磁阀和九号两位三通电磁阀。烟尘过滤器5共有九个，分别为一号烟尘过滤器、二号烟尘过滤器、三号烟尘过滤器、四号烟尘过滤器、五号烟尘过滤器、六号烟尘过滤器、七号烟尘过滤器、八号烟尘过滤器和九号烟尘过滤器。烟气进气接口共有九个，分别为一号烟气进气接口、二号烟气进气接口、三号烟气进气接口、四号烟气进气接口、五号烟气进气接口、六号烟气进气接口、七号烟气进气接口、八号烟气进气接口和九号烟气进气接口。烟气采样接口共有九个，分别为一号烟气采样接口、二号烟气采样接口、三号烟气采样接口、四号烟气采样接口、五号烟气采样接口、六号烟气采样接口、七号烟气采样接口、八号烟气采样接口和九号烟气采样接口。烟气排空接口共有九个，分别为一号烟气排空接口、二号烟气排空接口、三号烟气排空接口、四号烟气排空接口、五号烟气排空接口、六号烟气排空接口、七号烟气排空接口、八号烟气排空接口和九号烟气排空接口。一号测点A1、二号测点A2、三号测点A3、四号测点A4、五号测点A5、六号测点A6、七号测点A7、八号测点A8和九号测点A9沿螺旋向内方向依次排列。
本实施例中，九号采样管比八号采样管长2m，八号采样管比七号采样管长2m，七号采样管比六号采样管长2m，六号采样管比五号采样管长2m，五号采样管比四号采样管长2m，四号采样管比三号采样管长2m，三号采样管比二号采样管长2m，二号采样管比一号采样管长2m。
一号采样管与一号烟气进气接口连接，一号烟气进气接口与一号烟尘过滤器相连，一号采样管通过一号烟气进气接口与一号烟尘过滤器相连。一号烟尘过滤器与一号两位三通电磁阀相连。一号两位三通电磁阀与一号烟气采样接口相连，一号烟气采样接口和采样烟气汇流管7相连，一号两位三通电磁阀通过一号烟气采样接口与采样烟气汇流管7相连，采样烟气汇流管7与采样烟气流量计相连，采样烟气流量计与烟气取样泵10相连。采样烟气汇流管7通过采样烟气流量计与烟气取样泵10相连，烟气取样泵10与烟气分析仪4相连。一号两位三通电磁阀与一号烟气排空接口相连，一号烟气排空接口和排空烟气汇流管8相连。一号两位三通电磁阀通过一号烟气排空接口与排空烟气汇流管8相连，排空烟气汇流管8与排空烟气流量计相连，排空烟气流量计与烟气排空泵11相连。排空烟气汇流管8通过排空烟气流量计与烟气排空泵11相连。一号两位三通电磁阀与控制柜12相连，烟气取样泵10与控制柜12相连，烟气排空泵11与控制柜12相连，流量计9与控制柜12相连。烟气先经过一号烟尘过滤器进行粉尘过滤后进入一号两位三通电磁阀，由一号两位三通电磁阀分成两路分别进入采样烟气汇流管7或排空烟气汇流管8。一号两位三通电磁阀的切换、烟气取样泵10的流量和烟气排空泵11的流量均由控制柜12进行控制，并通过采样烟气流量计和排空烟气流量计进行反馈。
其余二号采样管、三号采样管、四号采样管、五号采样管、六号采样管、七号采样管、八号采样管和九号采样管对应的连接关系与一号采样管相类似，仅需将上述连接关系部件名称中的一号依次改为二号至九号即可，本领域技术人员已经能够清楚理解本实施例的技术方案，限于篇幅不再一一赘述。
依次对一号两位三通电磁阀、二号两位三通电磁阀至九号两位三通电磁阀顺次进气气路切换，开通选择分析的烟气气路，关闭不选择分析烟气气路。
烟气取样泵10和烟气排空泵11的流量设定根据采样管2截面积S=0.1m2、采样管2内烟气流速v=0.05m/s和烟道1的截面的网格数l长×m宽=9确定，其中烟气取样泵10流量为S×v×n1=0.1×0.05×2=0.01m3/s，烟气排空泵11的流量为S×v×n1×（l长×m宽-1）=0.1×0.05×2×(9-1)=0.08 m3/s 。
烟气分析仪4顺次对9个进气气路进行切换分析，由于烟气分析仪4单个气路样品分析时间为20s，而各采样管2长度相差均为2m，且烟气取样泵10流量为0.01m3/s，烟气取样泵10流量为0.08m3/s，因此同截面同时间的烟气经过各采样管2进行采样时在采样管2中的停留时间相隔为40s，在顺次对各采样管2内的进气气路进行切换分析时，将烟气分析仪4采样时间间隔调整为40s，从而保证顺次采样分析的烟气为同截面同时间的烟气，进而实现实时同步的在线采样分析。
实施例2。
参见图3至图4。
本实施例中烟气分析仪4的样品分析时间为Δt=40s，采样管2内烟气采样流速为v=0.05m/s，烟道1的截面尺寸为8m×6m（长×宽），n1=1时，其网格划分时长度方向为L/(n1·Δt·v)的圆整值l长，即8/(1·40·0.05)的圆整值l长=4，网格划分时宽度方向为M/(n1·Δt·v)的圆整值m宽，即6/(1·40·0.05)的圆整值为m宽=3，从而确定烟道1的截面的网格数为l长×m宽=4×3。
与之对应采样管2数量为十二个，相邻采样管2长度相差均为n1·Δt·v=1·40·0.05=2m。
即十二个采样管2分别为一号采样管、二号采样管、三号采样管、四号采样管、五号采样管、六号采样管、七号采样管、八号采样管、九号采样管、十号采样管、十一号采样管和十二号采样管。一号采样管测量一号测点A1，二号采样管测量二号测点A2，三号采样管测量三号测点A3，四号采样管测量四号测点A4，五号采样管测量五号测点A5，六号采样管测量六号测点A6，七号采样管测量七号测点A7，八号采样管测量八号测点A8，九号采样管测量九号测点A9，十号采样管测量十号测点A10，十一号采样管测量十一号测点A11，十二号采样管测量十二号测点A12。与之对应，两位三通电磁阀6共有十二个，分别为一号两位三通电磁阀、二号两位三通电磁阀、三号两位三通电磁阀、四号两位三通电磁阀、五号两位三通电磁阀、六号两位三通电磁阀、七号两位三通电磁阀、八号两位三通电磁阀、九号两位三通电磁阀、十号两位三通电磁阀、十一号两位三通电磁阀和十二号两位三通电磁阀。烟尘过滤器5共有十二个，分别为一号烟尘过滤器、二号烟尘过滤器、三号烟尘过滤器、四号烟尘过滤器、五号烟尘过滤器、六号烟尘过滤器、七号烟尘过滤器、八号烟尘过滤器、九号烟尘过滤器、十号烟尘过滤器、十一号烟尘过滤器和十二号烟尘过滤器。烟气进气接口共有十二个，分别为一号烟气进气接口、二号烟气进气接口、三号烟气进气接口、四号烟气进气接口、五号烟气进气接口、六号烟气进气接口、七号烟气进气接口、八号烟气进气接口、九号烟气进气接口、十号烟气进气接口、十一号烟气进气接口和十二号烟气进气接口。烟气采样接口共有十二个，分别为一号烟气采样接口、二号烟气采样接口、三号烟气采样接口、四号烟气采样接口、五号烟气采样接口、六号烟气采样接口、七号烟气采样接口、八号烟气采样接口、九号烟气采样接口、十号烟气采样接口、十一号烟气采样接口和十二号烟气采样接口。烟气排空接口共有十二个，分别为一号烟气排空接口、二号烟气排空接口、三号烟气排空接口、四号烟气排空接口、五号烟气排空接口、六号烟气排空接口、七号烟气排空接口、八号烟气排空接口、九号烟气排空接口、十号烟气排空接口、十一号烟气排空接口和十二号烟气排空接口。一号测点A1、二号测点A2、三号测点A3、四号测点A4、五号测点A5、六号测点A6、七号测点A7、八号测点A8、九号测点A9、十号测点A10、十一号测点A11和十二号测点A12沿螺旋向内方向依次排列。
本实施例中，十二号采样管比十一号采样管长2m，十一号采样管比十号采样管长2m，十号采样管比九号采样管长2m，九号采样管比八号采样管长2m，八号采样管比七号采样管长2m，七号采样管比六号采样管长2m，六号采样管比五号采样管长2m，五号采样管比四号采样管长2m，四号采样管比三号采样管长2m，三号采样管比二号采样管长2m，二号采样管比一号采样管长2m。
一号采样管与一号烟气进气接口连接，一号烟气进气接口与一号烟尘过滤器相连，一号采样管通过一号烟气进气接口与一号烟尘过滤器相连。一号烟尘过滤器与一号两位三通电磁阀相连。一号两位三通电磁阀与一号烟气采样接口相连，一号烟气采样接口和采样烟气汇流管7相连，一号两位三通电磁阀通过一号烟气采样接口与采样烟气汇流管7相连，采样烟气汇流管7与采样烟气流量计相连，采样烟气流量计与烟气取样泵10相连。采样烟气汇流管7通过采样烟气流量计与烟气取样泵10相连，烟气取样泵10与烟气分析仪4相连。一号两位三通电磁阀与一号烟气排空接口相连，一号烟气排空接口和排空烟气汇流管8相连。一号两位三通电磁阀通过一号烟气排空接口与排空烟气汇流管8相连，排空烟气汇流管8与排空烟气流量计相连，排空烟气流量计与烟气排空泵11相连。排空烟气汇流管8通过排空烟气流量计与烟气排空泵11相连。一号两位三通电磁阀与控制柜12相连，烟气取样泵10与控制柜12相连，烟气排空泵11与控制柜12相连，流量计9与控制柜12相连。烟气先经过一号烟尘过滤器进行粉尘过滤后进入一号两位三通电磁阀，由一号两位三通电磁阀分成两路分别进入采样烟气汇流管7或排空烟气汇流管8。一号两位三通电磁阀的切换、烟气取样泵10的流量和烟气排空泵11的流量均由控制柜12进行控制，并通过采样烟气流量计和排空烟气流量计进行反馈。
其余二号采样管、三号采样管、四号采样管、五号采样管、六号采样管、七号采样管、八号采样管、九号采样管、十号采样管、十一号采样管和十二号采样管对应的连接关系与一号采样管相类似，仅需将上述连接关系部件名称中的一号依次改为二号至十二号即可，本领域技术人员已经能够清楚理解本实施例的技术方案，限于篇幅不再一一赘述。
依次对一号两位三通电磁阀、二号两位三通电磁阀至十二号两位三通电磁阀顺次进气气路切换，开通选择分析的烟气气路，关闭不选择分析烟气气路。
烟气取样泵10和烟气排空泵11的流量设定根据采样管2截面积S=0.1m2、采样管2内烟气流速v=0.05m/s和烟道1的截面的网格数l长×m宽=12确定，其中烟气取样泵10流量为S×v×n1=0.1×0.05×1=0.005m3/s，烟气排空泵11的流量为S×v×n1×（l长×m宽-1）=0.1×0.05×1×(12-1)=0.055 m3/s 。
烟气分析仪4顺次对12个进气气路进行切换分析，由于烟气分析仪4单个气路样品分析时间为40s，而各采样管2长度相差均为2m，且烟气取样泵10流量为0.005m3/s，烟气排空泵11流量为0.055m3/s，因此同截面同时间的烟气经过各采样管2进行采样时在采样管2中的停留时间相隔为40s，在顺次对各采样管2内的进气气路进行切换分析时，将烟气分析仪4采样时间间隔调整为40s，从而保证顺次采样分析的烟气为同截面同时间的烟气，进而实现实时同步的在线采样分析。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。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，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：包括烟道、采样管、采样分配器和烟气分析仪，采样管的一端设置在烟道内，采样管的另一端与采样分配器相连，采样分配器与烟气分析仪相连，所述采样管为多根，所述采样分配器包括烟尘过滤器、两位三通电磁阀、采样烟气汇流管、排空烟气汇流管、烟气取样泵和烟气排空泵，所有采样管均与烟尘过滤器相连，烟尘过滤器与两位三通电磁阀相连，两位三通电磁阀与采样烟气汇流管相连，采样烟气汇流管与烟气取样泵相连，两位三通电磁阀与排空烟气汇流管相连，排空烟气汇流管与烟气排空泵相连。
2.根据权利要求1所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：所述采样分配器还包括流量计，流量计共有两个，两个流量计分别为采样烟气流量计和排空烟气流量计，采样烟气汇流管与采样烟气流量计相连，采样烟气流量计与烟气取样泵相连，排空烟气汇流管与排空烟气流量计相连，排空烟气流量计与烟气排空泵相连，烟气取样泵与烟气分析仪相连。
3.根据权利要求2所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：所述采样分配器还包括控制柜，两位三通电磁阀与控制柜相连，烟气取样泵与控制柜相连，烟气排空泵与控制柜相连，流量计与控制柜相连。
4.根据权利要求3所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：所述采样分配器还包括烟气进气接口，烟气进气接口与烟尘过滤器相连，烟气进气接口与采样管连接。
5.根据权利要求4所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：所述采样分配器还包括烟气采样接口和烟气排空接口，烟气采样接口与两位三通电磁阀相连，烟气排空接口与两位三通电磁阀相连，烟气采样接口和采样烟气汇流管相连，烟气排空接口和排空烟气汇流管相连。
6.根据权利要求5所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置，其特征在于：所述烟尘过滤器的材质为PTFE或玻璃纤维，烟尘过滤器中的滤芯的材质为陶瓷。
7.一种如权利要求1-6任一权利要求所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置的采样方法，其特征在于：包括如下步骤：采样管采集烟道内的烟气输送至采样分配器，烟气进入烟尘过滤器进行过滤；
①当不进行烟气分析，调节两位三通电磁阀，使得采样烟气汇流管处的气路处于关闭状态，排空烟气汇流管处的气路处于打开状态，过滤后的所有烟气直接沿着排空烟气汇流管进行排出；
②当进行烟气分析，调节两位三通电磁阀，使得采样烟气汇流管处的气路处于打开状态，排空烟气汇流管处的气路处于关闭状态，过滤后的所有烟气直接沿着采样烟气汇流管进入烟气分析仪进行烟气分析；
③当进行部分烟气分析，选择进行烟气分析的测点，调节两位三通电磁阀，使得进行烟气分析的测点的烟气流向采样烟气汇流管，然后进入烟气分析仪进行烟气分析，其他烟气进入排空烟气汇流管进行排出。
8.根据权利要求7所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置的采样方法，其特征在于：烟道的截面形状为矩形或者正方形，烟道的截面的长为L，烟道的截面的宽为M，对烟道的截面进行网格划分，网格划分是根据烟气分析仪的样品分析时间Δt和采样管内烟气流速v确定的，网格划分时长度方向为L/(n1·Δt·v)的圆整值l长，宽度方向为M/(n1·Δt·v) 的圆整值m宽，其中n1为正整数，从而确定烟道的截面的网格数为l长×m宽。
9.根据权利要求8所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置的采样方法，其特征在于：采样管的数量与烟道的截面的网格数相同，相邻的采样管之间长度相差为 n1·Δt·v，每一个网格中均设置有采样管。
10.根据权利要求8所述的烟道截面矩阵式实时同步在线采样分析装置的采样方法，其特征在于：所述烟气取样泵的流量和烟气排空泵的流量设定根据采样管的横截面积S、采样管内烟气流速v和烟道的截面的网格数确定，其中烟气取样泵的流量为S×v×n1，烟气排空泵的流量为S×v×n1×（l长×m宽-1）；烟气分析仪顺次对采样管进行切换分析，由于烟气分析仪单个气路样品分析时间为Δt，而相邻采样管长度相差均为 n1·Δt·v，且烟气取样泵流量为S×v×n1，烟气排空泵流量为S×v×n1×（l长×m宽-1），因此对烟道内同一截面同一测量时间点的相邻采样管内烟气进行采样时在，相邻采样管中烟气的停留时间间隔为n1·Δt，在顺次对各采样管内的进气气路进行切换分析时，将烟气分析仪的采样时间间隔调整为n1·Δt，从而保证顺次采样分析的为烟道内同一截面同一测量时间点的烟气，进而实现矩阵式实时同步的在线采样分析。
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