CN107655729A - 一种烟气取样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃煤锅炉的烟气检测领域，特别是一种烟气取样装置，所述取样装置用于烟气在线监测系统上，监测电厂锅炉的烟气污染排放状况。针对现有烟气取样装置存在的采样烟气来源偏差大不能代表平均污染物浓度问题，本发明提供一种烟气取样装置，其包括设于烟道内腔中的采样管，所述采样管一端接吸引装置和烟气在线监测系统进气管，采样管上沿其长度方向设置多个带开孔的采样嘴，所述采样嘴与采样管相连通，所述采样嘴自吸引装置一端向另一端开孔截面逐渐变大。本发明改变了采样嘴开孔大小，通过开孔孔径趋势变化改善因为距离远吸引力弱对烟气吸入量的不利影响，提升全部采样嘴抽吸烟气的均匀性，使最终采集的混合烟气样本代表性增强。

Description

一种烟气取样装置
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉的烟气检测领域，特别是一种烟气取样装置，所述取样装置用于烟气在线监测系统上，监测电厂锅炉的烟气污染排放状况。
背景技术
火力发电仍是我国当前主要发电方式，为实现环保排放，在役燃煤机组大多会加装以选择性催化还原法(SCR)工艺做脱硝设计的SCR烟气脱硝系统，除去燃烧烟气中的氮氧化物，防止烟气排放造成的环境污染。脱硝系统的进口和出口均安装烟气在线监测系统（简称CEMS），所述监测系统在烟道截面上设置有具有若干取样点的烟气取样装置，这些采样点的均匀和代表性直接决定了烟气在线监测系统能否准确测量烟气中的污染物浓度水平，同时对脱硝系统中的喷氨自动控制性能也有重要影响。
现有烟气取样装置的常规结构如图1所示，包括在烟道内腔1中布置的采样管2，所述采样管2上沿管长焊接多个带开孔的采样嘴5，采样管从采样嘴吸入烟气后输送给烟气在线监测系统进气管（图中未示），烟气在线监测系统根据输入的采样对采集的烟气成分进行监测。这种采样装置存在以下缺陷：采样时吸入烟气中的污染物主要来自一侧烟道壁附近，不能代表整个烟道内腔中全部烟气的平均污染物浓度会影响脱硝系统正常工作，工作时采样管一端接吸引装置并经采样嘴吸入不同位置的烟气送入烟气在线监测系统进气管，由于沿采样管焊接的采样嘴沿程阻力不同，离一侧烟道壁最近的采样嘴靠近吸引装置、阻力小，吸入烟气流量最大，而靠近烟道中心线和更远端的采样嘴因为远离吸引装置导致内外压差小，进气量也很小，甚至极端情况下进气量为零，当烟道中污染物组分浓度场变化时，吸入采样管的烟气主要来自一侧烟道壁附近。此外，采样管反吹清理不彻底，烟道中心线附近采样嘴易堵塞而使测量时数据偏差加大，影响脱硝系统使脱硝喷氨控制品质恶化，在反吹清理时从母管向采样管反吹入压缩空气以清理畅通采样嘴，对吹入压缩空气一侧靠近烟道壁附近的边缘采样嘴清理效果好，吹至远端时压缩空气量明显变小，相应位置的采样嘴清理效果差，采样嘴用久了会堵塞，导致测量数据不能真实反映烟气平均污染物浓度水平。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有烟气取样装置存在的采样烟气来源偏差大不能代表平均污染物浓度问题，提供一种烟气取样装置，所述烟气采样装置能够均匀采集烟道内腔烟气，提高平均污染物浓度测量准确性；进一步的，还能解决反吹清理对部分采样嘴效果差不彻底问题，反吹清理时对全部采样嘴都能进行彻底清理畅通，避免采样嘴堵塞影响后续烟气采样工作。
本发明解决技术问题采用的技术方案：一种烟气取样装置，包括设于烟道内腔中的采样管，所述采样管一端接吸引装置和烟气在线监测系统进气管，采样管上沿其长度方向设置多个带开孔的采样嘴，所述采样嘴与采样管相连通，其特征是所述采样嘴自吸引装置一端向另一端开孔截面逐渐变大。本发明改变了采样嘴开孔大小，通过开孔孔径趋势变化改善因为距离远吸引力弱对烟气吸入量的不利影响，提升全部采样嘴抽吸烟气的均匀性，使最终采集的混合烟气样本代表性增强。工作时，由于距离吸引装置远端的采样嘴开孔大于近端采样嘴开孔，在距离吸引装置远端利用大开孔可以吸入更多烟气量，在距离吸引装置近端利用小开孔限制吸入烟气量，实现距离吸引装置远端和近端都能吸入差不多的烟气量，使采样管对烟道内腔截面的全部烟气均匀采集，对烟道中污染物组分浓度场变化检测准确性大大提高，利于脱硝系统有效工作。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述采样管有多根且并排平行设于同一工作面，多根采样管的同侧一端连于同一公共端后接母管，多根采样管同侧的另一端连于同一公共端后接吸引装置和烟气在线监测系统进气管。通过在同一工作面上设置多根并排平行的采样管，进一步提升烟道内腔横截面烟气采样均匀性，以更广范围测量烟道内腔中各处烟气对应污染物浓度场变化；多根采样管同侧一端连通母管，作用是在清理时从母管对全部采样管吹压缩空气，清理畅通用久了的采样嘴；多根采样管的同侧另一端接吸引装置和烟气在线监测系统进气管，作用是在采样时吸入烟气并送往烟气在线监测系统进气管。
所述多根采样管接吸引装置的公共端接母管。由于采样管的原来接吸引装置一侧的公共端也接母管，使得采样管的两端都与母管对接，清理时从采样管的两端向中间吹气提高采样嘴清理效果，具体吹气可以采用两端同时吹或分先后吹以及交替吹等多种方式工作，以消除原来采样管只有一端接母管吹压缩空气，距离吹气侧近端清理效果好，远端清理效果差的缺陷。
所述采样管上沿其长度均布设置若干连通采样管内腔的支管，所述支管一端与采样管固定，另一端与采样嘴可拆卸连接。采样嘴通过和支管的可拆卸连接以及用支管过渡连接采样管，使采样嘴能够很方便的进行更换和调整，使用中可以根据不同烟道具体工况在采样管上一排支管调整更换不同开孔的采样嘴，实现更均匀的烟气采样；可拆卸更换的采样嘴也便于批量生产和做成统一规格，采样嘴外形一致只有开孔大小不同。
所述采样嘴和支管一端为螺纹连接或卡接或插接。采样嘴和支管之间可以采用螺纹连接或卡接或插接等常见连接结构，提高安装/拆卸便利性。
所述采样嘴为螺帽，所述开孔为螺帽上贯穿的钻孔，钻孔孔径在2～5cm，所述支管一端设有和螺帽相配的外螺纹。当采样嘴和支管螺纹连接时，可以直接在螺母上钻孔当采样嘴用，支管一端设相配外螺纹即可，便于批量加工生产，从2～5cm变化的开孔（钻孔的孔径）能满足吸入适量采样烟气需要。
所述支管长度在12～16cm，且支管内径在3～6cm。支管长度和内径范围满足采样需要，支管过长或过短都会造成不同支管采集的烟气相互干扰，导致采样代表性差；支管内径大小会影响烟气采集流速，其中支管内径大，烟气采集流速小会造成烟尘在支管内沉积，支管内径小，烟气采集流速大，对吸引装置功率要求大，所述内径范围的支管可确保合适的烟气采集流速，减少烟尘沉积并降低对吸引装置功率要求。
所述支管间隔0.5～1.5m均布设置于采样管上。采样管上的支管在所述距离间隔均布，可以满足均匀收集烟气的采样需要。
本发明改变采样嘴开孔大小，通过孔径变化改善因为距离远吸引力弱对烟气吸入量的不利影响，提升采样嘴抽吸烟气的均匀性，使最终采集的混合烟气样本代表性增强。
附图说明
图1：现有烟气取样装置结构示意图。
图2：本发明所述烟气取样装置结构示意图。
图3：本发明所述取样嘴上开孔示意图。
图中：1.烟道内腔、2.采样管、3.吸引装置、4.烟气在线监测系统进气管、5.采样嘴、6.母管、7.支管、8.开孔。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
本发明如图2～3所示，一种烟气取样装置，包括设于烟道内腔1中的采样管2，所述采样管2一端接吸引装置3和烟气在线监测系统进气管4，采样管2上沿其长度方向设置多个带开孔8的采样嘴5，所述采样嘴5与采样管2相连通，所述采样嘴5自吸引装置3一端向另一端开孔截面逐渐变大。工作时，由于距离吸引装置远端的采样嘴开孔大于近端采样嘴开孔，在距离吸引装置远端利用大开孔吸入更多烟气量，在距离吸引装置近端利用小开孔限制吸入烟气量，实现距离吸引装置远端和近端都能吸入差不多的烟气量，采样管对烟道内腔截面的全部烟气均匀采集，对烟道中污染物组分浓度场变化检测准确性大大提高，利于脱硝系统有效工作。本发明改变采样嘴开孔大小，通过孔径变化改善因为距离远吸引力弱对烟气吸入量的不利影响，提升采样嘴抽吸烟气的均匀性，使最终采集的混合烟气样本代表性增强。
所述采样管2有多根且并排平行设于同一工作面，多根采样管2的同侧一端连于同一公共端后接母管6，多根采样管2同侧的另一端连于同一公共端后接吸引装置3和烟气在线监测系统进气管4以及母管6。同一工作面上设置多根并排平行的采样管，可以进一步提升烟道内腔横截面烟气采样均匀性，以更广范围测量烟道内腔中各处烟气对应污染物浓度场变化；多根采样管同侧一端连通母管，作用是在清理时从母管向采样管吹入压缩空气，清理畅通用久了的采样嘴；多根采样管的同侧另一端接吸引装置和烟气在线监测系统进气管及母管，采样时通过吸引装置吸入烟气并送往烟气在线监测系统进气管，同时由于采样管两端都接母管，清理时可以从采样管的两端向中间吹气提高采样嘴清理效果，具体吹气可采用两端同时吹或分先后吹以及交替吹等多种方式工作，以消除原来采样管一端吹压缩空气，距离吹气侧近端清理效果好，远端清理效果差的缺陷。
所述采样管2上沿其长度均布设置若干连通采样管2内腔的支管7，所述支管7一端与采样管2固定，另一端与采样嘴5可拆卸连接。本实施例中优选为螺纹连接，采样嘴5为螺帽，所述开孔8为螺帽5上贯穿的钻孔，钻孔孔径在2～5cm，所述支管7一端设有和螺帽5相配的外螺纹。此外，采样嘴和支管之间也可以采用卡接或插接以及其它方便装拆的构造。采样嘴通过和支管的可拆卸连接以及用支管过渡连接采样管，使采样嘴能够很方便的进行更换和调整，使用中支管可一端以焊接固定于采样管上，然后根据不同烟道具体工况在一排支管调整更换不同开孔的采样嘴，实现更均匀的烟气采样；可拆卸更换的采样嘴也便于批量生产和做成统一规格，采样嘴外形一致只有开孔大小不同；本实施例中螺帽上钻孔孔径可根据实际管道截面设置的支管数量，将钻孔从最小孔径2cm到最大孔径5cm之间范围进行调整，以满足均布采样烟气需要，采样嘴上的钻孔孔径从距吸引装置远端到近端具有从大到小的变化趋势即可。
所述支管7间隔0.5～1.5m均布设置于采样管2上，支管7长度在12～16cm，且支管7内径在3～6cm。本实施例中支管优选长度为15cm并间隔1m焊接固定采样管上，支管内径为5cm，所述长度的支管可满足采样需要，不同支管采集烟气不会相互干扰，采样代表性好；同时该内径的支管可确保合适的烟气采集流速，减少烟尘沉积并降低对吸引装置功率要求；间隔1m焊接固定的支管能够满足采样需要。实际使用中，可以根据烟道尺寸在前述尺寸范围内确认支管间距、长度以及内径。

Claims (8)

1.一种烟气取样装置，包括设于烟道内腔（1）中的采样管（2），所述采样管（2）一端接吸引装置（3）和烟气在线监测系统进气管（4），采样管（2）上沿其长度方向设置多个带开孔（8）的采样嘴（5），所述采样嘴（5）与采样管（2）相连通，其特征是所述采样嘴（5）自吸引装置（3）一端向另一端开孔截面逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的一种烟气取样装置，其特征是所述采样管（2）有多根且并排平行设于同一工作面，多根采样管（2）的同侧一端连于同一公共端后接母管（6），多根采样管（2）同侧的另一端连于同一公共端后接吸引装置（3）和烟气在线监测系统进气管（4）。
3.根据权利要求2所述的一种烟气取样装置，其特征是所述多根采样管（2）接吸引装置（3）的公共端接母管（6）。
4.根据权利要求1所述的一种烟气取样装置，其特征是所述采样管（2）上沿其长度均布设置若干连通采样管（2）内腔的支管（7），所述支管（7）一端与采样管（2）固定，另一端与采样嘴（5）可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种烟气取样装置，其特征是所述采样嘴（5）和支管（7）一端为螺纹连接或卡接或插接。
6.根据权利要求5所述的一种烟气取样装置，其特征是所述采样嘴（5）为螺帽，所述开孔（8）为螺帽（5）上贯穿的钻孔，钻孔孔径在2～5cm，所述支管（7）一端设有和螺帽（5）相配的外螺纹。
7.根据权利要求4所述的一种烟气取样装置，其特征是所述支管（7）长度在12～16cm，且支管（7）内径在3～6cm。
8.根据权利要求4所述的一种烟气取样装置，其特征是所述支管（7）间隔0.5～1.5m均布设置于采样管（2）上。
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