CN107727459A - 一种自动切换式烟气多点取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气成分检测领域，尤其涉及一种自动切换式烟气多点取样装置，包括取样模块、烟气分析模块、吹扫模块、逻辑控制模块、驱动模块，所述烟气分析模块、吹扫模块、取样模块通过电磁阀门连接，所述逻辑控制模块控制所述电磁阀门切换气体的流向；取样模块包括套管、取样管、出气管和固定件，取样管和套管沿同一截面的圆周方向分别设置取样孔和通孔。本发明在套管上设置取样孔，通过驱动模块驱动取样管旋转来实现单管的多点取样，减少了取样管的数量和腐蚀磨损；吹扫装置能保证装置的清洁，可有效避免取样管路的堵塞；逻辑控制模块可实现自动化的单管多点取样和管路的自动吹扫，提高了取样装置的效率。
Description
技术领域
本发明涉及烟气成分检测领域，尤其涉及一种自动切换式烟气多点取样装置。
背景技术
电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉等工业生产过程会产生大量的含尘气体，对排放的烟气进行准确的成分分析，有助于生产工艺过程控制与优化，可提高的企业的经济效和社会效益。以燃煤电厂为例，其烟气中含有的二氧化硫和氮氧化物，会造成严重的环境污染。为此，国家制定了相应的法律法规，对一些烟气排放企业强制安装烟气排放在线监测系统，而“抽取式”取样装置是市场上烟气在线监测系统的主流取样方法。由于烟道中的烟气流场不均匀，所以烟气各成分的浓度在烟道不同深度上有明显差异。解决方式有两种，一种是在不同位置取样再混合，但这种方法由于难以保证各分管流量的一致性而存在较大偏差，且混合后会掩盖各取样点的实际值，不利于研究烟气成分的截面分布；另一种是在不同位置取样后测量，该方法可获得烟气成分的截面分布情况。在实际使用第二样方法时，将多根不同长度的取样管组合起来，直接插入烟道进行取样。其弊端在于：1.取样管直接裸露在高速流动的含尘烟气中，容易磨损取样管，导致取样管更换频繁；2.使用多根取样管的取样装置结构复杂，维护工作繁重，且实现自动取样的成本更高。
发明内容
为了解决目前烟气取样装置结构复杂、自动化程度低及腐蚀磨损等问题，本发明提供一种自动切换式烟气多点取样装置，可用于各种成分检验的取样。本发明的自动切换式烟气多点取样装置可实现单取样管的多点取样，简化了取样装置；使用套管保护取样管，减少了取样管的磨损；设置的吹扫部分，能保证取样部件的清洁，可有效避免取样管路的堵塞；逻辑控制部分可实现自动化的单管多点取样和管路的自动吹扫，提高了取样装置的效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种自动切换式烟气多点取样装置，包括取样模块、烟气分析模块、吹扫模块、逻辑控制模块、驱动模块，所述烟气分析模块、吹扫模块、取样模块通过电磁阀门连接，所述逻辑控制模块控制所述电磁阀门切换气体的流向；
所述取样模块包括套管、取样管、出气管和固定件，所述套管置于烟道系统内，并通过所述固定件固定在烟道壁面上，所述取样管的一部分穿过所述烟道壁面置于所述套管内，所述取样管的另一部分置于所述烟道系统外并连接所述出气管；所述取样管和所述套管沿同一截面的圆周方向分别设置取样孔和通孔；取样管的外径略小于套管的内径，保证了取样管在套管内的旋转，同时保证了取样管和套管之间的间隙变小，能够减少漏气；
所述逻辑控制模块控制所述驱动模块来驱动所述取样管在烟道系统内收集烟气，所述烟气分析模块对烟气进行分析，所述吹扫模块将烟气多点取样装置内的烟气反吹进烟道系统内。
优选的，所述驱动模块包括电机和传动装置，所述传动装置连接所述取样管，所述逻辑控制模块通过启停所述电机来控制所述传动装置驱动所述取样管旋转。
优选的，所述电磁阀门为电磁三通阀，所述固定件为法兰，通过法兰将套管固定在烟道壁面上。
优选的，所述烟气分析模块包括取样管道和烟气分析仪，取样管道分为两部分，一部分所述取样管道的一端连接所述出气管，另一端与所述电磁三通阀的第一阀门连接；另一部分所述取样管道的一端连接所述烟气分析仪，另一端与所述电磁三通阀的第二阀门连接；
所述吹扫模块包括压缩空气源和吹扫管道，所述吹扫管道的一端连接所述电磁三通阀的第三阀门，另一端连接所述压缩空气源；
所述逻辑控制模块包括逻辑控制单元和电缆，所述逻辑控制单元通过所述电缆与所述电机、电磁阀门、压缩空气源连接。
优选的，所述出气管入口布置有滤网，所述出气管与所述取样管之间安装垫圈，通过所述垫圈使所述出气管与所述取样管动态密封。
优选的，所述套管在侧壁沿截面的圆周方向上均布至少一个的通孔，所述截面的数量至少为两个。
优选的，各截面上所述通孔位置相同，而且所述通孔的尺寸相同。
优选的，所述取样管在侧壁截面的圆周方向上均布至少一个取样孔，所述取样孔的数量和尺寸与所述通孔相同，所述取样管同一截面上的所述取样孔之间的距离与所述套管同一截面上的所述通孔之间的距离相同，确保取样管在旋转时，取样孔和通孔能够实现准确对接，使烟气顺利进入取样管中。
优选的，所述取样管不同截面上的取样孔在水平方向相互错开。
优选的，所述套管采用耐腐蚀材质，所述套管外侧敷设耐腐蚀防磨涂层，采用耐腐蚀材质和耐腐蚀防磨涂层确保套管在烟气环境中有足够的使用寿命。
相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：
1.借助设置有取样孔的套管，对取样管在烟气环境下进行保护，既减少取样管磨损和腐蚀，又可实现壁面进气；
2.取样管在同一截面均布多个取样孔，实现固定点的均匀取样；
3.在取样管不同截面上设置取样孔，且不同截面上的取样孔相互错开，取样管上的取样孔通过旋转对齐套管上设置的通孔来采集烟气，实现了取样管在烟道系统内不同深度的取样，并且仅需通过一根取样管即可完成取样任务，避免需要不同尺寸取样管对烟道系统内不同深度的烟气进行取样，减少了材料成本；
4.使用逻辑控制单元控制电机和电磁阀，实现取样切换和管路吹扫的自动化。
附图说明
图1为本发明自动切换式烟气多点取样装置的结构示意图。
附图标记：1.套管；2.通孔；3.取样孔；4.法兰；5.取样管；6.出气管；7.电机；8.逻辑控制单元；9.电磁三通阀；10.烟气分析仪；11.压缩空气源；12.烟道壁面；13.滤网；14.取样管道；15.吹扫管道；16.电缆；17.垫圈；18.传动装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
本发明公开了一种自动切换式烟气多点取样装置，包括取样模块、烟气分析模块、吹扫模块、逻辑控制模块、驱动模块，烟气分析模块、吹扫模块、取样模块通过电磁阀门连接，逻辑控制模块控制电磁阀门切换气体的流向。逻辑控制模块控制驱动模块来驱动取样模块在烟道系统内收集烟气，烟气分析模块对烟气进行分析，吹扫模块将烟气多点取样装置内的烟气反吹进烟道系统内。
如图1所示，取样模块包括套管1、取样管5、出气管6和固定件，套管1置于烟道系统内，并通过固定件固定在烟道壁面12上，取样管5的一部分穿过烟道壁面12置于套管1内，取样管5的另一部分置于烟道系统外并连接出气管6，取样管5和套管1沿同一截面的圆周方向分别设置取样孔3和通孔2；取样管5的外径略小于套管1的内径，保证了取样管5在套管1内的旋转，同时保证了取样管5和套管1之间的间隙变小，能够减少漏气；驱动模块包括电机7和传动装置18，传动装置18连接取样管5，逻辑控制模块通过启停电机7来控制传动装置18驱动取样管5旋转，电机7通过传动装置18驱动取样管5旋转，传动装置18可以是齿轮传动装置。本实施例优选的固定件为法兰4，套管1通过法兰4固定在烟道壁面12上；套管1对取样管5还具有加固和支撑的作用。
电磁阀门为电磁三通阀9，烟气分析模块包括取样管道14和烟气分析仪10，取样管道14分为两部分，一部分取样管道14的一端连接出气管6，另一端与电磁三通阀9的第一阀门连接；另一部分取样管道14的一端连接烟气分析仪10，另一端与电磁三通阀9的第二阀门连接；吹扫模块包括压缩空气源11和吹扫管道15，吹扫管道15的一端连接电磁三通阀9的第三阀门，另一端连接压缩空气源11；逻辑控制模块包括逻辑控制单元8和电缆16，逻辑控制单元8通过电缆16与电机7、电磁阀门、压缩空气源11连接。逻辑控制单元8控制电机7的启停来实现不同取样截面的自动切换；逻辑控制单元8控制电磁三通阀9进行烟气取样分析和压缩空气吹扫的转换；逻辑控制单元8控制压缩空气源11实现压缩空气源11的开启与关闭。电磁三通阀9通过取样管道14和吹扫管道15来连接出气管6、烟气分析仪10、压缩空气源11，以切换气体的流向。
出气管6入口布置有滤网13，过滤烟气中的粉尘；出气管6与取样管5之间安装垫圈17，通过垫圈17使出气管6与取样管5动态密封，防止烟气泄露。
套管1在侧壁的若干个截面的圆周方向上均布至少一个的通孔2。设置通孔2的截面至少为2个，各截面上通孔2位置相同，而且通孔2的尺寸相同。取样管5在侧壁截面的圆周方向上均布至少一个取样孔3，取样管5上设置取样孔3的截面和套管1上设置通孔2的截面位置和数量相同，取样孔3的数量和尺寸与通孔2相同，取样管5同一截面上的取样孔3之间的距离与套管1同一截面上的通孔2之间的距离相同，确保取样管5在旋转时，取样孔3和通孔2能够实现准确对接，使烟气顺利进入取样管5中。取样管5不同截面上的取样孔3在水平方向相互错开。
套管1采用耐腐蚀材质，套管1外侧敷设耐腐蚀防磨涂层，采用耐腐蚀材质和耐腐蚀防磨涂层确保套管1在烟气环境中有足够的使用寿命。优选的，耐腐蚀材质选择耐腐蚀钢材，具体可选择316L不锈钢；涂层优选为为特氟龙涂层。
如图1所示，本实施例优选的，套管1和取样管2上取三个截面开孔，套管1和取样管2截面位置相同，分别为截面a、截面b、截面c，套管1在侧壁的3个截面的圆周方向上均布2个大小相同的通孔2，可实现周向均匀进气，且各截面取样孔3位置相同；取样管5在侧壁的3个截面的圆周方向上均布2个大小相同的取样孔3，且与套管1的取样孔3数量和大小保持一致，便于与套管1的通孔2对接；取样管5不同截面的取样孔3相互错开，保证取样是在某单一截面上进行。
逻辑控制单元8上设置控制电机7的七个不同档位，分别为“a截面-取样”档、“b截面-取样”档、“c截面-取样”档、“a截面-吹扫”档、“b截面-吹扫”档、“c截面-吹扫”档、“完全错开”档。“a截面-取样”档是将取样管5在a截面的取样孔3与套管1在a截面的通孔2对齐，同时控制电磁三通阀9开启取样管道14，关闭吹扫管道15和压缩空气源11；“b截面-取样”档是将取样管5在b截面的取样孔3与套管1在b截面的通孔2对齐，同时控制电磁三通阀9开启取样管道14，关闭吹扫管道15和压缩空气源11；“c截面-取样”档是将取样管5在c截面的取样孔3与套管1在c截面的通孔2对齐，同时控制电磁三通阀9开启取样管道14，关闭吹扫管道15和压缩空气源11；“a截面-吹扫”档是将取样管5在a截面的取样孔3与套管1在a截面的通孔2对齐，同时控制电磁三通阀9开启吹扫管道15和压缩空气源11，关闭取样管道14；“b截面-吹扫”档是将取样管5在b截面的取样孔3与套管1在b截面的通孔2对齐，同时控制电磁三通阀9开启吹扫管道15和压缩空气源11，关闭取样管道14；“c截面-吹扫”档是将取样管5在c截面的取样孔3与套管1在c截面的通孔2对齐，同时控制电磁三通阀9开启吹扫管道15和压缩空气源11，关闭取样管道14；“完全错开”档是将取样管5各截面的取样孔3与套管1截面的通孔2完全错开，同时控制电磁三通阀9关闭取样管道14、吹扫管道15和压缩空气源11。
进行取样分析时，如果先测量a截面处的烟气，则将逻辑控制单元8调到“a截面-取样”档，此时取样烟气依次经由套管1在a截面的通孔2、取样管5在a截面的取样孔3、滤网13、、出气管6、电磁三通阀9、分析管路14进入烟气分析仪10。
当需要从a截面切换到b截面测量时，则将逻辑控制单元8调到“b截面-取样”档，此时取样烟气依次经由套管1在b截面的通孔2、取样管5在b截面的取样孔3、滤网13、出气管6、电磁三通阀9、分析管路14进入烟气分析仪10。同理可切换到c截面进行测量。
当需要对取样管路进行反吹时，将逻辑控制单元8依次调到“a截面-吹扫”、“b截面-吹扫”、“c截面-吹扫”档，且各档位持续吹扫一定时间，从而实现全管道反吹，此时压缩空气从压缩空气源11出来，经吹扫管道15、电磁三通阀9、出气管6、滤网13、取样管5、套管1，将取样管道14和滤网13上的灰吹扫进入烟道或其他环境中。
当完成测量时，将逻辑控制单元8调到“完全错开”档，此时烟气无法进入取样管，可有效保证取样管的清洁。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，包括取样模块、烟气分析模块、吹扫模块、逻辑控制模块、驱动模块，所述烟气分析模块、吹扫模块、取样模块通过电磁阀门连接，所述逻辑控制模块控制所述电磁阀门切换气体的流向；
所述取样模块包括套管、取样管、出气管和固定件，所述套管置于烟道系统内，并通过所述固定件固定在烟道壁面上，所述取样管的一部分穿过所述烟道壁面置于所述套管内，所述取样管的另一部分置于所述烟道系统外并连接所述出气管，所述取样管和所述套管沿同一截面的圆周方向分别设置取样孔和通孔；
所述逻辑控制模块控制所述驱动模块来驱动所述取样管在烟道系统内收集烟气，所述烟气分析模块对烟气进行分析，所述吹扫模块将烟气多点取样装置内的烟气反吹进烟道系统内。
2.根据权利要求1所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述驱动模块包括电机和传动装置，所述传动装置连接所述取样管，所述逻辑控制模块通过启停所述电机来控制所述传动装置驱动所述取样管旋转。
3.根据权利要求2所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述电磁阀门为电磁三通阀，所述固定件为法兰。
4.根据权利要求3所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述烟气分析模块包括取样管道和烟气分析仪，所述取样管道的一端连接所述出气管，所述取样管道的另一端连接所述烟气分析仪，所述电磁三通阀的第一阀门和第二阀门与所述取样管道连接；
所述吹扫模块包括压缩空气源和吹扫管道，所述吹扫管道的一端连接所述电磁三通阀的第三阀门，另一端连接所述压缩空气源；
所述逻辑控制模块包括逻辑控制单元和电缆，所述逻辑控制单元通过所述电缆与所述电机、电磁阀门、压缩空气源连接。
5.根据权利要求1所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述出气管入口布置有滤网，所述出气管与所述取样管之间安装垫圈，通过所述垫圈使所述出气管与所述取样管动态密封。
6.根据权利要求1所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述套管在侧壁沿截面的圆周方向上均布至少一个的通孔，所述截面的数量至少为两个。
7.根据权利要求6所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，各截面上所述通孔位置相同，所述通孔的尺寸相同。
8.根据权利要求6所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述取样管在侧壁截面的圆周方向上均布至少一个取样孔，所述取样孔的数量和尺寸与所述通孔相同，所述取样管同一截面上的所述取样孔之间的距离与所述套管同一截面上的所述通孔之间的距离相同。
9.根据权利要求8所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述取样管不同截面上的取样孔在水平方向相互错开。
10.根据权利要求1所述的自动切换式烟气多点取样装置，其特征在于，所述套管采用耐腐蚀材质，所述套管外侧敷设耐腐蚀防磨涂层。
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