CN108007731B - 一种燃气锅炉烟气取样系统及烟气取样方法 - Google Patents

一种燃气锅炉烟气取样系统及烟气取样方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃气锅炉烟气取样系统，取样接口至少包括两个，在取样时，取样接口在烟道横截面上垂直于烟气流动方向间隔分布；取样管路与取样接口一一对应设置，每根取样管路的第一端与和自身对应的取样接口相连，且每根取样管路上设置有第一开关阀；取样筒与各个取样管路的第二端均连通，且取样筒伸出有一出口管，出口管用于与烟气分析仪连接。本发明不仅降低了设备成本，便于设备维护管路，降低了设备成本，而且缩短了取样时间，提高了烟气取样效率。本发明还公开了一种燃气锅炉烟气取样方法。

Description

一种燃气锅炉烟气取样系统及烟气取样方法
技术领域
本发明涉及烟气成分分析技术领域，特别涉及一种燃气锅炉烟气取样系统及烟气取样方法。
背景技术
当前我国环境治理任务艰巨，国家超低排放正在扩围提速，节能减排要求日益严格。
实际上，随着时间、负荷、燃烧状态变化的变化，烟气流速和流场也会发生明显的变化，常规烟气测量取样装置仅采集单个测量数据，不具备代表性，烟道内部流场复杂，单个位置所测量出的烟气成分容易产生偏差。
目前，国内外尚无针对高温烟气测量来进行精确取样的取样装置或者取样系统，因此开发实用的烟气取样系统成为进行高温烟气成分分析实现并了解实际燃烧情况的关键。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种燃气锅炉烟气取样系统，以便能够简便的对燃气锅炉的高温烟气进行精确取样，从而对烟气成分进行分析。
本发明的另一目的是提供一种采用上述燃气锅炉烟气取样系统的烟气取样方法。
为达到上述目的，本发明提供的燃气锅炉烟气取样系统，包括：
取样接口，所述取样接口至少包括两个，在取样时，所述取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布；
取样管路，所述取样管路与所述取样接口一一对应设置，每根所述取样管路的第一端与和自身对应的所述取样接口相连，且每根所述取样管路上设置有第一开关阀；
取样筒，所述取样筒与各个所述取样管路的第二端均连通，且所述取样筒伸出有一出口管，所述出口管用于与烟气分析仪连接。
优选的，还包括第一端与所述取样筒内部连通的取样总管，每根所述取样管路的第二端均连接于所述取样总管上。
优选的，所述第一开关阀为串接于所述取样管路上的三通阀，所述三通阀带有开关，且所述三通阀的第一接口和第二接口分别与所述取样管路相接，所述燃气锅炉烟气取样系统还包括：
取样风机，所述取样风机的出风口通过管路连通至烟道内，所述取样总管的第二端连接至所述取样风机的进风口；
与所述三通阀一一对应设置的连接管路，每一根所述连接管路的第一端均与和自身对应的所述三通阀的第三接口相接，每一根所述连接管路的第二端均连接至所述取样总管上；
第二开关阀，所述第二开关阀设置在所述取样总管上，且将所有所述连接管路的第二端以及所有所述取样管路的第二端隔开。
优选的，任意一根所述取样管路上还串接有第一冷却器，且所述第一冷却器位于所述取样接口与所述三通阀之间。
优选的，还包括串接在所述取样总管上的第二冷却器，所述第二冷却器靠近所述取样风机设置，以冷却进入所述取样风机内的气体。
优选的，所述三通阀以及所述第二开关阀均为连接至控制系统的电磁阀。
本发明中还公开了一种燃气锅炉烟气取样方法，采用上述任意一项中所公开的燃气锅炉烟气取样系统，包括步骤：
1)将所述取样接口接在烟道侧壁上的烟气取样口处，且所述取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布；
2)通过控制所述第一开关阀，依次使每一根所述取样管路对应位置的烟气单独进入所述取样筒内，并将每根所述取样管路对应位置的烟气样品通过所述出口管单独送至烟气分析仪进行烟气成分分析。
优选的，在所述步骤1)中，当所述取样口包括三个以上时，相邻两个所述取样接口之间的间距相等。
本发明中还公开了一种燃气锅炉烟气取样方法，采用上述燃气锅炉烟气取样系统，包括步骤：
1)将所述取样接口接在烟道侧壁上的烟气取样口处，且所述取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布；
2)第一根管路取样，关闭所述第二开关阀，将其中一根所述取样管路中的所述三通阀开启，该取样管路中与所述取样筒连通，其余所述取样管中的所述三通阀保持关闭，以使其余所述取样管路与所述连接管路连通，经过预定取样时间后，将所述取样筒中的烟气样品通过所述出口管送至烟气分析仪进行烟气成分分析；
3)后续管路取样，关闭第一根取样管路中的所述三通阀，打开所述第二开关阀，打开需要进行取样的所述取样管路中的三通阀，其余所述取样管中的所述三通阀保持关闭，经过预定置换时间后，关闭所述第二开关阀，然后再经过所述预定取样时间后，将所述取样筒中的烟气样品通过所述出口管送至烟气分析仪进行烟气成分分析；
4)重复所述步骤3)，直至所有所述取样管路均完成取样。
优选的，所述预定取样时间不大于0.5min，所述预定置换时间不大于1min。
由以上技术方案可以看出，本发明中所公开的燃气锅炉烟气取样系统中，取样接口包括多个，并且在取样时，取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布，每一根取样管路上均设置了第一开关阀，第一开关阀打开时，烟气将从取样管路的第一端流动至第二端，并通过取样管路的第二端流入取样筒中，取样筒上设置的出口管用于将取样筒中的烟气样品输送至烟气分析仪，以便进行烟气成分分析。
该燃气锅炉烟气取样系统，克服了目前仅采用一个烟气样点对烟气成分进行分析的缺点，可以对烟道截面中的烟气分成多层进行取样，从而得到每一层烟气中的成分，然后对测量数据进行分析，可以使得使测量数据更加可靠，并且更具代表性；而且上述燃气锅炉烟气取样系统无需设置多个取样筒和烟气分析仪，仅采用一个取样筒和一个烟气分析仪即可对烟道截面上的多个取样位置进行烟气成分分析，不仅降低了设备成本，便于设备维护管路，降低了设备成本，而且缩短了取样时间，提高了烟气取样效率。
本发明中所公开的燃气锅炉烟气取样方法，可以对烟道截面中的烟气分成多层进行取样，从而得到每一层烟气中的成分，然后对测量数据进行分析，可以使得使测量数据更加可靠，并且更具代表性；而且采用一个取样筒和一个烟气分析仪即可对烟道截面上的多个取样位置进行烟气成分分析，降低了设备成本，提高了烟气取样效率。
附图说明
图1为本发明实施例中所公开的燃气锅炉烟气取样系统在取样时的结构示意图。
其中，1为取样管路，2为三通阀，3为取样筒，4为取样总管，5为取样风机，6为连接管路，7为第二开关阀，8为第一冷却器，9为第二冷却器，10为烟道。
具体实施方式
本发明的核心之一是提供一种燃气锅炉烟气取样系统，以便能够简便的对燃气锅炉的高温烟气进行精确取样，从而对烟气成分进行分析。
本发明的另一核心还在于提供一种采用上述燃气锅炉烟气取样系统的取样方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请首先参考图1，本发明中所公开的燃气锅炉烟气取样系统，包括取样接口、取样管路1以及取样筒3，取样接口至少包括两个，根据烟道横截面的大小，取样接口可以设置合适的数量，在取样时，取样接口在烟道横截面上垂直于烟气流动方向间隔分布，取样管路1与取样接口一一对应，每根取样管路1的第一端与和该取样管路1对应的取样接口相连，并且每根取样管路1上还设置有第一开关阀，取样筒3与各个取样管路1的第二端均连通，并且取样筒3伸出有一个出口管，该出口管用于与烟气分析仪连接。
在进行烟气取样时，依次打开各个取样管路1上的第一开关阀，从而实现对各个取样管路1所对应的烟道位置处进行取样，烟气将通过取样管路1进入到取样筒3内，然后通过取样筒3上所设置的出口管将烟气送至烟气分析仪中进行烟气成分分析。
上述实施例中的燃气锅炉烟气取样系统，克服了目前仅采用一个烟气样点对烟气成分进行分析的缺点，可以对烟道截面中的烟气分成多层进行取样，从而得到每一层烟气中的成分，然后对测量数据进行分析，可以使得使测量数据更加可靠，并且更具代表性；而且上述燃气锅炉烟气取样系统无需设置多个取样筒3和烟气分析仪，仅采用一个取样筒3和一个烟气分析仪即可对烟道截面上的多个取样位置进行烟气成分分析，不仅降低了设备成本，便于设备维护管路，降低了设备成本，而且缩短了取样时间，提高了烟气取样效率。
本领域技术人员可以理解的是，取样管路1的第二端可以直接连接在取样筒3上，从而实现取样管路1与取样筒3之间的连通，也可通过中间连接件间接与取样筒3连通，在本实施例中，还设置了取样总管4，取样总管4的第一端与取样筒3内部连通，每根取样管路1的第二端均连接在取样总管4上。
为了进一步优化，在本实施例中，第一开关阀为串接在取样管路1上的三通阀2，三通阀2带有开关，并且三通阀2的第一接口和第二接口分别与取样管路1相接，除此之外，该燃气锅炉烟气取样系统还包括取样风机5、连接管路6以及第二开关阀7，其中，取样风机5的出风口通过管路连通至烟道10内，取样总管4的第二端连接至取样风机5的进风口，连接管路6与三通阀2一一对应设置，每一根连接管路6的第一端均与和该连接管路6对应的三通阀2的第三接口相接，每一根连接管路6的第二端均连接至取样总管4上，第二开关阀7设置在取样总管4上，并且第二开关阀7将所有连接管路6的第二端以及所有取样管路1的第二端隔开。
请参考图1，在取样风机5的作用下，烟道中没有进行取样的部分，烟气从取样接口进入取样管路1内，然后通过连接管路6、取样总管4、取样风机5后回流至烟道内，在烟气循环过程中，能够避免烟道中未进行取样位置的烟气对正在取样位置的烟气造成影响，从而保证烟气能够分层进入取样筒3中实现取样。
与此同时，增加第二开关阀7之后，还实现了烟气的置换功能，当完成一根取样管路1中烟气的取样后，为了避免滞留在取样筒3中的烟气对下一根取样管中的烟气成分造成影响，可以打开第二开关阀7以及即将进行取样的取样管路1上的三通阀2，参考图1可知，经过预定时间的置换后将完成烟气的置换，完成置换后关闭第二开关阀7并进行烟气取样即可。
为了对烟气进行冷却，在任意一个取样管上还串接有第一冷却器8，第一冷却器8位于取样接口与三通阀2之间，以方便选择三通阀2，当然，还可以在靠近取样风机5的位置设置第二冷却器9，以便冷却进入取样风机5内的气体，保护取样风机5不被高温气体所损坏。
优选的，三通阀2以及第二开关阀7均由控制系统进行控制，在烟气检测技术领域中，控制器为DCS(Distributed Control System分布式控制系统)，在DCS的控制下，三通阀2实现打开和关闭，从而对各个取样管路12对应位置依次取样，第二开关阀7通过打开和关闭动作，实现气体取样和气体置换。
除此之外，本发明中还公开了一种燃气锅炉烟气取样方法，该方法采用上述实施例中所公开的燃气锅炉烟气取样系统，包括如下步骤：
1)将取样接口接在烟道侧壁上的烟气取样口(通常开设在烟道侧壁)处，且取样接口在烟道横截面上垂直于烟气流动方向间隔分布；
2)通过控制第一开关阀，依次使每一根取样管路1对应位置的烟气单独进入取样筒3内，并将每根取样管路1对应位置的烟气样品通过出口管单独送至烟气分析仪进行烟气成分分析。
在第一开关阀采用三通阀2，并且设置连接管路6、风机以及第二开关阀7的情况下，本发明实施例中还公开了更为具体的一种燃气锅炉烟气取样方法，包括步骤：
1)将取样接口接在烟道侧壁上的烟气取样口处，且取样接口在烟道横截面上垂直于烟气流动方向间隔分布；
2)第一根管路取样，关闭第二开关阀7，将其中一根取样管路中的三通阀2开启，该取样管路1与取样筒连通，其余取样管路中的三通阀2保持关闭，以使其余所述取样管路与所述连接管路6连通，经过预定取样时间后，将取样筒3中的烟气样品通过出口管送至烟气分析仪进行烟气成分分析；
3)后续管路取样，关闭第一根取样管路1中的三通阀2，打开第二开关阀7，打开需要进行取样的取样管路1中的三通阀2，其余取样管中的三通阀2保持关闭，经过预定置换时间(通常不超过1min)后，关闭第二开关阀7，然后再经过预定取样时间(通常不超过0.5min)后，将取样筒3中的烟气样品通过出口管送至烟气分析仪进行烟气成分分析；
4)重复步骤3)，直至所有取样管路1均完成取样。
该方法中在下一根取样管路1进行取样时进行了气体置换操作，有效避免了上一根取样管路1中的烟气对下一根取样管路1中烟气成分的影响。
当取样口包括三个以上时，相邻两个取样口之间的间距设置为相等，以便将烟道横截面在垂直于烟气流动方向上均匀分层，
本发明实施例中所公开的燃气锅炉烟气取样系统，以及燃气锅炉烟气取样方法中，通过分隔布置的取样接口对烟道中的烟气进行分层取样，并通过同一个取样筒3输送至烟气分析仪中进行分析，整个燃气锅炉烟气取样系统结构简单，设备运行和维护成本低，而且操作简单方便，测量数据可靠。
以上对本发明所提供的燃气锅炉烟气取样系统及烟气取样方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃气锅炉烟气取样系统，其特征在于，包括：
取样接口，所述取样接口至少包括两个，在取样时，所述取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布；
取样管路（1），所述取样管路（1）与所述取样接口一一对应设置，每根所述取样管路（1）的第一端与和自身对应的所述取样接口相连，且每根所述取样管路（1）上设置有第一开关阀；
取样筒（3），所述取样筒（3）与各个所述取样管路（1）的第二端均连通，且所述取样筒（3）伸出有一出口管，所述出口管用于与烟气分析仪连接；
还包括第一端与所述取样筒（3）内部连通的取样总管（4），每根所述取样管路（1）的第二端均连接于所述取样总管（4）上；
所述第一开关阀为串接于所述取样管路（1）上的三通阀（2），所述三通阀（2）带有开关，且所述三通阀（2）的第一接口和第二接口分别与所述取样管路（1）相接，所述燃气锅炉烟气取样系统还包括：
取样风机（5），所述取样风机（5）的出风口通过管路连通至烟道内，所述取样总管（4）的第二端连接至所述取样风机（5）的进风口；
与所述三通阀（2）一一对应设置的连接管路（6），每一根所述连接管路（6）的第一端均与和自身对应的所述三通阀（2）的第三接口相接，每一根所述连接管路（6）的第二端均连接至所述取样总管（4）上；
第二开关阀（7），所述第二开关阀（7）设置在所述取样总管（4）上，且将所有所述连接管路（6）的第二端以及所有所述取样管路（1）的第二端隔开；
在所述取样风机（5）的作用下，所述烟道中没有进行取样的部分，所述烟气从所述取样接口进入所述取样管路（1）内，然后通过所述连接管路（6）、所述取样总管（4）、所述取样风机（5）后回流至所述烟道内，在烟气循环过程中，能够避免所述烟道中未进行取样位置的烟气对正在取样位置的烟气造成影响，从而保证烟气能够分层进入所述取样筒（3）中实现取样。
2.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气取样系统，其特征在于，任意一根所述取样管路（1）上还串接有第一冷却器（8），且所述第一冷却器（8）位于所述取样接口与所述三通阀（2）之间。
3.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气取样系统，其特征在于，还包括串接在所述取样总管（4）上的第二冷却器（9），所述第二冷却器（9）靠近所述取样风机（5）设置，以冷却进入所述取样风机（5）内的气体。
4.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气取样系统，其特征在于，所述三通阀（2）以及所述第二开关阀（7）均为连接至控制系统的电磁阀。
5.一种燃气锅炉烟气取样方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任意一项中所述的燃气锅炉烟气取样系统，包括步骤：
1）将所述取样接口接在烟道侧壁上的烟气取样口处，且所述取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布；
2）通过控制所述第一开关阀，依次使每一根所述取样管路（1）对应位置的烟气单独进入所述取样筒（3）内，并将每根所述取样管路（1）对应位置的烟气样品通过所述出口管单独送至烟气分析仪进行烟气成分分析。
6.根据权利要求5所述的燃气锅炉烟气取样方法，其特征在于，在所述步骤1）中，当所述取样口包括三个以上时，相邻两个所述取样接口之间的间距相等。
7.一种燃气锅炉烟气取样方法，其特征在于，采用如权利要求2-4任意一项中所述的燃气锅炉烟气取样系统，包括步骤：
1）将所述取样接口接在烟道侧壁上的烟气取样口处，且所述取样接口垂直于烟气流动方向间隔分布；
2）第一根管路取样，关闭所述第二开关阀（7），将其中一根所述取样管路（1）中的所述三通阀（2）开启，该取样管路（1）与所述取样筒（3）连通，其余所述取样管中的所述三通阀（2）保持关闭，以使其余所述取样管路（1）与所述连接管路（6）连通，经过预定取样时间后，将所述取样筒（3）中的烟气样品通过所述出口管送至烟气分析仪进行烟气成分分析；
3）后续管路取样，关闭第一根取样管路（1）中的所述三通阀（2），打开所述第二开关阀（7），打开需要进行取样的所述取样管路（1）中的三通阀（2），其余所述取样管中的所述三通阀（2）保持关闭，经过预定置换时间后，关闭所述第二开关阀（7），然后再经过所述预定取样时间后将所述取样筒（3）中的烟气样品通过所述出口管送至烟气分析仪进行烟气成分分析；
4）重复所述步骤3），直至所有所述取样管路（1）均完成取样。
8.根据权利要求7所述的燃气锅炉烟气取样方法，其特征在于，所述预定取样时间不大于0.5min，所述预定置换时间不大于1min。
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