CN110044678A - 烟气监测系统用质控装置及配气稀释方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气监测系统用质控装置及配气稀释方法，属于环境监测技术领域，包括标气管路、零气管路、公共混合端、第一限流部、第二限流部以及输出管路。通过将标气管路以及与零气管路与公共混合端连通，使高浓度标气与零气进入公共混合端进行混合。在标气管路上以及零气管路上设置有第一限流部与第二限流部，在第一限流部与第二限流部上均设置有限流孔，限流孔采用音速限流孔，通过限流孔的气体，在两端压差下达到音速，实现流速的恒定，本发明烟气监测系统用质控装置，分别第一限流部以及第二限流部上的限流孔对进入公共混合端的高浓度标气以及零气进行流量控制，可以方便的配比出固定浓度的标气，结构简单稳定性高使用寿命长。

Description

烟气监测系统用质控装置及配气稀释方法

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，更具体地说，是涉及一种烟气监测系统用质控装置及配气稀释方法。

背景技术

近年来，环保部门积极贯彻落实《国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》(环发【2009】88号)，保障了固定污染源监测系统的正常运行。但是经抽查发现，部分地区固定污染源监测数据有效性审核方面存在不够规范的问题，数据造假现场时有发生。为提供固定污染源自动监测数据的准确性，更好地为总量减排、排污费征收、行政处罚等环节管理工作提供技术支撑，需要固定污染源在线质控监测系统对监测数据进行核查。目前，现有的固定污染源在线质控监测系统，一种是用多种不同浓度的标气，通入监测系统，直接对监测系统进行质控，这种方式比较简单，但是用气量比较大，系统的体积也比较大；另一种是用高浓度标气通过MFC配气，可以配制一个范围内任意浓度的标气，但MFC(质量流量计)仪器结构复杂并且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟气监测系统用质控装置及配气稀释方法，旨在解决现有的配气稀释装置结构复杂价格昂贵的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种烟气监测系统用质控装置，包括：

标气管路，用于输送高浓度标气；

零气管路，用于输送零气；

公共混合端，分别与所述标气管路以及所述零气管路相连通，用于将高浓度标气与零气混合得到所需浓度的标气；

第一限流部，设置在所述标气管路与所述公共混合端之间；且上部设置有贯穿所述第一限流部设置用于控制气体流速的限流孔；

第二限流部，设置在所述零气管路与所述公共混合端之间，且上部也设置有贯穿所述第二限流部设置用于控制气体流速的限流孔；

输出管路，与所述公共混合端相连通，用于输送混合后的标气。

进一步地，所述第一限流部的数量为多个，多个所述第一限流部相互并联设置，且多个所述第一限流部与所述公共混合端之间均设置有第一电磁阀。多个所述第一限流部上的限流孔的尺寸大小均相同。

进一步地，所述第一限流部的数量为多个，多个所述第一限流部相互并联设置，且多个所述第一限流部与所述公共混合端之间均设置有第一电磁阀。多个所述第一限流部上的限流孔的尺寸大小均不相同。

进一步地，所述烟气监测系统用质控装置还包括：

气体质控装置，与所述公共混合端相连通，用于提取所述公共混合端中混合后的标气进行检测。

进一步地，所述气体质控装置包括：

质控管路，与所述公共混合端管路连通，用于输送混合后的标气；

气袋，可拆卸的安装在所述质控管路的口部，用于混合后的标气；以及

第二电磁阀，设置在所述质控管路上，且设置在所述气袋与所述公共混合端之间，用于控制所述质控管路打开或闭合。

进一步地，所述公共混合端包括：

配气室，内部设有圆锥形腔体，所述圆锥形腔体的内壁为弧形，且分别与所述标气管路、所述零气管路以及输出管路相连通，用于稀释高浓度标气。

进一步地，所述第一限流部与所述第二限流部均包括：

进气段，设置在所述第一限流部或所述第二限流部上，且设置在所述沿第一限流部或所述第二限流部的轴心设置；

排气段，直径大于所述进气段的直径大小，且与所述进气段连通，用于与所述进气段组成贯穿所述第一限流部或所述第二限流部的过孔；以及

锥形过渡段，设置在所述进气段与所述排气段之间，用于连通所述进气段与所述排气段。

进一步地，所述标气管路包括：

高浓度标气瓶，与所述第一限流部连通，用于通过第一限流部向所述公共混合端内提供高浓度标气；

第一减压阀，设置在所述高浓度标气瓶与所述第一限流部之间，用于调节进入所述第一限流部的高浓度标气的压力；以及

第一流量计，设置在所述第一减压阀与所述第一限流部之间，用于检测进入所述第一限流部的气体流量。

进一步地，所述烟气监测系统用质控装置还包括：

压力传感器，设置在所述公共混合端外部，且与所述公共混合端内部连通，用于检测所述公共混合端内部的压力大小。

本发明提供的烟气监测系统用质控装置的有益效果在于：与现有技术相比，通过将标气管路以及与零气管路与公共混合端连通，使高浓度标气与零气进入公共混合端进行混合。并且在标气管路上以及零气管路上设置有第一限流部与第二限流部，在第一限流部与第二限流部上均设置有限流孔，限流孔采用音速限流孔，通过限流孔的气体，在两端压差下达到音速，实现流速的恒定，避免了流速不稳定带来的稀释配比不稳定的问题，本发明烟气监测系统用质控装置，分别第一限流部以及第二限流部上的限流孔对进入公共混合端的高浓度标气以及零气进行流量控制，可以方便的配比出固定浓度的标气，结构简单体积小精密监控、稳定性高使用寿命长，并且制作成本低。

另一方面，本发明还提供一种配气稀释方法，所述配气稀释方法包括以下步骤：

S100：将高浓度的标气通过标气管路输送到公共混合端内，在标气管路上施加有预设压力，使高浓度标气以恒定的流速通过第一限流部上的限流孔，使高浓度的标气形成流速恒定的气流；

S200：将零气通过零气管路输送到公共混合端内与高浓度的标气进行混合；在输送时，在零气管路上施加有预设压力，使零气以恒定的流速通过第二限流部上的限流孔，使零气形成流速恒定的气流；

S300：在混合完成后，通过输出管路将气体从公共混合端导出。

本发明提供的一种配气稀释方法的有益效果在于：通过将标气管路以及与零气管路与公共混合端连通，使高浓度标气与零气进入公共混合端进行混合。并且在标气管路上以及零气管路上设置有第一限流部与第二限流部，在第一限流部与第二限流部上均设置有限流孔，限流孔采用音速限流孔，通过限流孔的气体，在两端压差下达到音速，实现流速的恒定，避免了流速不稳定带来的稀释配比不稳定的问题。在高浓度的标气经过零气稀释以后，通过输出管路将混合后的标气导出，使用方便结构简单制作成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的烟气监测系统用质控装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所采用的公共混合端的结构示意图；

图3为本发明实施例所采用的第一限流部的安装结构示意图；

图4为本发明实施例所采用的第一限流部的结构示意图。

图中：1、标气管路；11、高浓度标气瓶；12、第一减压阀；13、第一流量计；14、多通接头；15、第一电磁阀；2、零气管路；21、零气瓶；22、第二减压阀；23、第二流量计；24、第二电磁阀；3、公共混合端；31、配气室；32、信号采集与控制电路；33、标气储存瓶；4、第一限流部；5、第二限流部；6、限流孔；61、进气段；62、排气段；63、锥形过渡段；7、气体质控装置；71、气袋；72、第四电磁阀；8、压力传感器；9、输出管路；91、第三电磁阀；91、第三流量计。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的烟气监测系统用质控装置进行说明。烟气监测系统用质控装置，包括标气管路1、零气管路2、公共混合端3、第一限流部4、第二限流部5以及输出管路9。标气管路1用于输送高浓度标气；零气管路2用于输送零气；公共混合端3分别与标气管路1以及零气管路2相连通，用于将高浓度标气与零气混合得到所需浓度的标气；第一限流部4设置在标气管路1与公共混合端3之间；且上部设置有贯穿第一限流部4设置用于控制气体流速的限流孔6；第二限流部5设置在零气管路2与公共混合端3之间，且上部也设置有贯穿第二限流部5设置用于控制气体流速的限流孔6；输出管路9与公共混合端3相连通，用于输送混合后的标气。限流孔6采用音速限流孔6，通过限流孔6的气体在限流孔6的两端压差达临界压力时，流速会达到音速，此时通过限流孔6的气体流速不管压力如何变化会始终保持很定实现恒流。此外零气一般采用氮气。

本实施例提供的烟气监测系统用质控装置，与现有技术相比，通过将标气管路1以及与零气管路2与公共混合端3连通，使高浓度标气与零气进入公共混合端3进行混合。并且在标气管路1上以及零气管路2上设置有第一限流部4与第二限流部5，在第一限流部4与第二限流部5上均设置有限流孔6，限流孔6采用音速限流孔6，通过限流孔6的气体，在两端压差下达到音速，实现流速的恒定，避免了流速不稳定带来的稀释配比不稳定的问题，本发明烟气监测系统用质控装置，分别第一限流部4以及第二限流部5上的限流孔6对进入公共混合端3的高浓度标气以及零气进行流量控制，可以方便的配比出固定浓度的标气，结构简单体积小精密监控、稳定性高制作成本低。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1，第一限流部4的数量为多个，多个第一限流部4相互并联设置，且多个第一限流部4与公共混合端3之间均设置有第一电磁阀15。多个第一限流部4均通过多通阀门与标气管路1进行连通，将标气管路1分成多个并联的分支管路，并且每个第一限流部4上的限流孔6均采用相同的规格尺寸，每个分支管路上均设置有第一电磁阀15，用于控制不同分支管路的打开与闭合。在工作过程中，通过将某一或者多个电磁阀打开，其余电磁阀关闭控制进入公共混合端3内高浓度标气的两，从而实现多种浓度配比，摈弃了以往设备只用基板控制流路，通入不同浓度标气的做法，通过不同的限流孔6稀释高浓度气体实现不同的配比，得到不同浓度的气体。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1，第一限流部4的数量为多个，多个第一限流部4相互并联设置，且多个第一限流部4与公共混合端3之间均设置有第一电磁阀15。多个第一限流部4均通过多通阀门与标气管路1进行连通，将标气管路1分成多个并联的分支管路，并且每个第一限流部4上的限流孔6均采用不同的规格尺寸，每个分支管路上均设置有第一电磁阀15，用于控制不同分支管路的打开与闭合。在工作过程中，通过将某一电磁阀打开，其余电磁阀关闭来选择相应规格的第一限流部4，来实现第一限流部4的切换，从而实现多种浓度配比，摈弃了以往设备只用基板控制流路，通入不同浓度标气的做法，通过不同的限流孔6稀释高浓度气体实现不同的配比，得到不同浓度的气体。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，烟气监测系统用质控装置还包括气体质控装置7。气体质控装置7与公共混合端3相连通，用于提取公共混合端3中混合后的标气进行检测。可以在公共混合端3中混合后的标气进行检测，可以实现精密监控，进一步保证了标气稀释的质量以及浓度的准确。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，气体质控装置7包括质控管路、气袋71以及第四电磁阀72。质控管路与公共混合端3管路连通，用于输送混合后的标气；气袋71可拆卸的安装在质控管路的口部，用于混合后的标气；以及第四电磁阀72设置在质控管路上，且设置在气袋与公共混合端3之间，用于控制质控管路打开或闭合。在公共混合端3将标气与零气混合后，需要对稀释的标气进行检测时，将气袋71安装到质控管路的端部口处，然后将第四电磁阀72打开，使混合后的标气进入到气袋内，然后将第四电磁阀72关闭，将气袋71密封后拆下，用于检测或与预设浓度的标气比对，保证标气稀释的准确性。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图2，公共混合端3包括配气室31。配气室31内部设有圆锥形腔体，圆锥形腔体的内壁为弧形，且分别与标气管路1、零气管路2以及输出管路9相连通，用于稀释高浓度标气。配气室31采用此种形状，避免气体死角导致的混合不均匀，经过有限元流体分析(ansys)，通过Abaqus/Standard隐式非线性分析求解模块,能够求解广泛的流体动力问题，从而得出最佳的配气室31开模结构，进而在保证精密稀释比的同时可达到理想的配气效果。

可选的，公共混合端3还包括信号采集与控制电路32，分别与第一电磁阀15与第二电磁阀24电性连接，并且与第一流量计13与第二流量计23也电性连接，通过控制第一电磁阀15与第二电磁阀24与配气室31第一流量计13与第二流量计23以及设置在输送管路上的第三流量计92，同时信号采集与控制电路32还与压力传感器8电性连接。实施监控装置的稀释比，稀释比＝(Q1+Q2)/Q2，Q1为稀释气流量，Q2为高浓度标气流量，并通过限流孔6的限流作用，保证精准并且稳定的稀释比，从而得到不同浓度的标气。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，限流孔6包括进气段61、排气段62以及锥形过渡段63。进气段61设置在第一限流部4或第二限流部5上，且设置在沿第一限流部4或第二限流部5的轴心设置；排气段62直径大于进气段61的直径大小，且与进气段61连通，用于与进气段61组成贯穿第一限流部4或第二限流部5的过孔；以及锥形过渡段63设置在进气段61与排气段62之间，用于连通进气段61与排气段62。气体通过进气段61进入到第一限流部4或第二限流部5内部。限流孔6采用此种结构，通过限流孔6的气体在限流孔6的两端压差达临界压力时，流速会达到音速，此时通过限流孔6的气体流速不管压力如何变化会始终保持很定实现恒流。使进入公共混合端3的气体流速保持恒定。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，第一限流部4与第二限流部5的材质优选的为合成红宝石或者蓝宝石，或石英玻璃，第一限流部4与第二限流部5采用这种材质，形变受环境(温度)影响小，使气体的流控制更加精确。

可选的，第一限流部4与第二限流部5均可拆卸的安装在配气室31的侧壁上的安装孔内，且限流孔6与配气室31相连通，标气管路1或者零气管路2通过管接头也安装到配气室31的侧壁上的安装孔内，使管接头与限流孔6相连通，第一限流部4与第二限流部5采用此种安装方式使第一限流部4与第二限流部5的安装更加方便。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，标气管路1包括高浓度标气瓶11、第一减压阀12以及第一流量计13。高浓度标气瓶11与第一限流部4连通，用于通过第一限流部4向公共混合端3内提供高浓度标气；第一减压阀12设置在高浓度标气瓶11与第一限流部4之间，用于调节进入第一限流部4的高浓度标气的压力；以及第一流量计13设置在第一减压阀12与第一限流部4之间，用于检测进入第一限流部4的气体流量。标气管路1采用此种结构设置，通过第一减压阀12可以方便的调节第一限流部4入口处的压力，使通过第一限流部4上限流孔6的流速达到恒定。并且设置有第一流量计13可以方便检测通过第一限流部4的流量，使标气管路1的使用更加简单方便。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，零气管路2包括零气瓶21、第二减压阀22以及第二流量计23。零气瓶21与第二限流部5，用于向公共混合端3内提零气；第二减压阀22设置在零气瓶21与第二限流部5之间，用于调节进入第二限流部5的零气的压力；以及第二流量计23设置在第二减压阀22与第二限流部5之间，用于检测进入第二限流部5的气体流量。零气管路2采用此种结构设置，通过第二减压阀22可以方便的调节第二限流部5入口处的压力，使通过第二限流部5上限流孔6的流速达到恒定。并且设置有第二流量计23可以方便检测通过第二限流部5的流量，使标气管路1的使用更加简单方便。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，输出管路9上还设置有第三电磁阀91以及第三流量计92，分别用于控制用于输出管路9的打开与闭合，以及检测通过输出管路9的气体流量。第三电磁阀91以及第三流量计92的设置使输出管路9运输气体更加方便。

可选的，烟气监测系统用质控装置还包括校对管路，校对管路与输出管路9相连通。校对管路包括依次管路连通的标气储存瓶、第三减压阀与第五电磁阀，标气储存瓶通过管路与输出管路9连通，并且在管路上依次设置有第三减压阀与第五电磁阀，标气储存瓶中盛放有标准浓度的标气，在本烟气监测系统用质控装置进行配气稀释前，将第五电磁阀打开，使标准浓度的标气通过输出管路输出，通过设置在输出管路气体浓度检测设备对标准浓度的气体进行检测，并记录数值，然后将第五电磁阀关闭，对高浓度标气进行混合稀释，在标气混合完成后从输出管路输出，并通过体浓度检测设备对气体进行检测，并与标准标气的浓度进行对比，从而对混合后的标气进行检测校对。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，烟气监测系统用质控装置还包括压力传感器8。压力传感器8设置在公共混合端3外部，且与公共混合端3内部连通，用于检测公共混合端3内部的压力大小。压力传感器8可以对公共混合端3的腔体内部的压力进行检测，一方面可以保证标气与零气的混合更加精确，另一方面可以保证公共混合端3的腔体内部的压力，防止腔体内部的压力过大，使本实施例使用更加安全。

作为本发明提供的烟气监测系统用质控装置的一种具体实施方式，请参阅图1，烟气监测系统用质控装置还包括阀组基板。阀组基板用于安装多个第一电磁阀15以及第二电磁阀24，阀组基板的设置使多个第一电磁阀15以及第二电磁阀24的安装排列更加整齐，更加节省安装空间。

本发明还提供一种配气稀释方法，配气稀释方法包括以下步骤：

步骤1：将高浓度标气瓶11打开与零气瓶21的开关打开，并调节第一减压阀12与第二减压阀22到合适的压力数值，使零气与高浓度标气形成恒定流速的气流；

步骤2：将第二电磁阀24打开，使零气通过第二限流限流部进入到公共混合端3的内部，与高浓度标气进行混合；

步骤3：根据所要稀释的标气浓度选择打开多个第一电磁阀15中的一个，并将其余第一电磁阀15关闭，使高浓度标气通过其中一个第一限流部4进入到公共混合端3内部与零气进行混合；

步骤4：将混合完成的标气，通过输出管路9从公共混合端3中导出。

本发明提供的一种配气稀释方法的有益效果在于：通过将标气管路1以及与零气管路2与公共混合端3连通，使高浓度标气与零气进入公共混合端3进行混合。并且在标气管路1上以及零气管路2上设置有第一限流部4与第二限流部5，在第一限流部4与第二限流部5上均设置有限流孔6，限流孔6采用音速限流孔6，通过限流孔6的气体，在两端压差下达到音速，实现流速的恒定，避免了流速不稳定带来的稀释配比不稳定的问题。在高浓度的标气经过零气稀释以后，通过输出管路9将混合后的标气导出，使用方便结构简单制作成本低。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气监测系统用质控装置，其特征在于，包括：

标气管路，用于输送高浓度标气；

零气管路，用于输送零气；

公共混合端，分别与所述标气管路以及所述零气管路相连通，用于将高浓度标气与零气混合得到所需浓度的标气；

第一限流部，设置在所述标气管路与所述公共混合端之间；且上部设置有贯穿所述第一限流部设置用于控制气体流速的限流孔；

第二限流部，设置在所述零气管路与所述公共混合端之间，且上部也设置有贯穿所述第二限流部设置用于控制气体流速的限流孔；

输出管路，与所述公共混合端相连通，用于输送混合后的标气。

2.如权利要求1所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述第一限流部的数量为多个，多个所述第一限流部相互并联设置，且多个所述第一限流部与所述公共混合端之间均设置有第一电磁阀，多个所述第一限流部上的限流孔的尺寸大小均相同。

3.如权利要求1所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述第一限流部的数量为多个，多个所述第一限流部相互并联设置，且多个所述第一限流部与所述公共混合端之间均设置有第一电磁阀，多个所述第一限流部上的限流孔的尺寸大小均不相同。

4.如权利要求1至3任一项所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述烟气监测系统用质控装置还包括：

气体质控装置，与所述公共混合端相连通，用于提取所述公共混合端中混合后的标气进行检测。

5.如权利要求4所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述气体质控装置包括：

质控管路，与所述公共混合端管路连通，用于输送混合后的标气；

气袋，可拆卸的安装在所述质控管路的口部，用于混合后的标气；以及

第二电磁阀，设置在所述质控管路上，且设置在所述气袋与所述公共混合端之间，用于控制所述质控管路打开或闭合。

6.如权利要求1至3任一项所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述公共混合端包括：

配气室，内部设有圆锥形腔体，且分别与所述标气管路、所述零气管路以及输出管路相连通，用于稀释高浓度标气；所述圆锥形腔体的内壁为弧形。

7.如权利要求1至3任一项所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述限流孔包括：

进气段，设置在所述第一限流部及所述第二限流部上，且设置在沿所述第一限流部或所述第二限流部的轴心设置；

排气段，直径大于所述进气段的直径大小，且与所述进气段连通，用于与所述进气段组成贯穿所述第一限流部或所述第二限流部的过孔；以及

锥形过渡段，设置在所述进气段与所述排气段之间，用于连通所述进气段与所述排气段。

8.如权利要求1至3任一项所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述标气管路包括：

高浓度标气瓶，与所述第一限流部连通，用于通过第一限流部向所述公共混合端内提供高浓度标气；

第一减压阀，设置在所述高浓度标气瓶与所述第一限流部之间，用于调节进入所述第一限流部的高浓度标气的压力；以及

第一流量计，设置在所述第一减压阀与所述第一限流部之间，用于检测进入所述第一限流部的气体流量。

9.如权利要求1至3任一项所述的烟气监测系统用质控装置，其特征在于，所述烟气监测系统用质控装置还包括：

压力传感器，设置在所述公共混合端外部，且与所述公共混合端内部连通，用于检测所述公共混合端内部的压力大小。

10.一种配气稀释方法，其特征在于：所述配气稀释方法包括以下步骤：

S100：将高浓度的标气通过标气管路输送到公共混合端内，在标气管路上施加有预设压力，使高浓度标气以恒定的流速通过第一限流部上的限流孔，使高浓度的标气形成流速恒定的气流；

S200：将零气通过零气管路输送到公共混合端内与高浓度的标气进行混合；在输送时，在零气管路上施加有预设压力，使零气以恒定的流速通过第二限流部上的限流孔，使零气形成流速恒定的气流；

S300：在混合完成后，通过输出管路将混合后的气体从公共混合端内导出。