CN111323328A - 一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，属于实验设备技术领域。本发明公开的测量装置包括双8字形采样器主体、烟气连通管、烟气排出管、液滴连通管、液滴收集管和皮托管、集成显示器；通过将双8字形采样器主体放置于烟道中等速采样，利用离心力和微惯性力的原理，将烟气中的液滴在双8字形采样器主体中分离，并通过称量液滴重量来确定液滴中水的浓度。本发明公开的湿式脱硫烟气持水率测量装置既能满足测量精度又结构简单，适于市面推广。

Description

一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，涉及一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，具体涉及一种湿法脱硫后，过饱和烟气中液滴含量测量装置。

背景技术

湿式烟气脱硫装置的验收需要进行浆液滴含量的测量，现有的标准方法GB/T21508-2008《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》，该标准要求通过两级液体捕集器实现，烟气中大于3μm的液滴在重力和惯性力作用下附着在捕集装置的内壁上。实际上，湿式烟气脱硫后湿烟气主要包含以下几部分：干烟气、水蒸气和液滴，液滴中有Mg²⁺的存在。但是GB/T21508-2008所述的方法最明显的问题是没有考虑到烟气中水蒸气的再次冷凝，另外由于其不是一整套装置，现场使用中受人员、条件的影响特别大。如果烟气中水蒸气发生冷凝，则原有液滴的Mg²⁺含量不再是基于原有液滴中的水含量，而是既包含原有液滴中的水含量又包括水蒸气中的冷凝量，也就是说Mg²⁺被稀释了，导致实际测量过程中测量的浆液滴含量少于真实的浆液滴含量。

实际上浆液滴含量对于烟气脱硫装置是否符合要求极其重要，烟气中带入大气的SO₃就是通过浆液滴实现的，如果浆液滴含量高，则浆液滴带入大气的SO₃就会明显增加，而SO₃是形成雾霾的关键物质。因此，如果不能准确测量浆液滴含量，将导致一些不合格脱硫装置通过验收，增加大气雾霾形成的概率。

因此，开发一种能满足测量精度且结构简单的双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，包括：双8字形采样器主体、烟气连通管、烟气排出管、液滴连通管、液滴收集管和皮托管、集成显示器；

所述烟气连通管与所述烟气排出管平行设置，所述双8字形采样器主体位于所述烟气连通管与所述烟气排出管的中间位置，且所述双8字形采样器主体的外壁分别与所述烟气连通管、所述烟气排出管点焊固定连接；所述双8字形采样器主体水平设置，且所述双8字形采样器主体分为前行段一和前行段二；

所述液滴连通管垂直设置在所述双8字形采样器主体的转弯处，且所述液滴连通管与所述双8字形采样器主体连通；所述液滴收集管与所述液滴连通管连接；

所述皮托管并列设于所述双8字形采样器主体的烟气入口外端，且所述皮托管的外端设有压力传感器，所述压力传感器与所述集成显示器电性连接；

所述双8字形采样器主体的转弯处设有热电偶丝，所述热电偶丝与所述集成显示器电性连接。

需要说明的是，所述液滴连通管、液体收集管和皮托管的主体部分均采用304或316不锈钢管，所述液滴储存罐采用铝合金材料，且所述液滴连通管采用管内径为4mm的不锈钢管，所述液滴收集管采用管内径为6mm的不锈钢管。

所述双8字形采样器主体材料采用钨铜合金管，并采用等速采样方式，其中采样器烟气入口直径为10mm，以增加采样量，减少采样时间，提高测量准确性。进一步的，本发明采用双8字形采样器的优点在于可以充分利用离心力和惯性力将液滴分离出，不仅不会破坏原有的气体形态，还能保证烟气中的蒸汽不会发生凝结，从而影响测量精度。

此外，由于采样器的铜管处于烟道中，管外烟气流起到了对管内烟气流温度的稳定作用，以避免因管内温度低导致烟气携带的气态蒸汽进一步凝结产生新的液滴。

综上，本发明公开的湿式脱硫烟气持水率测量装置采用水平式结构布置，有效利用烟气中干烟气、水蒸汽和液滴的分层现象，并利用微重力分离原理使液滴分离，而不破坏水蒸汽的现有状态；并且本发明采样器采用双8字形结构一方面有利于锅炉烟道内烟气与该结构充分接触，以保证锅炉烟道内烟气与采样器内烟气温度的一致，避免水蒸气的冷凝；另一方面双8字形结构为一种湿烟气和液滴不断变化方向的结构，其有利于湿烟气和液滴的分离。

优选的，所述前行段一与所述烟气连通管相连，所述前行段二与所述烟气排出管相连，且所述前行段一的外管壁与所述前行段二的外管壁通过点焊方式固定连接。

优选的，所述液滴收集管与水平方向呈5°夹角，且所述液滴收集管的末端活动连接有液滴储存罐。

值得说明的是，将液滴收集管与水平方向呈1～5°夹角，也就是其与双8字形采样器呈5°夹角，以保证液滴能够顺利流入液滴储存罐。并且限定所述液滴收集管与所述双8字形采样器的垂直方向最宽处为70mm，以确保现有孔径可用。

此外，按照GB/T16157国家标准，采样孔内径不小于80mm，而采样孔内径指的是在锅炉现有烟道上所开的孔径，目的是能够把采样装置插入，进行抽取烟气；而本发明公开的采样器最宽部分为70mm，是为了保证与采样孔径留有一定的裕量，能够保证顺利采样。

优选的，所述热电偶丝插入所述双8字形采样器主体内的深度为0.5～1mm。

优选的，所述双8字形采样器主体内设有温度传感器，所述温度传感器与所述集成显示器电性连接。

所述温度传感器用于监视来流烟气温度与管内烟气温度是否一致，以判断双8字形采样器管内的烟气是否发生凝结。

并且，热电偶丝直径为0.5mm，插入双8字形采集器的铜管内，为避免干涉流场，热电偶丝插入深度为0.5～1mm，并将其焊接在铜管上；且每个所述双8字形采集器主体的转弯处焊接一个热电偶丝。

优选的，所述烟气排出管与所述液滴收集管的底端设有把手，且所述烟气排出管的烟气出口通过软管与真空泵连接。

上述公开的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置的工作原理，如下所述：

将双8字形采样器主体放置于烟道中，将采样器正对烟气来流，等速采样，烟气通过真空泵的抽力进入采样器主体后沿着两个半8字前行，并通过烟气连通管(类似于下降管)返回，然后再沿着另外两个半8字前行，最后通过烟气排出管将不含液滴的湿烟气排出，烟气排出管与真空泵通过软管连接。

而由于湿烟气和液滴密度不同，利用离心力和惯性力的原理，将烟气中的液滴在双8字形采样器主体中分离，并通过液滴连通管和液滴收集管汇集于液滴储存罐内，最终称量储存罐内的液滴，确定液滴中水的浓度。

其中，等速采样是通过标准皮托管接压力传感器与压力显示器实现，该方法利用现有动态平衡型等速管采样法，利用装置在等速采样管中的孔板在采样抽气时产生的压差与等速采样管平行放置的皮托管所测出的烟气动压相等来实现等速采样。

与现有技术相比，本发明公开了一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，优点在于：

1)本发明为了准确测量湿式脱硫烟气中的液滴量，利用等速采样原理确定抽气速度，采用双8字形结构，由于湿烟气和液滴密度不同，利用离心力和惯性力的原理，同时充分利用锅炉烟道内烟气温度对管内烟气温度的稳定作用，保证管内外温度一致，不使烟气中的水蒸气进一步冷凝；

2)本发明公开的双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置是便携式装置，可以对现场的湿式脱硫烟气中的液滴直接测量，仅需要对最终收集的液滴重量进行称量即可，不需要多次称量，减少了因多次称量(见标准GB/T21508-200燃煤烟气脱硫设备性能测试方法)造成的误差，提高了测量精度；且测量时间较其他分步式测量的装置明显缩短，为现场和在线测量提供了条件；

3)本发明一方面解决了现有湿式脱硫烟气中的液滴需要多步骤测量、准确性无法保证的问题，较其他的湿式脱硫烟气中的液滴测量装置，采用烟道烟气作为烟气温度稳定剂的作用，实现了采样器内外烟气温度一致，保证了测量的液滴都是本身烟气携带的液滴；另一方面本发明通过采用双8字形结构布置，该8字形结构采用水平布置，避免了过大的惯性分离作用造成的测量误差(过大的惯性力可以将烟气中水蒸气分离出来)，同时利用旋风分离原理，烟气前行过程中跟随的液滴逐步被分离，最终实现液滴的全部收集，提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置的主视图。

图2为本发明所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置的左视图。

图3为本发明所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置的A-A剖视图。

图4为本发明所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置的B-B剖视图。

图中：1-双8字形采样器主体、2-烟气排出管、3-皮托管、4-烟气连通管、5-液滴收集管、6-热电偶丝、7-液滴连通管、8-液滴储存罐、9-把手。

具体实施方式

下面将结合说明书附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见说明书附图1-4，本发明公开了一种测量精度高且结构简单的双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，包括：

双8字形采样器主体1、烟气排出管2、皮托管3、烟气连通管4、液滴收集管5、热电偶丝6、液滴连通管7和采样器把手端；双8字形采样器主体1与水平面平行，双8字形采样器主体1伸入锅炉烟道内，双8字形采样器主体1分为前行段一和前行段二，且双8字形采样器主体的转弯处底部连通有液滴连通管7，液滴连通管7与液滴收集管5相连，液滴收集管5与水平方向呈1～5°夹角，双8字形采样器主体1的前行段(第1次前行段)与烟气连通管7相连(返回)，双8字形采样器主体1的前行段(第2次前行段)与烟气排出管2相连(返回)，双8字形采样器主体1的前行段(第1次前行)与前行段(第2次前行段)的外管壁通过点焊方式固定在一起；双8字形采样器主体1的前行段转弯处和烟气连通管4转弯处都焊接有热电偶丝6，热电偶丝6插入采样器主体1的铜管内深度为0.5～1mm。

皮托管3并列设于双8字形采样器主体1的烟气入口外端，且皮托管3的外端设有压力传感器，压力传感器与集成显示器电性连接；以及双8字形采样器主体1内设有温度传感器，且温度传感器与集成显示器电性连接。

进一步的，烟气排出管2与液滴收集管5的底端设有把手9，且烟气排出管2的烟气出口通过软管与真空泵连接。

需要说明的湿，本发明采用双8字形采样器主体结构的目的是：尽可能创造出较长的行程，有利于全部收集烟气中携带的液滴；双8字形结构充分利用了离心分离原理，由于液滴和湿烟气的密度差异，有助于烟气中携带液滴的收集；

此外，双8字形结构的水平布置，充分利用了微惯性分离原理，由于液滴和湿烟气的密度差异，液滴和湿烟气在管内形成上下分层，同时避免了垂直布置后过大的惯性分离力将湿烟气中的水蒸气分离下来，有助于烟气中仅收集烟气中携带的液滴；以及由于采用双8字形，锅炉烟道内的烟气能够较好地冲刷双8字形采样器的铜管，对于保持其内外温度平衡起到关键性作用，也就是不会因温度降低，导致湿烟气中携带的水蒸气被冷凝下来，造成镁离子浓度减小。

其中，所述皮托管3主体部分采用不锈钢管。

所述液滴连通管采用管内径为4mm的304或316不锈钢管。

所述液滴收集管5采用管内径为6mm的304或316不锈钢管。

所述液滴储存罐8采用铝合金材料。

将双8字形采样器1、皮托管3和K型热电偶固定在一起插入同一采样点，测量锅炉烟道和进入双8字形采样器1入口端的烟气动压，通过动压相等来实现烟气的等速采样。所述皮托管3是测量烟气的动压的采样装置，皮托管3接上压力计可以测量动压，通过测量烟气动压和烟道动压相等，实现等速采样。

整套双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置是自动采集系统，采集系统包括动压采集，管内和入口端烟气温度、数据处理单元包括信号分析、收发模块、单片机、数据处理模块等，这些模块采集的数据通过集成显示器直接显示烟道内烟气的压力、温度等。

为了进一步描述本发明申请公开的技术方案及验证技术方案达到的技术效果，发明人进行了下述实验：

(一)采用本发明公开的双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置进行测试的具体操作如下：

锅炉烟道内的烟气进入双8字形采样器主体1的进口端，然后烟气进入前行段(第1次前行段，8字的右半边)，通过离心力和微重力分离湿烟气携带的液滴，由于行程较短，为了增加行程，设置烟气连通管(返回)，然后烟气进入前行段(第2次前行段，8字的左半边)，继续通过离心力和微重力分离湿烟气携带的液滴，然后通过烟气排出管2(依靠真空泵的抽力)排出。

通过监测进口烟气温度和管内烟气温度判断装置是否可以正常测量，如果管内烟气温度的平均值与进口端烟气温度之差的绝对值小于等于1℃，且管内所有热电偶丝测量值的平均值与任一热电偶丝测量值之差的绝对值小于等于1℃，则可以进行测量，否则需要对装置进行修理。

液滴通过液滴连通管7后进入与水平呈5度夹角的液滴收集管5，液滴汇聚成水后流入液滴储存罐8。通过称量液滴储存罐8内的液滴量，确定液滴中水的浓度。

其中液滴中水的浓度(单位为毫克/标准立方米)＝液滴重量(单位为毫克)/抽取的烟气体积(标态，干烟气，过剩空气系数为1.4，单位为标准立方米)。

按照GB/T21508-2008燃煤烟气脱硫设备性能测试方法规定的标准方法，计算扣除烟道冷凝水滴后的水滴浓度(标准中D.4之b)和液滴总浓度(标准中D.4之c)。

进一步的，将本发明公开的测量装置与GB/T 21508-2008测试方法比较，当不采用本发明的使用烟道中烟气作为稳定剂时，本发明所测量数据与现有标准规定的方法相差18％，当使用烟气温度作为稳定剂时，本发明的测量数据与现有标准规定的方法相差5％，而这5％是由于现有标准多次称量造成的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，其特征在于，包括：双8字形采样器主体、烟气连通管、烟气排出管、液滴连通管、液滴收集管和皮托管、集成显示器；

所述烟气连通管与所述烟气排出管平行设置，所述双8字形采样器主体位于所述烟气连通管与所述烟气排出管的中间位置，且所述双8字形采样器主体的外壁分别与所述烟气连通管、所述烟气排出管点焊固定连接；所述双8字形采样器主体水平设置，且所述双8字形采样器主体分为前行段一和前行段二；

所述液滴连通管垂直设置在所述双8字形采样器主体的转弯处，且所述液滴连通管与所述双8字形采样器主体连通；所述液滴收集管与所述液滴连通管连接；

所述皮托管并列设于所述双8字形采样器主体的烟气入口外端，且所述皮托管的外端设有压力传感器，所述压力传感器与所述集成显示器电性连接；

所述双8字形采样器主体的转弯处设有热电偶丝，所述热电偶丝与所述集成显示器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，其特征在于，所述前行段一与所述烟气连通管相连，所述前行段二与所述烟气排出管相连，且所述前行段一的外管壁与所述前行段二的外管壁通过点焊方式固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，其特征在于，所述液滴收集管与水平方向呈1～5°夹角，且所述液滴收集管的末端活动连接有液滴储存罐。

4.根据权利要求1所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，其特征在于，所述热电偶丝插入所述双8字形采样器主体内的深度为0.5～1mm。

5.根据权利要求4所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，其特征在于，所述双8字形采样器主体内设有温度传感器，所述温度传感器与所述集成显示器电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种双8字形湿式脱硫烟气持水率测量装置，其特征在于，所述烟气排出管与所述液滴收集管的底端设有把手，且所述烟气排出管的烟气出口通过软管与真空泵连接。

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