CN112985922A - 一种连续烟气采样装置中湿烟气含水量在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种连续烟气采样装置中湿烟气含水量在线监测装置。湿烟气中含水量参与烟气气体线速度和标准状况下采集烟气体积的计算，同时也是连续烟气采样中确保分析结果准确可靠的关键参数，连续烟气采样装置中湿烟气含水量在线监测装置与单独烟气含湿量装置相比优点有：原理简单，烟囱无需另外开孔，兼容性好，从同一个取样嘴监测的结果准确度更高，另外具有容易安装、经济适用、可连续监测的特点。
Description
技术领域
本发明属于烟气水量监测领域，具体涉及一种连续烟气采样装置中湿烟气含水量在线监测装置。
背景技术
连续烟气采样装置需要数据实时性、连续性、完整性，装置在采样运行中尽可能少有中断。湿烟气中含水量是连续烟气采样中确保分析结果准确可靠的关键参数，在连续烟气采样装置运行时，湿烟气中含水量的数据也要实时的，连续的，不能有人工来输入湿烟气含水量的数据。
目前连续烟气采样装置湿烟气含水量测量方式目前有以下几种：1、连续烟气采样装置内部有含湿量传感器，虽然能测出含湿量，但它属于消耗品，不能长期采样，需要定时更换。2、单独湿烟气含湿量装置，相比含湿量传感器能更耐用些，缺点它有自己采样枪，需要单独对烟囱开孔，还有测出湿烟气含水量数据如何发送给连续烟气采样装置的问题。
发明内容
因此针对目前焚烧烟气中连续采样装置的湿烟气含水量的问题，本发明提供的连续烟气采样装置中湿烟气含水量在线监测装置，原理简单、测出数据准确可靠、不易损坏、适合连续烟气采样装置连续运行的特点。
具体采取如下技术方案：
本发明一方面提供一种连续烟气采样装置中湿烟气含水量在线监测装置，所述装置包括冷凝器、冷水罐、输入气管、输出气管、正压管、负压管、压差传感器和开关阀，所述冷水罐为密闭结构，包括上盖；湿烟气进入冷凝器后形成水珠和干烟气，所述水珠和干烟气通过输入气管进入冷水罐；所述干烟气通过输出气管从冷水罐输出；所述正压管和负压管的一端穿过所述上盖伸入冷水罐中，所述正压管的另一端与压差传感器的正压处连接；所述负压管的另一端与所述压差传感器的负压处连接。
基于以上技术方案，优选的，所述冷水罐的底部冷水出口，冷水出口处设有开关阀。冷水罐下方出口有开关阀，当压差传感器测得压差后，根据水柱和压力换算公式，得到冷水罐内部水位，水位高度不能超过输入气管的底部。
基于以上技术方案，优选的，所述冷凝器将采样烟气冷却到0摄氏度以上5摄氏度以下，除去气体中水分。
基于以上技术方案，优选的，冷水罐体积为500ml～2L，高度为10cm～30cm。
基于以上技术方案，优选的，所述输入气管伸入冷水罐的一端为底端，所述底端与冷水罐上盖的距离为小于四分之三冷水罐高度，大于二分之一冷水罐高度。
基于以上技术方案，优选的，所述输出气管伸入冷水罐的一端为底端，所述底端与冷水罐上盖的距离为0～3cm。
基于以上技术方案，优选的，所述正压管穿过冷水罐的一端为底端，所述底端与冷水罐底部的距离为100mm～1cm。
基于以上技术方案，优选的，，所述负压管穿过冷水罐的一端为底端，所述底端到上盖的距离为5～6cm，大于输入气管底端到上盖的距离。基于以上技术方案，优选的，压差传感器测量范围为1～2KPa。
本发明还提供了一种上述装置的监测方法，包括如下步骤：
(1)校正湿烟气含水量在线监测装置零点，需要先测量正压管底部和冷水罐底部差值，因为这段冷水不计入压差传感器测得压差，但计算体积时需要加上这段体积；
(2)将所述湿烟气含水量在线监测装置连接于连续烟气采样装置的质量流量计或孔板流量计前端，湿烟气在连续烟气采样装置产生负压下被抽取到冷凝器中，设置冷凝器温度，使湿烟气分离成水珠和干烟气；
(2)所述水珠和干烟气通过输入气管进入冷水罐，水珠留在冷水罐中，干烟气通过输出气管进入所述质量流量计或者孔板流量计；
(3)利用压差传感器上测量冷水罐中的压差，根据压差计算出冷水罐中水的体积；
(4)当冷水罐中的水位高于输入气管底端时，停止连续烟气采样装置，打开开关阀，排出冷水罐中的水。
本发明的湿烟气含水量在线监测装置，所述冷凝器位于湿烟气含水量在线监测装置前端，用于冷却湿烟气用的，冷凝到5摄氏度以下0摄氏度以上最佳，将湿烟气分离成水滴和相对比较干的烟气，所述冷水罐为密封结构，输入管、输出管、正压管、负压管与冷水罐连接处为密封，连续烟气采样装置产生负压抽取烟道中湿烟气，湿烟气进入连续烟气采样装置，当经过冷凝器时，形成水珠和烟气，水珠和烟气进入湿烟气含水量在线监测装置，首先从输入管到冷水罐，水滴在冷水罐底部沉积，烟气则从输出管流出湿烟气含水量在线监测装置，冷水罐的正压管测到水底部压力，负压管测到水面上压力，正压管连接压差传感器的正端，负压管连接压差传感器负端，由压差传感器将正端和负端压力差通过电信号传给控制器，控制器接受到电信号转换成压强，再换算成水柱的高度，算出水的体积。
有益效果
(1)本发明装置原理简单，通过压强和水柱高度的换算计算水的体积，现有的测量液位传感器，其中包括非接触式电容液位传感器、超声波液位传感器等等，传感器本身稳定性和精度都没问题，但用在测湿烟气水含量，因为烟气中水含有腐蚀性，它的稳定性和精度受到影响，原理简单，烟囱无需另外开孔，兼容性好，从同一个取样嘴监测的结果准确度更高，另外具有容易安装、经济适用、可连续监测的特点。
(2)本发明可用于垃圾焚烧厂、钢厂、铁厂、水泥厂、电厂等需要连续监测烟气中污染物含有水分的水量测量，应用范围广。
附图说明
图1是本连续烟气采样装置中含水量在线监测装置图；
其中：1、冷凝器；2、冷水罐；3、输入气管；4、输出气管；5、正压管、6、负压管；7、压差传感器；8、开关阀。
具体实施方式
根据本发明，提供以下方式：
本发明的烟气含水量在线监测装置，包括冷凝器1、冷水罐2、输入气管3、输出气管4、正压管5、负压管6、压差传感器7，所述冷水罐2为密闭结构，包括上盖；湿烟气进入冷凝器1后形成水珠和干烟气，所述水珠和干烟气通过输入气管3进入冷水罐2；所述干烟气通过输出气管4从冷水罐2输出；所述正压管5和负压管6的一端穿过所述上盖伸入冷水罐2中，所述正压管5的另一端与压差传感器7的正压处连接；所述负压管6的另一端与所述压差传感器7的负压处连接。所述冷水罐2的底部设有冷水出口，冷水出口处设有开关阀8。
(1)连续烟气采样装置中含水量在线监测装置的监测方法，包括步骤：
含水量在线监测装置插入连续烟气采样装置的质量流量计或者孔板流量计前端，按照图1安装好后，连续烟气采样装置正常采样工作，湿烟气由烟气入口进入含水量在线监测装置，先经过冷凝器，冷凝器把湿进入烟气的温度降到5摄氏度或以下，湿烟气中水分凝结成水珠和干烟气一起从输入气管流到冷水罐中，由于水和干烟气的比重差异，水流到冷水罐底部，干烟气从输出气管进入连续烟气采样装置的质量流量计或孔板流量计。
随着连续烟气采样装置连续采样过程，冷水罐中水积少成多，在压差传感器上可读出因为水柱而产生压差，根据水柱的高度和压差对应关系1cm水柱＝100Pa，这样通过压差就可以得出冷水罐中的冷水体积，再由连续烟气采样装置干烟气采样体积，便得出湿烟气含水量。
(2)需要注意事项：1、冷水罐在收集冷水前，需先测量正压管底部和冷水罐底部差值，因为这段冷水不计入压差传感器测得压差，可在后期计算时加上，冷水罐水柱高度＝压差传感器测得压差对应水柱高度+校正零点时冷水罐液位高度；2、冷水罐收集的冷水的高度不得高与输入气管的底端，最好有1cm的距离，防止产生气泡，影响压差传感器测得压差；3、冷水罐收集冷水的高度到达设定值后，停止连续烟气采样装置，打开开关阀，水由重力流出，关闭开关阀，烟气采样装置继续运行。
Claims (10)
1.一种湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述装置包括冷凝器、冷水罐、输入气管、输出气管、正压管、负压管、压差传感器，所述冷水罐为密闭结构，包括上盖；湿烟气进入冷凝器后形成水珠和干烟气，所述水珠和干烟气通过输入气管进入冷水罐；所述干烟气通过输出气管从冷水罐输出；所述正压管和负压管的一端穿过所述上盖伸入冷水罐中，所述正压管的另一端与压差传感器的正压处连接；所述负压管的另一端与所述压差传感器的负压处连接。
2.根据权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述冷水罐的底部设有冷水出口，冷水出口处设有开关阀。
3.根据权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述冷凝器的温度为1-5℃。
4.根据权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述冷水罐体积为500mL～2L或以下，高度为10cm～30cm。
5.按权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述输入气管伸入冷水罐的一端为底端，所述底端与冷水罐上盖的距离为小于四分之三冷水罐高度，大于二分之一冷水罐高度。
6.按权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述输出气管伸入冷水罐的一端为底端，所述底端与冷水罐上盖的距离为0～3cm。
7.按权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述正压管穿过冷水罐的一端为底端，所述底端与冷水罐底部的距离为100mm～1cm。
8.按权利要求5所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，所述负压管穿过冷水罐的一端为底端，所述底端到上盖的距离为5～6cm。
9.按权利要求1所述的湿烟气含水量在线监测装置，其特征在于，压差传感器测量范围为1～2KPa。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的湿烟气含水量在线监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)校正湿烟气含水量在线监测装置零点，需要先测量正压管底部和冷水罐底部差值；
(2)将所述湿烟气含水量在线监测装置连接于连续烟气采样装置的质量流量计或孔板流量计前端，湿烟气在连续烟气采样装置产生负压下被抽取到冷凝器中，设置冷凝器温度，使湿烟气分离成水珠和干烟气；
(2)所述水珠和干烟气通过输入气管进入冷水罐，水珠留在冷水罐中，干烟气通过输出气管进入所述质量流量计或者孔板流量计；
(3)利用压差传感器上测量冷水罐中的压差，根据压差计算出冷水罐中水的体积；
(4)当冷水罐中的水位高于输入气管底端时，停止连续烟气采样装置，打开开关阀，排出冷水罐中的水。
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