CN113624651A - 烟气中颗粒物浓度的在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，包括：采样泵、降温室和检测室，采样泵用于采集样气，并使样气依次进入降温室和检测室；降温室用于对样气进行降温处理，将样气降温到第一温度以下；检测室设有颗粒物传感器，用于检测样气中颗粒物浓度。本发明提供的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，能够检测烟气中包括可凝结颗粒物在内的颗粒物浓度，提高了检测精度。

Description

烟气中颗粒物浓度的在线监测装置

技术领域

本发明属于环保领域，特别涉及一种烟气中颗粒物浓度的在线监测装置。

背景技术

颗粒物是空气污染的主要因素，为了监测排放的烟气中颗粒物浓度是否达标，通常在排烟管道中安装颗粒物浓度检测装置。烟气中颗粒物包括可过滤的颗粒物和可凝结颗粒物。可凝结颗粒物在高温烟道内为气体状态，但是被排放至大气中后，由于温度降低，会凝结成颗粒物状态，成为导致雾霾的核心(气溶胶)。目前的颗粒物浓度检测装置无法检测气态的可凝结颗粒物，仅能检测可过滤的颗粒物，检测指标失真，导致可凝结颗粒物被大量排入空气，造成空气污染。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，能够检测烟气中包括可凝结颗粒物在内的颗粒物浓度，提高了检测精度。

本发明提供的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，包括：采样泵、降温室和检测室，所述采样泵用于采集样气，并使样气依次进入降温室和检测室；所述降温室用于对样气进行降温处理，将样气降温到第一温度以下；所述检测室设有颗粒物传感器，用于检测样气中颗粒物浓度。

本发明提供的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置的工作原理如下：采样泵对烟道中的烟气进行采样，烟气进入降温室降温到第一温度以下，使可凝结颗粒凝结，降温后的样气进入检测室中，通过颗粒物传感器进行检测，从而得到样气中包括可凝结颗粒在内的颗粒物浓度，提高检测精度。

根据本发明提供的一实施方式，所述在线监测装置还包括加热室，所述加热室设置在所述降温室和检测室之间，用于将样气升温到第二温度。

根据本发明提供的一实施方式，所述检测室还设有保温装置，用于将样气维持在第二温度以上。

根据本发明提供的一实施方式，还包括供气装置，所述供气装置的出口与所述降温室的入口连接，用于提供低温气体，对样气降温。

根据本发明提供的一实施方式，所述供气装置还包括气源预处理箱，所述气源预处理箱用于对供气装置提供的空气进行颗粒物过滤。

根据本发明提供的一实施方式，所述检测室内的颗粒物传感器为前散射传感器。

根据本发明提供的一实施方式，所述前散射传感器设有保护气入口，所述保护气入口与所述供气装置的出口连接。

根据本发明提供的一实施方式，所述检测室的出口可选择地与排气管路或所述供气装置的出口导通。

根据本发明提供的一实施方式，所述采样泵为射流泵，射流泵供气口与所述供气装置连接。

根据本发明提供的一实施方式，还包括烟气温度传感器，用于检测烟道中烟气的温度；第二温度不小于0.8倍的烟气温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例提供的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置的结构示意图。

附图标记说明

1-采样管

2-法兰

3-烟气传输管

4-降温室

5-第一温度计

6-第一流量阀

7-加热室

8-第二温度计

9-检测室

10-前散射传感器

11-三通阀

12-第三流量阀

13-射流泵

14-空压机

15-气源预处理箱

16-第二流量阀

17-第四流量阀

18-第五流量阀

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参照图1，本实施例提供的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，包括：采样泵、降温室4和检测室9，采样泵用于采集样气，并使样气依次进入降温室4和检测室9；降温室4用于对样气进行降温处理，将样气降温到第一温度以下；检测室9设有颗粒物传感器，用于检测样气中颗粒物浓度。

采样泵对烟道中的烟气进行采样，本实施例提供的在线监测装置，还包括烟气温度传感器，用于检测烟道中烟气的温度。在其他实施例中，烟气温度可以从其他设备获得。本实施例中，烟气温度的测量值为50℃，烟气进入降温室4降温到第一温度以下，使可凝结颗粒凝结，然后进入检测室9中，通过颗粒物传感器进行检测，从而得到样气中包括可凝结颗粒在内的颗粒物浓度，提高检测精度。

进一步地，在线监测装置还包括加热室7，加热室7设置在降温室4和检测室9之间，用于将样气升温到第二温度。高温样气在降温室4降温后，空气中的最大含水量下降，从而使得样气中的水蒸气容易冷凝成水雾，并随样气进入检测室9进行检测，影响检测数据。通过加热室7将样气升温到第二温度，提高空气中的最大含水量，从而使水雾转变为气态。采集的烟气在降温室内与压缩机内的新鲜空气混合，提高了空气中的最大含水量，在加热室进一步提高最大含水量，从而保障水雾能够转变为气态。

本实施例中第一温度为30℃，用于使可凝结颗粒充分凝结为颗粒状，第二温度为50℃，用于使水雾重新气化。

检测室9还设有保温装置，用于将样气温度维持在第二温度以上。通过保温装置或加热装置使检测室9内样气的温度维持第二温度以上，防止水气冷凝。

该在线监测装置设有供气装置，供气装置的出口与降温室4的入口连接，用于提供低温气体，对样气降温。供气装置提供的气体低于第一温度，且为无颗粒物的气体。本实施例中，供气装置包括空压机14，空压机14用于将常温常压空气汇入降温室4，通过与高温样气混合，模拟样气进入空气中自然冷却的状态，达到对高温样气降温的目的。

更具体地，供气装置还包括气源预处理箱15，气源预处理箱15用于对供气装置提供的空气进行颗粒物过滤。气源预处理箱15设置在空压机14的出口，主要对气体进行油水分离去除、颗粒物滤除，从而避免在样气中混入外来颗粒物，影响检测结果。

检测室9内的颗粒物传感器为前散射传感器10。前散射传感器10能够测量通过检测室9的样气中颗粒物浓度值，采用前向散射技术，将颗粒物光散射信号转化为颗粒物浓度信号，并进行信号输出。颗粒物通过前散射传感器10，与前散射传感器10中的激光垂直相交，产生散射光，散射光被耦合透镜所采集，通过光电二极管转化为电压信号，进而通过换算计算出烟气中颗粒物浓度值。

前散射传感器10设有保护气入口，保护气入口与供气装置的出口连接。前散射传感器10中的耦合镜片被污染后，容易导致检测精度下降，通过供气装置对前散射传感器10提供保护气，从而避免样气接触并污染耦合镜片。

检测室9的出口可选择地与排气管路或供气装置的出口导通。处于检测状态时，检测室9出口与排气管路导通，将检测后的气体排出在线监测装置；处于清扫状态时，检测室9出口与供气装置的出口导通，供气装置提供的气体从检测室9出口进入检测室9，并依次经过加热室7、降温室4，最终，从检测装置的入口排出，从而实现对管路的反吹清洗，避免检测样气残留，影响下次检测效果。

更具体地，采样泵为射流泵13，射流泵13供气口与供气装置连接。供气装置对射流泵13提供气源，驱动射流泵13工作。

下面结合附图对本实施例提供的在线监测装置的结构和原理进行详细说明。

参照图1，本实施例中，供气装置、降温室4、加热室7、检测室9、射流泵13依次连接。检测时，从烟道中采集的样气由降温室4的入口进入，检测后的废气由射流泵13的出口流出，废气重新进入烟道。

供气装置为设置了气源预处理箱15的空压机14，吸取常温空气，并经气源预处理箱15过滤后，为整个系统提供清洁常温气源。

降温室4的样气入口设有采样管1，采样管1通过法兰2设置在排烟管中，用于采集样气。采样管1带有加热装置，防止样气在采样管1中冷凝，并通过烟气传输管3与降温室4的样气入口连接。

降温室4内均匀布置多个降温孔，供气装置提供的常温气源通过两条第一供气管路由降温孔进入降温室4内与样气混合，从而对样气降温。多个降温孔均匀布置在降温室4，能够提供混合效果，防止混合气体局部温度不达标。第一供气管路设有第一流量阀6，用于调节气体流量。

降温室4设有第一温度计5，用于测量降温室4内的温度，使降温室4内的温度低于第一温度，第一温度为30℃。加热室7设有加热装置和第二温度计8，用于测量加热室7内的温度，并使加热室7内的温度达到第二温度，第二温度为50℃。

供气装置通过第二供气管路与射流泵13的供气口连接，第二供气管路设有第二流量阀16。

供气装置通过第三供气管路与前散射传感器10的保护气入口连接，第三供气管路设有第三流量阀12。

检测室9的出口和射流泵13的入口之间的气路设有三通阀11，供气装置通过第四供气管路与该三通阀11的第三个气口连接。通过三通阀11可选择使检测室9的出口与供气装置或射流泵13导通。

在计算颗粒物浓度时，通过第五流量阀检测检测室排出气体的流量，并综合考虑通过第一流量阀6、第四流量阀17和第三流量阀12混入样气的常温压缩空气的流量，精确计算烟气的稀释比例，并最终计算出烟气的实际颗粒物浓度值。在计算颗粒物浓度时综合考虑通过第一流量阀6、第四流量阀17和第三流量阀12混入样气的常温压缩空气的流量，精确计算烟气的稀释比例，并最终计算出烟气的实际颗粒物浓度值。

空压机15提供的气源温度为K0，本实施例中为20℃(本实施例中不测量)。

烟道中烟气的温度为K3。

第一温度计5，功能为实时测量降温室4内气体温度，测量值为K1。

第一流量阀6和第四流量阀17，功能为控制进入降温室4内的压缩气流量，二者测量值之和为Q1。

第二温度计8，功能为实时测量加热室7内气体温度，测量值为K2。

前散射传感器10，功能为测量通过检测室9的气体颗粒物浓度值，测量值为D1。

第三流量阀12，功能为控制前散射传感器10光学镜片反吹气量，测量值为Q2。

第二流量阀16，功能为调节射流泵13供气量，进而调节射流泵13产生的真空度大小值，测量值为Q3。

第五流量阀18，测量射流泵13射流泵的总采气量(即检测室的排气量)，测量值为Q4。

浓度测量值D1对应的气量为Q4；

烟道采气量计算公式为Q＝Q4-E(Q2+Q1)；E为气体膨胀系数，E＝K2/K0。

在其他实施例中，K0也可实施测量，提高系统适应性和精确度。

烟道烟气颗粒物浓度为D，计算式如下：

D＝D1*Q4/(Q4-E(Q2+Q1))，进而计算出最终烟道内烟气颗粒物浓度值。

本实施例中，K0、K1、K2、K3均为热力学温度。

为了在降温室内使气态的可凝结颗粒充分凝结，同时保障混合后气体中颗粒物浓度在前散射传感器的测量精度范围之内，Q1与Q的比值设置在5-15之间。比值太小，可凝结颗粒凝结不充分；比值太大，稀释倍数超过上限，容易导致超出前散射传感器的最小测量值，导致测量结果失真。

这里，要说明的是，本发明涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本发明对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本发明虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本发明对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本发明，以便更好的理解本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，包括：采样泵、降温室(4)和检测室(9)，所述采样泵用于采集样气，并使样气依次进入降温室(4)和检测室(9)；所述降温室(4)用于对样气进行降温处理，将样气降温到第一温度以下；所述检测室(9)设有用于检测样气中颗粒物浓度的颗粒物传感器。

2.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，还包括加热室(7)，所述加热室(7)设置在所述降温室(4)和检测室(9)之间，用于将样气升温到第二温度以上。

3.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，所述检测室(9)还设有保温装置，用于将样气维持在第二温度以上。

4.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，还包括供气装置，所述供气装置的出口与所述降温室(4)的入口连接，用于提供低温气体，对样气降温。

5.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，所述供气装置还包括气源预处理箱(15)，所述气源预处理箱(15)用于对供气装置提供的空气进行颗粒物过滤。

6.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，所述检测室(9)内的颗粒物传感器为前散射传感器(10)。

7.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，所述前散射传感器(10)设有保护气入口，所述保护气入口与所述供气装置的出口连接。

8.根据权利要求6所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，所述检测室(9)的出口可选择地与排气管路或所述供气装置的出口导通。

9.根据权利要求1所述的烟气中颗粒物浓度的在线监测装置，其特征在于，所述采样泵为射流泵(13)，射流泵(13)供气口与所述供气装置连接。

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