CN113640068A - 一种多用途烟气采样系统 - Google Patents

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何川
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王乐乐
杨晓宁
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Abstract

本发明提供了一种多用途烟气采样系统，其操作方便，可在不同温度环境下实现对多种烟气污染物的采样捕集工作，适应性好；其包括：温控装置，与取样装置相连接，用于对所述取样装置进行温度控制；取样装置，用于烟气取样和温度检测，将检测得到的温度信号实时反馈给所述温控装置；采样装置，与所述取样装置相连接，用于接收所述取样装置输出的烟气，并对烟气中的污染物分别进行捕集测试。

Description

一种多用途烟气采样系统
技术领域
本发明涉及大气污染物治理技术领域，特别是涉及一种多用途烟气采样系统。
技术背景
当前随着环保问题日益严重，国家对燃煤电厂烟气污染物排放要求越来越严格，目前除了国家颁布的GB-13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》，有些省份也出台了地方标准，2018年9月30日，浙江省发布DB33/2147-2018《燃煤电厂大气污染物排放标准》省级地方标准，规定自2018年11月1日起，浙江新建燃煤发电锅炉和现有单台出力300MW及以上发电机组配套的燃煤发电锅炉执行颗粒物小于5mg/m3、氮氧化物小于35mg/m3、二氧化硫小于50mg/m3的排放限值；2020年11月江苏省发布《燃煤电厂大气污染物排放标准(征集意见稿)》，除了对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放量进行限制，还对汞及其化合物和烟气黑度提出了要求；则针对目前的排放要求，就需要对污染物进行测试，但目前已有的烟气采样系统，存在功能单一，往往只能针对单一污染物进行采样捕集；同时，集成度较低，操作不方便，误差较大；另外，还存在适应恶劣工况能力差，现场维护不方便，工作量大等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种多用途烟气采样系统，其操作方便，可在不同温度环境下实现对多种烟气污染物的采样捕集工作，适应性好。
其技术方案是这样的：一种多用途烟气采样系统，其特征在于：其包括：
温控装置，与取样装置相连接，用于对所述取样装置进行温度控制；
取样装置，用于烟气取样和温度检测，将检测得到的温度信号实时反馈给所述温控装置；
采样装置，与所述取样装置相连接，用于接收所述取样装置输出的烟气，并对烟气中的污染物分别进行捕集测试。
进一步地，所述温控装置包括温控箱、装于所述温控箱内的温控仪、与所述温控仪相连接的继电器，所述温控箱上布置有电源接口、保险丝、快速接口，所述电源接口经所述保险丝后与所述温控仪相连接，所述快速接口与所述温控仪相连接；
进一步地，所述取样装置包括从内到外依次套装的采样管、内管、罩壳，所述内管外壁缠绕有加热丝，在所述加热丝上设有与所述温控仪连接的热电偶，所述罩壳的一端连接有用于烟气采样的采样嘴，所述罩壳的另一端连接有储气筒，所述采样管的一端与所述采样嘴相连通，所述采样管的另一端穿过所述罩壳后伸入所述储气筒中，所述储气筒上设有与所述加热丝连接的快速接头，所述快速接头与所述快速接口之间通过电缆连接；
进一步地，所述温控箱的材质选用塑料、铁、不锈钢、铝合金等的任一种材质；所述电缆采用耐高温多芯电缆；所述加热丝采用金属加热丝、陶瓷加热丝、加热带等的任一种；所述热电偶采用K型热电偶、J型热电偶、N型热电偶等的任一种；所述采样管采用的是石英管、玻璃管、不锈钢管道、铜管以及聚四氟乙烯管等的任一种；所述内管、罩壳均采用的金属材质；
进一步地，在所述采样管的一端与所述采样嘴之间连接有过滤装置，所述过滤装置包括过滤桶、装于所述过滤桶内的过滤器，所述采样嘴与所述过滤器的进口相连通，所述过滤器的出口与所述采样管的一端相连通；
进一步地，所述采样装置包括保温箱、布置于所述保温箱内的若干采样瓶，所述采样瓶之间按序连接，首位的所述采样瓶与所述储气筒之间通过橡胶管连接，末位的所述采样瓶与抽气泵相连接；
进一步地，所述采样装置还包括支架，若干所述采样瓶按序装配于所述支架上，所述支架采用金属材质，所述保温箱内放有冷却介质或加热介质；
进一步地，所述保温箱采用金属或是塑料材质，所述保温箱内壁衬有绝热保温衬里；
进一步地，所述支架上开有与所述采样瓶数量相同的安装孔，所述采样瓶置于所述安装孔中；
进一步地，所述采样瓶的数量为8个，所述采样瓶中放置干燥硅胶、过滤棉、吸收液等的任一种。
本发明的有益效果是，其结构合理、操作简单、携带方便，通过依次连接的温控装置、取样装置和采样装置，可应用于不同温度环境下，完成对多种烟气污染物的采样捕集工作，适应性好，且维护方便，工作量小，具有较好的经济使用价值。
附图说明
图1是本发明中温控装置的结构示意图；
图2是本发明中温控装置的局部结构示意图(隐藏上盖板后的状态)；
图3是本发明中取样装置的结构示意图；
图4是本发明中取样装置的右视结构示意图；
图5是图4的A-A向结构示意图；
图6是本发明中取样装置的左视结构示意图；
图7是本发明中过滤装置的连接结构示意图；
图8是本发明中采样装置的结构示意图；
图9是本发明中采样装置的结构示意图(隐藏保温箱后的状态)。
具体实施方式
如图1～图9所示，一种多用途烟气采样系统，其包括：
温控装置，与取样装置相连接，用于对取样装置进行温度控制；
取样装置，用于烟气取样和温度检测，将检测得到的温度信号实时反馈给温控装置；
采样装置，与取样装置相连接，用于接收取样装置输出的烟气，并对烟气中的污染物分别进行捕集测试。
温控装置包括温控箱1、装于温控箱1内的温控仪2、与温控仪2相连接的继电器3，温控箱1上布置有电源接口4、保险丝5、快速接口6，电源接口4经保险丝5后与温控仪2相连接，快速接口6与温控仪2相连接；取样装置包括从内到外依次套装的采样管7、内管8、罩壳9，内管8外壁缠绕有加热丝10，在加热丝10上设有与温控仪2连接的热电偶11，罩壳9的一端连接有用于烟气采样的采样嘴12，罩壳9的另一端连接有储气筒13，采样管7的一端与采样嘴12相连通，采样管7的另一端穿过罩壳9后伸入储气筒13中，储气筒13上设有与加热丝10连接的快速接头14，快速接头14与快速接口6之间通过电缆连接；电源经电源接口4接入，经保险丝5后分两路，一路至温控仪2，另一路经继电器3后至加热丝10，使用时先设置温控仪2温度，温控仪2将设定温度与热电偶11的测量温度进行比较，发出信号控制继电器3的通断及占空比，继电器3进而控制加热丝10的功率，即当热电偶11温度升高，超过设定温度后，温控仪2控制继电器3断开；且所采用的温控仪2具有温度测量显示功能、温度设定功能、逻辑运算功能、报警提示功能和反馈调节功能。
温控箱1上盖板的材质为铝合金；电缆采用耐高温多芯电缆；加热丝10采用的陶瓷加热丝10；热电偶11采用K型热电偶、J型热电偶、N型热电偶等的任一种；采样管7采用的是石英玻璃管；内管8、罩壳9均采用的不锈钢材质，内管8可根据采样要求进行快速更换；继电器3选用固态继电器；快速接头14与快速接口6采用的五芯耐高温快接接头。
在采样管7的一端与采样嘴12之间连接有过滤装置，过滤装置包括过滤桶15、装于过滤桶15内的过滤器16，采样嘴12与过滤器16的进口相连通，过滤器16的出口与采样管7的一端相连通；过滤器16为陶瓷过滤器。
采样装置包括保温箱17、布置于保温箱17内的若干采样瓶18，采样瓶18之间按序连接，首位的采样瓶18与储气筒13之间通过橡胶管(图中未示出)连接，末位的采样瓶18与抽气泵(图中未示出)相连接，以提供烟气的动力；采样装置还包括支架19，8个采样瓶18按序装配于支架19上，采样瓶18中放置干燥硅胶、过滤棉、吸收液等的任一种，支架19采用不锈钢材质，保温箱17内放有冷却介质或加热介质，即保温箱17内的温度可以通过添加冰块或热水进行调节。
保温箱17采用塑料材质，保温箱17内壁衬有珍珠棉保温材料，用于保持保温箱17的温度；支架19上开有与采样瓶18数量相同的安装孔20，采样瓶18置于安装孔20中，防止采样瓶18倾倒。
图中，21为温控箱的上盖板。
本发明通过不同的参数设置及配件组合，可在现场完成多种烟气污染物的采样及捕集工作。具体地，以测试某600MW燃煤机组SCR脱硝反应器进出口烟气中的颗粒Hgp、零价Hg0及二价汞Hg2+浓度为例，采样分析采用美国EPA推荐的安大略(OHM)法。采样前将温控仪2温度设置为120℃，在工作时，烟气在负压作用下，依次经过采样嘴12、过滤器16、采样管7、储气筒13、橡胶管后进入按序连接的8个采样瓶18中，而烟气在通过采样嘴12吸入后，预先经过过滤器16过滤，颗粒较大的飞灰留在过滤器16中，通过测量过滤器16飞灰中颗粒汞Hgp含量即可得到烟气中颗粒汞含量；保温箱17中放入冰水混合物，保持采样温度为0℃，烟气中待采的组分分别被采样瓶18中的药剂吸收，留在相应的采样瓶18中，其中，前三个采样瓶18中加入50mL摩尔浓度为1mol/L KCl溶液，第四个采样瓶18加入质量分数为5％HNO3-10％H2O2的混合溶液，第五、六、七个采样瓶18中加入质量分数10％H2SO4-4％KmnO4的混合溶液，第八个采样瓶18中加入硅胶颗粒，第八个采样瓶18仍然通过橡胶管与抽气泵相连，通过控制抽气泵的转速进行调节采样瓶18内的负压；则通过KCl溶液可吸收烟气中的氧化汞Hg2+，通过H2O2和K2MnO4溶液可氧化吸收烟气中的单质汞Hg0，最后通过等速采样法采集的汞吸收液样品经消解后通过原子荧光光谱仪测试其中汞浓度，测试准确度高，误差小，从而可应用于不同温度环境下，完成对多种烟气污染物的采样捕集及测试工作，适应性好，且维护方便，工作量小，具有较好的经济使用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种多用途烟气采样系统，其特征在于：其包括：
温控装置，与取样装置相连接，用于对所述取样装置进行温度控制；
取样装置，用于烟气取样和温度检测，将检测得到的温度信号实时反馈给所述温控装置；
采样装置，与所述取样装置相连接，用于接收所述取样装置输出的烟气，并对烟气中的污染物分别进行捕集测试。
2.根据权利要求1所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述温控装置包括温控箱、装于所述温控箱内的温控仪、与所述温控仪相连接的继电器，所述温控箱上布置有电源接口、保险丝、快速接口，所述电源接口经所述保险丝后与所述温控仪相连接，所述快速接口与所述温控仪相连接。
3.根据权利要求2所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述取样装置包括从内到外依次套装的采样管、内管、罩壳，所述内管外壁缠绕有加热丝，在所述加热丝上设有与所述温控仪连接的热电偶，所述罩壳的一端连接有用于烟气采样的采样嘴，所述罩壳的另一端连接有储气筒，所述采样管的一端与所述采样嘴相连通，所述采样管的另一端穿过所述罩壳后伸入所述储气筒中，所述储气筒上设有与所述加热丝连接的快速接头，所述快速接头与所述快速接口之间通过电缆连接。
4.根据权利要求3所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述温控箱的材质选用塑料、铁、不锈钢、铝合金等的任一种材质；所述电缆采用耐高温多芯电缆；所述加热丝采用金属加热丝、陶瓷加热丝、加热带等的任一种；所述热电偶采用K型热电偶、J型热电偶、N型热电偶等的任一种；所述采样管采用的是石英管、玻璃管、不锈钢管道、铜管以及聚四氟乙烯管等的任一种；所述内管、罩壳均采用的金属材质。
5.根据权利要求3所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：在所述采样管的一端与所述采样嘴之间连接有过滤装置，所述过滤装置包括过滤桶、装于所述过滤桶内的过滤器，所述采样嘴与所述过滤器的进口相连通，所述过滤器的出口与所述采样管的一端相连通。
6.根据权利要求3所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述采样装置包括保温箱、布置于所述保温箱内的若干采样瓶，所述采样瓶之间按序连接，首位的所述采样瓶与所述储气筒之间通过橡胶管连接，末位的所述采样瓶与抽气泵相连接。
7.根据权利要求6所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述采样装置还包括支架，若干所述采样瓶按序装配于所述支架上，所述支架采用金属材质，所述保温箱内放有冷却介质或加热介质。
8.根据权利要求6所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述保温箱采用金属或是塑料材质，所述保温箱内壁衬有绝热保温衬里。
9.根据权利要求7所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述支架上开有与所述采样瓶数量相同的安装孔，所述采样瓶置于所述安装孔中。
10.根据权利要求6所述的一种多用途烟气采样系统，其特征在于：所述采样瓶的数量为8个，所述采样瓶中放置干燥硅胶、过滤棉、吸收液等的任一种。
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