CN115453065A - 一种自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统 - Google Patents

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CN115453065A CN202211157860.7A CN202211157860A CN115453065A CN 115453065 A CN115453065 A CN 115453065A CN 202211157860 A CN202211157860 A CN 202211157860A CN 115453065 A CN115453065 A CN 115453065A
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丹慧杰
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余福胜
李启明
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石振晶
董博祎
王定帮
郭浩然
王少亮
贾兆鹏
王一坤
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Abstract

本发明公开了一种自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，烟道单元包括烟道；气路切换单元包括多通道切换阀、预处理装置、气体分析仪、压缩空气反吹装置、抽气泵及压力变送器，烟道内布置有若干采样枪，采样枪内安装有若干呈阵型分布的样气管道，各样气管道上均安装有取样探头及静压采样探头，样气管道的尾部通过测点探头及多通道切换阀与压缩空气反吹装置、抽气泵、压力变送器及预处理装置相连通，所述预处理装置的出口与气体分析仪相连通，该系统具有测量可靠性以及经济性较好的特点。

Description

一种自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统
技术领域
本发明属于气态污染物浓度和流速测试技术领域，涉及一种自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统。
背景技术
气态污染物浓度和流速测试技术广泛应用于烟气污染物监测治理领域。目前固定污染源烟气排放连续监测系统中，气态污染物浓度和气流流速通常采用代表点法在气体管道内设置一个代表点进行流速和气体取样测试。相关规范和标准都对固定污染源烟气排放连续监测系统(CEMS)的安装做出了明确要求，如《固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测技术规范(HJ75-2017)》规定：“CEMS监测断面应优先选择在垂直管段和烟道负压区域，有确保所采集样品的代表性”、“测定位置应避开烟道弯头和断面急刷变化的部位。对于圆形烟道，颗粒物ICEMS和流速CMS，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向≥4倍烟道直径，以及距上述部件上游方向≥2倍烟道直径处：气态污染物CEMS，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向≥2倍烟道直径，以及距上述部件上游方向≥0.5倍烟道直径处”
《火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范》(DL/T2376-2021)规定：“流速CMS测量断面应设置在与弯头、阀门、变径管下游方向距离不小于4倍烟道直径，以及上述部件上游方向距离不小于2倍直径烟道处”，“CO2-CEMS浓度监测断面应设置在与与弯头、阀门、变径管下游方向距离不小于2倍烟道直径，以及上述部门上游方向距离不小于0.5倍直径烟道处”。
环保部门及电厂对于污染物排放总量的计算均需要用到烟气流量这一数据。因出于场地和设备投资的考虑，工业系统的场地布置大多较为紧凑，烟风系统管道常常没有足够长度的直管段，烟风管道往往存在较多的拐弯和变截面管道，难以满足上述相关规范的“前四后二”的CEMS安装距离要求，种种因素导致实际可选的烟风管道内测量截面上的污染物浓度场和流速场均布性往往较差，尤其是速度场的不均匀性问题更为突出。
在固定污染源烟气排放连续监测系统中，气态污染物浓度和流速的单代表点或代表线测量方法存在一定的测量误差，修正换算为烟道截面上的平均流速和污染物浓度时精确度较低，对于管道内污染物浓度和气体流量的测量造成较大的影响。管道气体中气态污染物及气体流速在线监测多为单个代表点设置，测试数据的代表性受管道内测量断面截面积较大、测量断面前后无足够的直管段长度甚至测量断面前后存在管道转弯或变截面情况、环保设施运行工况变化等因素导致管道内测量断面上的气流流场及气态污染物浓度场均布性较差，单个代表点或代表线上的测试数据不能有效反映或代表管道截面上的平均值，既不能正确反映环保设施真实运行性能，也不能正确反映系统污染物的排放总量数据监测。实际监测中，因为分析仪表本身的费用较高，无法实现在管道测量断面上采用多台分析仪表对测量断面实现网格法测试，故以上问题难以有效解决。
综合上述描述，现有气体取样及流速同步测试系统存在测量可靠性低、经济性差等技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，该系统具有测量可靠性以及经济性较好的特点
为达到上述目的，本发明所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统包括烟道单元及气路切换单元，烟道单元包括烟道；气路切换单元包括多通道切换阀、预处理装置、气体分析仪、压缩空气反吹装置、抽气泵及压力变送器，烟道内布置有若干采样枪，采样枪内安装有若干呈阵型分布的样气管道，各样气管道上均安装有取样探头及静压采样探头，样气管道的尾部通过测点探头及多通道切换阀与压缩空气反吹装置、抽气泵、压力变送器及预处理装置相连通，所述预处理装置的出口与气体分析仪相连通。
所述多通道切换阀由4个多选一阀门并联而成。
在工作时，通过多通道切换阀实现吹扫模式、排气模式、采样模式以及流量测试模式之间的切换。
当处于吹扫模式时，压缩空气反吹装置对测点探头进行吹扫。
当处于排气模式时，测点探头获取的样气通过抽气泵对外排气。
当处于采样模式时，取样探头的样气进入气体分析仪，气体分析仪的入口处设置预处理装置，通过预处理装置对样气进行除湿除尘处理。
当处于流量测试模式时，将取样探头对应的测点探头与压力变送器连通，根据压力变送器及静压采样探头测量得到的动压及静压进行流量的计算。
取样探头及样气管道上设置有伴热系统。
所述样气管道在烟道内呈矩阵式分布。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统在具体操作时，样气管道的尾部通过测点探头及多通道切换阀与压缩空气反吹装置、抽气泵、压力变送器及预处理装置相连通，通过多通道切换阀实现压缩空气反吹装置、抽气泵、压力变送器及预处理装置之间的切换，同时各样气管道呈阵型分布，可以实现单台分析仪表对整个测量截面上的多个代表性点位的气体流速及气体样品进行快速、连续、循环取样和测试，从而获得整个测量截面上平均气体流速和气体组分的准确取样和测试，可广泛应用于工业管道的流体流速和样品的实时在线取样监测，能够更为准确地掌握管道测量断面上的气体组分及流速分布情况，大大提高监测数据的代表性、准确性及工作效率，克服现有固定污染源烟气排放连续监测系统中的气态污染物浓度和气流流速连续排放监测测量可靠性低及经济性差等的技术问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为烟道1的截面图。
其中，1为烟道、2为取样探头、3为样气管道、4为多通道切换阀、5为预处理装置、6为气体分析仪、7为压缩空气反吹装置、8为抽气泵、9为压力变送器、10为烟气过滤装置、11为静压采样探头、12为采样枪、13为测点探头。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1及图2，本发明所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统包括烟道单元及气路切换单元，烟道单元包括烟道1、烟气过滤装置10、静压采样探头11及采样枪12；气路切换单元包括样气管道3、多通道切换阀4、预处理装置5、气体分析仪6、压缩空气反吹装置7、抽气泵8及压力变送器9。烟道1内布置有若干采样枪12，各采样枪12内均安装有若干呈阵型分布的样气管道3，各样气管道3上均安装有取样探头2及静压采样探头11，样气管道3的尾部与测点探头13相连通，测点探头13通过多通道切换阀4分别与压缩空气反吹装置7、抽气泵8、压力变送器9及预处理装置5相连通，所述预处理装置5的出口与气体分析仪6相连通。
需要说明的是，所述多通道切换阀4由4个多选一阀门并联而成，其中，各多选一切换阀承担一种工作模式切换，取样探头2对应的单独测点探头13均通过4个多选一切换阀单独进行4种模式的自由切换，即吹扫、排气、采样及流量测量。
当测点探头13处于吹扫模式时，压缩空气反吹装置7对取样探头2中所对应的测点探头13进行吹扫，防止堵塞；
当测点探头13处于排气模式时，取样探头2中所对应的测点探头13获取的样气通过抽气泵8对外排气，保证采样测量时有新鲜样气；
当探头测点处于采样模式时，取样探头2的样气进入气体分析仪6，气体分析仪6的入口处设置预处理装置5，通过预处理装置5对样气进行除湿除尘处理；
当测点探头13处于流量测试模式时，将取样探头2对应的测点探头13与压力变送器9连通，通过压力变送器9及静压采样探头11测量得到的动压及静压进行流量的计算。
需要说明的是，取样探头2及样气管道3上设置有伴热系统，可以自行调节温度，保持取样探头2及样气管道3内的温度恒定，大大增加测量结果的精确性。
需要说明的是，本发明中取样探头2的数量和布置方式根据具体监测管道的截面大小以及管道内流场和浓度分布情况，并根据监测精度要求进行调整。
优选的，所述样气管道3在烟道1内呈矩阵式分布，相邻取样口的间距为80～100cm。
需要说明的是，通过样气管道3上的取样探头2对烟道1内的烟气进行取样，取样后的烟气经过烟气过滤装置10进入测点探头13，多通道切换阀4与测点探头13连接，压缩空气反吹装置7对取样探头2中所对应的测点探头13进行吹扫；测点探头13中的样气通过抽气泵8对外排气，保证采样测量时有新鲜样气；取样探头2的样气进入气体分析仪6，气体分析仪6的入口处设置有预处理装置5，通过预处理装置5对样气进行除湿除尘处理。
本发明可用于固定污染源烟气排放连续监测系统中的气态污染物浓度和气流流速的连续排放监测，通过本发明能够实现单台分析仪表对整个测量截面上的多个代表性点位的气体流速和气体样品进行快速、连续、循环取样及测试，从而可以获得整个测量截面上平均气体流速和气体组分的准确取样和测试。本发明可广泛应用于工业管道的流体流速和样品的实时在线取样监测，能够更为准确地掌握管道测量断面上的气体组分及流速分布情况，大大提高监测数据的代表性、准确性及工作效率。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，包括烟道单元及气路切换单元，烟道单元包括烟道(1)；气路切换单元包括多通道切换阀(4)、预处理装置(5)、气体分析仪(6)、压缩空气反吹装置(7)、抽气泵(8)及压力变送器(9)，烟道(1)内布置有若干采样枪(12)，采样枪(12)内安装有若干呈阵型分布的样气管道(3)，各样气管道(3)上均安装有取样探头(2)及静压采样探头(11)，样气管道(3)的尾部通过测点探头(13)及多通道切换阀(4)与压缩空气反吹装置(7)、抽气泵(8)、压力变送器(9)及预处理装置(5)相连通，所述预处理装置(5)的出口与气体分析仪(6)相连通。
2.根据权利要求1所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，所述多通道切换阀(4)由4个多选一阀门并联而成。
3.根据权利要求1所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，在工作时，通过多通道切换阀(4)实现吹扫模式、排气模式、采样模式以及流量测试模式之间的切换。
4.根据权利要求3所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，当处于吹扫模式时，压缩空气反吹装置(7)对测点探头(13)进行吹扫。
5.根据权利要求3所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，当处于排气模式时，测点探头(13)获取的样气通过抽气泵(8)对外排气。
6.根据权利要求3所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，当处于采样模式时，取样探头(2)的样气进入气体分析仪(6)，气体分析仪(6)的入口处设置预处理装置(5)，通过预处理装置(5)对样气进行除湿除尘处理。
7.根据权利要求3所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，当处于流量测试模式时，将取样探头(2)对应的测点探头(13)与压力变送器(9)连通，根据压力变送器(9)及静压采样探头(11)测量得到的动压及静压进行流量的计算。
8.根据权利要求3所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，取样探头(2)及样气管道(3)上设置有伴热系统。
9.根据权利要求1所述的自动多点连续循环气体取样及流速同步测试系统，其特征在于，所述样气管道(3)在烟道(1)内呈矩阵式分布。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116106487A (zh) * 2023-04-12 2023-05-12 杭氧集团股份有限公司 气体测量仪器多通路检测切换系统及其方法

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