CN115728120A - 一种稀释冷却设备及颗粒物测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀释冷却设备及颗粒物测量系统，涉及颗粒物测量技术领域，解决了现有稀释冷却法标准结构中存在的烟气与稀释空气混合慢，偏流导致的测量不准确的问题，提高了测量精度，具体方案如下：包括稀释冷却腔和空气腔，所述稀释冷却腔竖向设置，稀释冷却腔的顶端为进气端、底端为出气端，所述空气腔靠近于稀释冷却腔的进气端，且空气腔沿稀释冷却腔的环向布置，空气腔通过若干空气扩散入口管与稀释冷却腔内部的预混合区连通，以将空气沿垂直于烟气流动的方向输送至预混合区内。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒物测量技术领域，特别是涉及一种稀释冷却设备及颗粒物测量系统。
背景技术
颗粒物的准确测量能够反映排放源排放颗粒物的实际水平，现有的可凝结颗粒物采样方法有两种。一种是冲击瓶冷却法，另一种是稀释冷却法，目前常用的是冲击瓶冷却法，但是由于冲击瓶冷却法中二氧化硫等气体的溶解，存在不可避免的测量误差，因此，稀释冷却法被逐渐应用。
发明人发现，对于稀释冷却法结构的设计，多是依据国际标准化组织制定的ISO：25597标准。而ISO：25597标准中的稀释冷却腔的烟气以及空气流动方向相同，相同的流动方向使得烟气与空气不能及时的混合均匀；另外标准中旁路出口管安装在稀释冷却腔侧面，若在采样时采样流量与旁路流量不同，则会产生偏流现象，使得大部分凝结下来的颗粒物从旁路排出，造成可凝结颗粒物测量的负偏差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种稀释冷却设备及颗粒物测量系统，采用烟气与洁净空气对流方式混合且出气端(旁路、采样路)布置在稀释冷却设备底端的设计，来对烟气进行迅速地稀释冷却，并且旁路不会抽走大部分的凝结下来的颗粒物，解决了现有稀释冷却法标准结构中存在的烟气与稀释空气混合慢，偏流导致的测量不准确的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种稀释冷却设备，包括稀释冷却腔和空气腔，所述稀释冷却腔竖向设置，稀释冷却腔的顶端为进气端、底端为出气端，所述空气腔靠近于稀释冷却腔的进气端，且空气腔沿稀释冷却腔的环向布置，空气腔通过若干空气扩散入口管与稀释冷却腔内部的预混合区连通，以将空气沿垂直于烟气流动的方向输送至预混合区内。
作为进一步的实现方式，所述稀释冷却腔的顶端设有烟气入口管，底端设有旁路出口管和采样出口管，旁路出口管和采样出口管相邻近。
作为进一步的实现方式，所述烟气入口管和采样出口管均与稀释冷却腔同轴设置。
作为进一步的实现方式，所述空气腔为圆环结构，空气腔的直径大于稀释冷却腔，空气腔与稀释冷却腔同轴设置。
作为进一步的实现方式，所述稀释冷却腔内沿其轴向设有预混合区和混合停留区，混合停留区位于预混合区的下方，混合停留区的长度大于预混合区。
作为进一步的实现方式，所述空气腔的顶部设有两个空气入口管，两个空气入口管相对设置在烟气入口管的两侧。
作为进一步的实现方式，所述空气扩散入口管沿稀释冷却腔的轴向间隔设有若干层，每层中的若干空气扩散入口管沿稀释冷却腔的环向间隔设置。
作为进一步的实现方式，相邻两层的所述空气扩散入口管之间错位设置。
作为进一步的实现方式，所述烟气入口管管道处可拆卸设有过滤颗粒物滤膜。
第二方面，本发明提供了一种颗粒物测量系统，包括用于测量颗粒物浓度、粒径的在线测量设备，稀释冷却设备的烟气入口管与电厂中的空气污染治理设备的出气端连接，采样出口管与在线测量设备连接。
上述本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用烟气与洁净空气对流方式混合且出气端布置在稀释冷却设备底端的设计，能够更快地将两种气体混和均匀，有效的缩短了稀释冷却腔的长度，并且旁路不会抽走大部分的凝结下来的颗粒物，避免了偏流对测量结果的影响。
(2)本发明将采样出口管以及旁路出口管设计在稀释冷却腔底部且相邻，有效避免了由于偏流引起的颗粒物测量不准确问题。
(3)本发明烟气入口管管道处可拆卸设有过滤颗粒物滤膜，能够根据需求对进入稀释冷却腔的烟气中只含有可凝结颗粒物/总颗粒物的测量。
(4)本发明采样出口管与烟气入口管同轴设置，能够有效防止采样过程中出现偏流现象，保证混合气体采样的效率及准确性。
(5)本发明空气扩散入口管沿稀释冷却腔的轴向间隔设有若干层，每层中的若干空气扩散入口管沿稀释冷却腔的环向间隔设置，从而使得空气腔内的空气可以同步且均匀的进入预混合区内。
(6)本发明第一空气入口管和第二空气入口管相对分布设置在烟气入口管的两侧，从而使得空气能够均匀的进入空气腔内，避免空气将烟气吹偏而造成的偏流问题的发生。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种稀释冷却设备的剖面结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种稀释冷却设备的俯视结构示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种稀释冷却设备的侧视结构示意图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，1、烟气入口管；2、第一空气入口管；3、第二空气入口管；4、旁路出口管；5、采样出口管；6、空气扩散入口管；7、空气扩散区；8、混合停留区；9、预混合区。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所介绍的，依据国际标准化组织制定的标准进行设计的稀释冷却结构中稀释冷却腔的烟气以及空气流动方向相同，相同的流动方向使得烟气与空气不能及时的混合均匀；另外标准中旁路出口管安装在稀释冷却腔侧面，若在采样时采样流量与旁路流量不同，则会产生偏流现象，使得大部分凝结下来的颗粒物从旁路排出，造成可凝结颗粒物测量的负偏差的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种稀释冷却设备及颗粒物测量系统。
实施例1
本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出一种稀释冷却设备，包括，空气腔和稀释冷却腔，其中，稀释冷却腔竖向设置，稀释冷却腔的顶端为进气端，底端为出气端，空气腔靠近于稀释冷却腔的进气端，且空气腔沿稀释冷却腔的环向布置，空气腔通过空气扩散入口管6与稀释冷却腔的内部连通，以将空气按照垂直于烟气流动的方向输送至稀释冷却腔内。
具体的，空气腔为圆环结构，空气腔的直径大于稀释冷却腔，空气腔设置在稀释冷却腔的外侧且沿稀释冷却腔的环向设置，空气腔与稀释冷却腔同轴设置，空气腔与稀释冷却腔之间通过若干空气扩散入口管6连通。
稀释冷却腔内沿其轴向设有预混合区9和混合停留区8，其中，预混合区9靠近于稀释冷却腔的进气端，混合停留区8位于预混合区9的下方且靠近于稀释冷却腔的出气端，混合停留区8的轴向长度长于预混合区9，以保证混合气体具有足够的时间进行凝结转变为颗粒态。
本实施例中，烟气流量范围为5-15L/min，稀释比为5-30，混合气体停留时间为10-75s，以保证空气与烟气的充分混合
基于上述烟气参数，本实施例中预混合区9的内径为200mm，长度为150mm；混合停留区8分为充分混合段和停留段，充分混合段靠近于预混合区9，充分混合段的内径为200mm，长度为300mm；停留段内径为200mm，长度为800mm，空气腔的外径与稀释冷却腔的内径差为120mm。
可以理解的是，在其他实施例中空气腔以及稀释冷却腔的尺寸也可以是其他数值，具体的可根据实际烟气参数进行确定，这里不做过多的限制。
空气腔内设有空气扩散区7，空气扩散区7通过若干空气扩散入口管6与稀释冷却腔内的预混合区9连通，空气扩散入口管6的轴线与预混合区9的轴线相垂直，从而将空气按照垂直于烟气流动的方向输送至预混合区9内。
空气腔的轴向长度与预混合区9的轴向长度相同，空气腔的顶端设有两个相对设置的空气入口管，分别为第一空气入口管2和第二空气入口管3，第一空气入口管2的直径与第二空气入口管3的直径相同。
稀释冷却腔的顶端中心位置处设有烟气入口管1，第一空气入口管2和第二空气入口管3相对分布设置在烟气入口管1的两侧，从而使得空气能够均匀的进入环形的空气腔内。
空气扩散入口管6设有若干个，具体的，空气扩散入口管6沿稀释冷却腔的轴向间隔设有若干层，每层含有若干个空气扩散入口管6，每层中的若干空气扩散入口管6沿稀释冷却腔的环向间隔设置，从而使得空气腔内的空气可以同步且均匀的进入预混合区9内。
为了保证进入预混合区9内的空气更加均匀，也可以将相邻两层的空气扩散入口管6之间错位设置，例如，下层的一个空气扩散入口管2位于其上一层的两相邻空气扩散入口管2之间。
具体的，本实施例中每层空气扩散入口管6设有十个，每个空气扩散入口管6的内径为5mm，相邻层之间间距30mm，共设置五层，在其他实施例中也可以是其他数据，具体可根据实际设计要求进行确定，这里不做过多的限制。
由于第一空气入口管2和第二空气入口管3相对设置，能够保证空气以对流的方式进入预混合区9内，且均与烟气的流动方向垂直，大大提高了空气与烟气的混合效率，同时，保证了烟气周侧压力相同，避免出现偏流现象。
第一空气入口管2和第二空气入口管3的内径大于烟气入口管1的内径，本实施例中，第一空气入口管2和第二空气入口管3的内径为20mm，沿其入口1的内径为10mm，从而使得空气进气量远大于烟气进气量，进而使得烟气能够快速稀释、降温。
稀释冷却腔的出气端设有旁路出口管4和采样出口管5，具体的，旁路出口管4和采样出口管5均固定设置在稀释冷却腔的底部，旁路出口管4和采样出口管5相邻近，以防止采样过程中偏流现象的发生。
其中，采样出口管5与烟气入口管1同轴设置，即采样出口管5设置在稀释冷却腔底部的中心位置处，以防止采样过程中出现偏流现象，保证混合气体采样的效率及准确性。
稀释冷却腔的底部设有法兰托盘，法兰盘上设有若干测量孔，测量孔上设有两种测量管，分别为第一测量管和第二测量管，其中，第一测量管伸至充分混合段的末端，第二测量管伸至停留段的末端，进而分别取样充分混合段末端以及停留段末端的混合气体，来确定气体混合是否均匀。
稀释冷却设备的外壁由不锈钢材料制成，稀释冷却设备的外壁(包括烟气入口管1等)包覆有保温材料以进行保温，烟气入口管管1以及测量管等均由防腐蚀材料制成，例如聚四氟管、硅胶管。
烟气入口管管道1处可拆卸设有过滤颗粒物滤膜，以将可过滤颗粒物进行过滤，这样进入稀释冷却腔的烟气中只含有可凝结颗粒物，实现对可凝结颗粒物的测量。
可以理解的是，在其他实施例中也可以将过滤颗粒物滤膜拆除，从而使进入稀释冷却腔内的烟气中包含了可过滤颗粒物和可凝结颗粒物两种颗粒物，也就是总颗粒物，这样可以实现对总颗粒物的测量。
为了保证进入稀释冷却腔内的空气的洁净度，也可在第一空气入口管2、第二空气入口管3处设置空气净化装置，具体的可根据实际需求进行选择，这里不做过多的限制。
本实施例采用烟气与空气对流混合的方式，能够更快地将两种气体混和均匀，有效的缩短了稀释冷却腔的长度；将采样出口管5以及旁路出口管4设计在稀释冷却腔底部且相邻，有效避免了由于偏流引起的颗粒物测量不准确问题。
实施例2
本发明的另一种典型的实施方式中，提出一种颗粒物测量系统，包括稀释冷却设备以及在线测量设备，其中，稀释冷却设备的烟气入口管1与电厂中的空气污染治理设备的出气端连接，可对不同温度的烟气(如50℃，90℃，130℃)进行测量，稀释冷却设备的采样出口管5与在线测量设备连接，以对可凝结颗粒物/总颗粒物的浓度、粒径进行在线测量。
在线设备可以为光散射法设备、β射线设备、粒径测量设备等，以对颗粒物的粒径、浓度进行在线观测。
可以理解的是，烟气稀释比的调节需根据烟气的温度、流量进行确定，具体的这里不做过多的赘述。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种稀释冷却设备，其特征在于，包括稀释冷却腔和空气腔，所述稀释冷却腔竖向设置，稀释冷却腔的顶端为进气端、底端为出气端，所述空气腔靠近于稀释冷却腔的进气端，且空气腔沿稀释冷却腔的环向布置，空气腔通过若干空气扩散入口管与稀释冷却腔内部的预混合区连通，以将空气沿垂直于烟气流动的方向输送至预混合区内。
2.根据权利要求1所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述稀释冷却腔的顶端设有烟气入口管，底端设有旁路出口管和采样出口管，旁路出口管和采样出口管相邻近。
3.根据权利要求2所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述烟气入口管和采样出口管均与稀释冷却腔同轴设置。
4.根据权利要求1所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述空气腔为圆环结构，空气腔的直径大于稀释冷却腔，空气腔与稀释冷却腔同轴设置。
5.根据权利要求1所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述稀释冷却腔内沿其轴向设有预混合区和混合停留区，混合停留区位于预混合区的下方，混合停留区的长度大于预混合区。
6.根据权利要求1所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述空气腔的顶部设有两个空气入口管，两个空气入口管相对设置在烟气入口管的两侧。
7.根据权利要求1所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述空气扩散入口管沿稀释冷却腔的轴向间隔设有若干层，每层中的若干空气扩散入口管沿稀释冷却腔的环向间隔设置。
8.根据权利要求7所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，相邻两层的所述空气扩散入口管之间错位设置。
9.根据权利要求1所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，所述烟气入口管管道处可拆卸设有过滤颗粒物滤膜。
10.一种颗粒物测量系统，利用了如权利要求1-9中任一项所述的一种稀释冷却设备，其特征在于，包括用于测量颗粒物浓度、粒径的在线测量设备，稀释冷却设备的烟气入口管与电厂中的空气污染治理设备的出气端连接，采样出口管与在线测量设备连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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