CN203929483U - 模拟烟气计算机自动配气系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种模拟烟气计算机自动配气系统，包括：原料气体子系统、自动配气系统主机、加汞渗透装置、加湿定湿装置、烟气脱硫脱硝脱汞装置、烟气综合分析仪及操控平台；所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪依序通过输气管路连接；所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪分别与操控平台通过通信电缆双向通信连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟烟气计算机自动配气系统，属于烟气检测技术领域。
背景技术
随着中国环境保护形势的日趋严峻，全面提高烟气脱硫脱硝脱汞装置的工作效率已经迫在眉睫，而要改进烟气脱硫脱硝脱汞工艺，提高烟气脱硫脱硝脱汞装置的工作效率，就必须有科学的、严谨的检测评价手段，模拟烟气的配制装置是烟气脱硫脱硝脱汞装置检测评价工作中必不可少的关键设备，模拟烟气的配制水平会直接关系到烟气脱硫脱硝脱汞装置检测评价水平的高低。
目前国内模拟烟气一般采用人工手动配气，存在配气效率低，配气误差大，配气稳定性不好等诸多问题，并且配制的模拟烟气中缺乏水分、汞等烟气中重要组分气体，无法真实再现实际烟气成分，导致烟气脱硫脱硝脱汞装置检测评价水平较低。
目前，迫切需要一种更先进、更全面的模拟烟气自动配气系统，以解决目前国内模拟烟气配气效率低，配气误差大，配气稳定性不好、气体成分不全等问题，全面提升国内模拟烟气配制水平，从而大大提高烟气脱硫脱硝脱汞装置检测评价水平。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种模拟烟气计算机自动配气系统，可连续按所需浓度、所需流量自动输出稳定的高质量的模拟烟气试验气体。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种模拟烟气计算机自动配气系统，包括：
原料气体子系统、自动配气系统主机、加汞渗透装置、加湿定湿装置、烟气脱硫脱硝脱汞装置、烟气综合分析仪及操控平台；
所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪依序通过输气管路连接；所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪分别与操控平台通过通信电缆双向通信连接；
原料气体子系统中的气体依序通过所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置处理后通入烟气综合分析仪分析烟气结果；操控平台分别向所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置所述烟气综合分析仪发送控制命令，所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置及所述烟气综合分析仪实时向所述控制平台传输反馈数据。
其中较优地，所述原料气体子系统设置有氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨气原料气体源。
其中较优地，所述自动配气系统主机中，所述输气管路上还设置有电磁阀、第一气体混合室；所述电磁阀与所述第一气体混合室通过输气管路连接；所述电磁阀与所述第一气体混合室之间的输气管路上还设置质量流量控制器；所述电磁阀和所述质量流量控制器通过通信电缆与操控平台通信。
其中较优地，所述加汞渗透装置包括：恒温加热装置、汞渗透炉、汞渗透管和第二气体混合室，装有汞渗透管的汞渗透炉放置于恒温加热装置中；
自动配气系统主机中单独设置输气管路连接所述汞渗透炉；所述汞渗透炉的输出口通过输气管路连接所述第二气体混合室的输入口；
原料气体通过输气管路通入汞渗透炉中，将汞渗透炉汇总的汞渗透管渗透出来的气态汞带出，形成的氮中汞混合气体从所述汞渗透炉输出口输出通过输气管路接入所述第二气体混合室与所述第一气体混合室中的混合气体均匀混合成符合模拟烟气汞浓度要求的含汞混合气体；含汞混合气体从第二气体混合室的输出口连接输气管路通入加湿定湿装置。
其中较优地，所述恒温加热装置采用高精度恒温水浴装置。
其中较优地，所述加湿定湿装置包括加湿恒温装置、加湿炉、定湿恒温装置、定湿炉；所述加湿炉放置于所述加湿恒温装置中，所述定湿炉放入所述定湿恒温装置中。
其中较优地，所述加湿恒温装置和定湿恒温装置均采用高精度恒温水浴装置。
其中较优地，所述定湿恒温装置中还包括通过通信光缆与操控平台通信连接的温湿传感器。
其中较优地，所述还包括第三气体混合室，二氧化硫和氨气的输气管路与所述第三气体混合室通过输气管路连接；混合后的模拟烟气通过所述第三混合室的输出口通过输气管路通入所述烟气脱硫脱硝脱汞装置。
其中较优地，所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置之间的输气管路采用伴热管路。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的模拟烟气计算机自动配气系统，可连续按所需浓度、所需流量自动输出稳定的高质量的模拟烟气试验气体。本系统配备烟气综合分析仪，主要用于监测模拟烟气组分气体浓度和经过烟气脱硫脱硝脱汞装置后产生的尾气中多种组分气体的浓度值，并进行综合分析，可自动计算出烟气脱硫脱硝脱汞效率。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型提供一种模拟烟气计算机自动配气系统，如图1所示，具体包括：原料气体子系统、自动配气系统主机、加汞渗透装置、加湿定湿装置、烟气脱硫脱硝脱汞装置、烟气综合分析仪及操控平台；所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪依序通过输气管路连接；所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪分别与操控平台通过通信电缆双向通信连接；原料气体子系统中的气体依序通过所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置处理后通入烟气综合分析仪分析烟气结果；操控平台分别向所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置所述烟气综合分析仪发送控制命令，所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置及所述烟气综合分析仪实时向所述控制平台传输反馈数据。下面对本实用新型展开详细说明。
如图1所示，本实用新型为了更好的模拟实现烟气中氮气、氧气、二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氨气等组分，在本实用新型中，原料气体子系统设置有各种原料气体源。这些原料气体源分别是氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨气等。本实用新型中，原料气体源可以通过输送管路输送也可以是储存在钢瓶中的原料气体。在原料气体子系统中各种原料气体源出口处设置有减压阀，这些原料气体通过减压阀后通过输气管路与自动配气系统主机连接。为了进一步使本实用新型提供的模拟烟气自动配气系统模拟烟气更接近实际烟气的成分和比例，在原料气体子系统中的原料气体向自动配气系统主机传输时，每种原料气体通过单设输气管路传输。
如图1所示，为了使本实用新型提供的模拟烟气计算机自动配气系统模拟烟气更接近实际烟气的成分和比例，在自动配气系统主机中，原料气通过单设输气管路向自动配气系统主机传输的每条输气管路上还设置有电磁阀。通过电磁阀可以全自动化开启或关闭原料气通过单设输气管路向自动配气系统主机传输。在自动配气系统主机中，设置有第一气体混合室，氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等原料气通过单设输气管路进如第一气体混合室，这些原料气体在第一气体混合式均匀混合。混合后的气体(含氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等)通过输气管路通入加汞渗透装置。为了进一步控制稀混合气体及组份气体的流量，在电磁阀与第一气体混合室之间的输气管路上还设置有监控高精度的质量流量控制器(MFC)。在本实用新型中电磁阀和质量流量控制器通过通信电缆与操控平台通信连接。
如图1所示，为进一步模拟烟气中的汞含量，本实用新型还设置加汞渗透装置，该装置包括恒温加热装置、汞渗透炉、汞渗透管和第二气体混合室。相应地，在自动配气系统主机中单独设置高精度质量流量控制器(MFC)来精确控制载气流量。汞渗透管放置于汞渗透炉中，汞渗透炉置于恒温水浴装置中，以确保汞渗透管汞渗透量的恒定。为进一步提高控温精度，恒温加热装置采用高精度恒温水浴装置。从自动配气系统主机输出的氮气原料气体(作为载气)以恒定流量通过输气管路通入汞渗透炉中，将汞渗透炉中的汞渗透管渗透出来的气态汞带出，形成的氮中汞混合气体(含有氮气和汞蒸气)从汞渗透炉输出口输出通过输气管路接入第二气体混合室与第一气体混合室中的混合气体(含氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等)均匀混合。本实用新型采用渗透原理配制汞气体组分，操控平台通过实时监控高精度的质量流量控制器MFC来控制氮气载气流量，恒定流量的氮气载气将汞渗透管(置于恒温水浴中的汞渗透炉内)通过渗透膜渗透出来的恒定量的气态汞带出，然后与氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等多组分混合气体混合稀释，从而得到所需浓度的含汞混合气体(含汞蒸气、氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等)。含汞混合气体从第二气体混合室的输出口连接输气管路通入加湿定湿装置。
如图1所示，为进一步模拟烟气中水的含量和模拟烟气的温度，本实用新型还设置加湿定湿装置。该加湿定湿装置包括加湿恒温装置、加湿炉、定湿恒温装置、定湿炉。加湿炉放置于加湿恒温装置中，定湿炉放入定湿恒温装置中。第二气体混合室的输出气体通过输气管路依序连接加湿炉、定湿炉。为精确控制加湿量，加湿恒温装置采用高精度恒温水浴装置。为精确定值湿度，定湿恒温装置采用高精度恒温水浴装置。定湿炉内还设置有温湿传感器。温湿传感器通过通信光缆与操控平台通信连接。在本实用新型中，将盛有液态水的加湿炉放在高精度加湿恒温水浴装置的恒温水浴中，本系统操控平台通过精确调控加湿恒温水浴装置中恒温水浴的温度来调节模拟烟气中水蒸气的浓度，不同温度下水蒸气的饱和蒸气压不同，温度越高，水蒸气的饱和蒸气压力越高，水蒸气密度越大，模拟烟气中的水蒸气浓度越高，然后通过定湿炉内温湿传感器来精确确定水蒸气的浓度并反馈至本系统操控平台对加湿炉温度进行调控，直至模拟烟气中水蒸气的浓度达到设定目标值。加湿定湿后的含水含汞混合气体(含水蒸汽、汞蒸气、氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等)通过定湿炉的输出口连接输气管路通入烟气脱硫脱硝脱汞装置。
如图1所示，为进一步模拟烟气脱硫脱硝工艺，在通入烟气脱硫脱硝脱汞装置的混合气体中需要含有一定浓度的二氧化硫和氨气。根据二氧化硫和氨气的化学特性，这两种气体在通过加湿定湿装置时有可能大部分溶解于水中。因此在自动配气系统主机中将二氧化硫和氨气的输气管路单独设置。在含水汞多组分混合气体通入烟气脱硫脱硝脱汞装置前混合加入二氧化硫和氨气。在本实用新型中还设置有供二氧化硫、氨气和含水含汞多组分混合气充分混合的第三气体混合室。混合后的模拟烟气通过第三混合室的输出口通过输气管路通入烟气脱硫脱硝脱汞装置。
如图1所示，根据水的物理特性，在常温下水一般都是液态。为防止经过加湿定湿装置处理后混合气体中的水蒸气液化吸附在输气管路中堵塞输气管路并影响到模拟烟气中水蒸气的浓度，加湿定湿装置、烟气脱硫脱硝脱汞装置之间的输气管路采用伴热管路(图中加粗部分)。其中加湿定湿装置中加湿炉和定湿炉之间的输气管路也采用伴热管路。
如图1所示，本模拟烟气计算机自动配气系统还包括烟气脱硫脱硝脱汞装置，该装置部分含高温加热炉、模拟反应器等。烟气脱硫脱硝脱汞装置通过专用通讯电缆与操控平台双向通信连接，以精确控制烟气脱硫脱硝脱汞装置温度和记录相关温度数据。
如图1所示，本模拟烟气计算机自动配气系统还包括烟气综合分析仪，该含烟气综合分析仪主机单元、烟气预处理器单元、热敏打印机、连接管路等。主要用于监测模拟烟气组分气体浓度和经过烟气脱硫脱硝脱汞装置后产生的尾气中多种组分气体的浓度值，并进行综合分析，可自动计算出烟气脱硫脱硝脱汞效率。
本实用新型提供的模拟烟气计算机自动配气系统的工作原理是这样的，本系统操控平台对配气方案实行科学化、自动化定制，并以专用通讯电缆与自动配气系统主机、加汞渗透装置、加湿定湿装置相连，通过实时监控高精度的质量流量控制器MFC来控制稀释气体及组份气体的流量实现模拟烟气中氮气、氧气、二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氨气等组分气体的配制，通过实时监控采用渗透原理的加汞渗透装置配制模拟烟气中汞组分气体，最后通过实时监控加湿定湿装置配制模拟烟中水组分气体，最终实现模拟烟气动态配气自动化。本系统可对模拟烟气组分气体浓度和反应炉尾气中组分气体浓度进行实时监测并综合分析。
本系统主要功能分为以下几个模块：1.系统模块。系统模块包括用户登录、注销、修改密码、退出系统以及设置MFC参数等功能。2.管理模块。管理模块实现系统的日常管理工作以及本系统使用时所涉及的气体、钢瓶的管理，包括用户管理、日志管理、气体管理、钢瓶管理、渗透气体管理。①用户管理：实现对使用本系统的用户进行管理，可以新增用户、修改用户资料、从系统中删除用户，以及对用户进行权限分级，不同级别的用户拥有不同的操作权限，如：对MFC系统的参数设定、历史数据查询等功能设置，查阅历史数据等功能。②日志管理：可对本系统的运行日志进行多条件组合查询并可进行数据整理，运行日志分为通讯日志和操作日志(含配气历史数据:1.记录实验目的、实验日期、实验时间段、实验编号、实验室环境参数、实验人员、实验备注等；2.实验数据记录后，可以通过软件以时间段、配气模式、试验编号等用户定义的搜索条件进行检索，查询所需数据)。③气体管理详列常用的各种气体相应物理特性,可新增新种气体并设置其相应的物理特性。④钢瓶管理可对配气操作过程中将被使用的气体钢瓶进行设置定义。⑤渗透气体管理可对按渗透法配气的气体进行设置定义。3.配气模块。配气模块实现计算机自动配气操作并实时监视其工作状态。分为渗透模式、流量模式、浓度模式、分配模式、程序模式、清扫模式。①渗透模式：提供一个按渗透法进行混合配气的配气方案。可通过设定渗透气体的浓度，达到渗透气体的浓度配比，并实时监视配气的实际情况。②流量模式：按直接设定各路气体流量方式配气，并实时反馈对应气体的流量信息。③浓度模式：按设定所需成份气体的目标浓度和气体总流量方式配气，并实时反馈对应成份气体的浓度信息。④分配模式：提供一个自动的气体多点稀释方案。它可实现将两种气体混合稀释为不同的多种浓度配比并分别保证一定的输出时间，实时监视各浓度配比的实际情况。⑤程序模式：制定综合配气计划。允许将各基本模式(渗透模式、流量模式、浓度模式、分配模式)组合一起形成操作序列。各个操作序列按照规定的时间顺序完成。⑥清扫模式执行质量流量控制器的清扫操作。
本系统具备的其他功能：①本系统具备显示整套系统内测温点温度、测湿度点湿度、电磁阀运行状态、输气管路有/无气体通过等按照配气系统运行工艺流程图动画/数字模式显示设备、气体等自身以及运行状态；②本系统能够实时监测经过反应炉处理后多种相关气体的浓度值并将浓度值数据存储在数据库中。③本系统能够实现温度监测管理、湿度监测管理、烟气分析、数据自动记录分析、生成分析图表等，并可同时实现对烟气脱硫脱硝脱汞装置测试评价。
本系统的技术效果如下：1.配气精度高(相对误差可达±1％)，并且线性误差小。2.因使用质量流量控制器控制流量，在气体压力、温度变化的情况下，流量依然稳定，确保了所配标准混合气体的精度。3.可对各组分气体实时体积浓度及质量浓度进行监测，并同时监测烟气湿度。4.本系统具有可扩展性，留有系统升级及配气组分改变和扩充的空间。5.水蒸气通过专门加湿定湿装置产生，并可对进入反应装置的模拟烟气的温度、湿度进行监测；6.所有配气方案可修改、删除、保存，大大方便了重复性配气工作。7.配气浓度范围宽，可配制PPB级、PPM级、百分比级等各种浓度标准气体。8.可适用的气体种类齐全，可适用于各种纯气和各种多组分混合气体。9.本系统软件采用中文WINDOWS做为工作平台，操作界面友好，配气操作简便，并具备针对配气方案的定制、执行工作中的实时监控功能，使配气操作更规范、更准确。易于使用、维护，可扩展。10.管理功能强大，可分级操作，并对操作过程有日志记录，从而规范了配气工作，增强了配气工作的安全性。11.配气方式多样化，含渗透、流量、浓度、分配、程序、清扫等多种模式，可满足通常标准气体的配制和气体测试仪器的校准、检测及性能评价等需要。12.具备网络功能，可将配气参数与状态送往监控中心，从而可以在监控中心能同步监控到配气室的工作状态。13.本系统软件具有在不增加硬件配置的情况下通过改变软件设置变更配气种类、配气浓度等模式的功能；
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的保护范畴。
Claims (10)
1.一种模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，包括：
原料气体子系统、自动配气系统主机、加汞渗透装置、加湿定湿装置、烟气脱硫脱硝脱汞装置、烟气综合分析仪及操控平台；
所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪依序通过输气管路连接；所述原料气体子系统、所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置、所述烟气综合分析仪分别与操控平台通过通信电缆双向通信连接；
原料气体子系统中的气体依序通过所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置处理后通入烟气综合分析仪分析烟气结果；操控平台分别向所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置所述烟气综合分析仪发送控制命令，所述自动配气系统主机、所述加汞渗透装置、所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置及所述烟气综合分析仪实时向所述控制平台传输反馈数据。
2.如权利要求1所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述原料气体子系统设置有氮气、氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氨气原料气体源。
3.如权利要求1所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述自动配气系统主机中，所述输气管路上还设置有电磁阀、第一气体混合室；所述电磁阀与所述第一气体混合室通过输气管路连接；所述电磁阀与所述第一气体混合室之间的输气管路上还设置质量流量控制器；所述电磁阀和所述质量流量控制器通过通信电缆与操控平台通信。
4.如权利要求3所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在 于，所述加汞渗透装置包括：恒温加热装置、汞渗透炉、汞渗透管和第二气体混合室，装有汞渗透管的汞渗透炉放置于恒温加热装置中；
自动配气系统主机中单独设置输气管路连接所述汞渗透炉；所述汞渗透炉的输出口通过输气管路连接所述第二气体混合室的输入口；
氮气原料气体通过输气管路通入汞渗透炉中，将汞渗透炉中的汞渗透管渗透出来的气态汞带出，形成的氮中汞混合气体从所述汞渗透炉输出口输出通过输气管路接入所述第二气体混合室与所述第一气体混合室中的混合气体均匀混合成符合模拟烟气汞浓度要求的含汞混合气体；含汞混合气体从第二气体混合室的输出口连接输气管路通入加湿定湿装置。
5.如权利要求4所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述恒温加热装置采用高精度恒温水浴装置。
6.如权利要求1所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述加湿定湿装置包括加湿恒温装置、加湿炉、定湿恒温装置、定湿炉；所述加湿炉放置于所述加湿恒温装置中，所述定湿炉放入所述定湿恒温装置中。
7.如权利要求6所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述加湿恒温装置和定湿恒温装置均采用高精度恒温水浴装置。
8.如权利要求6所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述定湿恒温装置中还包括通过通信光缆与操控平台通信连接的温湿传感器。
9.如权利要求6所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在 于，所述模拟烟气计算机自动配气系统还包括第三气体混合室，二氧化硫和氨气的输气管路与所述第三气体混合室通过输气管路连接；所述加湿定湿装置与所述第三气体混合室通过输气管路连接；所述第三气体混合室混合后的模拟烟气通过所述第三气体混合室的输出口通过输气管路通入所述烟气脱硫脱硝脱汞装置。
10.如权利要求1所述的模拟烟气计算机自动配气系统，其特征在于，所述加湿定湿装置、所述烟气脱硫脱硝脱汞装置之间的输气管路采用伴热管路。
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|---|---|---|---|---|
| CN104535380A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-22 | 中国计量科学研究院 | 添加法气体采样动态配气校准系统和方法 |
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