CN203941097U - 一种抽取式高温热湿法烟气在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用窄激光吸收原理，利用高温热湿抽取法对排放尾气中氨含量进行数据分析,对正在运行设备进行实时维护的抽取式高温热湿法烟气在线监测系统。包括依次联接的高温取样系统、预处理系统、高温热湿法光学分析系统和数据处理系统；所述光学分析系统采用激光分析系统，包括光学测量池。本实用新型减少了现场工况条件变化对测量的干扰，解决了现场震动影响对光路影响问题，同时可以在线及时标定，保证了系统的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用窄激光吸收原理 ，利用高温热湿抽取法对排放尾气中氨含量进行数据分析,对正在运行设备进行实时维护的抽取式高温热湿法烟气在线监测系统,特别是用于火力发电运行设备在线维护。
背景技术
目前针对设备维护的方法，大都是对排放出的尾气进行测量，了解运作工艺是否合理，设备是否正常运作，目前所采用的检测方法，特别是在电厂，大都是检测尾气中氨的含量，主要的方法是在取样点上加工固定点，将检测设备直接固定在取样点上，这样的操作方法叫做直测法。
直测法的操作简单是其优点，但由于取样点大都设在烟道上,烟道大都含有大量的粉尘、水分和其它杂质，而目前所用的大都激光检测设备，对测量环境有比较高的要求，只有在干扰因素最低状态下，才能得到比较精确的测量结果。
发明内容
本发明是一种抽取式高温热湿法烟气在线监测系统，采作320℃高温抽取法，解决了以上存在的问题，并对系统进行了整体配套设计。通过精确检测样气中氨等重要组分含量，及时调整制造工艺，达到对在线运行设备的长期稳定维护。
本发明的主要技术方案：一种抽取式高温热湿法烟气在线监测系统，其特征在于包括依次联接的高温取样系统、预处理系统、高温热湿法光学分析系统和数据处理系统；所述光学分析系统采用激光分析系统，包括光学测量池。
一般地，本发明所述的取样系统包括高温采样探头、伴热管及高温抽气泵，通过高温抽气泵的抽取力，采样探头从取样点取到样气，通过伴热管线到达预处理系统。
所述的采样探头采用280-320℃度高温采样探头，包括不锈钢粉末前置过滤器和陶瓷内置过滤器。
所述的伴热管线采用耐200℃以上高温、耐腐性和抗氧化的材质，其加热方法采用电加热丝法。
所述的预处理系统包括过滤器、高温电磁阀、高温针阀和高温流量计，以上均安装于180℃以上高温加热箱内。
所述的在线监测系统，其特征是光学测量池包括光学凸透镜、极聚光透镜、数字检测器和分析仪，以上均置于密封结构内。
所述的在线监测系统，其特征是光学测量池通过数字检测器的控制，对窄波段激光吸收，实现对±0.15PPM级别极微弱成分的测量。
所述的在线监测系统，其特征是高温热湿法光学分析系统设有两组反吹系统：光路反吹系统和测量池反吹系统。
所述的在线监测系统，其特征是光路反吹系统使用高纯净化的空气进行反吹，对分析仪进行连续的吹扫，保证其通路一直处于正压状态；测量池反吹系统采用纯度为99.999%的氮气进行反吹，并通过PLC的控制使其每12小时进行一次，保证测量池一直处于无沉淀物及其它物质的干扰状态。
所述的在线监测系统，其特征是数据处理系统包括数据处理、PLC控制系统和标准气标定系统。
本发明采用抽取法稳定了测量条件，减少了现场工况条件变化对测量的干扰，解决了现场震动影响和对光难的问题，同时可以在线及时标定，保证了系统的准确性。采用标定功能，核定数据准确性，防止误差超过检测要求；采用测量池反吹系统，保证系统的洁静度，延长维护时间和使用寿命；采用光路反吹系统，保证光路无其它因素干扰。
本发明高温取样系统在取样初点和排出点分别采用高温抽气泵和喷射泵两种设备，可以保证取气量的稳定性；采用的伴热管线全程180℃－200℃，具有优越的与外部绝热性能，可以在－20℃－60℃的外部环境中使用；取样系统采用了优选的不锈钢和铝合金材质，耐高温、耐腐蚀，可以达到最高使用温度220℃。
本发明的温度控制，气路控制均采用目前最精度的控制元件，并进行了最优化的功能调配。
所有预处理部件均固定在高温箱内，系统分析系统核心及关键部件配置进口件（如：抽气泵、高温电磁阀、高温流量计等），保证了系统品质，延长系统使用寿命和提高可靠性，先进取样预处理系统设计，使系统具备了运行周期长、维护量小、操作简单方便等特点。
本发明系统采用全程高温方式，保证样气温度保持在180±1℃，有效的防止水汽冷凝和结晶对分析仪造成的干扰。
本发明的光学分析系统在解决测量设备方面的性能可靠性、使用方便性、数据准确性等方面具备了国际领先水平，测量历史数据比对结果表面明优于国外类似设备应用实际情况。
本发明系统采用了机械加胶合密封结构，保证在 200℃状态下完全无泄漏。采用上下分离外型结构，保证高温箱温度对电气箱的影响可以忽略。
附图说明
图1为现有的直测法框架示意图。
图2为本发明实施例在线监测系统的框架图。
图3为本发明实施例在线监测系统的原理流程图。
图4为本发明实施例在线监测系统的外型结构布置图。
图5为本发明实施例在线监测系统的光学原理图。
图中，1-分析仪，2-采样探头；3-伴热管；4-高温箱；5-过滤器；6-高温电磁阀；7-高温抽气泵；8-高温针阀；9-高温流量计；10-光学测量池；11-喷射泵；12-高温球阀。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明加以详细描述。
实施例；本发明实施例如附图2、4所示，抽取式高温热湿法烟气在线监测系统，包括依次联接的取样系统、预处理系统、光学分析系统和数据处理系统；所述光学分析系统采用激光分析系统，包括光学测量池10。
采样探头2、伴热管3、高温抽气泵7组成了取样部分，通过高温抽气泵7的抽取力，采样探头2从取样点取到样气，通过伴热管线3到达预处理系统。
取样用的采样探头2采用恒定电加热，恒定加热温度为280℃，也可长时间极限加热320℃，根据具体解决方案来设定温度。
通过取样探头2采取全程180℃高温的样气，经过其中高温烧结过滤器过滤后进入伴热管3并持续此高温状态，防止样气中一些露点低的成分冷凝结晶，对设备造成损伤。系统采用全程高温的方式，保证样气温度保持在180±1℃，有效的防止水汽冷凝对分析仪造成的干扰 。
所有高温取样预处理部件均安装于高温箱4内,过滤器5、高温电磁阀6、高温针阀8、高温流量计9、高温球阀12组成了先进取样预处理系统，此部分全部处于180℃以上高温中，因为氨盐的露点约为140℃左右同，全程180℃以上高温可以防止样气中氨成分结晶。系统分析系统核心及关键部件配置进口件（如：高温抽气泵7、高温电磁阀8、高温流量计9、高温球阀12等），保证了系统品质，延长系统使用寿命和提高可靠性，使系统具备了运行周期长、维护量小、操作简单方便等特点。
过滤器5会将样气中大于0.1um的粉尘和颗粒物过滤除去,防止管路被阻堵。
高温电磁阀6进行气路切换，保证样气路和标气路的准确切换，每24小时进行一次标定，并自动进行校对，检测其工作的准确性。
高温针阀8和高温流量计9、控制气路负压段(抽气泵前)气体流量，高温球阀12控制气路负压段(抽气泵后)气体流量，使进入检测设备光学测量池10内的样气量控制在要求范围内。
喷射泵11加快光学测量池中样气的排出量，缩短池内样气的更新周期，从而使检测数据、标定周期的效率得到更大的提高。
加热温度都可以通过各自的外部温控器或PLC( 可编程控制器)等进行精细控制调节，温度控制的上下误差±2度，也可以根据实际要求，进行误差设置。
新型激光分析系统在解决测量设备方面的性能可靠性、使用方便性、数据准确性等方面具备了国际领先水平。
光学测量池10和光学部件组成了对极微弱成分的测量，可以达到±0.15PPM级别。
利用光的透射和折射原理，设计了一个光学部件，可以实现光的能量和聚集功能在使用过程中达到极性，并通过数字检测器的控制，实现窄波段激光吸收原理。
综合以上优选的原则，必须对检测数据进行周期性的标定，通过标准气标定系统确定整个系统的准确性。
为了保持测量池数据准确性，此发明设置了两组反吹系统：光路反吹系统和测量池反吹系统。
光路反吹使用经过高纯净化的空气进行反吹，对分析仪1进行连续的吹扫，保证其通路一直是正压状态，减小因周围环境变化引起的干扰。
光学测量池10的反吹采用纯度为9.99%的氮气进行，并通过PLC的控制使其每12小时进行一次，保证测量池一直处于无沉淀物及其它物质的干扰状态。
配合系统整体高温使用原则，设计了新的密封结构，采用了机械密封和胶合密封两种方式，使整个气路在200℃高温和30个PSI气压下可以完全密封流通。
本发明实例区别于目前直测法测氨方法，采用了一种新型的采用抽取法稳定了测量条件，减少了现场工况条件变化对测量的干扰，解决了现场震动影响对光路影响问题，同时可以在线及时标定，保证了系统的准确性。系统包括仪表均有标定和反吹，对系统测量的数据进行校准和标定。
以上所述为本发明中一项较佳的实施例，并非指本发明仅限于此保护，并非用于限定本发明的保护范围， 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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种抽取式高温热湿法烟气在线监测系统，其特征在于包括依次联接的高温热湿法取样系统、预处理系统、光学分析系统和数据处理系统；所述光学分析系统采用激光分析系统，包括光学测量池；所述取样系统包括高温采样探头、伴热管及高温抽气泵，通过高温抽气泵的抽取力，采样探头从取样点取到样气，通过伴热管线到达预处理系统；所述预处理系统包括过滤器、高温电磁阀、高温针阀和高温流量计，以上均安装于180℃以上高温加热箱内；所述光学测量池包括光学凸透镜、特殊光学元器件、数字检测器和分析仪，以上均置于密封结构内；所述光学分析系统设有两组反吹系统：光路反吹系统和测量池反吹系统；所述数据处理系统包括数据处理、PLC控制系统和标准气标定系统。
2.如权利要求1所述的在线监测系统，其特征是采样探头采用280-320℃度高温采样探头，包括不锈钢粉末前置过滤器和陶瓷内置过滤器。
3.如权利要求1所述的在线监测系统，其特征是伴热管采用耐200℃以上高温、耐腐性和抗氧化的材质，其加热方法采用电加热丝法。
4.如权利要求1所述的在线监测系统，其特征是光学测量池通过数字检测器的控制，对窄波段激光吸收，实现对±0.15PPM级别极微弱成分的测量。
5.如权利要求1所述的在线监测系统，其特征是光路反吹系统使用高纯净化的空气进行反吹，对分析仪进行连续的吹扫，保证其通路一直处于正压状态；测量池反吹系统采用纯度为99.999%的氮气进行反吹，并通过PLC的控制使其每12小时进行一次，保证测量池一直处于无沉淀物及其它物质的干扰状态。
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