CN203941102U - 一种固体废弃物焚烧处理在线分析系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于分析设备技术领域，公开了一种固体废弃物焚烧处理排放在线分析系统，测量垃圾燃烧后排放烟气中NO、NO2、CO、CO2、HCL、SO2、O2等气体。所述在线监测系统，固废焚烧的烟气依次沿着采样探头、电加热型伴热采样管、采样泵、预处理单元、FTIR分析仪完成烟气的取样分析；为保证系统的可靠稳定运行，监测系统还包括分析仪吹扫保护单元、探头反吹单元、标定单元；气体分析过程中全程高温，组分损失小，测量精度高，保护单元可防止意外情况下酸性气体冷凝腐蚀系统设备；FTIR傅里叶外分析仪有很强的扩展能力，可以根据要求增加分析组分。
Description
技术领域
本发明涉及气体分析技术，特别是涉及一种固体废弃物焚烧处理排放烟气在线分析系统。
背景技术
在固体废弃物焚烧处理排放烟气测量中有几大难点，其中包括腐蚀性烟气对设备的损害，易溶性气体检测（如HCL）。目前采用直接抽取式的CEMS，在脱硫应用中取样温度一般设置为120-150度，监测原理80%以上采用非分散红外吸收技术，无法同时检测多种气体，如需要增加则要添加多个传感器及其处理单元，成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出的一种用于固体废弃物焚烧处理排放烟气改进的在线监测分析装置，系统采用高温取样，烟气高温传输，傅里叶分析仪（FTIR）高温下烟气分析。
本发明的主要技术方案：固体废弃物焚烧处理在线分析系统，包括沿烟气传送方向依次联接的加热采样单元、烟气高温输送单元、高温箱预处理单元、标定单元、分析仪吹扫单元及数据处理单元，其特征是高温箱预处理单元连接有压力传感器，数据处理单元包括FTIR红外分析仪、O2分析仪、氧化锆传感器和工控机。
所述加热采样单元包括具有陶瓷过滤器的采样探头、加热器、温控单元和反吹单元。
采用的采样探头包括陶瓷过滤器，可以将大的粉尘颗粒去除，装配有加热器和温控单元，可以将采样探头稳定在200度，保持样气温度稳定。配有反吹单元，定时吹扫采样探头内部管道，防止探头长时间取样堵塞，影响抽气量。
优选的，所述采样探头选用不锈钢原件，材质316L，耐高温、耐腐蚀。
优选的，所述加热器，加热速度快，温控稳定，保证采样气体温度波动小。
优选的，所述反吹单元，压力设定在0.4-0.6MPa，配有过滤减压阀，进口电磁阀，保证系统可靠运行。
优选的，采样探头和烟道壁夹角5-15°，插入烟道部分位置偏低，便于冷凝的气体顺着管道滴落回烟道。
所述的烟气高温输送单元包括高温伴热管线。
采用高温伴热管加热温度达到180度，采用功率大的加热元件，电阻丝并联结构，可根据需要裁截伴热管长度，而不影响加热，串联的伴热管截断后，电阻丝的连接比较麻烦，截断后无法使用。内部传输管线采用聚四氟乙烯管，耐温可到260度，性质稳定，不影响数据测量。
所述的高温箱预处理单元包括过滤器、高温抽气泵、高温电磁阀、单向阀、盘管和翅型加热器。
优选的，所述过滤器，采用不锈钢外壳，可耐高温，内部滤芯采用耐高温型，有效过滤直径很小的微尘颗粒。
优选的，所述高温抽气泵，膜片、阀片采用聚四氟乙烯，可耐180度的高温气体。
优选的，所述高温电磁阀，采用24V供电，采用常开端，正常运行时电磁阀可不通电，减小电磁阀的自身发热，延长电磁阀寿命。
优选的，所述单向阀用于防止烟气回流进入标定回路，盘管用于加长标气在高温箱内的时间，充分加热气体，保证标气温度和样气温度一致，数据测量更准确。
优选的，所述翅型加热器，加快热量扩散，使用寿命长，为防止加热快速冲击，加热器上方装有挡热板，使得高温箱加热均匀。
所述压力传感器安装在高温箱外侧，经由气管将管道压力引出测量，对仪表测量数据进行压力补偿。
所述标定单元包括零点气、量程气、三通阀、电磁阀等，配有压力开关。
所述分析仪吹扫单元包括仪表风发生器，为分析仪提供无水、无油、无尘的吹扫空气，保证分析仪光路的稳定性，分析数据更可靠。该仪表风发生器具有分子筛自生功能，可以做到免维护，降低操作人员工作强度。
所述数据处理单元包括傅里叶红外分析仪、O2分析仪、氧化锆传感器、工控机、PLC控制部分和显示器等。
傅里叶红外分析仪扫描精度高可达到0.4波数，独特的角镜干涉仪设计可减少震动对分析仪的影响；ZrO2传感器可在高温下测量O2，不需要常规的降温除湿的步骤，减少了部件，节省了成本；所选工控机体积小，使用环境要求不高，可在50度环境下工作。傅里叶红外分析仪扫描的原始谱图在计算机内经过模型计算的得到所需的测量组分浓度，保存数据，生成EXCEL日报、月报、年报表，然后传送至PLC输送到DCS控制中心。
当然，本发明系统采用的加热采样单元、烟气高温输送单元、高温箱预处理单元、标定单元、分析仪吹扫单元及数据处理单元还包括该领域所熟知的常用设备。
本发明系统全程高温方式取样、分析，保证了分析气体的无损测量，防止水汽冷凝造成组分的损失；并且高温状态减少了烟气对监测系统的腐蚀，增加系统使用寿命；水分成蒸汽状态，也减少易溶性气体在管道中吸附，增加了检测精度。傅立叶红外监测作为一种全谱分析技术，充分利用了红外光谱的吸收信号，不仅能连续自动的监测SO2、NOx、CO、CO2，而且可以同时监测其它诸多在红外波段具有吸收特性的有毒有害气体，但由于现场应用有较多困难，目前在国内较少安装，本系统是FTIR设备在烟气排放连续监测系统在固废烟气测量中的创新性应用。
附图说明
图1为本发明实施例在线分析系统的连接结构示意图。
图中，1-采样探头；2-伴热管线；3-高温箱；4-仪表风发生器；5-反吹箱。
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：本实施例固体废弃物焚烧处理在线分析系统如附图1所示，主要包括加热采样单元、烟气高温输送单元、高温箱预处理单元、压力传感器、标定单元、分析仪吹扫单元及数据处理单元。
本实施例中，烟气流动过程：烟气在采样探头1中加热过滤，经伴热管线2保温，由抽气泵输送至高温箱3（高温箱内含有烟气过滤单元、加热单元、烟气控制部件），经氧化锆传感器、FTIR分析仪测量池后排出系统。
采样系统包括采样探头1和伴热管线2、反吹箱5等。采样探头1的陶瓷滤芯孔径为2微米，可有效的对气体除尘，并有加热元件，加热抽取的气体，防止气体冷凝。为了保证探头长期可靠工作，探头旁配有反吹箱5定时对探头进行反吹，减少灰尘积聚，防止系统长时间运行堵塞取样管路，增加维护周期，降低维护成本。
伴热管线2功率大加热快、具有多重保温材料，具有良好的保温效果，可以使样气无损的、无死角的传输。
高温箱预处理单元：伴热管传输的180度高温气体首先经过高温箱内的虑径0.5微米在线过滤器和虑径0.1微米的高温滤芯两级过滤器后，然后由高温抽气泵抽取到高温箱内。高温箱内的两个电磁阀主要起到烟气管道的切断和标气切换的目的，采用国外原装产品，耐高温，使用寿命长。高温箱采用翅型加热器，保证样气进分析仪之前一直保持在180度。为加快系统响应时间，烟气抽取回路设计有旁路排气，加大烟气的抽取量，减小了烟气在管道中的流动时间，有利于测量池内烟气的快速更换。高温预处理单元不仅净化了进入FTIR分析仪的烟气，还做到了对分析系统的高温标定，保证了分析数据的准确性。
烟气分析系统由两种分析仪组成：1、傅里叶分析仪FTIR分析烟气中的NO、NO2、CO、CO2、HCL、SO2等气体；2、氧化锆在高温下检测烟气中的O2含量。烟气先进入FTIR分析仪，然后流经氧化锆传感器测量O2含量。为监测烟气管道堵塞情况，高温箱管道内装有压力传感器，还可以根据压力值对分析仪数据进行补偿。
标定单元由零点气、量程气、三通阀、电磁阀等组成，配有压力开关，实时检测校准气的压力并传输至PLC控制；零点气常接入系统，并设置在一定压力，意外掉电时将未冷凝的烟气吹出高温箱，保护系统不被冷凝的烟气腐蚀，以及防止管道堵塞。
分析仪吹扫单元包括仪表风发生器4，还包括抽气泵、气体净化单元、硅胶指示剂等，并配有旁路（调节仪表吹扫气流量）。抽气泵抽取机柜周围空气，经过气体净化单元除水、除油、除尘后，经过特殊分子筛吸收CO2，得到纯净的气体，经由硅胶指示剂后进入FTIR分析仪测量光路，从而保证分析仪光路的稳定性。硅胶指示剂起指示作用，水分含量高时变为粉红色，可检验空气净化系统是否可靠运行。
数据分析系统包括傅里叶红外分析仪、O2分析仪、氧化锆传感器、工控机、PLC控制部分和显示器等。工控机完成数据分析存储以及标定、维护等控制指令的发出，由PLC进行执行动作，显示屏采用触摸屏，简化了用户操作。系统采用PLC控制，具有自动化程度高、维护工作量小的优点。PLC的功能有：1、取样管道及取样探头自动吹扫防堵功能；2、报警信号输入，标定、维护、系统部分故障自诊断和报警功能；3、烟气压力、O2值信号输入，工控机传来的CO、CO2、SO2、NOx等模拟量信号输出。
以上所述仅为本发明的一个较佳的特列，并非用于限定本发明的保护范围。本发明还可以在其它场合使用，诸如脱硫、脱硝烟气的测量，化工厂其它复杂组分的测量等。凡在本发明精神和原则内做的修改、或等同替换、改进，均包括在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种固体废弃物焚烧处理在线分析系统，包括沿烟气传送方向依次联接的加热采样单元、烟气高温输送单元、高温箱预处理单元、标定单元、分析仪吹扫单元及数据处理单元，其特征是高温箱预处理单元连接有压力传感器，数据处理单元包括FTIR红外分析仪、O2分析仪、工控机和氧化锆传感器；所述加热采样单元包括具有陶瓷过滤器的采样探头、加热器、温控单元和反吹单元；所述烟气高温输送单元包括高温伴热管线；所述高温箱预处理单元包括过滤器、高温抽气泵、高温电磁阀、单向阀、盘管和翅型加热器；所述压力传感器安装在高温箱外侧，经由气管将管道压力引出测量；所述标定单元包括零点气、量程气、三通阀和电磁阀，配有压力开关；所述分析仪吹扫单元包括仪表风发生器；所述数据处理单元包括PLC控制部分和显示器。
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