CN204241345U - 一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，所述的光学采样探头包括串行连接的加热采样管道（1）、隔热法兰（2）和光学探头（3），该光学探头（3）包括壳体（10）和含尘烟气流动管道（11），含尘烟气流动管道（11）和壳体（10）之间的腔体构成安装发射头反射镜（6）、接收头反射镜（7）、会聚透镜（8）和光敏器件（9）的外腔，发射头反射镜（6）和接收头反射镜（7）分别位于含尘烟气流动管道（11）的两侧使得测量光束在发射头反射镜（6）和接收头反射镜（7）的作用下往复传输后形成多光程通过会聚透镜（8）传输给光敏器件（9）。本实用新型具有实时性好、精确度高的特点，适宜推广使用。

Description

一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头

技术领域

 本实用新型涉及烟尘排放的环保控制技术领域，尤其涉及火力发电厂烟气排放中颗粒物浓度的测量，具体地说是一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头。

背景技术

随着社会的进步，人们对环境保护越来越重视，工业污染物超低排放是必然趋势。目前，光学法是对固体颗粒物实现在线测量的一种主要手段。目前烟尘浓度在线测量仪器普遍灵敏度较低，同时不能够做到在线消除水分对光学信号的影响。为实现对烟气中颗粒物浓度的精确测量，必须解决测量过程中遇到的以下难题：1、提高光学信号灵敏度：在火力发电机组中，随着各种高效除尘器的使用，烟气中含尘量大为降低，小浓度的烟尘使光介作用减弱，因此在同等光电转换灵敏度条件下，为提高仪器的信号灵敏度，需通过物理手段对原始信号进行放大；2、消除烟气中水分对光传输的影响：湿法工艺设备的使用，使排放的烟气中含有较多的水分，雾状水滴及含水烟尘的存在，严重干扰了光信号的正常传输，故消除水分对光学信号的影响是十分必要的；3、烟尘采样的代表性问题：为保证烟尘测量的实时性及准确性，采样手段是必须考虑的一个重要方面，在测量中，需要将检测对象“无干扰”的快速提取出来，才能保证烟尘采样的代表性，不同于“抽取法”的采样探头地在线安装，可以保证烟尘测量的实时性及采样代表性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够克服湿烟气中的水分对测量光信号的干扰、采用光学法测量湿烟气中含尘量的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的光学采样探头包括串行连接的加热采样管道、隔热法兰和光学探头，所述的光学探头包括壳体以及壳体内设置的含尘烟气流动管道，含尘烟气流动管道自身构成的内腔、含尘烟气流动管道和壳体之间的腔体构成安装发射头反射镜、接收头反射镜、会聚透镜和光敏器件的外腔，发射头反射镜和接收头反射镜分别位于含尘烟气流动管道的两侧使得光学探头内部的测量光束在发射头反射镜和接收头反射镜的作用下往复传输后形成多光程通过会聚透镜传输给光敏器件，光敏器件将光信息转换为电信号以实现对小浓度烟尘的多光程测量。

所述的加热采样管道的内腔中设有用以对加热采样管道内腔中流动湿烟气进行在线无扰加热干燥的快速加热元件和用于监控加热采样管道内腔温度的温度测量元件。

所述加热采样管道的采样端入口为子弹头形状，加热采样管道的采样端入口从内到外圆滑过渡且过渡夹角为90±5°。

所述的加热采样管道和光学探头通过隔热法兰相连以实现加热采样管道的内腔和光学探头的含尘烟气流动管道之间的高低温隔离。

所述的隔热法兰采取无螺栓楔形联接。

所述的会聚透镜和光敏器件位于发射头反射镜的同侧或者接收头反射镜的同侧。

所述的发射头反射镜采用平面镜且接收头反射镜采用凹面镜或凸面镜，或者接收头反射镜采用平面镜且发射头反射镜采用凹面镜或凸面镜。

所述的含尘烟气流动管道包括临近发射头反射镜的发射头光窗和临近接收头反射镜的接收头光窗。

所述的含尘烟气流动管道采用高温光学玻璃制成且含尘烟气流动管道的腔道径向大小与含尘烟气流动管道的采样内腔径向大小相吻合。

所述的壳体采用耐腐蚀耐磨损的不锈钢材料制成。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型通过位于含尘烟气流动管道两侧的发射头反射镜和接收头反射镜的相互作用使得测量光束形成多光程通过会聚透镜传输给光敏器件，光敏器件将光信息转换为电信号以实现对小浓度烟尘的多光程测量，克服了目前同类仪表单光程法测量导致的信号灵敏度不足的缺陷。

本实用新型采用加热采样管道作为光学采样探头的采样前端，克服了湿烟气中的水分对测量光信号的干扰，使得能够采用光学法测量湿烟气中的含尘量。

本实用新型通过将加热采样管道、隔热法兰、光学探头有机地组合成一个整体，在线安装于测量烟道中，相对于抽取法，该光学采样探头在进行测量时，基本不扰动烟尘的初始状态；且该光学采样探头的测量数值具有实时性好、精确度高的特点，故适宜推广使用。

附图说明

附图1为本实用新型的光学采样探头结构示意图；

附图2为本实用新型中的光学探头的光路示意图。

其中：1—加热采样管道；2—隔热法兰；3—光学探头；4—发射头光窗；5—接收头光窗；6—发射头反射镜；7—接收头反射镜；8—会聚透镜；9—光敏器件；10—壳体；11—含尘烟气流动管道。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、图2所示：一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，该光学采样探头包括串行连接的加热采样管道1、隔热法兰2和光学探头3，加热采样管道1的采样端入口为子弹头形状，加热采样管道1的采样端入口从内到外圆滑过渡且过渡夹角为90±5°，同时在加热采样管道1的内腔中设有用以对加热采样管道1内腔中流动湿烟气进行在线无扰加热干燥的快速加热元件和用于监控加热采样管道1内腔温度的温度测量元件；加热采样管道1和光学探头3通过采取无螺栓楔形联接的隔热法兰2相连以实现加热采样管道1的内腔和光学探头3的含尘烟气流动管道11之间的高低温隔离；光学探头3包括壳体10以及壳体10内设置的含尘烟气流动管道11，含尘烟气流动管道11自身构成的内腔、含尘烟气流动管道11和壳体10之间的腔体构成安装发射头反射镜6、接收头反射镜7、会聚透镜8和光敏器件9的外腔，由于光学探头3的内部采用含尘烟气流动管道11分割为内腔和外腔，使得内腔与光学探头3表面的气源进出口形成气源冷却通道，以控制内外腔体的空间温度，保护外腔中的光学、电子零件能够正常工作；上述结构中发射头反射镜6和接收头反射镜7分别位于含尘烟气流动管道11的两侧，会聚透镜8和光敏器件9位于发射头反射镜6的同侧或者接收头反射镜7的同侧，而发射头反射镜6采用平面镜且接收头反射镜7采用凹面镜或凸面镜，或者接收头反射镜7采用平面镜且发射头反射镜6采用凹面镜或凸面镜，上述设置方式使得光学探头3内部的测量光束在发射头反射镜6和接收头反射镜7的协同作用下往复传输后形成多光程通过会聚透镜8传输给光敏器件9，光敏器件9将光信息转换为电信号以实现对小浓度烟尘的多光程测量，且光学探头3中的测量控制信号由耐腐蚀耐磨损的专用接头连接输出。附图2中的会聚透镜8和光敏器件9位于发射头反射镜6的同侧，发射头反射镜6采用平面镜且接收头反射镜7采用凸面镜。

本实用新型的光学采样探头中，含尘烟气流动管道11采用高温光学玻璃制成，以实现光学探头3内外腔的高低温隔离，与隔热法兰2共同协作以保护外腔中的光学、电子零件能够正常工作。含尘烟气流动管道11的腔道径向大小与含尘烟气流动管道11的采样内腔径向大小相吻合，使得含尘烟气流动管道11的腔道能够为圆柱状亦可为长方体，且临近发射头反射镜6的含尘烟气流动管道11构成发射头光窗4且临近接收头反射镜7的含尘烟气流动管道11构成接收头光窗5。光学探头3的壳体10采用耐腐蚀耐磨损的不锈钢材料制成，且加热采样管道1的长度与外径根据含尘烟气的特性能够进行定制。

本实用新型的光学采样探头使用时，将光学采样探头整体悬装于测量烟道中，并与烟尘测量仪配套使用，实现湿烟气下烟尘含量的在线测量。含尘烟气从加热采样管道1的入口流入，湿烟气在加热采样管道1内腔中流动吸热升温干燥，通过隔热法兰2流入至含尘烟气流动管道11中，发射头反射镜6发射测量光束，测量光束在发射头反射镜6和接收头反射镜7的协同作用下往复传输后形成多光程通过会聚透镜8传输给光敏器件9，光敏器件9将光信息转换为电信号以实现对小浓度烟尘的多光程测量；而干燥后的含尘烟气经含尘烟气流动管道11从光学探头3的出口流出，回到烟道中；在此过程中，含尘烟气在光学探头3的含尘烟气流动管道11中流动，与光学探头3的外腔严格密封。

本实用新型通过位于含尘烟气流动管道11两侧的发射头反射镜6和接收头反射镜7的相互作用使得测量光束形成多光程通过会聚透镜8传输给光敏器件9，光敏器件9将光信息转换为电信号以实现对小浓度烟尘的多光程测量，克服了目前同类仪表单光程法测量导致的信号灵敏度不足的缺陷。采用加热采样管道1作为光学采样探头的采样前端，克服了湿烟气中的水分对测量光信号的干扰，使得能够采用光学法测量湿烟气中的含尘量。通过将加热采样管道1、隔热法兰2、光学探头3有机地组合成一个整体，在线安装于测量烟道中，相对于抽取法，该光学采样探头在进行测量时，基本不扰动烟尘的初始状态；且该光学采样探头的测量数值具有实时性好、精确度高的特点，故适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的光学采样探头包括串行连接的加热采样管道（1）、隔热法兰（2）和光学探头（3），所述的光学探头（3）包括壳体（10）以及壳体（10）内设置的含尘烟气流动管道（11），含尘烟气流动管道（11）自身构成的内腔、含尘烟气流动管道（11）和壳体（10）之间的腔体构成安装发射头反射镜（6）、接收头反射镜（7）、会聚透镜（8）和光敏器件（9）的外腔，发射头反射镜（6）和接收头反射镜（7）分别位于含尘烟气流动管道（11）的两侧使得光学探头（3）内部的测量光束在发射头反射镜（6）和接收头反射镜（7）的作用下往复传输后形成多光程通过会聚透镜（8）传输给光敏器件（9），光敏器件（9）将光信息转换为电信号以实现对小浓度烟尘的多光程测量。

2.根据权利要求1所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的加热采样管道（1）的内腔中设有用以对加热采样管道（1）内腔中流动湿烟气进行在线无扰加热干燥的快速加热元件和用于监控加热采样管道（1）内腔温度的温度测量元件。

3.根据权利要求1或2所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述加热采样管道（1）的采样端入口为子弹头形状，加热采样管道（1）的采样端入口从内到外圆滑过渡且过渡夹角为90±5°。

4.根据权利要求1所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的加热采样管道（1）和光学探头（3）通过隔热法兰（2）相连以实现加热采样管道（1）的内腔和光学探头（3）的含尘烟气流动管道（11）之间的高低温隔离。

5.根据权利要求1或4所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的隔热法兰（2）采取无螺栓楔形联接。

6.根据权利要求1所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的会聚透镜（8）和光敏器件（9）位于发射头反射镜（6）的同侧或者接收头反射镜（7）的同侧。

7.根据权利要求1或6所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的发射头反射镜（6）采用平面镜且接收头反射镜（7）采用凹面镜或凸面镜，或者接收头反射镜（7）采用平面镜且发射头反射镜（6）采用凹面镜或凸面镜。

8.根据权利要求1所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的含尘烟气流动管道（11）包括临近发射头反射镜（6）的发射头光窗（4）和临近接收头反射镜（7）的接收头光窗（5）。

9.根据权利要求1或8所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的含尘烟气流动管道（11）采用高温光学玻璃制成且含尘烟气流动管道（11）的腔道径向大小与含尘烟气流动管道（11）的采样内腔径向大小相吻合。

10.根据权利要求1所述的适用于湿烟气下小浓度烟尘在线测量的光学采样探头，其特征在于：所述的壳体（10）采用耐腐蚀耐磨损的不锈钢材料制成。