CN204255732U - 便携式非冷凝烟气预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了便携式非冷凝烟气预处理装置，包括进气通路系统、排气通路系统及反吹气通路系统，进气通路系统包括连通进气通路的进气管，进气通路设有膜式气体干燥管且末端同采样泵连通，采样泵连通气体缓冲室，气体缓冲室连通至样气检测入口；排气通路系统包括同样气检测出口连通的排气通路，排气通路末端连通排气管，排气管端部开设有样气出口；反吹气通路系统包括连通除湿干燥室及膜式气体干燥管的反吹泵；其中进气管套设于排气管之内，且其间隙间设置有通过延长导线连接至ARM采集板的烟气热电偶，电源同ARM采集板、采样泵、反吹泵同时电连接；本实用新型具有体积小、重量轻、脱水效率高、不损失烟气成分、不降低样气温度的优点。

Description

便携式非冷凝烟气预处理装置

技术领域

本实用新型属于气体分析、环保监测、节能检测等烟气采样设备领域，具体涉便携式非冷凝烟气预处理装置。

背景技术

烟气分析需要保证待测样气干燥、洁净，才能确保分析结果的精确和可靠。过滤器只能除去烟气中的颗粒物，冷凝器能以冷凝的方式除去烟气中的水份，但是易溶于水的气体成份也会因此而流失，干燥剂能吸收水份，但也会吸收待分析的成份。烟气预处理系统的作用是除去烟气中的颗粒物和水份，最终达到准确测量烟气中各种化学成份含量的目的，其中最重要的技术是如何在不损失烟气化学成份的情况下，去除烟气中的水份。

目前，国内外常用的技术是帕尔贴冷凝除水法。如深圳德图远大公司的HC-150便携式烟气预处理系统采用的帕尔贴冷凝法是通过帕尔贴制冷器将烟气的露点温度降至大约5℃左右,热的烟气在接触到制冷器不锈钢内壁的一瞬间实现气水分离，然后通过加热管线再把烟气温度加热到正常温度，但该基于方法的烟气预处理系统制造复杂，成本高，烟气中易溶于水的部分会造成一定损失，而且需要交流电源，不方便使用；另外还有一种基于渗透膜除水法的烟气预处理系统，该系统主要利用分子薄膜的选择透过性和脱水管内外壁之间的湿度差，由反吹气带走烟气中的水份，现主要为在线式烟气预处理系统，实现该目的需要用到合适的反向吹扫气体，目前有两种方式可以得到，一种是利用空气压缩装置或能够产生仪表风的设备得到干燥、稳定的吹扫气，此方式除湿效果较好，但设备体积大、成本高、必需使用交流电源；另一种方式是直接利用周围的新鲜空气，此方式实现简单、成本低，但主要是利用气体对流带走烟气中的水份，当外界空气湿度大于烟气湿度时，会对烟气形成加湿效果，而且外界空气的湿度不易控制，最终造成除湿效果不稳定。

实用新型内容

为克服上述现有技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种体积小、重量轻、干燥系统无需供电、脱水效率高、不损失烟气成分、不降低样气温度的烟气预处理装置，最终实现烟气的准确测量和高防爆等级危险区域的安全使用。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下：

便携式非冷凝烟气预处理装置，主要包括进气通路系统、排气通路系统及反吹气通路系统，其特征在于：

所述进气通路系统包括进气管，所述进气管连通进气通路，所述进气通路设置有气体干燥管，且进气通路的末端同采样泵的进气口一端相连通，所述采样泵排气口一端连通至气体缓冲室进气口，所述气体缓冲室排气口一端连通至样气检测入口一端；

其中，所述气体干燥管包括一开设有反吹气入口和反吹气出口的外层管，以及设置于外层管内的选择性渗透膜干燥管；

所述排气通路系统包括同样气检测出口一端连通的排气通路，所述排气通路末端连通排气管，所述排气管端部开设有样气出口；

所述反吹气通路系统包括反吹泵，所述反吹泵进气口一端连通开设有空气入口的除湿干燥室，反吹泵排气口一端连通至气体干燥管外层管的反吹气入口；

其中，所述进气管套设于排气管之内，且进气管和排气管间隙之间设置有将探头部分裸露于排气管的样气出口处的烟气热电偶，所述烟气热电偶通过延长导线连接至ARM采集板，还包括电源，所述电源同ARM采集板、采样泵、反吹泵同时电连接。

优选的，所述进气通路系统还包括第一过滤器，所述第一过滤器设置于进气管的样气入口处。

优选的，所述进气通路系统还包括第二过滤器，所述第二过滤器于进气通路中进气管末端与气体干燥管之间部分设置。

优选的，所述第一过滤器为烧结金属过滤器，所述第二过滤器为高分子PE树脂烧结过滤器。

优选的，所述热电偶为K型热电偶。

优选的，所述气体干燥管为博纯MD-070系列膜式样气干燥管。

优选的，所述便携式非冷凝烟气预处理装置被配置为烟气采样枪部分、主机部分和延长线部分，所述烟气采样枪部分通过延长线部分连接主机部分；

其中，所述进气管、排气管、烟气热电偶以及进气通路的一部分和排气通路的一部分被配置于烟气采样枪部分；所述气体干燥管、延长导线、进气通路的另一部分和排气通路的另一部分被配置于延长线部；分所述电源、采样泵、气体缓冲室、反吹泵、除湿干燥剂室、ARM采集板被配置于主机部分。

优选的，所述气体缓冲室内设置有第一温湿度传感器，所述第一温湿度传感器同ARM采集板相连接。

优选的，所述主机部分还包括设置于主机内部同ARM采集板同时连接的第二温湿度传感器、压力传感器以及显示模块。

优选的，所述电源为锂聚合物电池。

优选的，所述除湿干燥室内设置有13-X分子筛干燥剂。

优选的，所述进气通路、排气通路为特氟龙导管。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：

1、在不人为改变烟气温度的状态下，仅采用周围环境的空气和除湿干燥室、反吹泵的设置，便能提供稳定、干燥的反向吹扫气体，配合气体干燥管使用，实现在干燥过程中，水份只以气态的形式转移，可有选择性的完整保留工艺样气中的待测气体，而且水份的转移在若干分之一秒内即完成，时间很短不会造成分析滞后的现象，无需制冷和制热装置，即可大幅降低烟气湿度。

2、将进气管设置于排气管之内形成双层采样管，可以保证样气的入口和出口在相同的气压环境下，用很小的抽力就可以克服因负压引起的测量误差，从而间接的延长过滤器和采样泵的使用寿命及电池的连续工作时间。

3、无需交流电源，仅采用自带电池即可满足预处理装置的工作需求，适合高防爆区域的使用要求。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电路连接图。

图中：1、排气管；1-1、样气出口；2、进气管；3、第一过滤器；3-1、第二过滤器；4、气路通道；5、进气通道；6、排气通道；7、烟气热电偶；8、延长导线；9、进气管路；10、排气管路；11、气体干燥管；12、反吹气出口；13、采样泵；14、气体缓冲室；15、第一温湿度传感器；16、反吹泵；17、除湿干燥室；18、电源；19、第二温湿度传感器；20、压力传感器；21、显示模块；22、ARM采集板；23、三角保护盒；24、第一接头；25、第二接头；26、空气入口；27、后盖。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术特点、技术效果及实现原理易于理解，以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明，但不应视为对本实用新型的限定。

如图1所示，便携式非冷凝烟气预处理装置，包括烟气采样枪部分、主机部分和延长线部分，烟气采样枪部分通过延长线部分连接至主机部分；

其中：烟气采样枪部分包括设置于枪体前端的双层采样管，该双层采样管由排气管1以及套设于排气管1之内的进气管2组成，排气管1和进气管2分别为φ8×1mm和φ4×1mm的316材质的不锈钢管，其中排气管1头部开设有样气出口1-1；第一过滤器3通过管螺纹与进气管2相连通，并与排气管1相接，第一过滤器3采用可以滤除20um以上颗粒物的金属烧结过滤器，防止烟气中的大颗粒物进入采样系统，造成通路的堵塞和测量结果不准确；烟气采样枪部分于采样手柄前端内部开设配置有进气气路部分和排气气路部分的气路通道4，利用进气管2与排气管1长度的不同，在采样手柄内部的气路通道4上，把样气的进气通道5和排气通道6分开独立设置，分别同气路通道4的进气气路部分和排气气路部分相连通，气路通道4于进气气路部分末端套设有第二过滤器3-1，第二过滤器3-1采用高分子PE树脂烧结过滤器，其可以滤除0.5-20um的颗粒物，主要用于防止烟气中的较小颗粒物进入脱水环节，降低脱水效率；第二过滤器3-1后设置有枪体后盖27，后盖27可由有机玻璃经过打磨、抛光后经螺纹套于次级过滤器的外面，方便随时观察次级过滤器是否需要更换；还包括设置于进气管2和排气管1间隙之间且将探头部分裸露于排气管1的样气出口1-1处的烟气热电偶7，烟气热电偶7利用转接头与延长导线8连接在一起，其中烟气热电偶7为K型热电偶；

延长线部分包括分别连通进气通道5和排气通道6的气体干燥管11和出气管路10、延长导线8以及同气体干燥管11另一端连通的进气管路9；其中进气管路9和出气管路10为特氟龙导管，气体干燥管11采用博纯MD-070系列膜式样气干燥管，其包括一开设有反吹气入口和反吹气出口12以供吹扫气体反向流动的外层管，以及设置于外层管内的选择性渗透膜干燥管，进气通道5同气体干燥管11中的选择性渗透膜干燥管进气口相连通；延长线部分还包括用于保护气体干燥管11三通接头的三角保护盒23，在延长线部分的末端设置有第一接头25，其内包含了进气通道5、排气通道6和延长导线8的导引头；

主机部分包括采样泵13、气体缓冲室14以及设置于气体缓冲室14之内的第一温湿度传感器15、反吹泵16、除湿干燥室17、电源18、第二温湿度传感器19、压力传感器20、显示模块21、ARM采集板22以及内含进、排气引导头的第二接头26；其中采样泵13采用托马斯3013系列隔膜泵，采样泵13通过进气口一端和排气口一端分别同进气管路9、气体缓冲室14相连通，气体缓冲室14的采用有机玻璃管打磨、抛光而成，内设有13-X分子筛高性能干燥剂，主要是为了缓冲即将进入检测仪器的样气，为检测仪器提供稳定的样气流量，气体缓冲室14通过排气口一端连通第二接头26的进气引导头，第二接头25的排气引导头连通至第一接头24的排气通道6的引导头；反吹泵16通过进气口一端和排气口一端分别连通除湿干燥室17、气体干燥管11外层管部分设置的反吹气入口，反吹泵16采用托马斯1410系列的隔膜泵，其作用是把清洁的环境空气通过除湿干燥室17开设的空气入口26将进入其内的空气干燥后再作为反吹气体与样气反向通入气体干燥管11的外层管；

如图2所示，电源18同采样泵13、反吹泵16以及ARM采集板22同时连接，本实施例中电源18采用输出电压12V，电池容量为13000mAh的锂聚合物电池；ARM采集板22同第一温湿度传感器15、第二温湿度传感器19、压力传感器20、显示模块21以及延长导线8同时连接；第一温湿度传感器15和第二温度传感器19均采用Sensirion公司的SHT75系列传感器，在系统中负责测量周围环境和气路中的温、湿度并传输到ARM采集板22，ARM采集板22主要负责采集传感器传输过来的数字信号和模拟信号、计算海拔高度、控制液晶屏的显示，其中的核心控制芯片采用飞利浦公司的LPC2148系列的64管脚的ARM芯片，显示模块21采用OCM12864点阵型液晶显示模块，可显示各种字符及图形，具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线，采用KS0108控制IC。

工作时，烟气首先经过第一过滤器3滤除较大颗粒的烟尘，防止造成进气管2和后面进气通路的堵塞，然后进入并通过进气管2，样气通过进气管2后进入烟气采样枪前端内部开设的气路通道4的进气气路部分，在此利用由进气管2、排气管1构成的双层采样管中内、外层长度的不同，把进气通路5和排气通路6在结构上横向分开，随后样气进入气路通道4进气气路部分末端设置的第二过滤器3-1，在第二过滤器3-1中滤除掉较小颗粒的烟尘，然后进入气体干燥管11的选择性渗透膜干燥管内；

气体干燥管11的选择性渗透膜干燥管进气口一端接在烟气采样枪进气通道5的末端，另一端接在三角保护盒23之内，样气通过进气通道5的末端进入气体干燥管11的选择性渗透膜干燥管部分，与此同时由反吹泵16把通过空气入口26进入除湿干燥室17干燥过的环境空气送入气体干燥管11的外层管，在干燥过程中，利用气体干燥管11内外层的湿度差和选择透过性，水份只以气态的形式转移，可有选择性的完整保留工艺样气中的待测气体，而且水份的转移在若干分之一秒内即完成，时间很短不会造成分析滞后的现象，最终达到不剧烈改变烟气温度、不损失烟气成份而干燥烟气的目的，随后反吹气由反吹气出口排出。

样气通过气体干燥管11后进入气体缓冲室14并经第二接头26的进气引导头进入其他设备进行测量、检测，另气体缓冲室14中安装的第一温湿度传感器15可以实时测量样气除湿后的温、湿度，同时第二温湿度传感器19和大气压力传感器20可测量当前的环境温湿度和大气压力，此外烟气热电偶7可采集烟气温度信息并经由延长导线8传输。

当把需要监测并显示的各个参数采集到后，统一把采集信号送入由电源18供电的ARM采集板22，在ARM采集板22上对数据进行处理后，在显示模块21上对采集到的数据进行实时显示，整个过程中采样泵13和反吹泵16也由电源18统一供电。

经其他设备测量、检测后的样气经由第二接头25排气引导头连通的出气管路10、排气通道6、气路通道4的排气气路部分至排气管1头部开设的样气出口1-1排出。

经过以上一系列过程后，就完成了一套无交流电源、非冷凝、不损失烟气成份、易抽取、实时显示并可控的烟气预处理装置。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.便携式非冷凝烟气预处理装置，主要包括进气通路系统、排气通路系统及反吹气通路系统，其特征在于：

所述进气通路系统包括进气管，所述进气管连通进气通路，所述进气通路设置有气体干燥管，且进气通路的末端同采样泵的进气口一端相连通，所述采样泵排气口一端连通至气体缓冲室进气口，所述气体缓冲室排气口一端连通至样气检测入口一端，其中所述气体干燥管包括一开设有反吹气入口和反吹气出口的外层管，以及设置于外层管内的选择性渗透膜干燥管；

所述排气通路系统包括同样气检测出口一端连通的排气通路，所述排气通路末端连通排气管，所述排气管端部开设有样气出口；

所述反吹气通路系统包括反吹泵，所述反吹泵进气口一端连通开设有空气入口的除湿干燥室，反吹泵排气口一端连通至气体干燥管外层管的反吹气入口；

其中，所述进气管套设于排气管之内，且进气管和排气管间隙之间设置有将探头部分裸露于排气管的样气出口处的烟气热电偶，所述烟气热电偶通过延长导线连接至ARM采集板，还包括电源，所述电源同ARM采集板、采样泵、反吹泵同时电连接。

2.根据权利要求1所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述进气通路系统还包括第一过滤器，所述第一过滤器设置于进气管的样气入口处，以及设置于进气通路中进气管末端与气体干燥管之间部分的第二过滤器。

3.根据权利要求2所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述第一过滤器为烧结金属过滤器，所述第二过滤器为高分子PE树脂烧结过滤器。

4.根据权利要求1所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述热电偶为K型热电偶。

5.根据权利要求1所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述气体干燥管为博纯MD-070系列膜式样气干燥管。

6.根据权利要求1所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述便携式非冷凝烟气预处理装置被配置为烟气采样枪部分、主机部分和延长线部分，所述烟气采样枪部分通过延长线部分连接主机部分；

其中，所述进气管、排气管、烟气热电偶以及进气通路的一部分和排气通路的一部分被配置于烟气采样枪部分；所述气体干燥管、延长导线、进气通路的另一部分和排气通路的另一部分被配置于延长线部分；所述电源、采样泵、气体缓冲室、反吹泵、除湿干燥剂室、ARM采集板被配置于主机部分。

7.根据权利要求1或6所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述气体缓冲室内设置有第一温湿度传感器，所述第一温湿度传感器同ARM采集板相连接。

8.根据权利要求6所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述主机部分还包括设置于主机内部同ARM采集板同时连接的第二温湿度传感器、压力传感器以及显示模块。

9.根据权利要求1或6所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述电源为锂聚合物电池。

10.根据权利要求1或6所述的便携式非冷凝烟气预处理装置，其特征在于：所述除湿干燥室内设置有13-X分子筛干燥剂，所述进气通路、排气通路为特氟龙导管。