CN205067174U - 一种低浓度烟尘采样装置 - Google Patents

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李丽
张凯
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Abstract

本实用新型公开了一种低浓度烟尘采样装置，包括主机、采样枪、冷凝器和干燥器，所述采样枪包括手柄、以及与手柄连接的采样管、皮托管和热电偶，所述采样管的出气端与冷凝器、干燥器和主机依次连接，所述热电偶与和皮托管分别与主机连接，所述采样管的头部安装有多级采样头，多级采样头的前端设有采样嘴，所述多级采样头包括壳体以及壳体内设置的3级收尘单元，所述的各级收尘单元沿烟气流动方向依次排列，进入采样管的烟气依次与各级收尘单元接触，烟尘被各收尘单元吸附，提高装置对烟尘采集效率，实现在低浓度、高湿度工况下烟尘浓度的准确测定。

Description

一种低浓度烟尘采样装置
技术领域
本实用新型涉及环保检测领域，具体涉及一种低浓度烟尘采样装置。
背景技术
GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》中规定了烟尘等速采样测量方法，推荐采用滤筒过滤的方式采集烟气中的颗粒物并测定其浓度。现有的烟尘采样装置和方法也大都采用过滤法（滤筒或滤膜）采集烟尘。但随着我国环保要求的不断提高，现有烟尘采样方法在以燃煤电厂为代表的低浓度烟尘测试中存在很大的局限性：1）在烟尘浓度很低（5mg/m3以下）时，其颗粒物组成以细微或极细微颗粒为主，由于现有过滤材料对其捕集效率不够高，细颗粒物极易随着气流穿过过滤层，造成测试浓度偏低；2）在高湿烟气条件下，水分极易在烟尘采样系统中凝结，浸湿过滤材料，长时间采样时容易造成过滤材料破损或污染，使测试结果严重失真。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低浓度烟尘采样装置，实现在低浓度、高湿度工况下烟尘浓度的准确测定。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种低浓度烟尘采样装置，包括主机、采样枪、冷凝器和干燥器，所述采样枪包括手柄、以及与手柄连接的采样管、皮托管和热电偶，所述采样管的出气端与冷凝器、干燥器和主机依次连接，所述热电偶与和皮托管分别与主机连接，所述采样管的头部安装有多级采样头，该多级采样头的前端设有采样嘴，所述多级采样头包括壳体以及壳体内设置的3级以上的收尘单元，所述的各级收尘单元沿烟气流动方向依次排列，进入采样管的烟气依次与各级收尘单元接触，烟尘被各收尘单元吸附，提高装置对烟尘采集效率。
所述的各级收尘单元均包括一块孔板和一块收集板，所述孔板和收集板在壳体内沿烟气流向依次排列且两者间具有空间，其中所述孔板的中部具有多个供烟气通过的通孔，所述收集板的其中两侧边与壳体之间具有间距，所述的孔板和收集板之间的空间以及收集板两侧边与壳体内壁之间的间距形成烟气收尘单元的流动通道，所述收集板朝向孔板的一面设有收尘膜，经过采样嘴进入多级采样头的烟尘，在惯性作用下粘附在收集板的收尘膜上。
所述多级采样头具有3级收尘单元，该3级收尘单元的孔板的通孔孔径各不相同，第1级收尘单元的孔板的通孔孔径在2~10mm之间；第2级收尘单元的孔板的通孔孔径在0.2~2mm之间；第3级收尘单元的孔板的通孔孔径在0.05~0.2mm之间。所述孔板与收集板的距离在1~4mm之间。
所述采样嘴的口径不超过8mm，长度不超过60mm。
所述采样枪还包括加热装置，该加热装置套设在采样管外部，用于加热采样枪以防止采样枪中出现凝结水。
所述收尘膜为涂抹了耐高温胶的聚四氟乙烯收尘膜或铝箔等金属收尘膜。
所述采样嘴与多级采样头可拆卸连接，所述多级采样头和采样管可拆卸连接，可根据烟道内的烟气流速更换不同规格的采样嘴。
所述主机包括流量计、调速抽气泵和单片机，所述调速抽气泵与单片机连接，所述皮托管与单片机连接，所述干燥器出口端与流量计和调速抽气泵依次连接，所述热电偶与单片机连接，所述单片机根据烟气流量和烟气温度实时控制调速抽气泵的转速以调节采样管进气速度与烟气速度一致。
所述单片机具备采集、计算、输出、反馈控制功能，能够依据烟气流速变化情况，实时调整抽气泵转速和流量，并记录测试过程中的累积流量。
本实用新型的优点在于：本实用新型的低浓度烟尘采样装置设置具有3级以上的收尘单元的多级采样头，收尘单元的收集板上设有收尘膜，以多级惯性撞击粘附的方式采集烟尘，避免了传统过滤方式对细微颗粒物采集效率低、阻力大的问题。配套使用传统过滤方式无法采用的坚韧、密实的收尘膜，使用过程中不易破损或产生质量损失，也不易被污染，测试结果真实可靠。采样过程中可将多级采样头置于烟道内，大幅缩短了其前端采样嘴的长度，最大限度地避免了烟尘在多级采样头之前管道内的沉积。采样枪采用全身大功率加热设计，避免了烟气中水分的凝结和收尘膜的润湿及腐蚀。因此，所述装置能很好地满足低浓度、高湿度工况下烟尘浓度的测试要求。
附图说明
图1为本实用新型的低浓度烟尘采样装置的结构示意图；
图2为采样枪局部结构示意图；
图3为收尘单元收尘示意图。
1.采样枪，2.信号线，3.主机箱（含流量计、调速抽气泵和单片机），4.导压管，5.抽气管，6.干燥器，7.冷凝器，8.采样嘴，9.多级采样头，10.热电偶，11.S型皮托管，12.采样管，91.孔板，92.收集板，93.收尘膜，94.壳体，95.接头。
具体实施方式
实施例一
如图1所示的低浓度烟尘采样装置是本实用新型的一个实施例，由采样枪1、冷凝器7、干燥器6、和主机3构成。主机3由主机箱、流量计、调速抽气泵和单片机集成组装构成，流量计和调速抽气泵与单片机依次连接。采样枪1包括手柄、采样管12、安装在采样管头部的多级采样头9、连接在多级采样头前端的采样嘴8、S型皮托管11和热电偶10。采样管12、S型皮托管11和热电偶10均与手柄连接。冷凝器7和干燥器6设置在采样管的出气端与流量计之间，防止流量计及调速抽气泵等部件受腐蚀。冷凝器7一端与采样管12通过抽气管5连接，另一端与干燥器6通过烟气软管连接。干燥器6另一端通过烟气软管与流量计连接，流量计的另一端与调速抽气泵通过烟气软管连接。S型皮托管11通过导压管4与单片机连接，热电偶10通过信号线2与单片机连接。单片机根据烟气流量和烟气温度实时控制调速抽气泵的转速以调节采样管进气速度与烟气速度一致。
多级采样头9包括壳体94，壳体94尾部设有与采样管12头部可拆卸连接的接头95，通过该接头95将多级采样头9与采样管12连接。壳体94内部设置3级收尘单元，3级收尘单元沿烟气流向依次排列。各级收尘单元包括一块孔板91和一块收集板92，其中孔板91和收集板92在壳体94内沿烟气流向依次排列且两者间具有空间，其中孔板92的中部具有多个供烟气通过的通孔，收集板92的其中两侧边与壳体94之间具有间距，孔板91和收集板92之间的空间以及收集板92两侧边与壳体94内壁之间的间距形成烟气收尘单元的流动通道。收集板92朝向孔板的那一面上设有收尘膜93，该收尘膜93为涂抹了耐高温胶的聚四氟乙烯收尘膜或铝箔收尘膜。经过采样嘴进入多级采样头9的烟尘通过孔板91的通孔进入收尘单元的流动通道时，在惯性作用下粘附在收集板的收尘膜93上。进入采样管12的烟气依次与各级收尘单元接触，烟尘粘附在收尘膜上，使多级采样头9能高效采集烟尘。3级收尘单元的各个孔板91的通孔孔径各不相同，第1级收尘单元的孔板的通孔孔径在2~10mm之间；第2级收尘单元的孔板的通孔孔径在0.2~2mm之间；第3级收尘单元的孔板的通孔孔径在0.05~0.2mm之间；孔板91与收集板92的距离在1~4mm之间。采样嘴8口径不超过8mm，长度不超过60mm，其可拆卸地与多级采样头连接，可根据烟道内的烟气流速和温度，更换不同规格的采样嘴。。
采样枪1还包括加热装置，该加热装置为加热带套设在采样管12外部，用于加热采样枪1以防止采样枪1中出现凝结水。单片机具备采集、计算、输出、反馈控制功能，能够依据烟气流速变化情况，实时调整调速抽气泵转速和流量，并记录测试过程中的累积流量。
利用上述的低浓度烟尘采样装置的采样方法，包括以下步骤：
（1）在多级采样头9的各级收尘单元的收集板上安装涂抹了耐高温胶的收尘膜；
（2）预测烟气流速，对采样枪1安装合适口径的采样嘴8；
（3）向单片机内输入大气压力、采样点数目、被测烟气的湿度和含氧量等参数；
（4）加热采样枪1，加热装置采用大功率加热，加热温度不低于180oC，采样过程中不能出现凝结水，将采样枪1按迎气流方向放置在烟道截面内进行测试。测试时，单片机将通过采样嘴直径、烟气温度、全压、静压等数据，实时控制调整调速抽气泵的转速和流量，抽气泵的能力为抽气流量不小于50L/min、负压不小于-50kPa，保证采样嘴进气流速与烟气流速一致，并记录瞬时流量值和累积采气量，每次测试的累积采气量不低于1m3（标准状态）。
（5）测试完成后，利用收尘膜的增重之和除以调速抽气泵的累积采气量，可以得出测试期间的平均烟尘浓度。
燃煤电厂湿式电除尘器出口（低烟尘浓度、高湿度）烟道截面积为28.16m2，测得其烟气温度为52oC，含氧量为5.9%，含湿量为12%，平均流速为8.7m/s，采用上述低浓度烟尘采样装置及方法对其进行了两次烟尘浓度测试。两次采样分别收集烟尘4.6mg和3.5mg，对应的采气量分别为1.158m3和1.141m3，计算得到烟尘浓度分别为3.95mg/Nm3(6%O2)和3.05mg/Nm3(6%O2)，平均烟尘浓度为3.50mg/Nm3(6%O2)。

Claims (8)

1.一种低浓度烟尘采样装置，包括主机、采样枪、冷凝器和干燥器，所述采样枪包括手柄、以及与手柄连接的采样管、皮托管和热电偶，所述采样管的出气端与冷凝器、干燥器和主机依次连接，所述热电偶与和皮托管分别与主机连接，其特征在于，所述采样管的头部安装有多级采样头，多级采样头的前端设有采样嘴，所述多级采样头包括壳体以及壳体内设置的3级以上的收尘单元，所述的各级收尘单元沿烟气流动方向依次排列，进入采样管的烟气依次与各级收尘单元接触，烟尘被各收尘单元吸附，提高装置对烟尘采集效率。
2.根据权利要求1所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述的各级收尘单元均包括一块孔板和一块收集板，所述孔板和收集板在壳体内沿烟气流向依次排列且两者间具有空间，其中所述孔板的中部具有多个供烟气通过的通孔，所述收集板的其中两侧边与壳体之间具有间距，所述的孔板和收集板之间的空间以及收集板两侧边与壳体内壁之间的间距形成烟气收尘单元的流动通道，所述收集板朝向孔板的一面设有收尘膜，经过采样嘴进入多级采样头的烟尘，在惯性作用下粘附在收集板的收尘膜上。
3.根据权利要求2所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述收尘膜为涂抹了耐高温胶的聚四氟乙烯收尘膜或金属收尘膜。
4.根据权利要求3所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述多级采样头具有3级收尘单元。
5.根据权利要求4所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述3级收尘单元的孔板的通孔孔径各不相同，第1级收尘单元的孔板的通孔孔径在2~10mm之间；第2级收尘单元的孔板的通孔孔径在0.2~2mm之间；第3级收尘单元的孔板的通孔孔径在0.05~0.2mm之间；各级收尘单元的孔板与收集板的距离在1~4mm之间；所述采样嘴的口径不超过8mm，长度不超过60mm。
6.根据权利要求5所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述采样嘴与多级采样头可拆卸连接，所述多级采样头和采样管可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述采样枪还包括加热装置，该加热装置套设在采样管外部。
8.根据权利要求7所述的低浓度烟尘采样装置，其特征在于，所述主机包括流量计、调速抽气泵和单片机，所述调速抽气泵与单片机连接，所述皮托管与单片机连接，所述干燥器出口端与流量计和调速抽气泵依次连接，所述热电偶与单片机连接，所述单片机根据烟气流量和烟气温度实时控制调速抽气泵的转速以调节采样管进气速度与烟气速度一致。
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