CN206020115U - 一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置。该装置的蛇形冷凝管设置于控温箱中，且上端与进气管连接，下端与气液分离器连接；气液分离器还分别与样液排除泵和抽气管连接；吸收液导管一端位于吸收液储藏器内，另一端连接至蛇形冷凝管上端，吸收液导管上还设有吸收液供应泵；抽气管电磁阀和电子流量计分别设置在抽气管上；电子流量计、进气管电磁阀、抽气电磁阀、样液排出泵及吸收液供应泵分别与单片机连接。本实用新型自动化程度高、测量精度高。

Description

一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置

技术领域

本实用新型涉及三氧化硫采样领域，特别是一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置。

背景技术

我国以煤炭为主要能源供应格局在未来相当长的一段时间内不会发生实质性的改变，煤炭消费的过程中会产生大量的污染物质如：硫氧化物、氮氧化物、粉尘等，导致酸雨、雾霾等灾害性天气频发，近年三氧化硫所带来的直接、间接危害逐渐被业内人士所重视。国外已出台相关三氧化硫排放标准。燃煤电厂三氧化硫的生成途径主要有：煤燃烧过程中含硫物质被氧化及SCR脱硝装置催化剂将烟气中二氧化硫转化成三氧化硫。

燃煤烟气中三氧化硫的主要危害归纳为以下四点：

形成“蓝羽”现象、增加排烟不透明度。

低负荷工况SCR脱硝装置入口烟气温度低于催化剂最低连续运行温度要求，烟气中三氧化硫与脱硝装置喷入的氨反应生成硫酸氢铵，该物质沉积在催化剂孔隙，导致催化剂失活，催化剂使用周期缩短增加生产成本。为了避免硫酸氢铵对催化剂的影响，导致SCR脱硝装置退出运行，使电力企业面临巨大环保压力。

生成硫酸氢铵阻塞和腐蚀空气预热器，导致排烟温度升高、锅炉热效率降低，引风机出力增加、运行成本升高、甚至影响机组高负荷稳定运行。

烟气中形成H₂SO₄蒸汽导致低温腐蚀，导致烟风系统气密性降低。SO₃排放及控制正逐渐得到重视，研究燃煤电厂烟气中SO₃的分布及排放情况被行业及专家重视因此需要一种精确、高效的三氧化硫测试装置。

国内外现行的采样方法主要有：控制冷凝法和溶液吸收法。控制冷凝法其原理是样气在流经水浴蛇形管或螺旋管中产生的离心力，在离心力的作用下将雾滴状的三氧化硫及硫酸附着在螺旋管内壁面，应用吸收液溶解蛇形冷凝管内壁的三氧化硫及硫酸液滴，采集到三氧化硫样品待后续分析。溶液吸收法其原理是样气通过在冰浴中用吸收剂直接吸收烟气中的三氧化硫，吸收剂能够有效的防止二氧化硫被氧化，吸收后的样气通过双氧水洗气瓶后进入其他设备。

控制冷凝法得到了广泛应用，但是在应用过程中暴露出一些缺点，影响其测试精度，控制冷凝法缺点总结如下：

1、恒温水浴不便于现场操作，存在烫伤及电器短路风险；

2、临时组装的玻璃仪器容易破损、气密性难以保证；

3、系统集成化、自动化程度低，对操作人员要求较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构轻便、易于操作、能够实现自动控制的基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置，包括进气管电磁阀、进气管、控温箱、蛇形冷凝管、气液分离器、样液排出泵、抽气管电磁阀、吸收液储藏器、吸收液供应泵、抽气管、吸收液导管、电子流量计及单片机；蛇形冷凝管设置于控温箱中，且上端与进气管连接，下端与气液分离器连接；气液分离器还分别与样液排除泵和抽气管连接；吸收液导管一端位于吸收液储藏器内，另一端连接至蛇形冷凝管上端，吸收液导管上还设有吸收液供应泵；抽气管电磁阀和电子流量计分别设置在抽气管上；电子流量计、进气管电磁阀、抽气电磁阀、样液排出泵及吸收液供应泵分别与单片机连接。

本装置采用控温箱提供适合三氧化硫冷凝的温度环境，配合蛇形冷凝管能够保证三氧化硫的冷凝效果。

作为优选，蛇形冷凝管竖直布置。其优点在于，便于冷凝后的样品富集，且有利于吸收液冲洗过程中吸收液自上向下流动。

作为优选，控温箱的能够提供60-110℃范围内的任一恒温环境。其优点在于，在此温度范围内，三氧化硫能够充分地在蛇形冷凝管中进行冷凝。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于本实用新型采用控温箱提供适合三氧化硫冷凝的温度环境，一方面便于现场操作，另一方面也不存在烫伤及电器短路风险。

2、由于本实用新型集成化程度较高，能够实现自动控制，避免传统采样方法中玻璃仪器易损坏、装置气密性较低及水浴加热操作复杂、危险等因素影响，能够实现精确、高效的三氧化硫采样作业。

3、由于本实用新型应用竖直布置的蛇形冷凝管便于冷凝后的样品富集，且有利于吸收液冲洗过程中吸收液自上向下流动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的装置结构示意图。

标号说明：

1、进气管 101、进气管电磁阀

2、控温箱 3、蛇形冷凝管

4、气液分离器 5、样液排出泵

6、抽气管电磁阀 7、电子流量计

8、吸收液储藏器 9、吸收液供应泵

10、单片机 11、抽气管

12、吸收液导管

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例的基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置包括进气管1、控温箱2、蛇形冷凝管3、气液分离器4、样液排出泵5、抽气管11、电磁阀6、吸收液储藏器8、吸收液供应泵9、吸收液导管12、单片机10和设有真空泵的电子流量计7。

进气管1上设有进气管电磁阀101，进气管电磁阀101为三通阀，能够切换样气、空气及关闭气路。

单片机10分别与电子流量计7、进气管电磁阀101、抽气电磁阀、样液排出泵5及吸收液供应泵9连接，从而实现自动控制。从而使得本实施例集成化程度较高，能够实现自动控制，避免传统采样方法中玻璃仪器已损坏、装置气密性较低及水浴加热操作复杂、危险等因素影响，实现精确、高效的三氧化硫采样作业。

蛇形冷凝管3竖直布置于控温箱2中，样气自上向下流动；且蛇形冷凝管3上端与进气管1连接，下端与气液分离器4连接。蛇形冷凝管3长度应保证样气温度降至酸露点温度、且保证三氧化硫有足够的冷凝距离。

气液分离器4与连接样液排出泵5连接。气液分离器4能够收集少量未吸附在蛇形冷凝管3中三氧化硫基硫酸液滴，同时将气体分离并排出。

抽气管11上设有抽气管电磁阀6和电子流量计7，抽气管电磁阀6一端与气液分离器4连接，另一端与电子流量计7通过连接。电子流量计7可设定流量，实现恒定流速采样，并自动记录、传输采样信息至单片机10，进而提高本装置采样的精确性。气液分离器4也布置于控温箱2中。

吸收液导管12一端位于吸收液储藏器8内，另一端连接至蛇形冷凝管3上端，吸收液导管12上还设有吸收液供应泵9。吸收液供应泵9出力应保证吸收液能够完全吸收冷凝在蛇形冷凝管3内壁的的三氧化硫及硫酸液滴。

控温箱2能够根据试验需求提供60-110℃范围内的恒温环境。

本实施例的采样过程包括如下步骤：

S1.仪器通电自检；

S2.打开进气管电磁阀101(样气侧)及抽气管电磁阀6，关闭样液排出泵5及吸收液供应泵9，启动电子流量计7，样气经蛇形冷凝管3冷凝样气中的三氧化硫及硫酸液滴；

S3.样气抽取结束后关闭进气管电磁阀101、抽气管电磁阀6、样液排出泵5和电子流量计7，电子流量计7将样气体积传输至单片机10，打开吸收液供应泵9，吸收液冲洗蛇形冷凝管3，充分溶解蛇形冷凝管3中的三氧化硫及硫酸冷凝液，开启样液排出泵5，收集样液待后续分析；

S4.吸收液冲洗蛇形冷凝管3后，关闭吸收液供应泵9和样液排出泵5，启动进气管电磁阀101(空气侧)、抽气管电磁阀6及电子流量计7，其间控温箱2始终保持工作温度不变，通过抽吸空气将蛇形冷凝管3中的吸收液排除，待蛇形冷凝管3中吸收液全部排出；

S5.重复步骤S2至S4继续采样，直至采样结束。

上述的步骤S1中，自检项目包括电气短路、对电子流量计进行标定、检查系统气密性以及各器件是否正常运行。器件主要是指控温箱2、样液排出泵5、吸收液供应泵9、进气管电磁阀101和抽气管电磁阀6。

本实用新型通过控制冷凝法将烟气中的三氧化硫全部冷凝附着于蛇形冷凝管3内壁上，并通过吸收液充分吸收冷凝的三氧化硫及硫酸液滴，待后续分析获得三氧化硫含量。进气管电磁阀101为三通阀，可通样气、空气或者关闭气路。采用单片机10技术无需人工操作，系统集成化程度高，仅需定期取样，大大提高系统的自动化运行程度，同时结合液晶显示技术实时获取相关采样数据。本实用新型克服了传统方法系统结构复杂、操作繁琐、系统稳定性低的缺点，实现了三氧化硫取样的便携、高效作业，对研究燃煤设备的烟气中三氧化硫浓度具有现实意义。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置，其特征是：包括进气管电磁阀、进气管、控温箱、蛇形冷凝管、气液分离器、样液排出泵、抽气管电磁阀、吸收液储藏器、吸收液供应泵、抽气管、吸收液导管、电子流量计及单片机；所述的蛇形冷凝管设置于控温箱中，且上端与进气管连接，下端与气液分离器连接；所述的气液分离器还分别与样液排除泵和抽气管连接；所述的吸收液导管一端位于吸收液储藏器内，另一端连接至蛇形冷凝管上端，吸收液导管上还设有吸收液供应泵；所述的抽气管电磁阀和电子流量计分别设置在抽气管上；所述的电子流量计、进气管电磁阀、抽气电磁阀、样液排出泵及吸收液供应泵分别与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置，其特征是：所述的蛇形冷凝管竖直布置。

3.根据权利要求1所述的一种基于控制冷凝法的便携式三氧化硫采样装置，其特征是：所述的控温箱能够提供60-110℃范围内的任一恒温环境。