CN210719861U

CN210719861U - 基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置

Info

Publication number: CN210719861U
Application number: CN201921456221.4U
Authority: CN
Inventors: 齐立强; 孙少波; 石磊
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2029-08-29

Abstract

本实用新型涉及一种基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置。该装置的冷凝管通路设置于伴热管线中，且上端与进气管相连，利用分段伴热管线可实现梯度温度冷凝，下端与气体流量计和空气泵相连，机器外壳设置去吸收液供应泵接口，待冷凝结束后可将管壁上冷凝产物冲出方便检测硫酸氢氨含量，在每一段伴热管前后都预留去吸收液入口和出口，通过一个分路开关控制吸收液的进出，含有冷凝产物的样液通过另一个分路开关与样液出口相连，单片机作为机器的中央处理器负责处理气体流量信息和控制电源等，温度处理系统与伴热管连接，并将温度信息传输给单片机，结果通过控制板上显示屏显示，便于操作人员控制调整冷凝过程。本发明自动化程度高、测量精度高。

Description

基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置

技术领域

本实用新型涉及硫酸氢氨采样领域，特别是涉及一种基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置及方法。

背景技术

我国能源结构中，煤炭资源使用占比达到60％以上，因此清洁、高效的利用煤炭，来控制大气污染物，已经成为社会的一种共识。在这样的背景下，国家2011年颁布《火电厂大气污染物排放标准》，代替原来03标准，将污染物排放要求提高，如图1。随后又提出超低排放的技术。这种技术指的是，采用多种污染物高效协同脱除，使得火电厂燃煤锅炉大气污染物排放浓度完全符合燃气机组排放限值，即：烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度不超过10mg/Nm³、35mg/Nm³、50mg/Nm³。

SCR法脱硝是目前超低排放改造中广泛使用的技术，但是改造之后空预器积灰明显、阻力增加，影响设备的稳定运行，存在较大隐患。现阶段认为加装SCR设备后生成的粘稠状的ABS是导致上述现象的重要原因。此外，在低负荷脱硝、中低催化剂抗SO2能力研究中，越来越的研究人员意识到研究抗硫酸盐沉积能力的重要性。因此，研究ABS的生成机理，有助于解决超低排放脱硝空预器堵灰问题和低负荷脱硝中低温催化剂投运问题。现阶段，还没有直接ABS测量技术，ABS的测量方法的提出也会推进ABS的研究工作。

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：

恒温水浴不便于现场操作，存在烫伤及电器短路风险

临时组装的玻璃仪器容易破损、气密性难以保证

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之一是提供一种集成度高、变量控制精度高、易于操作的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，包括进气管线、伴热管线组、吸收液供应泵、分路开关I、单片机、控制面板及控制器、显示器、空气泵、出气管线、气体流量计、样液出口、分路开关II、吸收液供应管、温度传感器、温度处理器；所述伴热管线组与进气通路连接，伴热管组下端与气体流量计和空气泵相连接；所述吸收液供应泵通过吸收液供应管与分路开关I连接；分路开关I、II都与伴热管线组的每段前后连接，其中分路开关II后部连接样液出口；所述温度传感器分别设置于三段伴热管内部，通过导线与温度信息处理器连接；所述气体流量计、控制面板及控制器、显示器、温度处理器、分路开关I、分路开关II、空气泵分别与单片机相连。

本装置采用伴热管线提供适合硫酸氢氨冷凝的温度环境，配合温度感知系统能精确控制冷凝过程的温度，保证硫酸氢氨的冷凝效果。

作为优选，伴热管线组水平布置。其优点在于，能延长气体在冷凝器中接触时间，且有利于吸收液的冲洗。

作为优选，使用伴热管线组能尽可能地减小加热区域的体积，并且实现维护简便的目的，利用电流热效应作为产热原理的伴热管线能通过调节电流实现对温度的精确控制。

本实用新型所要解决的技术问题之二是提供一种高效、简便的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样方法。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样方法，包括如下步骤：

S1.仪器通电预热并自检；

S2.关闭分路开关I、II，启动气体流量计，流量计将流量信息传输给单片机处理，设置加热温度，温度感知系统随之启动将温度信息传递给单片机，等待实际温度达到设置温度；

S3.打开空气泵，接通进气通路，根据实际流量显示，调整空气泵功率，进而实现气流速度调节；

S4.样气抽取结束后，断开进气口，随后依次关闭流量计、空气泵、伴热管线组，待管内温度降低，选择需要吸收的通路，打开相应的分路开关，同时各伴热管之间关闭连通，打开吸收液供应泵，收集样液待后续分析；

S5.吸收完毕后将分路开关调整为全部连通，将吸收液替换为去离子水冲洗一定时间，关闭分路开关，打开空气泵和烘干开关。

本方法采用冷凝控制法，并通过将冷凝管路设置在伴热管线内，从而使硫酸氢氨能够在装置中充分冷凝，进而提高采样效果。

作为优选，步骤S1中，自检项目包括电气短路、对气体流量计进行标定及各元器件是否正常运行。其优点在于，避免在采样过程中出现短路、泄露等问题，保证采样结果准确性。

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伴热管线组提供硫酸氢氨冷凝的环境温度，一方面便与精确控制冷凝温度，另一方面减小冷凝装置体积。

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、高效的硫酸氢氨采样作业。

3.由于本实用新型应用吸收液供应泵加压冲洗冷凝产物有利于提高吸收效率，提高测量精度。

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。

图中1：进气口；2：伴热管线组；3：吸收液供应泵；4：分路开关I；5：单片机；6：控制面板及控制器；7：显示器；8：空气泵；9：出气口；10：气体流量计；11：样液出口；12：分路开关II；13：吸收液供应管；14：温度传感器；15：温度处理器

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硫酸氢氨采样装置包括进气口1、伴热管线组2、吸收液液供应泵3、分路开关I4、单片机5、控制面板及控制器6、显示器7、空气泵8、出气口9、气体流量计10、样液出口11、分路开关II12、吸收液供应管13、温度传感器14、温度处理器15。

吸收液供应管13上设置分路开关I4，分路开关I4能控制三个伴热管分别与吸收液供应管13相通或断开，并实现三个伴热管能相互断开连通。

空气泵8设置在进气口1所在通路上，将样气抽出并控制样气在冷凝通路中的流动速度，保证冷凝效果。

温度传感器14与温度处理器15连接，温度传感器14将管内温度信息转化为电信号传输给温度处理器15，单独设立温度处理器15是为了降低单片机5的数据处理量保证温度信息能第一时间被转化。

单片机5分别与控制面板及控制器6、显示器7、气体流量计10、温度处理器15、空气泵8、分路开关I4、分路开关II12连接从而实现自动控制，探测器所得数字信号能通过单片机5进行转化成相应的物理量呈现在显示屏7上。使得本实施例集成化程度较高，能实现自动控制，避免传统采样方法中操作复杂、精度低等缺点，实现精确、高效的硫酸氢氨采样作业。

进气口1所在通路上设置气体流量计10能够检测气体流量，使操作人员能够随时根据实际情况调整冷凝速度。

伴热管线组2能提供150℃-350℃范围内任意三个恒温环境，从而实现温度阶梯，实现不同物质的同时分离，提高冷凝效率。

本实施例的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样方法，包括如下步骤：

S1.仪器通电预热并自检；

上述步骤S1中，自检项目包括电气短路、对气体流量计进行标定及各元器件是否正常运行。器件主要指伴热管线组2、吸收液液供应泵3、分路开关I4、单片机5、控制面板及控制器6、显示器7、空气泵8、气体流量计10、分路开关II12、温度传感器14、温度处理器15。

本实用新型通过控制冷凝法将烟气中的硫酸氢氨全部冷凝附着于版热管线组的内壁上，并通过吸收液充分吸收冷凝的硫酸氢氨液滴，待后续分析获得硫酸氢氨含量。分路开关能控制三个伴热管分别与吸收液供应管相通或断开，并实现三个伴热管能相互断开连通。采用单片机技术无需人工操作，系统集成化程度高，仅需采集样液即可，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，实现了硫酸氢氨取样的精确、高效作业，对研究SCR脱硝设备的硫酸氢氨浓度具有现实意义。

最后，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

1.一种基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，其特征是：包括进气管线，伴热管线组、吸收液供应泵、分路开关I、单片机、控制面板及控制器、显示器、空气泵、出气管线、气体流量计、样液出口、分路开关II、吸收液供应管、温度传感器、温度处理器；所述伴热管线组与进气通路连接，伴热管组下端与气体流量计和空气泵相连接；所述吸收液供应泵通过吸收液供应管与分路开关I连接；分路开关I、II都与伴热管线组的每段前后连接，其中分路开关II后部连接样液出口；所述温度传感器分别设置于三段伴热管内部，通过导线与温度信息处理器连接；所述气体流量计、控制面板及控制器、显示器、分路开关I、空气泵、分路开关II、温度处理器分别与单片机相连。

2.根据权利要求1所述的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，其特征是：所述的伴热管线组每一段为水平装载，相邻两段为竖直排列布置，且用普通石英弯管连接。

3.根据权利要求1所述的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，其特征是：所述伴热管线组能提供150℃-350℃范围内任意三个恒温环境，从而实现温度阶梯。

4.根据权利要求1所述的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，其特征是：所述伴热管线通过控制面板及控制器调整其中加热带中的电流大小实现温度可调。

5.根据权利要求1所述的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，其特征是：所述温度传感器和温度处理器构成温度感知系统，将管内温度信息传输给单片机处理并最终呈现到显示屏上。

6.根据权利要求1所述的基于控制冷凝法的硫酸氢氨采样装置，其特征是：所述吸收液供应泵、两个分路开关组成冷凝产物吸收系统，可将管内冷凝产物冲出，方便接下来测量含量。