CN214749266U - 一种微压式便携烟气预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微压式便携烟气预处理装置，涉及烟气预处理技术领域，包括内嵌式过滤器、机壳，所述内嵌式过滤器的输出端固定套接有外骨，所述外骨的内部固定安装有气路管，所述气路管的外壁固定安装有加热组件，所述外骨的右侧内部固定安装有控制电路，本实用新型以“霜、气”分离替代了现有烟气预处理装置“水、气”分离的干燥形式，当烟气进入低温干燥室内后，水气被0～‑10℃的低温迅速凝结成霜，从而失去对气体溶解性和吸附能力，提高了对高温高湿烟气的处理能力。

Description

一种微压式便携烟气预处理装置

技术领域

本实用新型涉及烟气预处理技术领域，尤其涉及一种微压式便携烟气预处理装置。

背景技术

近年来，环境管理的要求不断提升，超低排放的标准陆续颁布并实施，以二氧化硫为例，排放限值最低为30mg/Nm3。排放企业响应国家政策对治理设施进行了超低排放改造，“湿法”脱硫脱硝净化设施效果显著，被大量应用，导致烟气中湿度(水气)明显增加。

固定污染源烟气中存在粉尘颗粒和湿度(水气)，对烟气分析结果产生较大干扰，烟气预处理装置是去除烟气中粉尘颗粒和湿度(水气)的前处理设备。

目前，粉尘颗粒均利用滤芯过滤方式实现；去除湿度(水气)方法有半导体冷凝法也称帕尔贴(Peltier)冷凝法和渗透膜式(Nafion)干燥法两种。

半导体冷凝法：，现有便携式半导体冷凝法预处理装置一般采用两级制冷(单级制冷极限温差约为30℃)，制冷温差约在50～60℃，考虑到高温烟气被抽出烟道后的自然降温，这类预处理装置可满足约160℃以下的监测口需求，使用时还需要有较好的散热环境。当环境温度较高(﹥40℃)时散热性能明显下降，无法将高温(烟温﹥160℃)高湿(含湿量﹥20％)烟气快速冷却至4℃(露点温度)以下，干燥能力下降，不能满足烟气分析仪对湿度(水气)去除率的要求。

渗透膜干燥法：Nafion是对水气具有高度选择性的半渗透膜，含有羟基(-OH)是Nafion唯一可以通过物质，在渗透水气的过程中，氨、二氧化硫等易溶于水的气体会有一定的吸附损失；Nafion去除水气的过程会保持一种平衡，即Nafion内外气体湿度相差越大，水气从高湿度流向低湿度方向的流动性越好。也就是说，当使用环境的湿度较高且与烟气湿度相差不大时，其去除湿度(水气)的性能会明显下降。另外Nafion的热稳定性在160℃附近，在长时间高温或含盐的烟气状态下工作，会使其失去干燥能力。

以上两种预处理装置虽原理不一样，但干燥过程均以“水、气”分离的形式来实现。

实际工作中发现以上预处理装置对高温(烟温﹥160℃)高湿(含湿量﹥20％)烟气中湿度(水气)的去除率不够，残留的湿度(水气)对烟气分析结果产生较大干扰，为提高预处理能力开展此项研发。

现有的烟气预处理装置存在技术问题：

1、以+(2～4)℃设计干燥露点温度，理论上满足使用，但对高温高湿烟气处理能力不够充分。

2、温度传感器大都安装于加热或冷凝组件位置，待测烟气真实温度与预处理装置显示温度存在差异。

3、现有预处理装置的原理决定了预处理的制冷量较小，冬、夏两季和南北区域的温差，对使用环境要求较高。

4、现有预处理装置干燥过程中冷凝水的排出有主、被动两种形式。主动式排水分为两种，一种是定时排水：由操作人员在装置上设置排水时长和间隔时长。另一种是蠕动泵排水：冷凝水产生后顺着导流槽被蠕动泵的负压吸出。被动式排水：冷凝水在测试气流的推动下流入冷凝水集水器，测试结束后取下集水器排出。上述排水方式均无法避免冷凝水与被测气体接触，存在对烟气中待测物质吸附的现象。

5、粉尘颗粒过滤器大都装置在最前端，加热组件不能对其进行加热，在低温高湿烟气测试过程中易在过滤器表面形成水膜，对被烟气中待测物质产生吸附，严重时导致气阻影响进气量。

6、预处理装置对被测烟气的湿度(水气)去除率不高，易导致测试结果受湿度(水气)的干扰，烟气分析数据失真。

根据二氧化硫、二氧化氮、氨、硫化氢、一氧化氮、氧、一氧化碳是固定污染源烟气监测常规指标，在一个标准大气压下，这几种气体的沸点分别为：-10℃、-21.2℃、-33.5℃、-60.4℃、-151℃、-183℃、-192℃，若温度保持在-10℃以上，这几种物质均以气态形式存在；水的熔点为0℃，在此温度以下可保持固态，本实用新型考虑到这几种物质物理特性，并针对上述现有预处理装置技术不足之处，从预处理装置干燥形式、结构进行了创新优化，进而提出的一种微压式便携烟气预处理装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种微压式便携烟气预处理装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种微压式便携烟气预处理装置，包括内嵌式过滤器、机壳，所述内嵌式过滤器的输出端固定套接有外骨，所述外骨的内部固定安装有气路管，所述气路管的外壁固定安装有加热组件，所述外骨的右侧内部固定安装有控制电路，所述气路管的输出端固定连接有三通，所述三通的另一端螺纹连接有软管螺母，所述软管螺母的另一端螺纹连接有加热软管，所述外骨的底端固定安装有信号控制，所述外骨的外壁固定安装有电源线；

所述机壳的顶部两侧分别设置有进气口、出气口，所述进气口的输出端固定连接有进气管，所述机壳的内部固定安装有低温干燥室，所述低温干燥室的内部固定安装有导流隔板，所述低温干燥室的底部固定安装有锥形导流底，所述机壳的内部固定安装有压缩机，所述低温干燥室的内壁固定安装有保温层，所述机壳的顶部固定安装有电源插座，所述机壳的顶端固定安装有控数显屏，所述机壳的外部固定安装有电源开关。

优选的，所述外骨的外壁固定安装有第一散热器。

优选的，所述机壳的内部固定安装有位于压缩机一侧的电子风扇，所述电子风扇的外壁固定安装有第二散热器。

优选的，所述机壳的顶端固定连接有提把，所述机壳的底部外壁固定安装有橡皮脚，所述橡皮脚为四个，且分别位于机壳的底部四周。

优选的，所述气路管的内部固定安装有第一温度传感器，所述加热软管的内部固定安装有第二温度传感器，所述低温干燥室的内部固定安装有低温传感器。

优选的，所述信号控制、加热组件、第一温度传感器、第二温度传感器均与控制电路电性连接，所述信号控制、加热组件、第一温度传感器、第二温度传感器、控制电路均与电源线电性连接。

优选的，所述加热软管的输出端与进气口的输入端相连接，所述进气管的输出端与低温干燥室的输入端相连通，所述进气管为伞型，所述出气口的输出端与出气口的输入端相连通。

优选的，所述低温干燥室的底部位于锥形导流底的一侧固定连接有排水管，所述排水管的外壁固定安装有电磁阀。

优选的，所述电源插座、电源开关电性连接，所述控数显屏、压缩机、低温传感器、电磁阀、电子风扇均与电源开关电性连接，所述压缩机、低温传感器、电子风扇、电磁阀均与控数显屏电性连接。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中，将烟气干燥时+(2～4)℃露点温度降至0℃～-10℃且任意可调，以“霜、气”分离替代了现有烟气预处理装置“水、气”分离的干燥形式。当烟气进入低温干燥室内后，水气被0～-10℃的低温迅速凝结成霜，从而失去对气体溶解性和吸附能力，提高了对高温高湿烟气的处理能力。

2、本实用新型中，制冷能力是保证烟气中湿度(水气)去除率的关键，而制冷性能是否能得到最大利用其关键在于是否能有效散热，本实用新型增加了散热器与风扇组合，改变了现有半导体冷凝装置只有风扇散热的状态，提升了散热能力，改善了因冬、夏两季和南北区域温差对预处理使用的局限性。

3、本实用新型中，第一温度传感器方便时刻检测气路管内的温度情况，第二温度传感器方便时刻检测加热软管内温度情况，低温传感器测试干燥后烟气温度，输出温控信号，温度传感器调整位置后能更真实的反应被测气体的温度变化，对去除湿度(水气)予以支撑。

4、本实用新型中，本实用新型以“霜、气”分离形式进行干燥，测试过程中无冷凝水排出，避免的冷凝水吸附现象。

5、本实用新型中，外骨、加热软管的加热温度可分别设置120～200℃、120～160℃，确保被测烟气在进入冷凝干燥部分前被充分气化。

6、本实用新型中，粉尘颗粒过滤器设计为内嵌式，可与“外骨”同体加热至120～200℃，保持干燥，避免产生水膜，杜绝了吸附与气阻现象。

7、本实用新型中，前加热部分增加了三通的设计，可在固定污染源VOC烟气采样时单独使用外骨加热功能，后端的三通，一路能够用于注射器进行采样。

总之，本实用新型中，一种微压式便携烟气预处理装置在高温高湿状态下，保持着较高的湿度(水气)去除率，减少了湿度(水气)对烟气分析结果的干扰。

附图说明

图1为本实用新型的一种微压式便携烟气预处理装置的内嵌式过滤器、外骨结构示意图。

图2为本实用新型的一种微压式便携烟气预处理装置的机壳、低温干燥室、进气管的结构示意图。

图3为本实用新型的一种微压式便携烟气预处理装置的机壳的侧视图。

图4为本实用新型的一种微压式便携烟气预处理装置的机壳的俯视图。

图5为“微压式、半导体、渗透膜”三种预处理装置比对数据折线示意图。

图中标号：1、内嵌式过滤器；2、外骨；3、气路管；4、加热组件；501、第一温度传感器；502、第二温度传感器；6、控制电路；7、信号控制；8、第一散热器；9、三通；10、软管螺母；11、加热软管；12、电源线；13、机壳；14、进气口；15、出气口；16、提把；17、电源插座；18、控数显屏；19、低温干燥室；20、进气管；21、导流隔板；22、锥形导流底；23、压缩机；24、保温层；25、第二散热器；26、低温传感器；27、电磁阀；28、电源开关；29、电子风扇；30、橡皮脚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

如附图1至附图4所示：

一种微压式便携烟气预处理装置，包括内嵌式过滤器1、机壳13，内嵌式过滤器1用去除测试烟气中的粉尘颗粒，被加热组件4包裹与气路管3同步加热被测烟气，机壳13为机体外壳，内嵌式过滤器1的输出端固定套接有外骨2，外骨2的内部固定安装有气路管3，气路管3为烟气通道，气路管3的外壁固定安装有加热组件4，加热组件4加热气路管壁至140℃以上，确保气路中水保持气相状态；

外骨2的右侧内部固定安装有控制电路6，气路管3的输出端固定连接有三通9，三通9烟气分析测试时常闭，烟气采样时VOC、有加热需求打开，方便外接烟气采样器，三通9的另一端螺纹连接有软管螺母10，软管螺母10为外骨2部分与加热软管11的连接与密封，软管螺母10的另一端螺纹连接有加热软管11，加热软管11加热气路管3壁至140℃以上，确保气路中水保持气相状态；

外骨2的底端固定安装有信号控制7，控制电路6和信号控制7，设置温度和控制加热组件4的工作状态，外骨2的外壁固定安装有电源线12，电源线12为整个电路供电；

机壳13的顶部两侧分别设置有进气口14、出气口15，进气口14连接用与连接加热软管11输出端，出气口15连接烟气分析仪的输入端，进气口14的输出端固定连接有进气管20；

机壳13的内部固定安装有低温干燥室19，低温干燥室19对进入低温干燥室19的烟气降温脱水干燥，低温干燥室19的内部固定安装有导流隔板21，导流隔板21使进入低温干燥室19的烟气形成回流，保障干燥效率，低温干燥室19的底部固定安装有锥形导流底22，锥形导流底22便于停机后低温干燥室19内的霜融化无残留排出，机壳13的内部固定安装有压缩机23，压缩机23给低温干燥室19提供制冷，同时压缩机23采用全封闭旋转式直流变频微型压缩机制冷，且采用替代氟里昂的HFC-14a作为冷媒；

低温干燥室19的内壁固定安装有保温层24，保温层24保障低温干燥室19温度不受环境温度影响，机壳13的顶部固定安装有电源插座17，电源插座17为整个电路供电，机壳13的顶端固定安装有控数显屏18，控数显屏18设置温度及显示低温干燥室19内烟气温度，机壳13的外部固定安装有电源开关28，电源开关28开关机。

其中：

a、外骨2的外壁固定安装有第一散热器8，第一散热器8控制外部的散热，保障电子器件的工作环境。

b、机壳13的内部固定安装有位于压缩机23一侧的电子风扇29，电子风扇29的外壁固定安装有第二散热器25，第二散热器25给压缩机23散热，电子风扇29给第二散热器25及其它需散热器件通风散热。

c、机壳13的顶端固定连接有提把16，提把16便于运输，机壳13的底部外壁固定安装有橡皮脚30，橡皮脚30为四个，且分别位于机壳13的底部四周，橡皮脚30用于机体的稳固放置。

d、气路管3的内部固定安装有第一温度传感器501，第一温度传感器501方便时刻检测气路管3内的温度情况，加热软管11的内部固定安装有第二温度传感器502，第二温度传感器502方便时刻检测加热软管11内温度情况，低温干燥室19的内部固定安装有低温传感器26，低温传感器26测试干燥后烟气温度，输出温控信号。

其中：

e、信号控制7、加热组件4、第一温度传感器501、第二温度传感器502均与控制电路6电性连接，信号控制7、加热组件4、第一温度传感器501、第二温度传感器502、控制电路6均与电源线12电性连接。

f、加热软管11的输出端与进气口14的输入端相连接，进气管20的输出端与低温干燥室19的输入端相连通，进气管20为伞型，伞型的进气管20能够防止高湿烟气在低温干燥室19的管口结霜阻塞气路，进气管20选用聚四氟乙烯为原材料，出气口15的输出端与出气口15的输入端相连通。

g、低温干燥室19的底部位于锥形导流底22的一侧固定连接有排水管，排水管的外壁固定安装有电磁阀27，电磁阀27开机封闭排水通道，关机开启排水通道。

h、电源插座17、电源开关28电性连接，控数显屏18、压缩机23、低温传感器26、电磁阀27、电子风扇29均与电源开关28电性连接，压缩机23、低温传感器26、电子风扇29、电磁阀27均与控数显屏18电性连接。

本实施例的具体使用方式与作用：

本实用新型使用时，烟气经过内嵌式过滤器1去除粉尘颗粒，封闭三通9，连接电源线12，通过控制控制电路6设置加热温度，控制加热组件4工作，将外骨2、气路管3加热温度分别设置120～200℃、120～160℃，确保被测烟气被充分气化，气化后的烟气通过加热软管11、进气口14进入低温干燥室19内；

打开电源开关28，电磁阀27关闭排水通道，通过温控数显屏设置温度0～-10℃，压缩机23给低温干燥室19制冷，第二散热器25给压缩机23内制冷剂散热，电子电子风扇29给散热器散热；

烟气在0～-10℃状态下干燥脱水，通过过导流隔板21，使进入低温干燥室19的烟气形成回流，保障干燥效率通过低温传感器26测试实时烟气温度后从出气口15将已干燥的烟气输入后端的烟气分析仪器；

测试完毕，关闭电源开关28，电磁阀27打开，低温干燥室19内凝结的霜自行融化，经锥形导流底22充分排出；

当需要对烟气进行采样时，同理，烟气经过内嵌式过滤器1去除粉尘颗粒，烟气在2内已被加热的3和11充分气化，开启三通9，将VOC注射器在三通9处进行采样。

上述结构及过程请参阅图1-4。

实施例二：

实验

“微压式、半导体、渗透膜”三种预处理装置的高温、恒温、加湿测试：

1、设备与气体：微压式、半导体、渗透膜三种预处理装置各一台；便携式湿度校准仪(型号：PHG60H)；烟气分析仪(型号Testo350)；二氧化硫标准气(78μmol/mol)。

2、温度与湿度：全过程恒温180℃；含湿量从0～30％递增，每次递增5％；室内环境温度20℃，相对湿度35％。

3、频次与时间：每种预处理装置在每个含湿量梯度分别测试3次，每次测试时长3分钟后取均值记录。

4、分析与结论请参阅图5所示：为减少测试过程误差，本次测试采用同一台烟气分析仪、二氧化硫标准气(78μmol/mol)。

含湿度：0.1％时，“微压式”预处理最大偏差2μmol/mol，“半导体、渗透膜”两种预处理最大偏差2μmol/mol。

含湿度：10.1％时，“微压式”预处理最大偏差2μmol/mol，“半导体、渗透膜”两种预处理最大偏差4μmol/mol。

含湿度：14.9％时，“微压式”预处理最大偏差3μmol/mol，“半导体、渗透膜”两种预处理最大偏差16μmol/mol。

含湿度：20.0％时，“微压式”预处理最大偏差4μmol/mol，“半导体、渗透膜”两种预处理最大偏差30μmol/mol。

含湿度：24.5％时，“微压式”预处理最大偏差4μmol/mol，“半导体、渗透膜”两种预处理最大偏差37μmol/mol。

含湿度：29.5％时，“微压式”预处理最大偏差4μmol/mol，“半导体、渗透膜”两种预处理最大偏差54μmol/mol。

结论：180℃高温、含湿量在10％以下时，三种预处理湿度去除率相近。含湿量增至15％时，“半导体、渗透膜”两种预处理湿度去除率有所下降；含湿量在20～25～30％时，“半导体、渗透膜”两种预处理对湿度去除能力成阶梯式大幅下降，已不能满足使用需求，“微压式”预处理在180℃高温、含湿量0.1～30％全过程中均保持较好的湿度去除率。

综上所述，本实用新型，一种微压式便携烟气预处理装置在高温高湿状态下，保持着较高的湿度(水气)去除率，减少了湿度(水气)对烟气分析结果的干扰。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微压式便携烟气预处理装置，包括内嵌式过滤器(1)、机壳(13)，其特征在于，所述内嵌式过滤器(1)的输出端固定套接有外骨(2)，所述外骨(2)的内部固定安装有气路管(3)，所述气路管(3)的外壁固定安装有加热组件(4)，所述外骨(2)的右侧内部固定安装有控制电路(6)，所述气路管(3)的输出端固定连接有三通(9)，所述三通(9)的另一端螺纹连接有软管螺母(10)，所述软管螺母(10)的另一端螺纹连接有加热软管(11)，所述外骨(2)的底端固定安装有信号控制(7)，所述外骨(2)的外壁固定安装有电源线(12)；

所述机壳(13)的顶部两侧分别设置有进气口(14)、出气口(15)，所述进气口(14)的输出端固定连接有进气管(20)，所述机壳(13)的内部固定安装有低温干燥室(19)，所述低温干燥室(19)的内部固定安装有导流隔板(21)，所述低温干燥室(19)的底部固定安装有锥形导流底(22)，所述机壳(13)的内部固定安装有压缩机(23)，所述低温干燥室(19)的内壁固定安装有保温层(24)，所述机壳(13)的顶部固定安装有电源插座(17)，所述机壳(13)的顶端固定安装有控数显屏(18)，所述机壳(13)的外部固定安装有电源开关(28)。

2.根据权利要求1所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述外骨(2)的外壁固定安装有第一散热器(8)。

3.根据权利要求1所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述机壳(13)的内部固定安装有位于压缩机(23)一侧的电子风扇(29)，所述电子风扇(29)的外壁固定安装有第二散热器(25)。

4.根据权利要求1所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述机壳(13)的顶端固定连接有提把(16)，所述机壳(13)的底部外壁固定安装有橡皮脚(30)，所述橡皮脚(30)为四个，且分别位于机壳(13)的底部四周。

5.根据权利要求1所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述气路管(3)的内部固定安装有第一温度传感器(501)，所述加热软管(11)的内部固定安装有第二温度传感器(502)，所述低温干燥室(19)的内部固定安装有低温传感器(26)。

6.根据权利要求5所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述信号控制(7)、加热组件(4)、第一温度传感器(501)、第二温度传感器(502)均与控制电路(6)电性连接，所述信号控制(7)、加热组件(4)、第一温度传感器(501)、第二温度传感器(502)、控制电路(6)均与电源线(12)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述加热软管(11)的输出端与进气口(14)的输入端相连接，所述进气管(20)的输出端与低温干燥室(19)的输入端相连通，所述进气管(20)为伞型，所述出气口(15)的输出端与出气口(15)的输入端相连通。

8.根据权利要求1所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述低温干燥室(19)的底部位于锥形导流底(22)的一侧固定连接有排水管，所述排水管的外壁固定安装有电磁阀(27)。

9.根据权利要求8所述的一种微压式便携烟气预处理装置，其特征在于，所述电源插座(17)、电源开关(28)电性连接，所述控数显屏(18)、压缩机(23)、低温传感器(26)、电磁阀(27)、电子风扇(29)均与电源开关(28)电性连接，所述压缩机(23)、低温传感器(26)、电子风扇(29)、电磁阀(27)均与控数显屏(18)电性连接。

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