CN220625901U - 一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，它包括采样探头、采样系统、控制系统、风机系统，所述采样系统包括采集室以及设置在采集室内的测量室、稀释空气分布器、差压变送器、温度测量仪表，测量室内顶部设有光学传感器，底部设有测量室高温烟气出口，测量室高温烟气出口与采集室连通；采集室一侧底部设有稀释空气连接管，稀释空气连接管一端与混合风管连接，另一端与稀释空气分布器的输入端连接，稀释空气分布器的输出端与测量室连通，且稀释空气分布器与风机系统连接；差压变送器和温度测量仪表均设置在采集室顶端，所述差压变送器、温度测量仪表、光学传感器、风机系统均与控制系统电性连接。该装置能够提升采样便捷性。

Description

一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置

技术领域

本实用新型涉及脱硫脱硝废气收集检测领域，具体为一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置。

背景技术

炭黑生产产生的废烟气中通常含有对环境和人体有害的氮氧化物、硫化物等，需要进行脱硫脱硝处理后才能进行排放，脱硫脱硝处理后还需要进行取样检测，判断烟气中粉尘浓度是否达到排放标准。取样时需要使用探管采集样品，再通过电加热管道将烟雾传输到烟雾处理系统，然后经过过滤、稀释等处理后，进行相应的检测以采集数据。这一系列流程较为繁琐，耗时较长，稀释程度不易控制；且由于燃烧后的废气温度较高，具有一定的毒性、腐蚀性，因此现有的取样器容易受损，更换频率高，增加了损耗成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，以提升采样便捷性和精准度。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。

一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，采样探头、采样系统、控制系统、风机系统，所述采样探头包括取样内管、稀释风管、混合风管，取样内管前端部设有弯管，弯管能够探入脱硫脱硝塔内采集原烟气样品；混合风管设置在取样内管后端，稀释风管包绕设置在取样内管和混合风管的外侧，用于输入稀释空气；所述取样内管和稀释风管均与混合风管连通；

所述采样系统包括采集室以及设置在采集室内的测量室、射流泵、稀释空气分布器、差压变送器、温度测量仪表，所述测量室内顶部设有光学传感器，底部设有测量室高温烟气出口，测量室高温烟气出口与采集室连通；采集室一侧底部设有稀释空气连接管，稀释空气连接管一端与混合风管连接，另一端与稀释空气分布器的输入端连接，稀释空气分布器的输出端与测量室连通，且稀释空气分布器与风机系统连接；差压变送器和温度测量仪表均设置在采集室顶端，差压变送器用于检测采集室内压差，温度测量仪表用于检测采集室内温度；

所述采集室另一侧分别设有空气入口连接管和空气出口连接管，空气入口连接管作为外部干净环境空气入口，射流泵输入端与空气入口连接管连接，射流泵输出端与空气出口连接管连接，射流泵上还连接有一光学传感器自吹扫风管，光学传感器自吹扫风管输入端与空气入口连接管连接，光学传感器自吹扫风管输出端分别与空气出口连接管和测量室连接；光学传感器自吹扫风管的输出端设有一个球阀；

所述射流泵、差压变送器、温度测量仪表、光学传感器、风机系统均与控制系统电性连接。

进一步地，所述空气出口连接管的出口处也设有一个球阀。

进一步地，所述稀释空气连接管与混合风管之间还设有稀释空气加热器，稀释空气加热器与控制系统电性连接，用于将混合空气加热至露点温度以上。

进一步地，所述测量室高温烟气出口处设有控制电磁阀，控制电磁阀与控制系统电性连接。

进一步地，所述稀释风管进气口处设有流量控制阀，流量控制阀可以是手动控制阀或自动控制阀，采用自动控制阀时通过控制系统电性连接控制。

进一步地，所述风机系统采用风送风机将气体泵入测量室内，控制系统可以采用集成单片机进行控制。

与现有技术相比，本实用新型的采样装置具有以下优点：

（1）通过采样探头、采样系统和风机系统控制能够实现原烟气样品与稀释空气自动混合，同步完成采集、稀释工作，提升了采样工作的自动性，节省了采样流程和时间。

（2）稀释风管设置在取样内管外部，稀释空气能对取样内管起到降温的作用，降低采样探头的损坏风险，减少损耗成本。

（3）设有射流泵、光学传感器自吹扫风管等，既能够对测量室内进行吹扫清理，使测量室、光学传感器保持清洁，以保障下次测量的准确度，又能够将测量完的样品气体进行进一步稀释，以保障样品的安全排放。

（4）设有差压变送器、温度测量仪表，能够监测采集室内气压和温度变化情况，监测气体输送状态，以免气体泄漏无法及时发现检修。

附图说明

图1为本实用新型一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置采样探头的结构示意图。

图3为本实用新型一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置采样系统的结构示意图。

图中：

1-烟气方向，2-采样探头，3-采样系统，4-控制系统，5-风机系统；

21-取样内管，22-稀释风管，23-混合风管，24-弯管；

31-光学传感器，32-测量室，33-射流泵，34-球阀，35-稀释空气分布器，36-差压变送器，37-光学传感器自吹扫风管，38-空气出口连接管，39-空气入口连接管，310-温度测量仪表，311-稀释空气连接管，312-稀释空气加热器，313-控制电磁阀，314-测量室高温烟气出口，315-采集室。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

如图1~图3所示的一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，采样探头2、采样系统3、控制系统4、风机系统5，所述采样探头2包括取样内管21、稀释风管22、混合风管23，取样内管21前端部可拆卸式连接有弯管24，取样内管21、弯管24采样耐高温材料制成，弯管24能够探入脱硫脱硝塔内采集原烟气样品，由于脱硫脱硝塔内烟气方向1通常是朝上的，设置开口朝下的弯管24，有利于导入烟气；混合风管23设置在取样内管21后端，稀释风管22包绕设置在取样内管21和混合风管23的外侧，稀释风管22侧壁上设有过滤网，且能够与外部空气连通，用于输入干净的环境空气稀释原烟气样品；稀释风管22进气口设置在前端、后端或侧壁上均可，所述稀释风管22进气口处设有流量控制阀，流量控制阀可以是手动控制阀或自动控制阀，采用自动控制阀时与控制系统4电性连接，通过控制系统4自动控制。本实施例中，所述取样内管21的后端、稀释风管22的中部均与混合风管23连通，即混合风管23的进气口设置在取样内管21与混合风管23相接处。

所述采样系统3包括采集室315以及设置在采集室315内的测量室32、射流泵33、稀释空气分布器35、差压变送器36、温度测量仪表310，所述测量室32内顶部设有光学传感器31，底部设有测量室高温烟气出口314，测量室高温烟气出口314与采集室315连通，测量室高温烟气出口314处还设有控制电磁阀313，控制电磁阀313与控制系统4电性连接，用于控制测量室32内气体的排放；采集室315一侧底部设有稀释空气连接管311，稀释空气连接管311一端与混合风管23连接，另一端与稀释空气分布器35的输入端连接，稀释空气分布器35的输出端与测量室32连通，且稀释空气分布器35与风机系统5连接，风机系统5采用风送风机将混合气体泵入测量室32内；所述稀释空气连接管311与混合风管23之间还设有稀释空气加热器312，稀释空气加热器312与控制系统4电性连接，用于将混合空气加热至露点温度以上，能够避免出现水汽而对采样过程产生影响；差压变送器36和温度测量仪表310均设置在采集室315顶端，差压变送器36用于检测采集室315内压差，温度测量仪表310用于检测采集室315内温度，能够监测采集室内气压和温度变化情况，监测气体输送状态，以免气体泄漏无法及时发现检修。

所述采集室315另一侧分别设有空气入口连接管39和空气出口连接管38，空气入口连接管39作为外部干净环境空气入口，射流泵33输入端与空气入口连接管39连接，射流泵33输出端与空气出口连接管38连接，射流泵33上连接有一光学传感器自吹扫风管37，光学传感器自吹扫风管37的输入端与空气入口连接管39连接，光学传感器自吹扫风管37的输出端分别与空气出口连接管38和测量室32连接；光学传感器自吹扫风管37的输出端和空气出口连接管38的出口处各设有一个球阀34，本实施例中，球阀34为电动球阀，通过控制系统4控制。

所述射流泵33、差压变送器36、温度测量仪表310、光学传感器31、风机系统5均与控制系统4电性连接，控制系统4可以采用集成单片机进行控制。

装置使用时，控制室启动风机系统5，并通过采样探头2收集脱硫脱硝塔内烟气样本，通过弯管24和取样内管21获取到100%原烟气样品，通过稀释风管22吸入100%稀释空气，气体在混合管内混合、稀释形成包含30%~70%原烟气+70%~30%稀释空气的混合烟气样本，启动前会预先通过流量控制阀控制稀释风管22内输入稀释空气的比例，控制湿烟气样本的稀释比例，稀释后的烟气样本从稀释空气连接管311导入并经稀释空气加热器312加热，使烟气温度在露点温度以上，避免水汽凝结，加热温度是在确定了湿烟气样本的稀释比例后预先设定的。稀释加热后的烟气流过测量光学测量室32，光学传感器31将检测产生的信号传输至控制系统4，经过计算即可得到当前测量的烟气样本中的粉尘含量（此计算为现有的常规计算方式，通过根据光散射原理来实现粉尘浓度测量，属于已知常规的测量原理，在此不再赘述）。该装置结构设计使得样本采集不需要复杂的抽取气样系统，能够降低维护要求，装置敏感度高；还能够有效避免颗粒物采样检测中，水汽对采样过程的影响，增强采样真实性，避免高值出现，有效提升了采样的精准度。测量时，光学传感器自吹扫风管37上的球阀34和控制电磁阀313均处于关闭状态。

测量完成后，控制系统4控制风机系统5停止抽取气体，并控制射流泵33启动抽取干净的空气从空气入口连接管39进入光学传感器自吹扫风管37，从而进入测量室32内进行吹扫清理，使测量室32、光学传感器31保持清洁；此时光学传感器自吹扫风管37上的球阀34处于打开状态，空气出口连接管38上的球阀34处于关闭状态，且控制系统4输送信号打开控制电磁阀313，使得测量室32内的气体能够从测量室高温烟气出口314处排出，以保障下次测量的准确度，同时泵入的空气又对测量完的烟气样本进行了进一步稀释、降温处理，无论样本检测是否合格，都可以保障样本的安全排放。由于样本检测设定通常是间隔一小时或两小时左右检测一次，清洁完成后，射流泵33可以不关闭，待到样本检测合格后再关闭，避免射流泵33频繁启停影响使用寿命，此时控制系统4控制空气出口连接管38上的球阀34打开，使气体在管道内自循环。

若采样、测量、吹扫过程中若出现气体泄漏的情况，差压变送器36或温度测量仪表310将检测到的超出阈值的信号输送给控制系统4，控制系统4控制风机系统5、稀释空气加热器312、射流泵33停止运行，以便进行检修。

Claims (5)

1.一种炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，其特征在于，包括采样探头、采样系统、控制系统、风机系统，

所述采样探头包括取样内管、稀释风管、混合风管，取样内管前端部设有弯管；混合风管设置在取样内管后端，稀释风管包绕设置在取样内管和混合风管的外侧；所述取样内管、稀释风管均与混合风管连通；

所述采样系统包括采集室以及设置在采集室内的测量室、稀释空气分布器、差压变送器、温度测量仪表，所述测量室内顶部设有光学传感器，底部设有测量室高温烟气出口，测量室高温烟气出口与采集室连通；采集室一侧底部设有稀释空气连接管，稀释空气连接管一端与混合风管连接，另一端与稀释空气分布器的输入端连接，稀释空气分布器的输出端与测量室连通，且稀释空气分布器与风机系统连接；差压变送器和温度测量仪表均设置在采集室顶端；

所述差压变送器、温度测量仪表、光学传感器、风机系统均与控制系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，其特征在于，所述采集室另一侧还分别设有空气入口连接管、射流泵和空气出口连接管，射流泵输入端与空气入口连接管连接，射流泵输出端与空气出口连接管连接，射流泵上连接有一光学传感器自吹扫风管，光学传感器自吹扫风管的输入端与空气入口连接管连接，光学传感器自吹扫风管的输出端分别与空气出口连接管和测量室连接；光学传感器自吹扫风管的输出端设有球阀；射流泵与控制系统电性连接。

3.根据权利要求1所述的炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，其特征在于，所述稀释空气连接管与混合风管之间还设有稀释空气加热器，稀释空气加热器与控制系统电性连接。

4.根据权利要求1所述的炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，其特征在于，所述测量室高温烟气出口处设有控制电磁阀，控制电磁阀与控制系统电性连接。

5.根据权利要求1所述的炭黑废气脱硫脱硝收集过程中精准采样装置，其特征在于，所述稀释风管的进气口处设有流量控制阀。