原位抽取法高温烟气排放在线分析系统

摘要

本发明公开了一种原位抽取法高温烟气排放在线分析系统，包括具有高温原样采样室和气样分析处理室的箱体，高温原样采样室内设置有高温采样探头和样气冷却装置，气样分析处理室内设置有气样过滤组件、流量调节组件、气样分析仪以及尾气排放组件，高温采样探头一端与烟气排放烟道连通，另一端与样气冷却装置进气端连通，样气冷却装置出气端通过连接器与气样过滤组件连通，气样过滤组件出口端分别与流量调节组件和尾气排放组件连通，流量调节组件与气样分析仪连通。本发明能够应用于工业废气排放源的连续监测，具有集成程度高，适用性强，具备自清洁功能，并且整体结构紧凑，便于安装，操作安全、消耗成本低，节能环保，低噪音，安全可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及高温烟气排放在线分析领域，特别涉及一种原位抽取法高温烟气排放在线分析系统。

背景技术

近年来，气候变化成为国际社会普遍关注的全球性问题。空气的污染途径主要有工厂废气的任意排放和大量燃烧化石燃料，其中有害气体有：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等；温室效应气体温室气体二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、三氟甲烷等，这些气体主要来自于矿物燃料的燃烧和工厂的废气，因此，如何从源头控制有毒有害气体减排已经迫在眉睫。

传统的在线分析系统坚持采用“抽取法”的经典技术路线，即取样探头系统在烟气取样点自动连续取样后，向后传输给仪表控制室的分析柜，然后对样气进行各种处理和调节，达到标准气般的高品质后，输送给在线分析仪检测分析。但此方法存在的缺陷是分析柜离取样探头远，一般在15m以上，有的甚至在30m以上，使系统设计复杂，制造成本提高，增加了安装维护的困难，降低了可靠性，反应速度60s的控制限有时也遇到挑战。

目前，也有采用“原位安装法”的分析仪(如聚光科技(杭州)有限公司的原位安装开放式激光气体分析仪)不需要样气处理系统，响应时间快速，但其不足之处是：离线标定困难，维护量大，尤其是透射窗的清扫装置增加了仪器的复杂性和维护的不便等，如果清扫效果不到位，必然危及分析仪的可靠性及运行质量。

因此，急需开发一种原位抽取法高温烟气排放在线分析系统，使其能够应用于工业废气排放源的连续监测(如火力电厂、垃圾焚烧电厂、化工厂、造纸厂等)，具有集成程度高，适用性强，具备自清洁功能，并且整体结构紧凑，便于安装，整个系统除利用适量工业压缩空气外，无需使用电及其它动力部件，也无移动部件，操作安全、消耗成本低，节能环保，低噪音，安全可靠。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原位抽取法高温烟气排放在线分析系统，能够应用于工业废气排放源的连续监测(如火力电厂、垃圾焚烧电厂、化工厂、造纸厂等)，具有集成程度高，适用性强，具备自清洁功能，并且整体结构紧凑，便于安装，整个系统除利用适量工业压缩空气外，无需使用电及其它动力部件，也无移动部件，操作安全、消耗成本低，节能环保，低噪音，安全可靠。

本发明的原位抽取法高温烟气排放在线分析系统，包括具有高温原样采样室和气样分析处理室的箱体，所述高温原样采样室内设置有高温采样探头和样气冷却装置，所述气样分析处理室内设置有气样过滤组件、流量调节组件、气样分析仪以及尾气排放组件，所述高温采样探头一端外伸出箱体与烟气排放烟道连通，高温采样探头另一端位于高温原样采样室内与样气冷却装置进气端连通，样气冷却装置出气端通过连接器与气样过滤组件连通，所述气样过滤组件出口端分别与流量调节组件和尾气排放组件连通，所述流量调节组件与气样分析仪连通。

进一步，所述高温采样探头与样气冷却装置进气端之间设置有高温截止阀。

进一步，所述样气冷却装置包括冷凝交换腔体、设置在冷凝交换腔体内供样气通过的冷却盘管以及设置在冷凝交换腔体外侧的涡流制冷器，所述冷却盘管进气端与高温采样探头连通，出气端与连接器连通，所述冷凝交换腔体下部一侧设置有与冷凝交换腔体内设有的自动排水机构连通的排水口。

进一步，所述气样过滤组件包括初级过滤器、二级过滤器和用于对初级过滤器进行水封稳压的水封稳压器，所述初级过滤器进口端与连接器连通，初级过滤器的出口端I与二级过滤器进口端连通，初级过滤器的出口端II与水封稳压器的进口端I连通，二级过滤器的出口端I通过流量调节组件与气样分析仪连通，二级过滤器的出口端II与水封稳压器的进口端II连通，水封稳压器出口端与尾气排放组件连通。

进一步，所述初级过滤器的滤芯为采用碳化硅材料制成的圆柱体状滤芯，该圆柱体状滤芯外表面涂覆有疏水过滤层；所述二级过滤器为盘状膜式精密过滤器，该盘状膜式精密过滤器的膜片采用膨体聚四氟乙烯材料制成，且膜片上设置有疏水过滤层，所述膜片沿纵向安装在盘状膜式精密过滤器中。

进一步，所述流量调节组件包括流量调节阀和转子计量计，所述流量调节阀进口端与二级过滤器的出口端连通，流量调节阀出口端与转子计量计进口端连通，转子计量计出口端与气样分析仪连通。

进一步，所述气样分析仪设置有用于向数据采集中心传输数据的通讯接口。

进一步，所述尾气排放组件包括气动射流泵和尾气排放口。

进一步，所述连接器穿设固定于高温原样采样室与气样分析处理室之间设置的分隔板上。

进一步，高温采样探头、涡流制冷器和气动射流泵上分别设有用于通入压缩空气的供气接口。

本发明的有益效果：本发明的原位抽取法高温烟气排放在线分析系统，通过设置高温采样探头、样气冷却装置、气样过滤组件、流量调节组件、气样分析仪以及尾气排放组件，使烟气排放烟道排放的烟气能够通过高温采样探头进入样气冷却装置，在样气冷却装置作用下实现冷凝除湿，保证样气温度低于40℃，样气经降温后通过连接器进入气样过滤组件中进行过滤，过滤后的气样通过流量调节组件进入气样分析仪中，气样分析仪将监测数据传输到数据采集器进行在线分析，而尾气通过尾气排放组件排出箱体外或回收，从而使本发明能够应用于工业废气排放源的连续监测(如火力电厂、垃圾焚烧电厂、化工厂、造纸厂等)，具有集成程度高，适用性强，具备自清洁功能，并且整体结构紧凑，便于安装，整个系统除利用适量工业压缩空气外，无需使用电及其它动力部件，也无移动部件，操作安全、消耗成本低，节能环保，低噪音，安全可靠。并且本发明的气样分析处理室为本征安全设备，亦可适合有爆炸性气体环境要求使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，如图所示：本实施例的原位抽取法高温烟气排放在线分析系统，包括具有高温原样采样室19a和气样分析处理室19b的箱体19，其中高温原样采样室19a为高温区域，气样分析处理室19b为常温区域，以适应采样分析环境；所述高温原样采样室19a内设置有高温采样探头2和样气冷却装置，所述气样分析处理室内设置有气样过滤组件、流量调节组件、气样分析仪13以及尾气排放组件，所述高温采样探头2一端外伸出箱体19与烟气排放烟道1连通，高温采样探头2另一端位于高温原样采样室19a内与样气冷却装置进气端连通，样气冷却装置出气端通过连接器9与气样过滤组件连通，所述气样过滤组件出口端分别与流量调节组件和尾气排放组件连通，所述流量调节组件与气样分析仪13连通，使烟气排放烟道1排放的烟气能够通过高温采样探头2进入样气冷却装置，在样气冷却装置作用下实现冷凝除湿，保证样气温度低于40℃，样气经降温后通过连接器9进入气样过滤组件中进行过滤，过滤后的气样通过流量调节组件进入气样分析仪13中，气样分析仪13将监测数据传输到数据采集器进行在线分析，而尾气通过尾气排放组件排出箱体19外或回收。

本实施例中，所述高温采样探头2与样气冷却装置进气端之间设置有高温截止阀3，通过设置高温截止阀3实现对样气通入量进行控制，本实施例的高温采样探头2与样气接触的部分采用不锈钢材料制成，使其在高温、高湿条件下抗腐蚀能力强，提高使用寿命。

本实施例中，所述样气冷却装置包括冷凝交换腔体7、设置在冷凝交换腔体7内供样气通过的冷却盘管以及设置在冷凝交换腔体7外侧的涡流制冷器6，所述冷却盘管进气端4与高温采样探头2连通，出气端5与连接器9连通，所述冷凝交换腔体7下部一侧设置有与冷凝交换腔体7内设有的自动排水机构连通的排水口8，通过涡流制冷器6和冷却盘管相互配合，实现出口温度控制在30℃以下；本实施例的自动排水机构采用集液器配合蠕动泵排水，保证在线气体浓度检测的实时性。

本实施例中，所述气样过滤组件包括初级过滤器10、二级过滤器12和用于对初级过滤器10进行水封稳压的水封稳压器11，所述初级过滤器10进口端与连接器9连通，初级过滤器10的出口端I与二级过滤器12进口端连通，初级过滤器10的出口端II与水封稳压器11的进口端I连通，通过设置初级过滤器10，实现对气样的粗过滤，二级过滤器12的出口端I通过流量调节组件与气样分析仪13连通，实现对进入气样分析仪13的样气进行精过滤，通过设置两级过滤器可以实现固体颗粒杂质、油雾和水汽雾扑获；二级过滤器12的出口端II与水封稳压器11的进口端II连通，水封稳压器11出口端与尾气排放组件连通，本实施例的水封稳压器11采用透明有机玻璃材料制成，防腐性能好且便于观察气样在处理过程中的稳压状态和排污情况，稳压标称水位设计为50mmH₂O，最高溢流压力设计为75mmH₂O，水封稳压器利用水封稳压，通过预装部分水保证冷凝水收集，在压差较大条件下，可以鼓泡稳压，水封管末端为楔形或者细槽缺口，保证鼓泡平稳。

本实施例中，所述初级过滤器10的滤芯为采用碳化硅材料制成的圆柱体状滤芯，该圆柱体状滤芯外表面涂覆有疏水过滤层，保证粉尘过滤精度≥0.3μm的粉尘99﹪，实现面过滤；所述二级过滤器12为盘状膜式精密过滤器，该盘状膜式精密过滤器的膜片采用膨体聚四氟乙烯材料制成，膜片为微米级过滤精度膜片，粉尘过滤精度≥0.05μm的粉尘99.9﹪，且膜片上设置有疏水过滤层，能截留和阻止悬浮在气样中的微细液雾，微细液雾与细微粉尘颗粒在膜片表面形成凝结核，所述膜片沿纵向安装在盘状膜式精密过滤器中，使凝结核聚集成液滴在重力作用下随气流沿膜片表面进入积液收集部件，实现自洁功能。

本实施例中，所述流量调节组件包括流量调节阀14和转子计量计15，所述流量调节阀14进口端与二级过滤器12的出口端连通，流量调节阀14出口端与转子计量计15进口端连通，转子计量计15出口端与气样分析仪13连通，本实施例的转子计量计15计量程为0～600ml/min，与流量调节阀14配合实现对进入气样分析仪13的气样进行流量调节。

本实施例中，所述气样分析仪13设置有用于向数据采集中心传输数据的通讯接口18，实现气样分析的实时传递。

本实施例中，所述尾气排放组件包括气动射流泵16和尾气排放口17，便于尾气排出箱体19或回收。

本实施例中，所述连接器9穿设固定于高温原样采样室19a与气样分析处理室19b之间设置的分隔板20上，本系统的所有部件集成在单一箱体内，箱体内分高温区域及常温区域，整体结构紧凑，系统采样点就地安装。

本实施例中，高温采样探头2、涡流制冷器6和气动射流泵16上分别设有用于通入压缩空气的供气接口，用于通入工业压缩空气来作为气样流通的动力源，无需使用电及其它动力部件，操作安全、消耗成本低，节能环保，低噪音，安全可靠。

本发明工作时，烟气排放烟道排放的烟气通过高温采样探头经高温截止阀进入冷凝交换腔体的冷却盘管中，在涡流制冷器作用下实现冷凝除湿，保证样气温度低于40℃，冷凝水通过自动排水机构和排水口进行自动排水；样气经降温后通过连接器依次进入初级过滤器和二级过滤器中进行粗过滤和精过滤，过滤后的气样依次通过流量调节阀和转子计量计进入气样分析仪中，气样分析仪将监测数据传输到数据采集器进行在线分析，而尾气通过尾气排放组件排出箱体外或回收。本系统可适应于微负压或正压高温烟道气体在线分析。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。