烟气测量装置的制作方法

1.本发明涉及烟气采样检测技术领域，尤其涉及烟气测量装置。


背景技术：

2.cems烟气在线连续监测系统是国家环保领域急需的高新技术产品，主要用于连续在线监测烟气中烟尘、二氧化硫及氮氧化物的排放浓度及排放总量。目前市场上主流的分析技术有两种，即直接分析法和抽取式分析法，抽取式分析法又划分为完全抽取法和稀释抽取法。抽取式分析法中会用到取样探头，现有的取样探头为单点采样探头，但是scr脱硝反应器出口直管道长度有限(scr反应器出口至上级空预器入口距离小于5米)，在极易产生湍流及紊流的大截面、小直段的烟道内部，烟气混合不充分，采用常规的单点取样，有较大可能不能测出具有代表性的nox含量值。虽然市面上也出现了采用多点采样的方式，但是取得的效果有限，经常性地造成喷氨量超标，而且无法投入脱硝系统自动。另外，采用稀释抽取法过程中需要对高温烟气进行冷却，但是高温烟气在冷却的过程中会形成冷凝水，烟气中的溶解性污染物凝结成水会对烟气的测量结果造成影响。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出烟气测量装置，可防止由于冷却温度过低而形成的冷却成核或水蒸气冷凝成珠从而影响测量精度。
4.本发明提出烟气测量装置，包括呈矩阵式分布于脱硝装置出口烟道横截面上的多个第一取样管，每个第一取样管上均等间距的开设有多个呈喇叭状的取样孔，所有的第一取样管共同连接于汇流管上，汇流管的一端连接有均流管，均流管的中部连接有第二取样管，第二取样管将均流管内部的烟气采样后通过复合取样管输送至烟气前处理系统中，均流管通过回流管与空预器出口转向室相连通，汇流管与均流管之间还连接有稀释冷却器。
5.优选的，稀释冷却器包括有外壳，外壳的内部通过固定支架安装有与外壳同心的伴热管道，伴热管道与外壳之间形成烟气管道，均流管的内部位于伴热管道的外围设置有呈空心涡状管道结构的涡状冷却装置，伴热管道上固定套接有固定板，涡状冷却装置的一端与固定板相连，另一端与均流管的内腔相连，均流管的内部形成有与涡状冷却装置相连通的水冷进口腔室，水冷进口腔室沿烟气流向相反的方向设置于涡状冷却装置的一侧，均流管的内部位于涡状冷却装置的外围还形成有水冷出口腔室，涡状冷却装置通过涡状冷却装置出水口与水冷出口腔室相连，均流管的外壁上连接有与水冷出口腔室内部相连通的冷却水出口管道；均流管的内部还安装有与烟气管道相连通的稀释管道，涡状冷却装置与固定板之间的伴热管道上转动套接有第一扇叶，稀释管道内部的惰性气体与烟气管道中的烟气混合流向第一扇叶并被第一扇叶吹向至涡状冷却装置的夹层通道中，均流管的内部位于水冷出口腔室与涡状冷却装置之间形成混合气体出气口，伴热管道穿过混合气体出气口后在其末端处转动套接有第二扇叶。
6.优选的，第一取样管共设置有五根，每根第一取样管上布置有四个取样孔，并且第一取样管采用防积灰的倾斜式固定安装，出口处加装阻尘滤网。
7.优选的，第二取样管包括有与均流管内部连通的取样套筒，取样套筒的底端通过连接法兰连接有取样探头箱，取样套筒的内部设置有取样探杆，取样探杆的顶部通过探杆
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滤芯接头连接有用于采集均流管内部烟气的第一取样滤芯，取样探杆的底部与设置于取样探头箱内部的第二取样滤芯相连。
8.优选的，每根第一取样管上邻近汇流管的位置处均安装有采样阀，第一取样管上位于采样阀的输出端还连接有反吹阀，并且第一取样管通过该反吹阀与空气压缩系统相连。
9.本发明中的有益效果为：本发明在脱硝装置底部出口的垂直烟道处呈矩阵式分布多个取样管，使烟气最后测出的数值最具有代表性，进而提高烟气测量值的准确性。每个取样管都与外部的反喷吹系统相连，利用压缩空气对整个网格系统中的取样管进行吹扫，可防止取样管堵灰。矩阵式分布的取样管抽取烟气后经过稀释冷却器进入至均流管中，其中的均流管可降低烟气的流速，从而使第二取样管具有足够的时间来采集烟气，避免烟气流速过快造成对测量结果的影响。稀释冷却器则可以将烟气分成两部分，其中一部分保留烟气原来的温度以及浓度，而另一部分则首先通过预冷却后被稀释，然后进一步的降温，降温稀释后的气体与伴热管道中的高温烟气充分搅拌混合，能进一步防止由于冷却温度过低而形成的冷却成核或水蒸气冷凝成珠从而影响测量精度。
附图说明
10.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
11.图1为本发明提出的烟气测量装置的流程示意图；
12.图2为本发明提出的烟气测量装置中均流管与第一取样管的连接示意图；
13.图3为图2中a
‑
a处的截面示意图；
14.图4为图2中b
‑
b处的截面示意图；
15.图5为图2中c
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c处的截面示意图；
16.图6为图2中d
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d处的截面示意图；
17.图7为本发明提出的烟气测量装置中取样管与均流管的连接示意图；
18.图8为图7中第一取样滤芯的截面示意图；
19.图9为图2中烟气滤芯的截面示意图；
20.图10为本发明提出的烟气测量装置中稀释冷却器的侧视图；
21.图11为本发明提出的烟气测量装置中稀释冷却器的轴向截面示意图；
22.图12为本发明中稀释冷却器的半剖结构示意图；
23.图13为图5中沿涡状冷却装置径向剖切后的示意图。
24.图中：1、均流管；2、汇流管；3、第一取样管；4、取样孔；5、采样阀；6、反吹阀；7、稀释冷却器；8、取样套筒；9、取样探杆；10、探杆
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滤芯接头；11、第一取样滤芯；12、连接法兰；13、取样探头箱；14、第二取样滤芯；15、外壳；16、烟气管道；17、伴热管道；18、第一扇叶；19、冷却水进口管道；20、固定支架；21、水冷进口腔室；22、涡状冷却装置；23、水冷出口腔室；24、
冷却水出口管道；25、稀释管道；26、第二扇叶；27、涡状冷却装置出水口；28、固定板；29、混合气体出气口；30、第二取样管；31、复合取样管；32、烟气前处理系统；33、空预器出口转向室；34、烟气滤芯。
25.图1中所示箭头方向为烟气流动方向。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
29.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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.本实施例中公开了烟气测量装置，包括呈矩阵式分布于脱硝装置出口烟道横截面上的多个第一取样管3，每个第一取样管3上均等间距的开设有多个呈喇叭状的取样孔4，所有的第一取样管3共同连接于汇流管2上，汇流管2的一端连接有均流管1，均流管1的中部连接有第二取样管30，并且第二取样管30与均流管1连通处设置有烟气滤芯34，均流管1可减低流速供取样管抽取气体，第二取样管将均流管1内部的烟气采样后通过复合取样管31输送至烟气前处理系统32中，均流管1通过回流管与空预器出口转向室33相连通，汇流管2与均流管1之间还连接有用于对高温烟气进行稀释并冷却的稀释冷却器7。
32.具体的，如图4
‑
7所示，稀释冷却器7包括有外壳15，外壳15的内部通过固定支架20安装有与外壳15同心的伴热管道17，伴热管道17与外壳15之间形成烟气管道16，高温烟气从汇流管2进入至稀释冷却器7中被分为两股气流，一部分进入至烟气管道16中，另一部分进入至伴热管道17中，均流管1的内部位于伴热管道17的外围设置有呈空心涡状管道结构的涡状冷却装置22，伴热管道17上固定套接有固定板28，涡状冷却装置22的一端与固定板28相连，另一端与均流管1的内腔相连，均流管1的内部形成有与涡状冷却装置22相连通的水冷进口腔室21，水冷进口腔室21沿烟气流向相反的方向设置于涡状冷却装置22的一侧，
冷却水通过冷却水进口管道19进入至水冷进口腔室21中。均流管1的内部位于涡状冷却装置22的外围还形成有水冷出口腔室23，涡状冷却装置22通过涡状冷却装置出水口27与水冷出口腔室23相连，均流管1的外壁上连接有与水冷出口腔室23内部相连通的冷却水出口管道24，冷却水填满水冷进口腔室21后通过流入涡状冷却装置22，当冷却水填满涡状冷却装置22后会从涡状冷却装置出水口27流入水冷出口腔室23，形成对高温混合烟气冷却，最后经冷却水出口管道24流出。
33.均流管1的内部还安装有与烟气管道16相连通的稀释管道25，稀释管道25与外部的惰性气体系统相连，涡状冷却装置22与固定板28之间的伴热管道17上转动套接有第一扇叶18，稀释管道25内部的惰性气体与烟气管道16中的烟气混合流向第一扇叶18并被第一扇叶18吹向至涡状冷却装置22的夹层通道中，涡状冷却装置22以及水冷出口腔室23内部的冷却水对夹层通道中的混合高温烟气进行冷却处理，均流管1的内部位于水冷出口腔室23与涡状冷却装置22之间形成混合气体出气口29，被冷却处理后的混合烟气从混合气体出气口29中流出进入至主管道，伴热管道17穿过混合气体出气口29后在其末端处转动套接有第二扇叶26，被冷却处理后的混合烟气从混合气体出气口29排出后呈螺旋状紊流状态，第二扇叶26可以减少紊流的程度使之平缓层流，从混合气体出气口29排出的混合烟气与伴热管道17内部的高温烟气共同冲击第二扇叶26，第二扇叶26在旋转的过程中会将伴热管道17内的高温气体与混合气体充分搅拌混合，能进一步防止由于冷却温度过低而形成的冷却成核或水蒸气冷凝成珠从而影响测量精度。
34.作为优选的实施例，本实施例中第一取样管3共设置有五根，每根第一取样管3上布置有四个取样孔4，并且第一取样管3采用防积灰的倾斜式固定安装，出口处加装阻尘滤网，通过在烟气流通截面对不同位置的各点进行抽取，抽取点数越多，就也具有代表性，而抽取的点数则根据截面大小来确定，由于本发明中出口烟道横截面4m
×
5m，面积大约20
㎡
，因此第一取样管3选用长度为4m，取样孔4的位置为0.8m、1.6m、2.4m、3.2m，按平均每平方米1个采样点设置，同时每根第一取样管3倾斜式固定可防止集灰。
35.如图3所示，第二取样管30包括有与均流管1内部连通的取样套筒8，取样套筒8的底端通过连接法兰12连接有取样探头箱13，取样套筒8的内部设置有取样探杆9，取样探杆9的顶部通过探杆
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滤芯接头10连接有用于采集均流管1内部烟气的第一取样滤芯11，取样探杆9的底部与设置于取样探头箱13内部的第二取样滤芯14相连。
36.另外，本技术在每根第一取样管3上邻近汇流管2的位置处均安装有采样阀5，第一取样管3上位于采样阀5的输出端还连接有反吹阀6，并且第一取样管3通过该反吹阀6与空气压缩系统相连，手动操作利用压缩空气对整个网格系统中的第一取样管3进行吹扫，防止堵灰，反吹扫时，将采样阀5关闭，打开反吹阀6。
37.本发明提出烟气测量装置，其工作原理如下：本发明中的烟气测量装置利脱硝装置出口烟气压力与空预器出口转向室33的烟气差压作为取样系统的动力源，将呈矩形分布的第一取样管3安装在脱硝装置出口烟道取样点采集烟气，采集烟气时，打开采样阀5，关闭开反吹阀6，采集的烟气流经第一取样管3经过汇流管2首先进入至稀释冷却器7中被冷却稀释，如附图5所示，烟气在稀释冷却器7中自右向左流动，被伴热管道17分为两部分，一部分进入伴热管道17内，另一部分进入烟气管道16内，冷却水通过冷却水进口管道19进入至水冷进口腔室21中对烟气管道16内的烟气进行预冷却处理，冷却水随后进入至涡状冷却装置
22中，此时惰性气体也从稀释管道25进入至烟气管道16中对烟气进行稀释，稀释后的烟气吹向第一扇叶18，第一扇叶18将混合气体吹向涡状冷却装置22的夹层通道中，使稀释后的混合气体在水冷的作用下降低温度，最终通过混合气体出气口29排出到主管道内，从混合气体出气口29排出的混合烟气与伴热管道17内部的高温烟气共同冲击第二扇叶26，第二扇叶26在旋转的过程中会将伴热管道17内的高温气体与混合气体充分搅拌混合，随后混合液搅拌均匀的烟气进入至均流管1中降低流速，第二取样管对至均流管1中的烟气进行抽样，取样后通过复合取样管31输送至烟气前处理系统32中。
38.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。