CN106018002A - 矩阵式混合等速采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明矩阵式混合等速采样装置涉及一种用于电力、石油和化工排气的固体颗粒物或气态污染物在线监测装置。其目的是为了提供一种采样客观准确、使用方便的矩阵式混合等速采样装置。本发明矩阵式混合等速采样装置包括分析单元和采样单元，所述采样单元包括等速循环采样装置，等速循环采样装置包括采样枪，采样枪的采样管的管口位于烟道内部，采样管外侧设置有皮托管测速装置，枪身上连接有采样管道，采样管道上安装有采样风机，采样风机的进气口和出气口处各安装有一个采样电磁阀，采样管道的另一端与混合器的进口接头相连，混合器的竖直管的管径与各采样管的管径之和相同，长度等于十倍采样管的长度，竖直管下部设置有二次采样管道。

Description

矩阵式混合等速采样装置
技术领域
本发明涉及固体颗粒物或气态污染物监测技术领域，特别是涉及一种用于电力、石油和化工排气的固体颗粒物或气态污染物在线监测装置。
背景技术
目前，所有电站锅炉烟气固体颗粒物或气态污染物监测***的采样装置均采用单点取样方式，该采样方式设计的使用环境和条件是在均匀流场或相对均匀的流场条件下可准确测量烟气颗粒物或气态污染物的浓度。但由于国内大型电站锅炉烟气管道由于工艺和空间限制等原因，烟道布置复杂、空间狭小、直管段较短，很难达到均匀流场或相对均匀流场的直管段测量条件(《固定污染源排气中固体颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)要求采样测量截面前应有6倍当量直径的直管段长度，测量截面后应有3倍当量直径的直管段长度)。目前电站锅炉烟道几乎均未达到上述国标规定的采样条件，其单点采样方式相对于大截面烟道流场的复杂和紊乱的实际情况，其采样布点的偶然性很大，由其取出的样品更无法代表烟道该截面颗粒物或污染物的平均浓度，造成烟气固体颗粒物或污染物浓度测量数据误差较大，已无法满足环保部门相关标准对颗粒物或污染物在线监测***的要求，也无法作为对排污企业进行排污费征收的合法依据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采样客观准确、使用方便的矩阵式混合等速采样装置。
本发明矩阵式混合等速采样装置，包括分析单元和采样单元，所述采样单元包括多套等速循环采样装置，等速循环采样装置包括采样枪，采样枪包括枪身和采样管，采样管的管口位于烟道内部，采样管外侧设置有皮托管测速装置，多个采样管的管口在烟道内部同一横截面内的四周均匀分布，且管口朝向来风方向，枪身位于烟道外侧，枪身上连接有采样管道，采样管道上安装有采样风机，采样风机上设置有变频器，变频器能够改变采样风机的转速，采样风机的进气口和出气口处各安装有一个采样电磁阀，采样管道的另一端与混合器的进口接头相连，混合器的进口接头下方的管壁为长漏斗状，长漏斗状管下方为竖直管，竖直管的管径与各采样管的管径之和相同，竖直管的长度大于十倍采样管的长度，竖直管下部设置有二次采样管道，二次采样管道一端伸入竖直管内部，另一端与分析单元的进气口连接，第二采样管与竖直管上端之间的距离为十倍采样管的长度，分析单元的出气口与烟道内部相连通，采样风机进气口处的采样电磁阀与相配合的采样枪之间设置有反吹扫管道，反吹扫管道上安装有反吹电磁阀，反吹扫管道另一端连接有反吹装置，采样电磁阀和反吹电磁阀的工作状态均由PLC控制切换。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述采样管采用直径为25mm的316L不锈钢管。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述采样管道外壁上设置有加热装置和干燥装置。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述长漏斗状管的下端设置有自动清灰棒，自动清灰棒能够绕固定在混合器内壁上的转轴转动。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述分析单元的出气口与烟道内部通过排气管相连通，分析单元的出气口与排气管之间连接有三通，三通还与竖直管的底部相连通。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述反吹装置的吹扫压力略高于烟道内的压力。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述吹扫气源采用压缩空气。
本发明矩阵式混合等速采样装置，其中所述采样电磁阀和反吹电磁阀的切换动作时间均小于1s，其阀体均采样不锈钢316L。
本发明矩阵式混合等速采样装置与现有技术不同之处在于本发明矩阵式混合等速采样装置设置有两次采样，一次采样时，变频器通过设置在采样管上皮托管测速装置测得的风速信号调整采样风机的转速，使一次采样的风速与烟道之中相同。一次采样的气体进入混合器之后，在混合器的竖直管内进行均流和二次采样。竖直管的直径与所有采样管的直径之和相同，保证一次采样的气体进入竖直管内时的风速仍然与烟道中相同，保证采样等速进行；竖直管的长度为采样管长度的十倍，既满足颗粒物检测前端的长度要求，又可以使采样气体混合更加充分。混合器内设置有二次采样管道，用于进行二次采样，两次采样均为等速采样，设计更加合理，采样数据也更加客观准确，更具代表性。采样管道上还连接有反吹扫管道，在不进行采样时可以定期进行反吹扫，大幅减少采样管的管口或采样管道堵塞，提高设备运行可靠性，免于维护，使用方便。
下面结合附图对本发明的矩阵式混合等速采样装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明矩阵式混合等速采样装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明矩阵式混合等速采样装置包括分析单元1和采样单元3，采样单元3包括多套等速循环采样装置。等速循环采样装置包括采样枪，采样枪包括枪身和采样管10，其中采样管10采用直径为25mm厚度为2mm的316L不锈钢管，采样管10的管口位于烟道11内部，采样管10外侧设置有皮托管测速装置(图中未画出)。多个采样管10的管口在烟道11内部同一横截面内的四周均匀分布，且管口朝向来风方向。根据《固定污染源排气中固体颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)4.2.4.2的要求，将烟道11断面分成适当的等面积小块，各块中心即为测点。本实施例中将烟道11横截面分成等面积的四个矩形，四个采样管10的管口分别位于四个矩形的中心，这样使采样更具有客观性和代表性。枪身位于烟道11外侧，枪身上连接有采样管道7，采样管道7外壁上设置有加热装置和干燥装置，保持采样管道7内烟气温度不低于180℃。采样管道7上安装有采样风机4，采样风机4上设置有变频器，变频器可以改变采样风机4的转速，采样风机4的进气口和出气口处各安装有一个采样电磁阀5。采样管道7的另一端与混合器2的进口接头相连，混合器2的进口接头下方的管壁为长漏斗状，长漏斗状管的下端设置有自动清灰棒16，自动清灰棒16可以绕固定在混合器2内壁上的转轴转动。长漏斗状管下方为竖直管14，竖直管14的管径与各采样管10的管径之和相同，这样可以保证混合器2内烟气流速接近烟道11的平均流速，提高二次采样的客观性和代表性。竖直管14的长度大于十倍采样管10的长度，这样可以使采样气体在竖直管14内流速稳定，便于进行二次采样。竖直管14下部设置有二次采样管道15，二次采样管道15一端伸入竖直管14内部，另一端与分析单元1的进气口连接，第二采样管10与竖直管14上端之间的距离为十倍采样管10的长度。分析单元1的出气口与烟道11内部通过排气管12相连通，分析单元1的出气口与排气管12之间连接有三通13，三通13还与竖直管14的底部相连通。便于将分析完成后的气体排入下游烟道11内。
采样风机4进气口处的采样电磁阀5与相配合的采样枪之间设置有反吹扫管道9，反吹扫管道9上安装有反吹电磁阀6，反吹扫管道9另一端连接有反吹装置8。吹扫压力可根据烟道11内该截面即时压力，略高于该压力进行吹扫，降低对相邻采样工作点的干扰。吹扫气源可使用厂用压缩空气经过调压后进入缓冲罐后使用，确保压力稳定。
采样电磁阀5和反吹电磁阀6的工作状态均由PLC控制切换，采样电磁阀5和反吹电磁阀6的切换动作时间均小于1s，其阀体均采样不锈钢316L。
上述所有管道的材质均采用不锈钢316L。
本发明矩阵式混合等速采样装置的工作原理如下：正常工作时，四套等速采样装置分别以等速跟踪的方式进行采样，即通过皮托管测速装置测得烟道11内气体的流速，将流速数据反馈到采样风机4上设置的变频器中，变频器调整采样风机4的转速，使采样气体在采样管道7中的流速基本与烟道11中相同。之后采样气体进入混合器2中进行二次均流，并通过二次采样管道15取得最终的采样气体，送往分析单元1。
当某个采样枪出现故障时，如采样风机4跳闸等情况，可以通过关闭采样风机4进出风口的采样电动阀将出现故障的采样风机4隔离，并发出故障信号进行在线快速维护和检修后再投入运行。用户可根据实际情况，通过***设定每天进行分路反向吹扫工作，确保采样管道7干净、不积灰和***的长期稳定运行。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种矩阵式混合等速采样装置，包括分析单元和采样单元，其特征在于：所述采样单元包括多套等速循环采样装置，等速循环采样装置包括采样枪，采样枪包括枪身和采样管，采样管的管口位于烟道内部，采样管外侧设置有皮托管测速装置，多个采样管的管口在烟道内部同一横截面内的四周均匀分布，且管口朝向来风方向，枪身位于烟道外侧，枪身上连接有采样管道，采样管道上安装有采样风机，采样风机上设置有变频器，变频器能够改变采样风机的转速，采样风机的进气口和出气口处各安装有一个采样电磁阀，采样管道的另一端与混合器的进口接头相连，混合器的进口接头下方的管壁为长漏斗状，长漏斗状管下方为竖直管，竖直管的管径与各采样管的管径之和相同，竖直管的长度大于十倍采样管的长度，竖直管下部设置有二次采样管道，二次采样管道一端伸入竖直管内部，另一端与分析单元的进气口连接，第二采样管与竖直管上端之间的距离为十倍采样管的长度，分析单元的出气口与烟道内部相连通，采样风机进气口处的采样电磁阀与相配合的采样枪之间设置有反吹扫管道，反吹扫管道上安装有反吹电磁阀，反吹扫管道另一端连接有反吹装置，采样电磁阀和反吹电磁阀的工作状态均由PLC控制切换。
2.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述采样管采用直径为25mm的316L不锈钢管。
3.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述采样管道外壁上设置有加热装置和干燥装置。
4.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述长漏斗状管的下端设置有自动清灰棒，自动清灰棒能够绕固定在混合器内壁上的转轴转动。
5.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述分析单元的出气口与烟道内部通过排气管相连通，分析单元的出气口与排气管之间连接有三通，三通还与竖直管的底部相连通。
6.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述反吹装置的吹扫压力略高于烟道内的压力。
7.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述吹扫气源采用压缩空气。
8.根据权利要求1所述的矩阵式混合等速采样装置，其特征在于：所述采样电磁阀和反吹电磁阀的切换动作时间均小于1s，其阀体均采样不锈钢316L。
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