[实用新型]烟气稀释采样器

说明书

本实用新型涉及一种环境监测技术，特别是涉及一种连续烟气成分定量分析的采样技术和装置。

火电厂和有色金属冶炼厂等行业是二氧化硫的排放大户，如火电厂所排放的大气污染物往往占一个地区大气污染物排放总量的40％以上，排放的大气污染物主要是二氧化硫、氮氧化物和烟尘，而二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要污染物，也是大气污染物排放总量控制的重要指标。目前就全国而言，火电厂二氧化硫排放量占全国总量的三分之一以上，因此，对火电厂进行大气污染物排放连续监测是实现大气污染物排放总量控制的前提。固定污染源大气污染排放连续监测系统(CEM)就是为了满足对火电厂及大型燃煤锅炉、有色金属冶炼厂等行业的大气污染物排放总量的控制要求而设计的。一般情况下，CEM系统包括以下几个部分：气态污染物浓度测量，如对二氧化硫、氮氧化物的浓度测量；烟尘(固态颗粒物)浓度测量部分；烟气排放参数测量部分；数据采集与传输部分。

对烟气中的气态污染物进行分析，涉及到烟气采样技术。目前CEM系统中的烟气采样主要采用热管采样和稀释采样两种主流技术。其中热管采样技术的原理为：烟气经除尘后，通过加热、保温的采样管，使温度维持在120℃左右，防止烟气中的水份结露所造成二氧化硫溶解形成的损失，然后直接送往可对高湿气体进行分析的分析仪，或经过多级除湿、降温后再送往分析仪分析；稀释采样技术的原理为：利用纯净的干空气与烟气按一定比例进行混合，使混合后的烟气的露点温度降至环境温度以下，待分析的烟气样气可以在不需加热的情况下传输至分析仪进行分析。目前普遍采用的采样方法为稀释采样法，约占全球CEM系统市场的85％以上，其中声速孔稀释采样技术在连续烟气成分定量分析中得到广泛的应用。市场销售的EPM公司的产品Model797系列稀释采样器，就采用了这种技术。中华人民共和国专利局实用新型专利申请公开说明书(公开日：1993年3月31日；申请号91108672.2)《可调型烟气稀释采样装置》也采用了这项技术。

EPM公司的产品Model797主要由三部分组成，过滤器(前置初过滤器，第二过滤器)，临界孔，气体射流泵(文丘里管、文丘里输出腔等)。其具体结构如图1所示。

其工作原理简述如下：

烟气经粗过滤器101、第二过滤器102、声速孔103到达烟气混合腔104进入文丘里管107；净化的零空气105由零空气进入管112进入，经过喷嘴106，一个内置的热交换器109将零空气105预热到排气筒(烟囱)的温度，通过喷嘴的零空气105在烟气混合腔104中形成负压，混合腔104与临界孔的低压端相连。当负压值超过临界条件时，流过声速孔的烟气质量流量保持稳定，并在文丘里输出腔108与零空气稀释混合，稀释后的样气通过未加热的稀释样气输出管112输送到分析仪。为了监测拉阀尔喷射器工作状况有一条真空监测管111同时引至监测控制器。为了实现整个系统的定标，监测控制器提供一条标气管110到采样头。因此，采样器有4路管道连接控制器，即标气管道、零空气进入管道、稀释样气输出管道与真空监控管道。当喷嘴产生的负压使声速孔两边的压力之比P/P₀＜0.53时(P₀是烟气压力)，流过声速孔的质量流量保持恒定。

现有技术的主要缺点在于：1)由于整个采样器置于排气筒内，初级过滤器和第二过滤器的尺寸受到空间限制，有效过滤面积较小，因此过滤器寿命短，易引起堵塞；2)真空监测采用机械装置，因此，采用了长距离真空管进行测量，使用时经常由于管道泄漏造成测量失败；3)长距离真空管的微小泄漏会严重的影响混合比，使测量浓度下降：4)过滤器在烟道内，更换不便，不易维修。

本实用新型的目的是提供一种能解决过滤器堵塞问题，延长过滤器寿命，方便清洗和维护的外置式烟气稀释采样器。

本实用新型提供了一种烟气稀释采样器，包括声速孔，混合泵、烟气回流管、烟气导引管、标气管、真空监测管、稀释空气管、稀释样气输出管，其特征在于：

它还包括回流泵、烟气回流管，回流泵使输出的稀释样气的多余部分通过烟气回流管回流到排气筒，并在声速孔前级空腔形成烟气流动，烟气回流管与烟气导引管在排气筒中的位置在空间上是分离的，且回流管在排气筒中的位置永远位于导引管的下游；

惯性过滤器，利用回流烟气的动力特性将大烟尘颗粒滤除；

柱状过滤器，通过大过滤表面的工业过滤器使烟气中的绝大部分颗粒物均被过滤；

片状过滤器，在清洗柱状过滤器时，防止烟气中的颗粒物进入临界孔；

从排气筒抽取的烟气通过惯性过滤器进入柱状过滤器，最后经过片状过滤器进入临界孔。