[发明专利]一种烟道气采样枪及其操作方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染分析和监测领域，主要涉及烟道中目标污染物的采样分析，特别是烟道气中二恶英类物质的采样分析或监测所用的一种烟道气采样枪及其操作方法。

背景技术

目前，城市垃圾的焚烧、危险废弃物焚烧、火电厂等工业炉窑排放等烟道气中含有二恶英类物质和其他成分污染物，其中二恶英是一类剧毒性有机污染物。为了控制和减少大气污染物排放，需要对这些固定污染源进行采样和监测。

在烟道、烟囱及排气筒等固定污染源排放废气的环境监测中，颗粒物与气态污染物的采样和监测，主要有手工采样、便携式仪器监测、烟道气尘的在线监测等。在这些采样监测中，为了准确捕集烟气和烟尘，美国EPA23方法、欧盟EN1948、我国国家环保标准GB/T16157-1996及我国环境保护行业标准HJ/T394-2007等均采用采样枪对目标分析物采集样品。所谓采样枪，是带有采样孔和气流通道、采样时采样枪口放置于烟道气流中规定的采样点、对烟道排放气体和烟尘进行取样的一种装置，同时根据采样监测要求一般附带有测量烟道气流速和测量温度的装置，一般采用皮托管测烟道气流速、热电偶测量烟道气体温度。

目前国内外常采用标准皮托管和S型皮托管测量烟囱或管道内流体的速度。由于标准皮托管的测孔很小，当烟道内颗粒物浓度大时，易被堵塞，一般适用于测量较清洁的排气。S型皮托管由两根相同的金属管并联组成，测量端有方向相反的两个开口，测量时面向气流的开口测得的压力为全压，背向气流的开口测得的压力小于静压。其测压孔开口较大，不易被颗粒物堵塞，且便于在厚壁烟道中使用，因而在连续监测等方面广泛应用。另外采用热电偶测量烟道气体温度。根据国家环保标准GB/T16157-1996规定，皮托管测孔、采样枪孔和热电偶的安装位置均有明确要求，一般是将皮托管和热电偶安装固定在圆筒形采样枪管外壁上，因此采样枪整体截面呈不规则形状，封堵操作不方便。在实际采样操作中，需要将采样枪口放置于烟囱的采样孔内，并将采样枪与采样孔之间的缝隙采用破旧布料或特制装置进行封堵，以免烟气从缝隙泄露、对烟道内稳定气流形成干扰，而在自动连续在线采样设备中，此简陋方法不适用。另外，为了防止被分析物在采集过程中发生反应而损失，需要对采样管道保持在与烟道气温度相对应的温度范围内。本发明提供了一种结构简单、带封堵装置的的一种采样枪结构。不仅可以对采样枪管道进行恒温控制，而且将皮托管和热电偶探头安装圆柱形采样枪体内、外侧附加封堵装置，利于实现在线采样设备封堵采样孔和采样枪间隙。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于烟道气排放分析监测中等流速采样的、特别是适用于烟气排放中二恶英自动在线采样的采样枪及其操作方法。

本发明的主要组成部分如图1所示，本装置由以下几个部分组成：采样枪嘴、标准S型皮托管、弯管、直管、采样枪内筒、采样枪外筒、加热和测温元件、隔热材料、温度传感器和封堵块。其中，为防止高温烟气腐蚀，采样枪嘴、弯管、直管和采样枪外筒为钛合金或不锈钢加工而成。

采样枪嘴的螺纹接口与采样枪的弯管的螺纹接口以螺纹相配合连接，使得采样枪嘴与弯管的接口密封而内孔相通。

弯管带有法兰安装固定于采样枪内筒的端面上，弯管的法兰与直管的外螺纹接口以螺纹互相配合，使得弯管与直管的接口密封而内孔相通。直管末端与后续采样管路相连。

采样枪内筒是由枪外筒壁、枪内筒壁两层同心圆筒、端面和法兰形成封闭的金属水套，其中法兰上设有2个螺纹孔用于连接水管，分别为进水孔和出水孔。在进水孔内侧焊接连接着一根中空金属的导水管，将从进水孔进入的低温水通至端面，使得水流从端面附近流向出水孔均匀带走热量，使较长的采样枪内保持温度一致。当采样枪内温度高于设定的上限温度时，开启水阀，使冷水从进水孔进入，经过导水管，沿水套回流至出水孔，保护采样枪内器件在高温下不受影响。

直管与采样枪内筒同心布置，于采样枪内筒壁内、直管外壁上缠绕安装加热和测温元件，加热元件可以是玻璃纤维电热带、电热丝、电热管等。当系统通过测温元件探测到直管外壁温度低于设定温度时，启动加热元件对直管进行加热，防止被采集的气体中成分冷凝而造成分析误差。