[发明专利]一种高温高尘烟气采样系统及方法

说明书

本发明公开的一种高温高尘烟气采样系统及方法，属于环境监测技术领域。包括通过管路依次连接的采样头、旋风分离器、冷却器、除湿器、精密过滤器、检测仪表和抽气泵。通过换热冷却管对烟气进行初步冷却，再经旋风分离器将非测试目标的大颗粒去除，再经冷却器进一步地降温，经除湿器去除水分、精密过滤器进一步去除大颗粒，达到采样和测量需求后，利用检测仪表进行测量。烟气经两级冷却，冷却效果好，能够满足测量要求；采样头上的防尘罩能够进行初级除尘，避免大颗粒进入采样头造成管路堵塞。该装置结构设计合理、功能齐全，温度适应性广，满足各种场合的采样和测量需要，灵活方便。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种高温高尘烟气采样系统及方法。

背景技术

人类在能源利用过程中产生的大气污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、气溶胶、重金属等，这些污染物在大气中超过一定限度就对人类健康构成严重威胁。目前，我国已经基本实现了对这些大气污染物的连续检测。但对一些高温高尘烟气气体检测难以实现。高温、高尘烟气一般温度在350℃-1100℃之间，含尘浓度在10g/m³以上。现有的样品采集和检测系统无法在如此苛刻的条件下工作，首先大量的颗粒物极易堵塞样品采集管路，另外烟气采样系统主要采用压缩机制冷来降温烟气，其能力不足以将如此高温的烟气降至合适温度。比如，循环流化床锅炉原始氮氧化物的检测，受限于炉膛出口高温和高尘环境，只能停运脱硝装置通过尾部在线仪表检测氮氧化物浓度。这样又造成烟气中氮氧化物浓度超标排放，污染大气环境。另外，一些特殊大气污染物如三氧化硫、砷、汞、铅等重金属也需要在高温高尘烟气环境下采集和检测，为进一步研究和控制这类污染物排放提供基础数据。而现有烟气采集和检测系统无法实现高温、高尘条件下污染物样品的采集和检测。

目前高温高尘烟气样品采集和检测主要受限于以下两点：一是烟气温度达到350℃以上时，难以将高温烟气冷却到测试仪表可接受温度范围；二是高颗粒物含量的烟气极易造成采样过程管路堵塞，不能采集到代表性的样品。如何准确安全采集到高温高尘烟气中颗粒物样品是一个需要解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高温高尘烟气采样系统及方法，该装置结构设计合理、功能齐全，温度适应性广，满足各种场合的采样和测量需要，灵活方便。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种高温高尘烟气采样系统，包括：通过管路依次连接的采样头、旋风分离器、冷却器、除湿器、精密过滤器、检测仪表和抽气泵；采样头和旋风分离器之间的管路上套设有换热冷却管，换热冷却管上设有冷却介质入口和冷却介质出口，冷却介质通过冷却介质入口和冷却介质出口循环对管路内的烟气进行冷却；采样头上可拆卸的连接有防尘罩。

优选地，冷却介质入口和冷却介质出口分别设在换热冷却管的两端，且冷却介质入口和冷却介质出口在换热冷却管周向上相隔180°设置，换热冷却管中的冷却介质与管路内的烟气的流动方向相反。

优选地，旋风分离器包括两级串联的上游旋风分离器和下游旋风分离器，上游旋风分离器的切割粒径大于下游旋风分离器。

优选地，旋风分离器下部连接有集尘仓，检测仪表和抽气泵之间的管路上设有流量计。

优选地，防尘罩和采样头采用耐磨耐高温材料。

优选地，除湿器为滤水膜除湿器或硅胶除湿器。

优选地，精密过滤器内设有超细滤膜。

优选地，检测仪表为二氧化硫检测仪、氮氧化物检测仪、有机物检测仪、重金属检测仪、一氧化碳检测仪和顺磁氧含量分析仪的一种或多种。

优选地，采样头、旋风分离器、冷却器、除湿器、精密过滤器和管路的内壁为钝化层。