一种双脉冲差相反吹烟气采样装置及方法

技术领域

本发明涉及一种烟气采样装置及方法，具体涉及一种双脉冲差相反吹烟气采样装置及方法。

背景技术

烟气连续排放监测系统(CEMS)主要以抽取法原理为主，这种原理的监测系统需要首先滤除样气中的灰尘，通常的做法是采用高温陶瓷或金属滤芯，当滤芯表面灰尘积累到一定厚度时用压缩空气进行一次反吹，持续时间通常2分钟左右。在反吹期间，采样中断，期间烟气分析暂停。由于脱硝、脱硫等环保系统运行控制需要NOx、SO

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种双脉冲差相反吹烟气采样装置及方法，能够实现在反吹的同时不中断采样，实现真正连续的烟气采样，为提升环保监测水平和环保装置控制品质提供了条件。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双脉冲差相反吹烟气采样装置，包括反吹缓冲罐、反吹预热管、真空罐、烟尘过滤器、内管以及安装在烟道壁面上的探头基座，探头基座上设置有内管支撑套，内管支撑套与烟尘过滤器相连，内管一端穿出内管支撑套，另一端伸入烟尘过滤器内，反吹缓冲罐的出口经反吹脉冲阀与反吹预热管的入口相连通，真空罐的出口经回吸脉冲阀与反吹预热管的入口相连通，反吹预热管的出口与烟尘过滤器的内腔相连通，穿出内管支撑套的内管一端与采样器相连。

本发明进一步的改进在于，反吹缓冲罐的反吹缓冲罐入口与压缩空气系统相连。

本发明进一步的改进在于，真空罐的真空罐入口与抽气泵相连。

本发明进一步的改进在于，相连反吹预热管的出口处设置有三通，三通的一个出口与内管支撑套相连，另一个出口与烟尘过滤器的内腔相连。

本发明进一步的改进在于，内管支撑套包括金属外护管和内部隔热材料，内部隔热材料设置在金属外护管内。

本发明进一步的改进在于，内管和金属外护管之间设置有密封结构。

本发明进一步的改进在于，烟尘过滤器为圆柱形陶瓷材质过滤器，过滤精度为1微米，烟尘过滤器一端为封闭端，另一端为开口端。

本发明进一步的改进在于，内管设置在烟尘过滤器的中心线上。

本发明进一步的改进在于，反吹脉冲阀和回吸脉冲阀均连接有控制器；穿出内管支撑套的内管一端经管道与采样管相连，采样管与采样器相连。

一种基上述装置的双脉冲差相反吹烟气采样方法，包括反吹采样周期和非反吹采样周期，反吹采样周期和非反吹采样周期交替进行；其中，

非反吹采样周期的具体过程为：反吹脉冲阀和回吸脉冲阀关闭，烟气从烟尘过滤器外表面进入内腔汇集后进入内管入口，经内管进入采样器；

反吹周期的具体过程为：反吹脉冲阀开启并持续ΔT1时间，反吹预热管中的预热过的气体进入内腔，内腔压力升高，烟尘过滤器外表面聚集的灰尘被反吹，内腔中的烟气向烟尘过滤器的封闭端移动，经内管进入采样器；

ΔT1时间结束时，回吸脉冲阀开启并持续ΔT2时间，内腔中的气体经反吹预热管流向真空罐，内腔压力下降，烟气经烟尘过滤器进入内腔，经内管进入采样器；ΔT2时间结束后，进入非反吹采样周期。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明通过设置反吹缓冲罐、反吹预热管、真空罐、烟尘过滤器、内管以及安装在烟道壁面上的探头基座，探头基座上设置有内管支撑套，内管支撑套与烟尘过滤器相连，内管一端穿出内管支撑套，另一端伸入烟尘过滤器内，反吹缓冲罐的出口经反吹脉冲阀与反吹预热管的入口相连通，真空罐的出口经回吸脉冲阀与反吹预热管的入口相连通，反吹预热管的出口与烟尘过滤器的内腔相连通，穿出内管支撑套的内管一端与采样器相连，可以实现在反吹的同时不中断采样，实现真正连续的烟气采样，为提升环保监测水平和环保装置控制品质提供了条件。

连续采样由反吹采样周期和非反吹采样周期交替构成。所有周期采样器都连续运行，烟气从内管入口被连续吸入，从采样器出口排出，排出的烟气进入分析仪。在非反吹周期，反吹脉冲阀和回吸脉冲阀都关闭。烟气从烟尘过滤器外表面进入内腔汇集后进入内管入口。反吹周期包括1个吹扫脉冲和1个回吸脉冲。两个脉冲为差相，时间上连续但不重叠。吹扫开始时，反吹脉冲阀开启并持续ΔT1时间，在此期间，反吹预热管中的预热过的气体快速进入烟尘过滤器的内腔，内腔压力升高，烟尘过滤器外表面聚集的灰尘被反吹，同时，内腔中的烟气向右移动，但由于时间极短，在ΔT1期间，进入内管入口的气体仍然是原来内腔中的烟气。ΔT1结束时，回吸脉冲阀开启并持续ΔT2时间，内腔中的气体经反吹预热管快速流向真空罐，内腔压力快速下降，烟气快速经烟尘过滤器进入内腔，ΔT2结束时，内腔中充满烟气。ΔT2期间，进入内管入口的气体依然是烟气。ΔT2结束后，进入非反吹采样周期。这样，在全部连续采样过程中，进入内管入口的气体都是烟气，达到全时采样的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1-反吹缓冲罐；2-反吹脉冲阀；3-探头基座；4-烟道内壁；5-反吹预热管；6-真空罐；7-回吸脉冲阀；8-内管支撑套；9-烟尘过滤器；10-内腔；11-内管入口；12-反吹气体终点；13-内管；14-采样器；15-采样管；16-真空罐入口；17-反吹缓冲罐入口；18-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参考图1，本发明所述的双脉冲差相反吹烟气采样装置，包括反吹缓冲罐1、反吹脉冲阀2、探头基座3、反吹预热管5、真空罐6、回吸脉冲阀7、内管支撑套8、烟尘过滤器9、内管13、采样管15、采样器14、真空罐入口16、反吹缓冲罐入口17与控制器18等。以上部件通过探头基座3安装在烟道壁面4上；所述反吹缓冲罐入口17与外部压缩空气系统相接，真空罐入口16与外部抽气泵连接；具体的，反吹缓冲罐1、真空罐6出口分别通过反吹脉冲阀2和回吸脉冲阀7并联后与反吹预热管5的进口连接；所述反吹预热管5出口与烟尘过滤器9的开口端、内管支撑套8以三通方式连接；具体的，内管支撑套8与烟尘过滤器9相连，并且位于同一条直线上，内管支撑套8设置在探头基座3上，内管支撑套8包括薄壁金属外护管和内部隔热材料，内部隔热材料设置在薄壁金属外护管内，所述烟尘过滤器9为细长圆柱形陶瓷材质过滤器，过滤精度为1微米，其中一端封闭，另一端开口。内管13通过内管支撑套8定位在烟尘过滤器9中心线上；即内管13一端(内管出口)穿出内管支撑套8，另一端(内管入口11)伸入烟尘过滤器9内，并且靠近烟尘过滤器9内壁。内管13与烟尘过滤器9内壁之间形成内腔10，内管13和内管支撑套8之间具有密封结构，使内腔10与外部空气密封隔离；

烟尘过滤器9通过内管支撑套8与探头基座3连接固定；所述内管13为不锈钢或石英材质细管，内管13的入口端靠近烟尘过滤器9的封闭端内壁，并保留6-10mm间距。内管13出口经采样管15与采样器14入口相连接。所述采样器14包括抽气泵与烟气冷凝除湿器，采样器14排出的烟气供给下游烟气分析仪。

本发明所述的双脉冲差相反吹烟气采样方法，包括以下步骤：

运行时，真空罐6通过外部抽气泵保持-80kPa以下的负压；反吹缓冲罐1通过外部压缩空气系统保持正压，通常在100～300kPa之间。

连续采样由反吹采样周期和非反吹采样周期交替构成。所有周期采样器14都连续运行，样气从内管入口11被连续吸入，从采样器14出口排出，排出的样气进入分析仪。

在非反吹周期，反吹脉冲阀2和回吸脉冲阀7都关闭。烟气从烟尘过滤器9外表面进入内腔10汇集后进入内管入口11。非反吹采样周期长度根据烟气过滤器9特性和烟气中烟尘浓度决定。烟尘过滤器9外表面即为反吹气体终点12。

反吹周期包括1个吹扫脉冲(宽度ΔT

吹扫开始时，反吹脉冲阀2开启并持续ΔT1时间，在此期间，反吹预热管5中的预热过的气体快速进入内腔10，内腔10压力升高，烟尘过滤器9外表面聚集的灰尘被反吹，同时，内腔10中的样气向烟尘过滤器9封闭端移动，但由于时间极短，在ΔT1期间，进入内管入口11的气体仍然是开始时内腔中10的样气。

ΔT1时间结束时，回吸脉冲阀7开启并持续ΔT2时间，内腔10中的气体经反吹预热管5快速流向真空罐6，内腔10压力快速下降，烟气快速经烟尘过滤器9进入内腔10，ΔT2时间结束时，内腔10中充满样气；ΔT2时间期间，进入内管入口11的气体依然是样气。

ΔT2时间结束后，进入非反吹采样周期。这样，在全部连续采样过程中，进入内管入口11的气体都是样气，达到全时采样的目的。