一種煙道氣采樣槍及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種煙道氣采樣槍及其操作方法，主要由以下幾個部分組成：采樣槍嘴、標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管、彎管和直管、采樣槍內(nèi)筒、采樣槍外筒、加熱和測溫元件、隔熱材料、溫度傳感器和封堵塊。主要優(yōu)點是：1.采樣槍同時具有采樣管路加熱元件和水套內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，不僅能在采樣槍內(nèi)采樣管道溫度低于設(shè)定溫度下限值時啟動加熱，防止被采集氣體中成分冷凝；而且可以在采樣槍內(nèi)采樣管道溫度高與設(shè)定溫度上限時啟動冷水降溫、調(diào)節(jié)采樣管路內(nèi)溫度，保護采樣槍內(nèi)部元件；2.將皮托管和溫度傳感器集成到采樣槍主體內(nèi)，外表面為圓柱形結(jié)構(gòu)，且?guī)в绣F形的封堵塊，采樣中能方便對采樣槍和采樣孔之間的間隙進行封堵，適用性強，特別適合在線采樣系統(tǒng)中實現(xiàn)自動封堵。
【專利說明】一種煙道氣采樣槍及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境污染分析和監(jiān)測領(lǐng)域，主要涉及煙道中目標(biāo)污染物的采樣分析，特別是煙道氣中二惡英類物質(zhì)的采樣分析或監(jiān)測所用的一種煙道氣采樣槍及其操作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，城市垃圾的焚燒、危險廢棄物焚燒、火電廠等工業(yè)爐窯排放等煙道氣中含有二惡英類物質(zhì)和其他成分污染物，其中二惡英是一類劇毒性有機污染物。為了控制和減少大氣污染物排放，需要對這些固定污染源進行采樣和監(jiān)測。
[0003]在煙道、煙?及排氣筒等固定污染源排放廢氣的環(huán)境監(jiān)測中，顆粒物與氣態(tài)污染物的采樣和監(jiān)測，主要有手工采樣、便攜式儀器監(jiān)測、煙道氣塵的在線監(jiān)測等。在這些采樣監(jiān)測中，為了準(zhǔn)確捕集煙氣和煙塵，美國EPA23方法、歐盟EN1948、我國國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)GB/T16157-1996及我國環(huán)境保護行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T394-2007等均采用采樣槍對目標(biāo)分析物采集樣品。所謂采樣槍，是帶有采樣孔和氣流通道、采樣時采樣槍口放置于煙道氣流中規(guī)定的采樣點、對煙道排放氣體和煙塵進行取樣的一種裝置，同時根據(jù)采樣監(jiān)測要求一般附帶有測量煙道氣流速和測量溫度的裝置，一般采用皮托管測煙道氣流速、熱電偶測量煙道氣體溫度。
[0004]目前國內(nèi)外常采用標(biāo)準(zhǔn)皮托管和S型皮托管測量煙囪或管道內(nèi)流體的速度。由于標(biāo)準(zhǔn)皮托管的測孔很小，當(dāng)煙道內(nèi)顆粒物濃度大時，易被堵塞，一般適用于測量較清潔的排氣。S型皮托管由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成，測量端有方向相反的兩個開口，測量時面向氣流的開口測得的壓力為全壓，背向氣流的開口測得的壓力小于靜壓。其測壓孔開口較大，不易被顆粒物堵塞，且便于在厚壁煙道中使用，因而在連續(xù)監(jiān)測等方面廣泛應(yīng)用。另外采用熱電偶測量煙道氣體溫度。根據(jù)國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)GB/T16157-1996規(guī)定，皮托管測孔、采樣槍孔和熱電偶的安裝位置均有明確要求，一般是將皮托管和熱電偶安裝固定在圓筒形采樣槍管外壁上，因此采樣槍整體截面呈不規(guī)則形狀，封堵操作不方便。在實際采樣操作中，需要將采樣槍口放置于煙?的采樣孔內(nèi)，并將采樣槍與采樣孔之間的縫隙采用破舊布料或特制裝置進行封堵，以免煙氣從縫隙泄露、對煙道內(nèi)穩(wěn)定氣流形成干擾，而在自動連續(xù)在線采樣設(shè)備中，此簡陋方法不適用。另外，為了防止被分析物在采集過程中發(fā)生反應(yīng)而損失，需要對采樣管道保持在與煙道氣溫度相對應(yīng)的溫度范圍內(nèi)。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、帶封堵裝置的的一種采樣槍結(jié)構(gòu)。不僅可以對采樣槍管道進行恒溫控制，而且將皮托管和熱電偶探頭安裝圓柱形采樣槍體內(nèi)、外側(cè)附加封堵裝置，利于實現(xiàn)在線采樣設(shè)備封堵采樣孔和米樣槍間隙。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于煙道氣排放分析監(jiān)測中等流速采樣的、特別是適用于煙氣排放中二惡英自動在線采樣的采樣槍及其操作方法。
[0006]本發(fā)明的主要組成部分如圖1所示，本裝置由以下幾個部分組成:采樣槍嘴、標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管、彎管、直管、采樣槍內(nèi)筒、采樣槍外筒、加熱和測溫元件、隔熱材料、溫度傳感器和封堵塊。其中，為防止高溫?zé)煔飧g，采樣槍嘴、彎管、直管和采樣槍外筒為鈦合金或不銹鋼加工而成。
[0007]采樣槍嘴的螺紋接口與采樣槍的彎管的螺紋接口以螺紋相配合連接，使得采樣槍嘴與彎管的接口密封而內(nèi)孔相通。
[0008]彎管帶有法蘭安裝固定于采樣槍內(nèi)筒的端面上，彎管的法蘭與直管的外螺紋接口以螺紋互相配合，使得彎管與直管的接口密封而內(nèi)孔相通。直管末端與后續(xù)采樣管路相連。
[0009]采樣槍內(nèi)筒是由槍外筒壁、槍內(nèi)筒壁兩層同心圓筒、端面和法蘭形成封閉的金屬水套，其中法蘭上設(shè)有2個螺紋孔用于連接水管，分別為進水孔和出水孔。在進水孔內(nèi)側(cè)焊接連接著一根中空金屬的導(dǎo)水管，將從進水孔進入的低溫水通至端面，使得水流從端面附近流向出水孔均勻帶走熱量，使較長的采樣槍內(nèi)保持溫度一致。當(dāng)采樣槍內(nèi)溫度高于設(shè)定的上限溫度時，開啟水閥，使冷水從進水孔進入，經(jīng)過導(dǎo)水管，沿水套回流至出水孔，保護采樣槍內(nèi)器件在高溫下不受影響。
[0010]直管與采樣槍內(nèi)筒同心布置，于采樣槍內(nèi)筒壁內(nèi)、直管外壁上纏繞安裝加熱和測溫元件，加熱元件可以是玻璃纖維電熱帶、電熱絲、電熱管等。當(dāng)系統(tǒng)通過測溫元件探測到直管外壁溫度低于設(shè)定溫度時，啟動加熱元件對直管進行加熱，防止被采集的氣體中成分冷凝而造成分析誤差。
[0011]采樣槍外筒是兩端為環(huán)形端面的金屬圓筒零件，前端面的圓孔比采樣內(nèi)筒壁外徑略大、形成間隙配合；后端面上有螺絲孔，通過螺絲將采樣槍外筒固定連接在采樣內(nèi)筒的法蘭上。與采樣槍外筒的前端面上開有2個相切的圓孔和一個3mm的圓孔，用于安裝標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管和溫度傳感器，安裝時保證標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管的全壓孔和靜壓孔中心所在軸線、采樣槍嘴的軸線相互平行，且全壓孔和采樣槍嘴在采樣槍軸向上長度相等，保證所測得的煙道氣流動速度準(zhǔn)確。即在采樣槍主體橫截面上看，標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管和溫度傳感器固定于采樣內(nèi)筒的外壁與采樣槍外筒內(nèi)壁之間。溫度傳感器用于探測采樣點的煙氣溫度，作為采集樣品的一個環(huán)境參數(shù)。采樣內(nèi)筒的外壁與采樣槍外筒內(nèi)壁之間的其他空間充填保溫材料，保溫材料是石棉或玻璃纖維或其他耐高溫材料。于采樣槍外筒的圓柱面外壁上套有一錐形的封堵塊，錐形面上覆蓋有較軟的玻璃纖維層，加工時可以嚴(yán)格把握封堵塊內(nèi)孔直徑，使封堵塊內(nèi)孔與采樣槍外筒外徑的間隙很小而可以在采樣槍外筒上沿軸向滑動。采樣操作時，將采樣槍嘴移動到指定的采樣點固定后，推動封堵塊使之緊密堵住采樣槍外筒與煙?上的采樣孔之間的間隙，防止被采樣煙道氣泄漏。
[0012]本發(fā)明的主要優(yōu)點是:1.采樣槍同時具有采樣管路加熱元件并具有水套內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，不僅能在采樣槍內(nèi)采樣管道溫度低于設(shè)定溫度下限值時啟動加熱，防止被采集氣體中成分冷凝；而且可以在采樣槍內(nèi)采樣管道溫度高與設(shè)定溫度上限時啟動冷水降溫、調(diào)節(jié)采樣管路內(nèi)溫度，保護采樣槍內(nèi)部元件；2.該裝置主體外表面為圓柱形結(jié)構(gòu)，且?guī)в绣F形的封堵塊，采樣中能方便對采樣槍和采樣孔之間的間隙進行封堵，適用性強，特別適合在線采樣系統(tǒng)中實現(xiàn)自動封堵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的軸向剖面視圖。
[0014]其中，(I)為采樣槍嘴、(2)為標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管、(3)為彎管、(4)為直管、(5)為采樣槍內(nèi)筒、(6)為采樣槍外筒、(7)為加熱和測溫元件、(8)為隔熱材料、(9)為溫度傳感器、
(10)為封堵塊；
[0015](Ia)為螺紋接口、(Ib)為采樣槍口、(2a)為全壓孔、(2b)為靜壓孔、(2c)為皮托管與壓差計相連的接口、(2d)為皮托管與壓差計相連的另一接口、(3a)為螺紋接口、(3b)為法蘭、(4a)為外螺紋接口、(4b)為末端、(5a)為外圓柱面、(5b)為槍內(nèi)筒的內(nèi)壁、(5c)為端面、(5d)為法蘭、(5e)為進水孔、(5f)為出水孔、(5g)為導(dǎo)水管、(5h)槍內(nèi)筒水套、(6a)為前端面、(6b)為后端面。
[0016]圖2為本發(fā)明的俯視示意圖。
[0017]如圖所示，采樣槍管路(包括采樣槍嘴(I)、彎管(3)和直管(4))、標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管2和溫度傳感器(9)的中軸線所在相互平行(即皮托管全壓孔(2a)與采樣槍口(Ia)平行)加工精度和安裝精度確保了皮托管全壓孔(2a)與采樣槍口(Ia)同時正對氣流方向。
[0018]圖3為本發(fā)明的左視示意圖。
[0019]在整個采樣槍的端面上看，采樣槍管路、皮托管和溫度傳感器之間按標(biāo)準(zhǔn)留有間隙。采樣槍內(nèi)筒(5 )內(nèi)，進水導(dǎo)水管(5g)管放置在下方，確保冷水從底部充滿整個采樣槍內(nèi)筒的內(nèi)腔后，從排水孔流出。

【具體實施方式】
[0020]以下為本專利的【具體實施方式】的舉例說明，具體步驟為:
[0021]( I)根據(jù)采樣標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，計算采樣點的位置。清洗采樣槍系統(tǒng)的采樣管路，并將采樣槍系統(tǒng)與樣品處理單元連接。
[0022](2)打開煙囪上的采樣孔封堵蓋，將采樣槍系統(tǒng)插入到采樣孔中，直至采樣槍口移動到規(guī)定的采樣槍的位置，保持采樣槍口所在平面正對煙道氣流方向。
[0023](3)固定采樣槍并將錐形封堵塊推入，使煙囪采樣孔與采樣槍外筒之間的間隙封堵、保證煙氣無泄漏，開始采樣。
【權(quán)利要求】
1.一種煙道氣采樣槍，其特征在于: 主要組成部分包括:采樣槍嘴(I)、標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管(2)、彎管(3)和直管(4)、采樣槍內(nèi)筒(5)、采樣槍外筒(6)、加熱和測溫元件(7)、隔熱材料(8)、溫度傳感器(9)和封堵塊(10)； 采樣槍嘴(I)通過螺紋與彎管(3)相連接，彎管(3)與直管(4)的接口密封而內(nèi)孔相通；直管(4)、米樣槍內(nèi)筒(5)、米樣槍外筒(6)同軸心安裝固定；標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管(2)和溫度傳感器(9)固定在采樣槍外筒(6)的端面上；直管(4)外壁上纏繞設(shè)置有加熱和測溫元件(7);采樣槍內(nèi)筒(5)、采樣槍外筒(6)之間的剩余空間充填保溫材料(8);封堵塊(10)同心套于米樣槍外筒(6)外圓柱面上而能軸向移動。
2.如權(quán)利要求1所述的采樣槍，其特征在于:采樣槍嘴(I)的螺紋接口(Ia)與采樣槍的彎管(3)的螺紋接口(3a)以螺紋相配合連接使得采樣槍嘴(I)與彎管(3)的接口密封而內(nèi)孔相通。
3.如權(quán)利要求1所述的采樣槍，其特征在于:彎管(3)帶有法蘭(3b)安裝固定于采樣槍內(nèi)筒(5)的端面(5c)上，彎管(3)的法蘭(3b)與直管(4)的外螺紋接口(4a)以螺紋互相配合連接使得彎管(3 )與直管(4)的接口密封而內(nèi)孔相通；直管(4)末端(4b )與后續(xù)采樣管路相連。
4.如權(quán)利要求1所述的采樣槍，其特征在于: 采樣槍內(nèi)筒(5)是由外圓柱面(5a)、槍內(nèi)筒壁(5b)、端面(5c)、法蘭(5d)形成封閉的金屬水套； 其中法蘭(5d)上設(shè)有2個螺紋孔用于連接水管，所述螺紋孔分別為進水孔(5e)和出水孔(5f)； 在進水孔(5e)內(nèi)側(cè)固定連接著一根材質(zhì)為金屬的中空的導(dǎo)水管(5g)，將從進水孔(5e)進入的低溫水沿導(dǎo)水管(5g)通至靠近端面(5c)—側(cè)，水流從端面(5c)—側(cè)的水套內(nèi)流向出水孔(5f)的過程中均勻帶走熱量； 當(dāng)采樣槍內(nèi)溫度高于設(shè)定的上限溫度時，開啟水閥冷水從進水孔(5e)，經(jīng)過導(dǎo)水管(5g)，回流至出水孔(5f)。
5.如權(quán)利要求1所述的采樣槍，其特征在于: 直管(4)與米樣槍內(nèi)筒(5)同心布置,于米樣槍內(nèi)筒壁(5b)內(nèi)、直管(4)外壁上纏繞安裝加熱和測溫元件(7 )，加熱元件是玻璃纖維電熱帶、電熱絲、電熱管或其他加熱元件； 通過測溫元件探測到直管(4)外壁溫度低于設(shè)定溫度時，啟動加熱元件對直管(4)進行加熱。
6.如權(quán)利要求1所述的采樣槍，其特征在于: 采樣槍外筒(6)是兩端為環(huán)形端面的金屬圓筒零件，前端面(6a)的圓孔比采樣內(nèi)筒(5)的外圓柱面(5a)直徑大、可形成間隙配合；后端面(6b)上有螺絲孔，通過螺絲將采樣槍外筒(6)固定連接在采樣內(nèi)筒(5)的法蘭(5d)上； 與采樣槍外筒(6)的前端面(6a)上開有2個相切的圓孔和一個3_的圓孔，用于安裝標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管(2)和溫度傳感器(9)，標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管(2)的全壓孔(2a)和靜壓孔(2b)中心所在軸線、采樣槍嘴(I)的軸線相互平行，且全壓孔(2a)和采樣槍嘴(I)的中心線所在平面與采樣槍軸線垂直； 使得在采樣槍主體橫截面上看，標(biāo)準(zhǔn)S型皮托管(2 )和溫度傳感器(9 )固定于采樣內(nèi)筒(5)的外圓柱面(5a)與米樣槍外筒(6)內(nèi)壁之間； 溫度傳感器(9)用于探測采樣點的煙氣溫度作為采集樣品的一個環(huán)境參數(shù)； 采樣內(nèi)筒(5)的外圓柱面(5a)與采樣槍外筒(6)內(nèi)壁之間的剩余空間充填保溫材料(8),保溫材料(8)是石棉或玻璃纖維或其他耐高溫材料。
7.如權(quán)利要求1所述的米樣槍，其特征在于:于米樣槍外筒(6)的圓柱面外壁上套有一錐形的封堵塊(10)，封堵塊(10)的錐形面上覆蓋有玻璃纖維層，加工時把握封堵塊(10)內(nèi)孔直徑，使封堵塊(10)內(nèi)孔與采樣槍外筒(6)外徑的間隙足夠小而能在采樣槍外筒(6)上沿軸向滑動。
8.如權(quán)利要求1所述的采樣槍的操作方法，其特征在于:采樣操作時，將采樣槍嘴(I)移動到指定的采樣點固定后，推動封堵塊(10)緊密堵住采樣槍外筒(6)與煙?上的采樣孔之間的間隙，防止被采樣煙道氣泄漏。
【文檔編號】G01N1/42GK104458356SQ201310433751
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】袁和平, 倪余文, 劉崇杰, 蘇凡, 陳吉平 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所