本發(fā)明適用于低、濕煙氣中的顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，屬于顆粒物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

常規(guī)激光后散射法煙塵儀是常用的煙塵檢測(cè)儀器，常規(guī)激光后散射法煙塵儀測(cè)量原理為使用紅外激光作為發(fā)射光源，當(dāng)激光照射在粉塵上時(shí)，產(chǎn)生光散射。在光學(xué)系統(tǒng)和粉塵性質(zhì)一定的條件下，散射光強(qiáng)度與粉塵濃度成比例，進(jìn)而經(jīng)過(guò)計(jì)算后完成測(cè)量。

從工程實(shí)踐上來(lái)看，激光后散法煙塵儀在煙塵排放濃度較高時(shí)（大于50mg/m³），是比較好的選擇。但是針對(duì)國(guó)內(nèi)30mg/m³以下，甚至5mg/m³粉塵排放技術(shù)要求，作為在線粉塵測(cè)量裝置，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到技術(shù)要求。原因如下：

（1）粉塵的粒徑和濃度同步下降了很多，因此激光反射和折射的機(jī)會(huì)下降了很多，出現(xiàn)測(cè)量不出來(lái)，沒(méi)有反射光信號(hào)等現(xiàn)象。

（2）煙氣含水量加大，一般要占10%以上，甚至更高，激光照射至微型水滴上，會(huì)產(chǎn)生反射和折射，因此受水分干擾因素大，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種適用于低、濕煙氣中的顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，測(cè)量精度高。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：適用于低、濕煙氣中的顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，包括機(jī)柜、帶加熱采樣探頭、測(cè)試腔、低濃度粉塵儀傳感器和射流泵，所述帶加熱采樣探頭設(shè)置在煙道內(nèi)，且所述帶加熱采樣探頭通過(guò)伴熱管線連接在機(jī)柜內(nèi)的測(cè)試腔內(nèi)，所述測(cè)試腔上設(shè)置有加熱模塊，所述低濃度粉塵儀傳感器設(shè)置在測(cè)試腔上，用于測(cè)量測(cè)試腔內(nèi)采集的煙氣顆粒物濃度，所述射流泵設(shè)置在機(jī)柜內(nèi)部的底側(cè)，用于將帶加熱采樣探頭采集的煙氣抽入測(cè)試腔內(nèi)。

所述機(jī)柜的內(nèi)部底側(cè)設(shè)置有風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)位于射流泵下方，且所述風(fēng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)射流泵工作，通過(guò)所述風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)測(cè)試腔內(nèi)吸氣與排氣。

所述機(jī)柜內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置有變頻器，所述變頻器與風(fēng)機(jī)電連接，用于控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

所述伴熱管線上設(shè)置有電磁閥，所述電磁閥用于控制氣路通斷。

所述測(cè)試腔與帶加熱采樣探頭連接處設(shè)置有微壓差傳感器，所述微壓差傳感器與變頻器之間電連接，與變頻器配合控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，確保帶加熱采樣探頭等速采樣。

所述帶加熱采樣探頭上設(shè)置有煙道連接法蘭，所述煙道連接法蘭用于將帶加熱采樣探頭固定在煙道內(nèi)。

所述測(cè)試腔的加熱模塊維持測(cè)試腔的溫度≥100℃。

所述低濃度粉塵儀傳感器的激光鏡片外側(cè)設(shè)置有反吹氣接口，所述反吹氣接口與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口通過(guò)管道連通，為激光鏡片提供反吹保護(hù)氣。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本發(fā)明采用抽取式測(cè)量，避免煙道內(nèi)流速波動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生不利影響，而且采用全程加熱，消除水蒸氣對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的不利影響，同時(shí)采用前向散射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超低量程顆粒物測(cè)量。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的立體示意圖。

圖中：1為機(jī)柜、2為帶加熱采樣探頭、3為測(cè)試腔、4為低濃度粉塵儀傳感器、5為射流泵、6為伴熱管線、7為風(fēng)機(jī)、8為變頻器、9為電磁閥、10為微壓差傳感器、11為煙道連接法蘭。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，本發(fā)明適用于低、濕煙氣中的顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，包括機(jī)柜1、帶加熱采樣探頭2、測(cè)試腔3、低濃度粉塵儀傳感器4和射流泵5，所述帶加熱采樣探頭2設(shè)置在煙道內(nèi)，且所述帶加熱采樣探頭2通過(guò)伴熱管線6連接在機(jī)柜1內(nèi)的測(cè)試腔3內(nèi)，所述測(cè)試腔3上設(shè)置有加熱模塊，所述低濃度粉塵儀傳感器4設(shè)置在測(cè)試腔3上，用于測(cè)量測(cè)試腔3內(nèi)采集的煙氣顆粒物濃度，所述射流泵5設(shè)置在機(jī)柜1內(nèi)部的底側(cè)，用于將帶加熱采樣探頭2采集的煙氣抽入測(cè)試腔3內(nèi)。

所述機(jī)柜1的內(nèi)部底側(cè)設(shè)置有風(fēng)機(jī)7，所述風(fēng)機(jī)7位于射流泵5下方，且所述風(fēng)機(jī)7用于驅(qū)動(dòng)射流泵5工作，通過(guò)所述風(fēng)機(jī)7正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)測(cè)試腔3內(nèi)吸氣與排氣。

所述機(jī)柜1內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置有變頻器8，所述變頻器8與風(fēng)機(jī)7電連接，用于控制風(fēng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速。

所述伴熱管線6上設(shè)置有電磁閥9，所述電磁閥9用于控制氣路通斷。

所述測(cè)試腔3與帶加熱采樣探頭2連接處設(shè)置有微壓差傳感器10，所述微壓差傳感器10與變頻器8之間電連接，與變頻器8配合控制風(fēng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速，確保帶加熱采樣探頭2等速采樣。

所述帶加熱采樣探頭2上設(shè)置有煙道連接法蘭11，所述煙道連接法蘭11用于將帶加熱采樣探頭2固定在煙道內(nèi)。

所述測(cè)試腔3的加熱模塊維持測(cè)試腔3的溫度可設(shè)為100℃或110℃或120℃。

所述低濃度粉塵儀傳感器4的激光鏡片外側(cè)設(shè)置有反吹氣接口，所述反吹氣接口與風(fēng)機(jī)7出風(fēng)口通過(guò)管道連通，為激光鏡片提供反吹保護(hù)氣。

本發(fā)明采用抽取式顆粒物在線監(jiān)測(cè)，針對(duì)超低排放機(jī)組而言，開(kāi)發(fā)的小量程低濃度濕煙氣煙塵儀，將低溫含水或者液滴煙氣進(jìn)行原位抽取加熱，通過(guò)提高煙氣溫度，進(jìn)行煙塵測(cè)量，同時(shí)考慮到超低排放機(jī)組的煙塵濃度較低，所以選擇小量程測(cè)量單元，一般量程低于50mg/m³。

本發(fā)明的工作原理是：將含有水滴或者霧滴濕煙氣利用射流泵進(jìn)行抽取，采樣探頭和測(cè)量室均有加熱功能，將煙氣升溫至露點(diǎn)溫度以上，然后在測(cè)量室安裝激光前散射法煙氣分析單元，進(jìn)行測(cè)量，采樣后煙氣直接排入煙道中，即完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。

本發(fā)明的工作過(guò)程：上電后采樣探頭和測(cè)試腔的加熱模塊開(kāi)始加熱，由于剛上電加熱溫度未達(dá)到取樣的溫度，風(fēng)機(jī)先對(duì)系統(tǒng)管道進(jìn)行吹掃，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到加熱溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，電磁閥動(dòng)作，進(jìn)入到煙氣采樣狀態(tài)，射流泵產(chǎn)生的負(fù)壓將樣氣吸入采樣探桿，最后到測(cè)量單元進(jìn)行粉塵濃度的測(cè)量。自上電開(kāi)始，風(fēng)機(jī)一直提供光學(xué)玻璃窗口的保護(hù)氣。系統(tǒng)在取樣的同時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程管路中的壓力、溫度和流速，以保證系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確及穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)定自動(dòng)反吹功能，確保管路不會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下發(fā)生堵塞情況。系統(tǒng)還配備滿量程校準(zhǔn)功能，方便日常的測(cè)量維護(hù)。

本發(fā)明是為了進(jìn)一步適應(yīng)新國(guó)標(biāo)gb13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》而進(jìn)行的技術(shù)升級(jí)與產(chǎn)品換代工作，解決了目前后散射粉塵儀由于煙塵濕度、顆粒物粒徑等因素導(dǎo)致的測(cè)量精度低，測(cè)量誤差大的技術(shù)難點(diǎn)。

本發(fā)明采用一體化設(shè)計(jì)，僅由帶加熱采樣探頭和機(jī)柜兩部分組成，安裝便捷。

本發(fā)明各主要部件功能如下：

帶加熱采樣探頭：伸入煙道內(nèi)，長(zhǎng)度可根據(jù)煙道直徑定做，自帶加熱功能，將采入氣體加熱，使用不銹鋼316材質(zhì)，提高探頭在煙道惡劣環(huán)境下的防腐性能。

煙道連接法蘭：將帶加熱采樣探頭固定在煙道上，磚煙道采用膨脹螺栓方式固定，金屬煙道采用焊接的方法固定。

機(jī)柜：放置風(fēng)機(jī)組件，主傳感器，電氣組件和管路部分，具備防雨功能，適于戶外安裝。

伴熱管線：進(jìn)行樣氣傳輸，防止樣氣遇冷凝結(jié)，影響測(cè)量結(jié)果。

電磁閥：控制氣路通斷，進(jìn)行采樣狀態(tài)和反吹狀態(tài)的切換。

微壓差傳感器：測(cè)量管路中的微壓差，進(jìn)而計(jì)算出樣氣流速。

測(cè)試腔：為密閉圓形墻體，自帶加熱功能，法蘭接口可固定低濃度粉塵儀傳感器。

低濃度粉塵儀傳感器：為核心測(cè)量單元，激光光源發(fā)射投影直徑約5mm的激光束，粉塵顆粒經(jīng)過(guò)激光束時(shí)產(chǎn)生散射光，光電二極管接收散射光信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算，得出粉塵顆粒物的濃度值。

變頻器：控制風(fēng)機(jī)供電頻率，使射流泵產(chǎn)生壓強(qiáng)不等的吸力，實(shí)現(xiàn)等速采樣。

射流泵：采樣裝置，由風(fēng)機(jī)供氣，發(fā)生文丘里效應(yīng)后產(chǎn)生吸力，對(duì)煙道內(nèi)粉塵進(jìn)行采樣。

風(fēng)機(jī)：給射流泵供氣，提供反吹氣源，提供光學(xué)鏡片保護(hù)氣幕氣源，功率1.75kw，最大流量3.6m3/min。

本發(fā)明中粉塵測(cè)量?jī)x傳感器是核心測(cè)量單元，將含有水滴或霧的濕煙氣利用射流泵抽至測(cè)試腔，將煙氣加熱至120度以上，即煙氣溫度提升至露點(diǎn)以上，在測(cè)量室安裝有激光前散射法煙氣分析單元，激光光源發(fā)射投影直徑約5mm的激光束，粉塵顆粒經(jīng)過(guò)激光束時(shí)產(chǎn)生散射光，光電二極管接受散射光信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算，得出粉塵顆粒物的濃度值，采樣后的煙氣直接排入至煙道中，即完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。

粉塵測(cè)量?jī)x傳感器中各主要部件功能如下：

激光鏡片反吹氣接口：接6mm聚四氟乙烯氣管，聯(lián)通風(fēng)機(jī)出氣口，為激光鏡片提供反吹保護(hù)氣。

保護(hù)罩：保護(hù)耦合鏡光纖和兩根4mm聚四氟乙烯氣管，同時(shí)預(yù)留光陷阱安裝孔。

氣管和光纖通道：304不銹鋼管，內(nèi)部為兩根4mm聚四氟乙烯氣管和光纖的通道。

激光通道：在支撐板組件上開(kāi)有兩個(gè)長(zhǎng)孔，使激光通過(guò)，最終直達(dá)光陷阱。

滿量程校準(zhǔn)塊：內(nèi)有兩個(gè)成90角的反射鏡，改變激光傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)滿量程校準(zhǔn)。

電氣盒：裝有參數(shù)版，電源板，數(shù)字板，模擬板，激光模塊，光電二極管模塊，4mm聚四氟乙烯氣管轉(zhuǎn)接頭。

電路板：電源板，數(shù)字板，模擬板組成，光電二極管焊接在頂部中心，完成從散射光信號(hào)到顆粒物濃度值的一系列計(jì)算過(guò)程。

光纖耦合鏡：收集激光散射信號(hào)，聚焦至光纖頭部。

反吹氣接頭：對(duì)稱(chēng)布置，連接兩根4mm聚四氟乙烯氣管，對(duì)耦合鏡中的雙凸鏡片進(jìn)行保護(hù)。

光電二極管：完成光信號(hào)至電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

電氣接口：為電源板提供24v直流電，并傳輸計(jì)算數(shù)據(jù)至plc控制單元。

原系統(tǒng)有兩個(gè)風(fēng)機(jī)，大風(fēng)機(jī)為射流泵供氣，且提供光學(xué)玻璃窗口的保護(hù)氣，小風(fēng)機(jī)提供系統(tǒng)反吹氣，小風(fēng)機(jī)反吹的方案，除了增加成本外，程序控制的復(fù)雜程度增加，整機(jī)出現(xiàn)故障的概率也變高，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)為射流泵供氣的大風(fēng)機(jī)也可以同時(shí)完成反吹工作，隨后更改大風(fēng)機(jī)接頭設(shè)計(jì)，取消小風(fēng)機(jī)。

本發(fā)明其余各部件功能如下：

風(fēng)機(jī)出氣口：連接風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)接頭，

風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口：連接過(guò)濾器，保證反吹氣的清潔度。

系統(tǒng)管路反吹氣接口：連接12mmpu管，為系統(tǒng)提供反吹氣。

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)接頭：下部為2寸螺紋，連接風(fēng)機(jī)，上部有三個(gè)安裝孔，分別與射流泵，系統(tǒng)管路反吹氣接口，光學(xué)鏡片反吹氣接口連通。

光學(xué)鏡片反吹氣接口：連接6mm聚四氟乙烯管，為激光鏡片和耦合鏡鏡片提供反吹氣。

本發(fā)明中帶加熱采樣探頭主要有兩個(gè)功能，煙氣采樣功能和煙氣預(yù)加熱功能。普通的采樣探頭僅有煙氣采樣功能，針對(duì)超低排放的顆粒物測(cè)量，低溫濕煙氣，煙溫多在50攝氏度左右，煙氣中水蒸氣為過(guò)飽和狀態(tài)，含有大量液滴。其液滴成分含有大量的鈣鎂離子和硫酸根離子和氧化鈣固形物。

本發(fā)明涉及的顆粒物的濃度低，一般在20mg/m³以下，很多機(jī)組在10mg/m³以下。顆粒物的成份和性質(zhì)復(fù)雜，為液態(tài)氣溶膠和固態(tài)氣溶膠并存狀態(tài)，按照我國(guó)最新修訂的顆粒物測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，要求顆粒物測(cè)量必須在煙氣加熱105度以上工況形成的固體顆粒物才可以為排放顆粒物，進(jìn)而進(jìn)行測(cè)量。

本發(fā)明中帶加熱采樣探頭由三部分組成，外管，帶加熱內(nèi)管和進(jìn)氣管。材質(zhì)均為316不銹鋼，以提高耐腐蝕能力。

進(jìn)氣管：固定在外管上，煙氣由進(jìn)氣管進(jìn)入加熱腔，進(jìn)氣管的進(jìn)氣口方向可調(diào)，可設(shè)置成0°，90°，180°，270°。

帶加熱內(nèi)管：管子內(nèi)壁做紅外涂層處理，以提高導(dǎo)熱管對(duì)內(nèi)部煙氣的加熱效率。加熱溫度200℃，從常溫到200℃的加熱時(shí)間約10分鐘，內(nèi)部預(yù)埋溫度傳感器，進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)和調(diào)控。

外管：一頭焊接有法蘭盤(pán)，與安裝法蘭對(duì)接。另一頭安裝進(jìn)氣管。帶加熱內(nèi)管安裝于外管內(nèi)，外管起到了保護(hù)作用。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。