專利名稱：可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣稀釋采樣裝置的新發(fā)明。
在本發(fā)明作出之前。環(huán)保監(jiān)測用的煙氣采樣裝置，大部分采用采樣泵。采取一定量的煙氣進(jìn)入測量儀器。由于煙氣中含有10%左右的水汽和數(shù)量較多的粉塵，水汽極易在采樣管道的管壁上冷凝，粉塵則很快沉積在過濾材料上，對煙氣中的氣態(tài)污染物，特別是SO2產(chǎn)生溶解和吸附作用，導(dǎo)致測量結(jié)果偏低。為了改善這一狀況，美國熱電子公司曾生產(chǎn)出一種裝置，即在采樣管道外，加一層加熱保溫套，以防止水汽冷凝，但對幾米甚至幾十米的管道進(jìn)行加熱保溫，價格昂貴，同時也不能解決粉塵在過濾材料上沉積所造成的阻塞問題，美國哥倫比亞科學(xué)工業(yè)公司應(yīng)用氣動引射原理，研制出稀釋型煙氣采樣裝置具有一定的效果，然設(shè)備繁鎖，加之售價昂貴，迄今使用于煙氣采樣極為有限。
為了解決以上存在的問題，本發(fā)明設(shè)計出一種新穎獨(dú)特的微型限流孔板，控制煙氣采樣流量在150ml/min以下解決了粉塵，水汽及其他干擾物質(zhì)對測定SO2的影響，從而提高了測定SO2排放濃度的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于在采樣裝置內(nèi)設(shè)計了一個微型氣動引射泵作為動力采取煙氣，煙氣通過兩層過濾膜，再經(jīng)過一個限流孔板，孔板直徑范圍為Φ0.04～0.17mm，控制流量在40-150ml/min之間，然后經(jīng)過引射噴管，在擴(kuò)散混合段與引射氣體以一定比例被稀釋。稀釋比精度為≤±3%。設(shè)計模型見

圖1。
圖中表示，主流氣體O′(稀釋氣體)在高壓下(4-8atm)從一拉伐爾噴管噴出，通過喉道t處，達(dá)到臨界質(zhì)量流(音速馬赫數(shù)M＝2.0-2.4)，然后通過擴(kuò)張段(t-i段)加速后，以超音速向i-f區(qū)噴射，連續(xù)噴射的結(jié)果，使引射副流O″的壓強(qiáng)逐漸降低，當(dāng)?shù)椭翗悠窔釵的臨界壓力時，即可在喉道處達(dá)到臨界流速，合理地選擇喉道直徑可將流量限制在某一值。這樣可達(dá)到消除水氣在采樣管道及管壁上冷凝的目的。由于采集煙氣的體積很少，煙氣中的粉塵沉積在濾膜上的量也極少。這樣不僅減少了吸附SO2的可能性，提高了分析測試的準(zhǔn)確度，同時也相對提高了濾膜的使用壽命，降低了因阻塞而引起的對測試的影響。
我們研制的可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置和微型引射泵的總裝置圖見圖2，及表1。
表1、可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置裝配件
煙氣稀釋裝置主要是由引射噴管(圖3)和射流喉道(圖4)組合而成。
裝配時將引射噴管插入喉道，調(diào)節(jié)引射噴管的前后距離直到引射真空度達(dá)300～350mmHg為最佳，引射主流氣體(如氮?dú)?，壓縮空氣)以4～6atm通過喉道區(qū)(外引射方式)氣流在喉道處達(dá)到音速(馬赫數(shù)為2.0～2.4)時，經(jīng)連續(xù)高速噴射后，在引射付流區(qū)形成一低壓。也可設(shè)計成向引射噴管通入高壓主流氣體，煙氣則從喉道處進(jìn)入擴(kuò)散混合段(內(nèi)引射方式)，當(dāng)引射付流的絕對壓力低于煙氣的絕對壓力時，煙氣便通過過濾器和限流孔板進(jìn)入引射噴管，最后進(jìn)入擴(kuò)散混合段與引射主流氣體混合。在引射主流氣體工作壓力大于4～6atm時，引射真空度即能達(dá)到300～350mmHg，在此真空度下，煙氣在限流處(40～150ml/min)達(dá)到臨界質(zhì)量流量(馬赫數(shù)為2.0～2.4)時，從而起到限流作用。限流孔口直徑在不大于0.17mm時，煙氣流量可被限制在150ml/min以下，限流孔板可制成不同直徑的系列(圖5，表2)，可進(jìn)行更換。
表2、不同直徑的限流孔板
圖6為密封墊。過濾器由兩層玻璃纖維膜組成，可按采集煙氣量的多寡而進(jìn)行更換。通過改變工作壓力和更換限流孔板，稀釋比可在40～1000倍范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其精度按變易系數(shù)計可控制在≤±3%內(nèi)。用已知濃度的SO2標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時由過濾器前端導(dǎo)入，為使標(biāo)準(zhǔn)氣體溫度與煙氣相近，其進(jìn)氣管(圖7)。在采樣裝置的外延段繞引一圈，在現(xiàn)場標(biāo)定稀釋比時起到預(yù)熱作用。稀釋后的煙氣經(jīng)出氣管(圖8)，與SO2分析儀(環(huán)境分析用)聯(lián)接進(jìn)行測試。
本發(fā)明與現(xiàn)有的煙氣稀釋采樣裝置技術(shù)相比較，至少具有測定煙氣中的SO2濃度準(zhǔn)確度高，采樣管道不須加熱保溫，稀釋比可調(diào)，設(shè)備簡單，操作方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，如將本發(fā)明的可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置推廣使用，定會使我國的煙氣測試水平提高一步，同時本發(fā)明的煙氣稀釋采樣裝置還可用于煙氣中氮氧化物(NOx)，碳?xì)浠衔?HnCm)等污染有害氣體的采樣分析測試。
權(quán)利要求
1.可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置，它利用微型氣動引射泵采取煙氣。其特征是煙氣通過兩層過濾膜，再經(jīng)過一個限流孔板，孔板直徑范圍為Φ0.04～Φ0.17mm，控制流量在40-150ml/min之間，然后經(jīng)過引射噴管，在擴(kuò)散混合段與引射氣體以一定的比例混合被稀釋。稀釋比精度為≤±3%。
2.按照權(quán)利要求1所述的可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置，其特征在于通過限流孔板控制煙氣采樣流量，煙氣在孔口達(dá)到臨界質(zhì)量流量(馬赫數(shù)為2.0-2.4)時，通過更換不同孔板直徑(Φ0.04～Φ0.17mm)，選取合適的采樣流量，控制在150ml/min以下，故稱為可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置。
3.按照權(quán)利要求1，2所述的可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置，其特征在于微型引射泵所產(chǎn)生的最佳引射真空度為300-350mm Hg通過引射氣體工作壓力(5-6atm)及噴管與喉道的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.按照權(quán)利要求1，2，3所述的可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置其特征是煙氣與引射氣體按一定比例混合。煙氣最適宜的稀釋倍數(shù)可在40～1000倍之間調(diào)節(jié)，其精度按變易系數(shù)計為≤±3%。
5.按照權(quán)利要求，1，2，3，4所述的可調(diào)型煙氣稀釋采樣裝置，其特征是測試煙氣中的SO2時，煙氣經(jīng)稀釋后水份含量僅為580ppm，對SO2的測試已無干擾作用。
全文摘要
可調(diào)型煙氣烯釋采樣裝置，是以微型氣動引射泵作為動力，采集的煙氣在裝置的擴(kuò)散混合段與引射主流氣體立即混合而被稀釋，達(dá)到消除水氣在采樣管道內(nèi)冷凝的效果，稀釋倍數(shù)在40～1000倍之間可調(diào)，其精度為≤±3％。裝置用一微型限流孔板限制采樣流量不超過150毫升/分鐘。較大幅度地降低了粉塵所造成的吸附，堵塞等影響、使用該裝置能提高煙氣測量的準(zhǔn)確度。
文檔編號G01N1/22GK1070477SQ9110867
公開日1993年3月31日 申請日期1991年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月9日
發(fā)明者程祖良, 耿安朝, 劉本夫 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心