CN108692997A - 一种烟气液滴含量测试系统及其烟气液滴取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种烟气液滴含量测试系统及其烟气液滴取样装置，结构简单、精准度高，消除了现有取样标准中存在的系统误差，具有可推广性。装置包括依次连接的液滴捕集器、集液瓶和密封保温装置；集液瓶上端设置出口导管，下端设置有伸入集液瓶内部的进口导管，进口导管在集液瓶内的部分和集液瓶形成用于收集烟气冷凝水的凹腔室结构；出口导管连接取样管路，进口导管连接液滴捕集器的出口端；密封保温装置设置在烟道取样孔上，取样管路密封穿过密封保温装置设置。所述系统包括水平或垂直设置在烟道内的如上所述的烟气液滴取样装置，以及依次连接在取样管路上的尾气吸收瓶、干燥管、流量计和抽气泵；干燥管和流量计之间的管路上设置有压力表和热电偶。
Description
技术领域
本发明涉及分析及测量控制技术领域，具体为一种烟气液滴含量测试系统及其烟气液滴取样装置。
背景技术
可吸入颗粒物(PM10)和气态排放物(SOx、NOx等)污染已经成为环境污染治理的重点，以燃煤及生物质为主的大型固定排放源是各类污染物的主要来源。在燃煤、钢铁等大型工业生产中，烟气脱硫设备已成为必须的排放控制设备之一，而在现有的脱硫工艺中，湿法石灰石-石膏脱硫工艺最为成熟，运行可靠性高，应用十分广泛。由于烟气换热器的取消，烟气在经过脱硫塔后会携带大量液滴，因此脱硫装置必须配备除雾器将其除去。吸收塔出口净烟气中浆液滴含量的多少，不但直接影响下游烟道及设备的正常运行和使用寿命，而且液滴含量过高也会对环境造成二次污染，如“石膏雨”现象。脱硫塔出口净烟气中的液滴含量是否达标是脱硫设备运行维护的一项重要指标。现场测试方面，主要以《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法GB/T21508-2008》为标准，进行现场取样后在实验室进行测试分析。
目前的实际取样装置基本都是采用标准推荐方式，取样时依照等速原则抽取一定烟气量，烟气中的液滴被液滴捕集器收集，通过液滴捕集器的增重量和校核抽气量来计算烟气液滴含量。理论上，GB/T 21508-2008标准中的取样装置在保持取样枪水平放置时，对测量无影响，但实际测量时，由于取样枪插入长度较长，取样枪前端存在由自然重力引起的下倾现象，导致部分冷凝水回流，进入液滴捕集器，造成测量误差。另外，随着发电机组的大型化，大型机组脱硫烟气取样孔位置布置在烟道顶部，取样孔方向垂直向下，如果按照原标准取样，将造成大量的冷凝水回流，不可避免地使测量受到影响，造成不同程度的系统误差和偶然误差。因而，亟需开发一种用于不受倾斜角度影响的液滴捕集装置。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种烟气液滴含量测试系统及其烟气液滴取样装置，结构简单、精准度高，消除了现有取样标准中存在的系统误差，具有可推广性。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种烟气液滴取样装置，包括依次连接的液滴捕集器、集液瓶和密封保温装置；所述的集液瓶上端设置出口导管，下端设置有伸入集液瓶内部的进口导管，进口导管在集液瓶内的部分和集液瓶形成用于收集烟气冷凝水的凹腔室结构；出口导管连接取样管路，进口导管连接液滴捕集器的出口端；所述的密封保温装置设置在烟道取样孔上，取样管路密封穿过密封保温装置设置。
优选的，进口导管通过连接短管连接液滴捕集器的出口端。
进一步，进口导管的连接端和液滴捕集器的出口端之间的距离l1不大于30mm。
优选的，液滴捕集器出口、进口导管和出口导管的连接端均采用宝塔接头。
优选的，进口导管的出口端呈直管通孔型或防冲击发散型。
优选的，进口导管在集液瓶内部伸入长度为进口导管总长的1/2～2/3，伸入长度l2取值为40mm<l2<80mm。
优选的，所述密封保温装置包括密封设置在取样管路和烟道取样孔之间的密封塞，以及从烟道外侧穿过取样管路扣合在密封塞上的保温盖板。
优选的，集液瓶从进口端到出口端的总高度h取值为60mm<h<100mm，外径d取值为40mm<d<60mm。
优选的，进口导管和液滴捕集器同轴布置，集液瓶和液滴捕集器外径相同。
一种烟气液滴含量测试系统，包括水平或垂直设置在烟道内的如上所述的烟气液滴取样装置，以及依次连接在取样管路上的尾气吸收瓶、干燥管、流量计和抽气泵；干燥管和流量计之间的管路上设置有压力表和热电偶。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)利用集液瓶收集取样管凝出水，改进了原有标准，消除了系统误差，针对测试过程中取样枪存在下倾角度，尤其垂直取样的情况，测试精准度得到大大提升。
2)液滴取样器与集液瓶经短管相连，将烟气凝出水对测量的影响降到最低，减少了后期测试分析可能存在的偶然误差。
3)集液瓶的形式及大小、与液滴捕集器及取样管的连接方式、密封保温装置等均可以根据工业实际对取样时间、抽气量、烟气含湿量、烟气液滴含量等进行调整和优化确定，因此，采样装置可适用各种情况液滴采样需要，测量精准度高，系统可控性强。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图。
图2a为本发明实例中所述进口导管为直管通孔型的集液瓶结构示意图。
图2b为本发明实例中所述进口导管为防冲击发散型的集液瓶结构示意图。
图2c为本发明实例中所述集液瓶的俯视图。
图3为本发明所述系统的结构连接示意图。
图中：液滴捕集器1，连接短管2，进口导管3，集液瓶4，硅胶取样管5，烟道取样孔6，密封塞7，保温盖板8，尾气吸收瓶9，干燥管10，压力表11，热电偶12，流量计13，抽气泵14。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种烟气液滴取样装置，包括液滴捕集器1、连接短管2、进口导管3、集液瓶4、密封塞7和保温盖板8。
所述的连接短管2为具有一定长度的硅胶管，连接后无重叠部分的长度l1不大于30mm，液滴捕集器1出口烟气经连接短管2进入集液瓶4。
所述集液瓶4布置在液滴捕集器1后，如图1所示，之间连接短管2的长度适当，使得进口导管3的连接端和液滴捕集器1的出口端之间的距离l1不大于30mm防止进口导管3内烟气冷凝水回流，保证液滴捕集器1内部增重为烟气液滴粘附作用。
液滴捕集器1与连接短管2一端相接，液滴捕集器1出口设计成宝塔接头，连接短管2采用硅胶管与液滴捕集器1进行软连接；同样地，进口导管2下端设计成宝塔接头，与连接短管2进行软连接；集液瓶4设计成内凹腔室结构，用于收集烟气冷凝水；进口导管3与集液瓶4设置为一体，深入腔室内部，出口导管经宝塔接头与作为外部取样管路的硅胶取样管5连接；顶部为密封保温装置，包括密封塞7和保温盖板8。
采用集液瓶单独收集烟气冷凝水。集液瓶4从进口端到出口端的总高度h为60mm<h<100mm，外径d满足40mm<d<60mm，既为凝出水提供足够容积，又保证取样装置能顺利进入取样孔。
所述的进口导管3顶端形式可设计成直管通孔型如图2a或防冲击发散型如图2b，以及其他多种形式，能够根据烟气流速、含湿量等参数进行调整。其中，防冲击发散型主要用于取样流速过快、烟气湿度较大的环境，冲击板与进口导管相连，高湿烟气经冲击板向四周发散后排出，更有效地回收烟气水分于集液瓶内。如图1所示，进口导管3在集液瓶4内部延伸长度l2保证适当，满足40mm<l2<80mm，过短会导致积液倒流，直接影响到液滴捕集器，过长则会导致进口导管内部凝出水回流。
进口导管3和液滴捕集器1同轴布置，集液瓶4直径d不大于液滴捕集器直径，40mm<d<60mm。考虑到取样孔内径一般不大于80mm，液滴捕集器1和集液瓶4外径保持一致，均不超过60mm。
作为取样管路的硅胶取样管5与烟道取样孔6之间要保证密封和保温，配备密封塞7和保温盖板8，防止外部冷空气进入，加剧冷凝影响。
具体的，本发明一种烟气液滴取样装置，如图1所示，主体结构包括液滴捕集器1、连接短管2、进口导管3、集液瓶4和密封保温装置。液滴捕集器1采用GB/T 21508标准中的双级捕集器结构，烟气经液滴捕集器1入口等速进入取样装置，液滴在液滴捕集器1中被逐级搜集。集液瓶4设计成内凹腔室结构，外径与液滴捕集器1相等，保证取样系统顺利伸入烟道取样孔6。集液瓶4长度略大于液滴捕集器1，布置在液滴捕集器1后端，间隔距离l1不超过30mm，避免进口导管3内的冷凝液回流进入液滴捕集器1。进口导管3在集液瓶4内部伸入长度要控制在进口导管3总长的1/2～2/3，保证硅胶取样管5中的冷凝液全部被收集。
如图2a、图2b和图2c所示，所述的集液瓶4出口设计成宝塔接头，与后续的硅胶取样管5连接。所述的密封装置由密封塞7和保温盖板8组成，密封塞7内外分别连接硅胶取样管5和取样孔内壁，与保温盖板8设置在烟道外侧且扣合在密封塞7上对取样孔保温。集液瓶4的大小、进口导管3的内伸长度要适当，既保证足够的集液空间，又避免占用过大空间。具体地，要根据烟气液滴含量、抽气量多少、烟气环境相对温度等参数进行优化选择。
图3所描述的为应用本发明一种烟气液滴含量测试系统，具体为应用到工业湿法脱硫系统出口烟气液滴含量测试系统。经脱硫处理后的烟气含有大量浆液滴，流过除雾器后，烟气中的多数液滴被脱除，烟气液滴含量一般在50～150mg/Nm3，采样测孔布置在烟道上方。现场取样时，首先将液滴捕集器1与集液瓶4利用连接短管2连接，将取样装置固定在取样枪上后，将取样枪伸入烟道中，液滴捕集器1入口背向烟气流向，利用烟气对液滴捕集器1预热3～5min。将液滴捕集器1方向反转180°，开启系统抽气泵按烟气流速开始取样。烟气中液滴经一级、二级捕集腔后被捕集在侧壁，高湿烟气经过进口导管3进入集液瓶4，流经密封装置后烟温发生骤降，烟气中大量水蒸汽凝出并回流进入集液瓶4。通过抽气流量、抽气时间、烟气温度和液滴捕集器1增重核算烟气中液滴浓度。相对于原标准，冷凝水被集液瓶4捕获，不会发生大量积液回流问题，减少测量的系统误差和偶然误差。
上述实施例中，本发明所述的取样装置不限定用于垂直取样，对于烟道中水平方向布置的测点同样适用，尤其针对烟道直径较大、取样枪下倾角度较大的取样系统。
实际操作时，可根据现场工况调整集液瓶4的大小，在能顺利插入烟道取样孔前提下，尽可能保持与液滴捕集器1大小一致，并根据烟气成分、所含液滴大小及测试需要，收集集液瓶4中的冷凝液做测试分析。
具体实施过程中，要通过控制真空泵阀门控制采样流速，保证液滴捕集器1入口进气流速等于烟气流速，同时保证集液瓶4的大小及形状不能对采样位置烟气流场造成过大影响。测试后处理分析中，认为烟气中浆液滴中Mg2+质量浓度和脱硫吸收塔浆液池中Mg2+质量浓度相等，故以此来修正捕集器中少量冷凝水的影响，集液瓶保证液滴捕集仅少量凝出水影响，使修正系数在0.85～0.99范围，减小了偶然误差，达到优化测试系统的目的。
本发明为一种用于垂直取样的烟气液滴取样装置和烟气液滴含量测试系统，能够对浆液滴进行捕集，可适用所有的液滴取样测试技术，该技术对现有的测试标准做出改进，避免了捕集器中收集液滴被过分稀释，同时通过集液装置与捕集器的配合，实现冷凝水与液滴分隔收集，更便于后期的测试分析，操作方便，精准度高，广泛适用于各种烟气脱硫行业，具有高效性和可推广性。
Claims (10)
1.一种烟气液滴取样装置，其特征在于，包括依次连接的液滴捕集器(1)、集液瓶(4)和密封保温装置；
所述的集液瓶(4)上端设置出口导管，下端设置有伸入集液瓶(4)内部的进口导管(3)，进口导管(3)在集液瓶(4)内的部分和集液瓶(4)形成用于收集烟气冷凝水的凹腔室结构；出口导管连接取样管路，进口导管(3)连接液滴捕集器(1)的出口端；
所述的密封保温装置设置在烟道取样孔(6)上，取样管路密封穿过密封保温装置设置。
2.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，进口导管(3)通过连接短管(2)连接液滴捕集器(1)的出口端。
3.根据权利要求2所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，进口导管(3)的连接端和液滴捕集器(1)的出口端之间的距离l1不大于30mm。
4.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，液滴捕集器(4)出口、进口导管(3)和出口导管的连接端均采用宝塔接头。
5.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，进口导管(3)的出口端呈直管通孔型或防冲击发散型。
6.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，进口导管(3)在集液瓶(4)内部伸入长度为进口导管(3)总长的1/2～2/3，伸入长度l2取值为40mm<l2<80mm。
7.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，所述密封保温装置包括密封设置在取样管路和烟道取样孔(6)之间的密封塞(7)，以及从烟道外侧穿过取样管路扣合在密封塞(7)上的保温盖板(8)。
8.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，集液瓶(4)从进口端到出口端的总高度h取值为60mm<h<100mm，外径d取值为40mm<d<60mm。
9.根据权利要求1所述的一种烟气液滴取样装置，其特征在于，进口导管(3)和液滴捕集器(1)同轴布置，集液瓶(4)和液滴捕集器(1)外径相同。
10.一种烟气液滴含量测试系统，其特征在于，包括水平或垂直设置在烟道内的如权利要求1-9任意一项所述的烟气液滴取样装置，以及依次连接在取样管路上的尾气吸收瓶(9)、干燥管(10)、流量计(13)和抽气泵(14)；干燥管(10)和流量计(13)之间的管路上设置有压力表(11)和热电偶(12)。
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