烟气颗粒物采样装置及焚烧炉

618 编辑：中冶有色技术网来源：光大环境科技(中国)有限公司

2023-12-29 13:44:49

权利要求书： 1.一种烟气颗粒物采样装置，其特征在于，所述装置包括：

采样机构，所述采样机构包括采样枪和冷却构件，至少部分所述采样枪位于焚烧炉的烟道中，所述冷却构件设置在所述采样枪外部并接触部分所述采样枪；

收集机构，所述收集机构与所述采样枪气流连通，所述收集机构用于收集所述采样机构自所述烟道内采集的烟气中的颗粒物；

控制机构，所述控制机构包括检测组件和负压组件，所述检测组件通过管路与所述收集机构连通，所述负压组件与所述检测组件连通，所述负压组件用于抽取所述烟气进入所述采样枪。

2.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述冷却构件包括水冷夹套，所述水冷夹套内设置有用于容纳冷却水的容纳空间，所述水冷夹套上设置有与所述容纳空间连通的冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口用于连接进水管，所述冷却水出口用于连接出水管。

3.根据权利要求2所述的采样装置，其特征在于，所述采样枪包括采样嘴和采样管，所述水冷夹套包覆在所述采样管的外表面，所述采样管一端与所述采样嘴连通，另一端与所述收集机构连通；所述采样嘴位于所述烟道中，所述采样嘴一端与所述采样管连通，另一端设置开口。

4.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述收集机构包括至少一个旋风分离器，所述旋风分离器用于收集所述采样机构自所述烟道内采集的烟气中的颗粒物，其中，当所述收集机构包括至少两个旋风分离器时，不同的所述旋风分离器具有不同的临界分离粒径。

5.根据权利要求4所述的采样装置，其特征在于，所述至少两个旋风分离器基于临界分离粒径尺寸从大到小的顺序沿着所述收集机构的进气方向依次设置并连通。

6.根据权利要求5所述的采样装置，其特征在于，所述收集机构包括第一旋风分离器、第二旋风分离器和第三旋风分离器，所述第一旋风分离器的进气口与所述采样枪连通，所述第一旋风分离器的出气口与所述第二旋风分离器的进气口连通，所述第二旋风分离器的出气口与所述第三旋风分离器的进气口连通。

7.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述采样装置还包括冷凝器和干燥器，所述冷凝器通过管道与所述收集机构连通，所述冷凝器用于冷凝自所述收集机构接收的烟气以获得并收集冷凝水；所述干燥器通过管道与所述冷凝器连通，用于对自所述冷凝器接收的烟气进行干燥。

8.根据权利要求7所述的采样装置，其特征在于，所述检测组件包括转子流量计和累积流量计；所述转子流量计与所述干燥器连通，所述累积流量计与所述转子流量计连通，所述转子流量计用于测量和控制所述烟气的瞬时流量，所述累积流量计用于测量采样时段的累计流量。

9.根据权利要求8所述的采样装置，其特征在于，所述检测组件还包括第一温度计、第二温度计和压力表，所述第一温度计、第二温度计和所述压力表安装在所述干燥器所连接的管道上，所述压力表用于测量进入到所述转子流量计的气体压力；所述第一温度计用于测量进入到所述干燥器的气体温度，所述第二温度计用于测量进入到所述转子流量计的气体温度。

10.根据权利要求8所述的采样装置，其特征在于，所述负压组件包括抽气泵和调节阀，所述抽气泵通过抽气管道与所述累积流量计连通，所述调节阀安装在所述抽气管道上。

11.一种焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉包括炉体和烟道，所述烟道连接有如权利要求1?10任一项所述的烟气颗粒物采样装置。

说明书：一种烟气颗粒物采样装置及焚烧炉技术领域[0001] 本申请涉及烟气采样的技术领域，具体而言涉及一种烟气颗粒物采样装置及焚烧炉。背景技术[0002] 为了方便进行污染物的监测，在烟气处理系统之前焚烧炉出口多会设置颗粒物等污染物浓度实时监测装置，对焚烧炉出口烟气颗粒物进行采样分析，得到其浓度和粒度数据对焚烧炉的燃烧状况分析有着重要意义，同时得到颗粒物原始数据，可对后续烟气处理系统除尘器的选型提供参考。[0003] 相关技术中，在对高温烟气中的颗粒物采样时使用的烟气颗粒物分离装置为滤筒或滤膜，难以承受焚烧炉出口的烟气高温，很难在焚烧炉出口等高温烟道内进行采样。[0004] 因此需要进行改进，以解决上述问题中的至少一个。实用新型内容

[0005] 针对上述技术问题中的至少一个，本申请提供了一种烟气颗粒物采样装置，包括以下技术方案：[0006] 第一方面，本申请提供了一种烟气颗粒物采样装置，所述装置包括：采样机构，所述采样机构包括采样枪和冷却构件，至少部分所述采样枪位于焚烧炉的烟道中，所述冷却构件设置在所述采样枪外部并接触部分所述采样枪；收集机构，所述收集机构与所述采样枪气流连通，所述收集机构用于收集所述采样机构自所述烟道内采集的烟气中的颗粒物；控制机构，所述控制机构包括检测组件和负压组件，所述检测组件通过管路与所述收集机构连通，所述负压组件与所述检测组件连通，所述负压组件用于抽取所述烟气进入所述采样枪。

[0007] 示例性地，所述冷却构件包括水冷夹套，所述水冷夹套内设置有用于容纳冷却水的容纳空间，所述水冷夹套上设置有与所述容纳空间连通的冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口用于连接进水管，所述冷却水出口用于连接出水管。[0008] 示例性地，所述采样枪包括采样嘴和采样管，所述水冷夹套包覆在所述采样管的外表面，所述采样管一端与所述采样嘴连通，另一端与所述收集机构连通；所述采样嘴位于所述烟道中，所述采样嘴一端与所述采样管连通，另一端设置开口。[0009] 示例性地，所述收集机构包括至少一个旋风分离器，所述旋风分离器用于收集所述采样机构自所述烟道内采集的烟气中的颗粒物，其中，当所述收集机构包括至少两个旋风分离器时，不同的所述旋风分离器具有不同的临界分离粒径。[0010] 示例性地，所述至少两个旋风分离器基于临界分离粒径尺寸从大到小的顺序沿着所述收集机构的进气方向依次设置并连通。[0011] 示例性地，所述收集机构包括第一旋风分离器、第二旋风分离器和第三旋风分离器，所述第一旋风分离器的进气口与所述采样枪连通，所述第一旋风分离器的出气口与所述第二旋风分离器的进气口连通，所述第二旋风分离器的出气口与所述第三旋风分离器的进气口连通。[0012] 示例性地，所述采样装置还包括冷凝器和干燥器，所述冷凝器通过管道与所述收集机构连通，所述冷凝器用于冷凝自所述收集机构接收的烟气以获得并收集冷凝水；所述干燥器通过管道与所述冷凝器连通，用于对自所述冷凝器接收的烟气进行干燥。[0013] 示例性地，所述检测组件包括转子流量计和累积流量计；所述转子流量计与所述干燥器连通，所述累积流量计与所述转子流量计连通，所述转子流量计用于测量和控制所述烟气的瞬时流量，所述累积流量计用于测量采样时段的累计流量。[0014] 示例性地，所述检测组件还包括第一温度计、第二温度计和压力表，所述第一温度计、第二温度计和所述压力表安装在所述干燥器所连接的管道上，所述压力表用于测量进入到所述转子流量计的气体压力；所述第一温度计用于测量进入到所述干燥器的气体温度，第二温度计用于测量进入到所述转子流量计的气体温度。[0015] 示例性地，所述负压组件包括抽气泵和调节阀，所述抽气泵通过抽气管道与所述累积流量计连通，所述调节阀安装在所述抽气管道上。[0016] 另一方面，本申请提供了一种焚烧炉，所述焚烧炉包括炉体和烟道，所述烟道连接有上述的烟气颗粒物采样装置。[0017] 本申请至少具有如下的技术效果：[0018] 通过冷却构件的结构，可以对采样管进行冷却保护，使得采样枪在高温烟气环境下保持较低温度，维持良好的机械性能，防止采样枪在高温环境下出现变形失效，延长了采样枪的使用寿命。附图说明[0019] 本申请的下列附图在此作为本申请的一部分用于理解本申请。附图中示出了本申请的实施例及其描述，用来解释本申请的装置及原理。在附图中，[0020] 图1为本申请实施例中采样装置的整体结构示意图；[0021] 图2为本申请实施例中采样枪的结构示意图。[0022] 附图标记：1、采样枪；11、采样嘴；12、采样管；101、水冷夹套；102、冷却水进口；103、冷却水出口；2、收集机构；21、第一旋风分离器；22、第二旋风分离器；23、第三旋风分离器；3、控制机构；31、冷凝器；32、第一温度计；33、干燥器；34、压力表；35、转子流量计；36、累积流量计；37、调节阀；38、抽气泵；39、第二温度计；4、蛇形管。

具体实施方式[0023] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。[0024] 应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。[0025] 应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。[0026] 空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。[0027] 本申请实施例提供了一种烟气颗粒物采样装置，包括采样机构、收集机构2和控制机构3。请参照图1和图2，对本申请的烟气颗粒物采样装置进行示例性介绍。[0028] 如图1所示，采样机构、收集机构2和控制机构3沿着高温烟气在采样装置中的前进方向依次排列。采样机构包括采样枪1和冷却构件，至少部分采样枪1位于焚烧炉的烟道中，冷却构件设置在采样枪外部并接触部分采样枪。冷却构件包括水冷夹套101，水冷夹套101套设在采样枪1的外部。收集机构2和所述采样枪1气流连通，收集机构2用于收集高温烟气例如温度高于预设温度的高温烟气中的颗粒物。控制机构3和收集机构2连通，用于对收集机构2排出的烟气进行处理并测量参数。其中测量参数包括温度、流量等。控制机构3包括检测组件和负压组件，检测组件与收集机构2连通，负压组件与检测组件连通，负压组件用于抽取烟气进入采样枪1。[0029] 采样机构可以通过任意适合的采样方式实现，在一个示例中，采样机构包括采样枪1和水冷夹套101，采样枪1包括采样嘴11和采样管12，水冷夹套101包覆在采样管12的外表面，用于对采样管12进行冷却和保护。采样管12的两端开口，一端位于烟道内并与采样嘴11端部连通，另一端位于烟道外部与收集机构2连通，相应的，包覆在采样管12外部的水冷夹套101两端分别位于烟道内和烟道外。采样嘴11弯曲设置，采样嘴11的一端和采样管12的端部连通，另一端设置开口。烟道中高温烟气的前进方向朝向采样嘴11上的开口，方便高温烟气进入到采样枪1中。采样嘴11采样耐高温耐腐蚀材料制成，如金属、陶瓷，示例性地采样嘴11采用不锈钢材料制成。

[0030] 如图2所示，示例性地，水冷夹套101上开设有冷却水进口102和冷却水出口103，分别用于连接进水管和出水管，在水冷夹套101中设有容纳空间用于容纳冷却水，冷却水进口102和冷却水出口103均和容纳空间连通。进水管连接至冷却水进口102，出水管连接至冷却水出口103。进水管外接抽水装置(如水泵)，冷却水经水泵由进水管进入，流过水冷夹套101内部流道再折返至外部流道，最后由出水管流出，再回到外部容器中(如冷却水箱等)，形成冷却水循环，对采样管12进行冷却保护。示例性地，水冷夹套101为双层夹套，容纳空间作为双层夹套中的夹层来供冷却水通过。

[0031] 通过水冷夹套101的结构，冷却水在水冷夹套101中流动，可以对采样管12进行冷却保护，使得采样管12在高温烟气环境下保持较低温度，维持良好的机械性能，防止采样管12在高温环境下出现变形失效。

[0032] 收集机构2用于收集烟气中的颗粒物，收集机构包括至少一个旋风分离器，旋风分离器用于收集采样机构自烟道内采集的烟气中的颗粒物，其中，当收集机构包括至少两个旋风分离器时，不同的旋风分离器具有不同的临界分离粒径。并且，旋风分离器基于临界分离粒径尺寸从大到小的顺序沿着收集机构的进气方向依次设置并连通。通过两个以上分离粒径不同的过滤件对烟气中的颗粒物进行采集，使得颗粒物被捕集在过滤件中，方便进行后续的处理。[0033] 示例性地，收集机构2可以选用对高温耐受性较好的旋风分离器。旋风分离器的数量可以根据实际需要合理设定，例如可以是1个、2个、3个、或者更多个，示例性地，旋风分离器设置有三个，分别为第一旋风分离器21、第二旋风分离器22和第三旋风分离器23，第一旋风分离器21的进气口与采样枪1连通，第一旋风分离器21的出气口通过与第二旋风分离器22的进气口连通，第二旋风分离器22的出气口通过管道与第三旋风分离器23的进气口连通。其中，从第一旋风分离器21到第三分离器的分离粒径尺寸逐步减小，也即，在进行使用旋风分离器进行分离时，粒径大的颗粒物会被第一旋风分离器21捕集，粒径小的会通过管道进入到第二旋风分离器22中。在第二旋风分离器22中，粒径较大的颗粒会被再次筛选，剩下的进入到第三旋风分离器23中。在第三旋风分离器23中，最后再进行一次捕集，将粒径相对较大的颗粒物采集下来，最终完成了对烟气中颗粒物的捕集。因为旋风分离器捕集到了高温烟气中的颗粒物，可在现场对旋风分离器进行称重得到粒径分级组成数据。需要说明的是，旋风分离器第一次使用前需进行试验，以确定旋风分离器真实分离颗粒的粒径分布情况。

[0034] 采样装置还包括冷凝器31和干燥器33，冷凝器31和干燥器33位于收集机构2与控制机构3之间。冷凝器31通过管道与收集机构2连通，也即冷凝器31的进气端通过管道与第三旋风分离器23连接，干燥器33通过管道与冷凝器31连通。其中，冷凝器31用于在对高温烟气进行颗粒物收集之后再次进行烟气的降温，干燥器33用于对烟气进行干燥以降低其含水量。[0035] 示例性地，冷凝器31中设置有蛇形管4，第三旋风分离器23的出气口通过管道和蛇形管4连通，将高温烟气送入到蛇形管4中。冷凝器31上开设有进水口和排水口，其中排水口的高度高于进水口的高度，通过进水口可以将水流送入到冷凝器31中，通过排水口可以将水流排出，通过进入的水流可以对蛇形管4中的高温烟气进行冷却，降低高温烟气的温度。冷凝器31的底部设置有收集管，蛇形管4底部设置有开口，蛇形管4的开口位于收集管中，高温烟气通过蛇形管4之后进入到收集管中，收集管通过管道和干燥器33连接，高温烟气在通过蛇形管4之后可能会携带冷凝水，通过收集管的结构可以收集高温烟气携带的冷凝水，收集管底部设置有出水口并且在出水口上安装有塞子，通过出水口可以将自蛇形管4流出的冷凝水排出。

[0036] 示例性地，在干燥器33中设置有储存空间用于储存干燥剂，高温烟气在经过干燥器33的时候，通过干燥剂可以吸收高温烟气中的水分，实现了对高温烟气的干燥效果。[0037] 控制机构3包括检测组件和负压组件，其中负压组件用于提供动力用于抽取高温烟气，检测组件用于检测高温烟气的各项数据。[0038] 示例性地，检测组件包括转子流量计35和累积流量计36，转子流量计35通过第一管道与干燥器33连通，累积流量计36通过第二管道与转子流量计35连通。转子流量计35用于测量和控制采样烟气的瞬时流量，累积流量计36用于测量采样时段总共的累计流量。检测组件还包括第一温度计32、第二温度计39和压力表34，第一温度计32、第二温度计39和压力表34均安装在干燥器33所连接的管道上。其中压力表34安装在第一管道上，用于测量进入到转子流量计35的烟气的压力，压力表34可选为真空压力表。第一温度计32安装在干燥器33和冷凝器31之间的管道上，用于测量进入到干燥器33中的烟气的温度。第二温度计39安装在第一管道上，用于测量进入到转子流量计35中的烟气温度。[0039] 示例性地，负压组件包括抽气泵38和调节阀37，抽气泵38通过抽气管道与累积流量计36连通，调节阀37安装在所述抽气管道上。在抽气泵38工作时可以抽取烟气，将烟道中的烟气吸入到采样枪1中使得烟气被采集，调节阀37用于调节抽气量，保证采样嘴11的吸气速度与烟道测点处的烟气速度相等。[0040] 本申请实施例还提供了一种焚烧炉，焚烧炉包括炉体和烟道，烟道连接有上述的烟气颗粒物采样装置。[0041] 通过上述的技术方案，在抽气泵38的工作下，采样枪1会抽取一定量的含尘烟气进入收集机构2，含尘烟气中的颗粒物被颗粒物旋风分离器拦截捕集下来，根据旋风分离器捕集的颗粒物量和同一时间抽取的烟气量，可以计算出烟气中的颗粒物浓度。在本申请中，通过水冷夹套101的结构，冷却水在水冷夹套101中流动，可以对采样管12进行冷却保护，使得采样管12在高温烟气环境下保持较低温度，维持良好的机械性能，防止采样管12在高温环境下出现变形失效，延长了采样枪1的使用寿命。[0042] 尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。[0043] 在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。[0044] 类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。[0045] 本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。[0046] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。