可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器的製作方法
2023-06-09 12:49:51
專利名稱：可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器的製作方法
技術領域：
本發明涉及煙道採樣分析器，具體地說，涉及一種可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器。
背景技術：
一般煙囪在設計時都預留一個和煙囪內部直通的法蘭盤口，用於煙囪的定期檢測、取樣，由於這種法蘭盤口沒有固定要求，所以不同的煙囪就有不同的法蘭盤口，這給固定源採樣系統的採樣管的固定帶來很大困難。傳統稀釋通道在處理這一問題時採用四腳支撐的方式，這種固定方式只是對採樣管起到支撐作用，不能將採樣管以至於稀釋管道固定。
由於固定源稀釋通道的傳統設計往往設計為上U型管和下U型管型，以及採樣和停留室為一體，因此體積較大，採樣管與煙道連接困難；為了固定稀釋通道本體還要設計適合通道的架子，其體積和重量都較大。
傳統的煙道氣稀釋採樣分析器由於沒有控溫設備，採集樣品沒有橫向可比性，採樣重複性差；採樣管不能正確固定，往往造成採樣管位移，使採樣精度下降；體積大不便於運輸，不適合野外採樣；傳統停留室只能採集停留後樣品，而且多個採樣頭置於同一停留室中，停留室的體積較大，不便於運輸和野外採樣。
在採樣的整個過程中沒有精確控溫過程，固定源汙染物在排放過程中是以氣溶膠的形式存在的，溫度對氣溶膠的形成有很大的影響；在排放因子的計算和數學模型的建立時應以一定的溫度為標準，也只有在嚴格控溫的條件下才能保證每次採樣和模擬不同固定源在排放到大氣後的一致性。因此，沒有精確的溫度控制必然造成採樣的精度不夠，以及對以後的數據處理，排放因子的計算和數學模型的建立造成困難。
發明內容
本發明的目的是提供一種採樣準確的可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器。
本發明所述的可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器，包括將採樣器與煙道口法蘭盤連接的連接架，煙道稀釋管道和停留室。所述連接架包括前夾板，後夾板，位於前、後夾板之間的U形卡和連接上述三者的螺栓，其後夾板上設置有限位頂絲；所述煙道稀釋管道為直管，包括具有三個噴嘴的噴頭和主管道，主管道的一端連接有一個90度彎頭，該彎頭內設置有收流口，其端部連接有四個採樣口，各採樣口通過管路分別與一個停留室連接。
所述收留口的小埠徑與大埠徑之比為1∶2。
所述停留室包括變徑部分，底桶和通過卡箍與變徑部分和底桶連接的停留腔，桶內裝有顆粒物切割頭。
本發明所述的採用器還設置有空氣預熱器，該空氣預熱器設置在與噴頭連接的空氣濾清器之前。
在空氣濾清器、稀釋管道、停留室及它們的連接管道外設置絕熱保溫層。
本發明所述的採用器還具有溫度調節系統，該系統包括設置在文丘裡管上的溫度傳感器和壓力變送器，由計算機監控系統控制。
本發明所述的採用器還設置有兩個支撐架，該支撐架包括具有滾輪的底座和安裝在底座上的支撐立柱，所述立柱上設置有活動卡環座，卡環座上具有兩個相互鉸鏈的半圓形卡環。
本發明所述的可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器的優點和積極效果如下1.固定牢靠，不會因為稀釋管道的移動造成採樣管的水平和豎直位置發生改變，而使採樣不準確；2.由於收流口的設計和增加了保溫層溫控設備、提高了採樣精度；3.由於停留室的小型化，使整個儀器變得十分小巧，更加適合各種條件的煙道採樣工作。
4.本稀釋管道在符合法規的基礎上設計成直管，相對於傳統U型管的稀釋管道設計體積更小，大流量風機、空氣濾清器、停留室與主管道分離，採用法蘭連接各個部分，更易於運輸。
圖1是本發明所述可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器結構示意圖；圖2是圖1所示分析器的停留室的結構示意圖；圖3是圖2所示分析器的停留室的另一種使用狀態示意圖；圖4是圖1中A部結構示意圖；圖5室圖1所示的分析器的連接架的結構示意圖；圖6是圖4的側視圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發明所述的可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器，包括將採樣器與煙道口法蘭盤連接的連接架16，煙道氣稀釋管道6和停留室12。
所述煙道氣稀釋管道6為直管，包括具有三個噴嘴的噴頭5和主管道7。所述三個噴嘴5相隔120度布置，以保證經過空氣濾清器14的潔淨空氣能夠以足夠的流量均勻的進入主管道7。主管道7的另一端連接有一個90度彎頭9，該彎頭內設置有收流口10，其端部連接有四個採樣口11，各採樣口通過管路分別與停留室12連接。使用時，四個採樣口可根據所採樣的種類數確定使用數，如只使用兩個採樣口時，可將另外兩個採樣口堵住，可不必連接停留室12。
所述收留口10是為了克服因為主管道7轉彎，氣體內的大顆粒物由於慣性作用必然向管道外側聚集，造成採樣時的氣體中的顆粒物的粒徑分布發生變化，使採樣不準確而設計的。氣體的混合度由氣體的雷諾數決定，雷諾數公式如下Re＝ρdu/μu＝4Q/πd2Re＝4Qρ/πdμ式中Re-雷諾數ρ-氣體密度d-管道直徑u-管道內氣速μ-氣體粘度係數Q-管道內氣體流量本發明設計的收流口，將管道的口徑減小了1/2，這樣就使氣體的雷諾數變大了一倍，使氣體內的顆粒物進一步充分混合，使大粒徑粒子不會因稀釋管道的管道因素造成損失，就能使煙道氣，稀釋樣品的氣採集、分析更加合理化，保證排放因子的計算和數學模型的建立更加準確。主管道在設計時雷諾數設計的很高，氣體在管道中處於湍流狀態，可以保證混合煙氣與稀釋氣在進入稀釋主管道後充分混合；煙氣經充分混合，稀釋後由取樣口吸入停留室，多餘的稀釋氣由大流量風機抽走。
參見圖2和圖3，所述停留室12包括變徑部分19，底桶22和通過卡箍20將變徑部分19和底桶22連接的停留腔21，底桶22內裝有顆粒物切割頭23。根據不同採樣要求加裝採集PM10、PM2.5和TSP的顆粒物切割頭23，採用文求裡管37控流。停留腔21可拆卸，將變徑部分19通過卡箍20直接與底桶22連接，可採集未經停留的氣溶膠樣品，當需要採集經停留的氣溶膠樣品時，裝上停留腔21即可。從而改變了傳統停留室只能採集停留後樣品的缺點，可以採集未經停留和停留後的氣溶膠樣品，進行顆粒物成核過程分析。
傳統稀釋通道的停留室體積很大，不便於運輸和野外採樣，因此，本發明設計了小型化的停留室。
參見圖5和圖6，所述連接架16包括前夾板29，後夾板34，位於前、後夾板29、34之間的U形卡30和連接上述三者的螺栓33。安裝時，將具有等速採樣頭1的採樣管2放入安裝在煙道壁35上的煙道法蘭盤36的孔內，U形卡30貼靠法蘭盤36表面套裝在採樣管2上，後夾板34貼靠法蘭盤36的另一面用用螺母28緊固即可。在後夾板34上設置有限位頂絲32，頂絲的一端設置有限位板31。該頂絲可將兩夾板間的距離調節到適合法蘭盤厚度的範圍，可避免前、後夾板受力後，採樣管2可能產生的傾斜，最終確保採樣管的水平放置，等速採樣頭1於煙道氣方向平行。由於採樣管是不鏽鋼材料的，與稀釋通道之間採用硬連接，所以這樣設計的夾板不但可以保證採樣管的水平，還固定了稀釋管道的位置，保證不會因為稀釋管道的移動造成採樣管的水平和豎直位置發生改變。
參見圖1和圖4，為保證採樣過程中稀釋通道的準確位置，本發明設置了兩個支撐架18。每個支撐架18分別包括具有滾輪的底座24和安裝在底座上的支撐立柱25。所述立柱25上設置有可在立柱上上下移動的活動卡環座26，卡環座上具有兩個相互鉸鏈的半圓形卡環27。安裝時、將稀釋通道插入兩個半圓形卡環27內用螺栓固定，然後調整卡圈座26使稀釋通道與採樣管2保持在同一水平線上，用螺栓固定卡圈座。
為保證被採樣氣的檢測溫度，本發明所述的分析器還設置有空氣預熱器13，該空氣預熱器13設置在與噴頭5連接的空氣濾清器14之前，以保證清潔空氣的溫度在20±5℃範圍內。在環境空氣溫度較高時，降低進入空氣濾清器的氣體溫度，當環境空氣溫度較低時，升高進入空氣濾清器的氣體溫度，進一步達到調節系統氣體溫度的目的。在空氣濾清器14、稀釋管道6、停留室12及它們的連接管道外設置絕熱保溫層，用玻璃絲綿進行絕熱保溫，保證稀釋後的混合氣體的溫度在25℃左右。
固定源汙染物在排放過程中是以氣溶膠的形式存在的，溫度對氣溶膠形成有很大影響。傳統稀釋通道在煙氣稀釋過程中沒有溫度調節系統，因此，不能保證採樣的可重複性和準確性，對以後的數據處理，排放因子的計算和數學模型的建立造成困難。針對這一缺點，本發明增加了溫度調節系統。該系統包括安裝在文丘裡管3上的溫度傳感器17和壓力變送器4，通過計算機監控系統控制15。溫度調節是靠空氣預熱器13，保證清潔空氣的溫度在20±5℃範圍內，溫度傳感器的作用是監控管道內的溫度。壓力變送器的作用是測量文丘裡管兩端的壓力來確定煙氣的流量。
通過調節空氣濾清器流出的潔淨空氣溫度調節整體稀釋氣的溫度，使稀釋氣溫度保持在25℃左右，統一了採樣溫度，保證了採樣精度、採樣的可重複性，這樣計算出的排放因子更具有可比性。
權利要求
1.可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器，包括將採樣器與煙道口法蘭盤連接的連接架(16)，煙道稀釋管道(6)和停留室(12)，其特徵是所述連接架(16)包括前夾板(29)，後夾板(34)，位於前、後夾板之間的U形卡(30)和連接上述三者的螺栓(31)，其後夾板(34)上設置有限位頂絲(32)；所述煙道稀釋管道(6)為直管，包括具有三個噴嘴的噴頭(5)和主管道7，主管道(7)的一端連接有一個90度彎頭9，該彎頭內設置有收流口(10)，其端部連接有四個採樣口(11)，各採樣口通過管路分別與一個停留室(12)連接。
2.根據權利要求1所述的分析器，其特徵是所述收留口(10)的小埠徑與大埠徑之比為1∶2。
3.根據權利要求1或2所述的分析器，其特徵是所述停留室(12)包括變徑部分(19)，底桶(22)和通過卡箍(20)與變徑部分(19)和底桶(22)連接的停留腔(21)，桶內裝有顆粒物切割頭(23)。
4.根據權利要求3所述的分析器，其特徵是還設置有空氣預熱器(13)，該空氣預熱器設置在與噴頭(5)連接的空氣濾清器(14)之前。
5.根據權利要求3所述的分析器，其特徵是在空氣濾清器(14)、稀釋管道(6)、停留室(12)及它們的連接管道外設置絕熱保溫層。
6.根據權利要求4所述的分析器，其特徵是在空氣濾清器(14)、稀釋管道(6)、停留室(12)及它們的連接管道外設置絕熱保溫層。
7.根據權利要求5所述的分析器，其特徵是還具有溫度調節系統，該系統包括設置在文丘裡管(3)上的溫度傳感器(17)和壓力變送器(4)，由計算機監控系統控制。
8.根據權利要求6所述的分析器，其特徵是還具有溫度調節系統，該系統包括設置在文丘裡管(3)上的溫度傳感器(17)和壓力變送器(4)，由計算機監控系統控制。
9.根據權利要求7所述的分析器，其特徵是還設置有兩個支撐架(18)，該支撐架(18)包括具有滾輪的底座(24)和安裝在底座上的支撐立柱(25)，所述立柱(25)上設置有活動卡環座(26)，卡環座上具有兩個相互鉸鏈的半圓形卡環(27)。
10.根據權利要求8所述的分析器，其特徵是還設置有兩個支撐架(18)，該支撐架(18)包括具有滾輪的底座(24)和安裝在底座上的支撐立柱(25)，所述立柱(25)上設置有活動卡環座(26)，卡環座上具有兩個相互鉸鏈的半圓形卡環(27)。
全文摘要
本發明是一種可攜式煙道氣恆溫稀釋採樣分析器，包括將採樣器與煙道口法蘭盤連接的連接架，煙道稀釋管道和停留室。連接架包括前夾板，後夾板，位於前、後夾板之間的U形卡和連接上述三者的螺栓，後夾板上設置有限位頂絲，前夾板上設置有與限位頂絲相對應的螺母；煙道稀釋管道為直管，具有三個噴嘴的噴頭和主管道。主管道的另一端連接有90度彎頭，彎頭內設置有收流口，其端部連接有四個採樣口，各採樣口通過管路分別與一個停留室連接。該分析器固定牢靠，不會因為稀釋管道的移動造成採樣管的水平和豎直位置發生改變使採樣不準確；由於收流口的設計和增加了保溫層溫控設備、提高了採樣精度並由於停留室的小型化，適合各種條件的煙道採樣工作。
文檔編號G01N1/22GK1587957SQ20041005688
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月27日 優先權日2004年8月27日
發明者劉紅傑, 王瑋, 翟濤, 陳建華, 王宗爽, 殷寶輝, 蘇紅梅, 嶽欣, 李靜敏, 李紅 申請人:中國環境科學研究院