用于同步测量NOx和NH3的稀释取样装置和烟道取样组件的制作方法

用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置和烟道取样组件
技术领域
1.本实用新型涉及氨气浓度测量技术领域，具体地，涉及一种用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置和烟道取样组件。


背景技术：

2.火电行业对脱硝出口逃逸氨浓度和氮氧化物浓度进行间接测量过程中，需要对样气进行抽取式取样并与催化剂反应。由于nh3具有强吸附的特性，且样气需要经长距离才能输送至催化剂处，极易吸附在抽取管的内壁面，从而造成测量结果不准确的问题。此外，在输送样气时，为了保证样气中水分以水蒸气形式存在，需要对抽取管进行加热，同时还需要对催化剂持续加热，为样气反应提供所需的温度，增加了测量成本。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本实用新型实施例提出一种用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置，该用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置提高了氨气测量精度，降低了测量成本。
5.本实用新型实施例还提出一种具有上述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置的烟道取样组件。
6.根据本实用新型实施例的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置包括：取样管；第一管和第二管，所述第一管的第一端和所述第二管的第一端均与所述取样管连通，所述第一管和所述第二管的一者上设有用于催化反应氨气的反应器；第一稀释装置和第二稀释装置，所述第一稀释装置设在所述第一管上，所述第二稀释装置设在所述第二管上；分析装置，所述第一管的第二端和所述第二管的第二端均与所述分析装置连通。
7.根据本实用新型实施例用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置提高了氨气测量精度，降低了测量成本。
8.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括过滤装置，所述过滤装置设在所述取样管上。
9.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀设在所述第一管上，且所述第一排气阀位于所述第一稀释装置和所述分析装置之间，所述第二排气阀设在所述第二管上，且所述第二排气阀位于所述第二稀释装置和所述分析装置之间。
10.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括第一阀和第二阀，所述第一阀设在所述第一管上，且所述第一阀位于所述第一排气阀和所述分析装置之间，所述第二阀设在所述第二管上，且所述第二阀位于所述第二排气阀和所述分析装置之间。
11.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括第三管，所述第一管的第二端和所述第二管的第二端通过三通阀与所述第三管连通，所述第三管的第
二端与所述分析装置连通。
12.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括壳体，所述过滤装置、所述反应器、所述第一稀释装置、所述第二稀释装置均设在所述壳体内。
13.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括加热装置，所述加热装置设在所述壳体的内壁上且用于加热所述反应器。
14.在一些实施例中，所述壳体的外周设有法兰，所述法兰位于所述反应器和所述第一稀释装置之间。
15.根据本实用新型实施例的一种烟道取样组件，包括烟道和上述任一实施例的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置，所述取样管、所述反应器均设在所述烟道内。
16.在一些实施例中，所述用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置包括壳体，所述反应器、所述第一稀释装置、所述第二稀释装置均设在所述壳体内，所述壳体的外周设有法兰，所述法兰位于所述反应器和所述第一稀释装置之间，所述法兰与所述烟道的管壁相连。
附图说明
17.图1是根据本实用新型实施例的取样测量技术流程图；
18.图2是根据本实用新型实施例的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置结构示意图；
19.图3是根据本实用新型实施例的烟道取样组件安装示意图。
20.附图标记：
21.取样管1；壳体2；过滤装置3；第一管41；第二管42；反应器5；加热装置6；法兰7；第一稀释装置81；第二稀释装置82；第一排气阀91；第二排气阀92；三通阀10；第一阀11，第二阀12；第三管13；分析装置14，烟道15。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置包括取样管1、第一管41、第二管42，第一稀释装置81、第二稀释装置82和分析装置14。
24.如图2所示，取样管1沿着左右方向延伸，取样管1内可以供样气通过，取样管1可以是直径相同的一根管道，也可以是直径不同的，成阶梯状的多段管道。取样管1的长度和截面形状可以根据现场工况确定。
25.优选的，取样管1采用由两段直径不同的圆形管道组成，取样管1的第一端即为取样管1的左端，取样管1的第一端直径较小，可以增大样气流动速度，提高采样效率。
26.第一管41的第一端和第二管42的第一端均与取样管1连通，第一管41和第二管42的一者上设有用于催化反应氨气的反应器5。
27.如图2所示，第一管41和第二管42均沿着左右方向延伸，且第一管41和第二管42并行间隔布置。第一管41的第一端即为第一管41的左端，第二管42的第一端即为第二管42的左端，第一管41和第二管42均位于取样管1的内部，第一管的左端和第二管的左端均与取样
管连通。
28.催化氨气的反应器5可以为scr反应器5。scr反应器5内放置有催化剂，催化剂可将样气中少量的氨气(nh3)与过量的氮氧化物(nox)以1:1的摩尔比进行还原反应。
29.反应器5设在第一管41内，流入第一管41的样气中的氨气和氮氧化物可以在第一管41内进行还原反应。可以理解的是，在其他一些实施例中，反应器5也可以设在第二管42内。
30.第一稀释装置81设在第一管41上，第二稀释装置82设在第二管42上。如图2所示，第一稀释装置81设在第一管41的右端，第二稀释装置82设在第二管42的右端，可以理解的是，在其他一些实施例中，第一稀释装置81也可以设在第一管41的中部，第二稀释装置82也可以设在第二管42的中部。
31.第一稀释装置81和第二稀释装置82的内部可以设有细过滤装置(未示出)和稀释模块(未示出)，两者之间活动连接。细过滤装置采用小于3um的过滤精度对样气进行细过滤，去除样气中的细颗粒物，提高测量精度。稀释模块是基于文丘里效应设计的，对样气进行无动力定量抽取，通过控制稀释模块的参数得到不同稳定稀释比的样气。稀释取样只需抽取少量的样气进行分析处理，降低样气对管路的侵蚀，避免了管路堵塞、腐蚀等问题，可以提高设备使用寿命。
32.第一管41的第二端和第二管42的第二端均与分析装置14连通。如图2所示，分析装置14设在第一管41和第二管42的右侧，第一管41的右端和第二管42的右端均与分析装置14连通，分析装置14可以为氮氧化物分析仪，分析装置14可以通过计算第一管41和第二管42的氮氧化物差值测量氨气的浓度。
33.需要说明的是，第一管41的右端和第二管42的右端可以分别与分析装置14独立连通，第一管41的右端和第二管42的右端也可以通过三通阀10合并，然后通过第三管13与分析装置14连通。
34.根据本实用新型实施例的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置，使用过程中，取样管1、第一管41的一部分、第二管42的一部分需要插入烟道15内，第一管41或第二管42上的反应器5也位于烟道15内，由于烟道15内具有较高的温度，从而为反应器5内的催化反应提供了合适的温度条件。避免了相关技术中需要持续加热才能保障反应器5内催化反应的情况，节约测量成本。
35.另外，由于反应器5前置在第一管41或第二管42内，流入第一管41或第二管42的氨气和氮氧化物能够直接在反应器5内进行催化反应，避免了相关技术中反应器5后置在分析装置14一侧时，氨气容易吸附在管路的内壁面上的情况，减少了氨气的损耗，提高了氨气测量的精度。
36.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括过滤装置3，过滤装置3设在取样管1上。
37.如图2所示，过滤装置3的左端与取样管1连通。
38.需要说明的是，过滤装置3的右端延伸出一条与过滤装置3活动连接的管路，这条管路可以与第一管41的左端和第二管42的左端合并连通。
39.可以理解的是，在其他一些实施例中，过滤装置3的右端也可以延伸出两条管路，两条管路分别与第一管41和第二管42独立连通。
40.过滤装置3的滤芯可以采用5um
‑
10um的过滤精度，过滤装置3可以将流入取样管1内的气体中的颗粒物进行初步过滤。由此，可以减少样气中的杂质，有利于进一步提高测量精度。可以理解的是，在其他一些实施例中，过滤装置3可适当的增大和减小过滤精度，以满足现场作业需求。
41.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括第一排气阀91和第二排气阀92，第一排气阀91设在第一管41上，且第一排气阀91位于第一稀释装置81和分析装置14之间，第二排气阀92设在第二管42上，且第二排气阀92位于第二稀释装置82和分析装置14之间。
42.如图2所示，第一排气阀91与第一稀释装置81连通，第二排气阀92与第二稀释装置82连通。由于第一稀释装置81和第二稀释装置82在稀释样气时，需要抽取大量洁净的空气，并压缩传入管路内，为了保证文丘里负压，需要打开第一排气阀91或者第二排气阀92，将多余样气排出，留下测量所用的样气，避免由文丘里负压不够所造成的测量不准确的问题。优选的，第一排气阀91和第二排气阀92采用电控排气阀，利用压力传感器，实现自动控制。
43.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括第一阀11和第二阀12，第一阀11设在第一管41上，且第一阀11位于第一排气阀91和分析装置14之间，第二阀12设在第二管42上，且第二阀12位于第二排气阀92和分析装置14之间。
44.如图2所示，第一阀11与第一排气阀91,、第一稀释装置81、反应器5连通，并可以实现第一管41和分析装置14之间的连通和关闭。第二阀12与第二排气阀92、第二稀释装置82连通，并可以实现第二管42和分析装置14之间的连通和关闭。第一阀11和第二阀12可采用电磁阀，控制管路的流通和闭合。
45.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括第三管13，第一管41的第二端和第二管42的第二端通过三通阀10与第三管13连通，第三管13的第二端与分析装置14连通。
46.第一阀11工作时，第二阀12关闭，第一阀11与三通阀10连通，第一管41内的样气进入分析装置14。第二阀12工作时，第一阀11关闭，第二阀12与三通阀10连通，第二管42内的样气进入分析装置14。第一阀11和第二阀12交替工作，一个开启，另一个关闭，避免两路样气混合，提高测量精度，减小测量误差。这样可以采用一个分析装置14实现两路样气同步测量，方便快捷。第三管13的设置避免了需要在分析装置14上同时连通第一管41和第二管42的情况，降低了分析装置14上的接口数量，有利于降低成本。
47.可以理解的是，也可以采用两个分析装置14，分别与第一管41和第二管42独立连通。
48.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括壳体2，过滤装置3、反应器5、第一稀释装置81、第二稀释装置82均设在壳体2内。
49.如图2和图3所示，壳体2设在用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置的外侧，取样管1和过滤装置3、反应器5均设在壳体2内部。壳体2为硬质材料制成，一方面可以防止内部结构直接受到样气冲洗，提高装置使用寿命，另一方面使得过滤装置3、反应器5、第一稀释装置81、第二稀释装置82均能够集成在壳体2内，提高了装置的集成化。
50.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置还包括加热装置6，加热装置6设在壳体2的内壁上且用于加热反应器5。
51.如图2和图3所示，加热装置6位于反应器5附近。在本实施例中，加热装置6为环形结构，位于壳体2和取样管1之间的空腔内，套设在反应器5的外面。可以理解的是，加热装置6也可以设在取样管1内部。加热装置6内含有温度传感器和自动控制系统。催化反应温度需高于360℃，一般情况下样气温度可满足反应要求，当温度传感器检测到样气温度低于360℃时，加热装置6启动加热功能，将反应温度加热至所需温度，保证反应正常进行，提高测量效率，保证测量精度。
52.在一些实施例中，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置壳体2的外周设有法兰7，法兰7位于反应器5和第一稀释装置81之间。
53.如图2和图3所示，法兰7上有通孔，可采用螺栓连接将用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置固定在烟道15上，便于实时测量，提高测量效率。壳体2与法兰7两者可以活动连接，也可以焊接在一起。第一稀释装置81和第二稀释装置82位于烟道15的右侧。
54.下面描述根据本实用新型实施例的烟道取样组件。
55.根据本实用新型实施例的烟道取样组件包括烟道15和用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置可以为上述实施例中描述的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置的取样管1、反应器5均插入烟道15内，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置的分析装置14、第一稀释装置81和第二稀释装置82均位于烟道15外侧。
56.在一些实施例中，该烟道取样组件包括壳体2，反应器5、第一稀释装置81、第二稀释装置82均设在壳体2内，壳体2的外周设有法兰7，法兰7位于反应器5和第一稀释装置81之间，法兰7与烟道15的管壁相连。
57.如图3所示，将带有scr反应器5的用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置安装在烟道15内，利用烟道15内的温度，不需要提供额外的热源，在取样管中将nh3反应掉，避免nh3传输过程中的吸附问题。反应掉nh3后，后续样气无需加热，常温输送。节约测量成本，提高安全性能。
58.需要说明的是，在烟道15外部，各部分组件之间，均采用密封连接，避免样气受到外界气体干扰，影响测量的准确度。
59.在高尘工作环境中，由于样气中含有较多固体颗粒物，用于同步测量nox和nh3的稀释取样装置在使用一段时间后，过滤装置3容易堵塞，损坏，需要及时清洗和更换零部件。在更换时，过滤装置3、反应器5及第一管41和第二管42位于烟道15内的部分可以与第一稀释装置81和第二稀释装置82一同取出，过滤装置3和反应器5均可拆卸。第一稀释装置81和第二稀释装置82以及管道用到的阀门，都可以从管路上单独拆卸下来。按照所需进行清洗和更换，节省测量成本。
60.采集样气时，样气从取样管1的左端进入，经过过滤装置3过滤掉固体颗粒物，分成两路气体。一路样气进入第一管41内，经过反应器5催化反应后，通过第一稀释装置81进行稀释。另一路样气进入第二管42内，直接进入第二稀释装置82稀释。在稀释过程中，需要抽取大量的空气，净化后进行压缩，稀释完成后，第一排气阀91和第二排气阀92打开，排出多余的气体。这时，第一阀11打开，第二阀12关闭，第一管41和第三管13通过三通阀10接通，经过催化反应的样气进入分析装置14，得到一个测量数据。然后第一阀11关闭，第二阀12开启，第二管42和第三管13通过三通阀10接通，没有经过催化反应的样气进入分析装置14，得
到另一个测量数据。对比两个测量数据，得出nox和nh3的浓度，实现同步测量，方便快捷，测试效率高。
61.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
63.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。