专利名称：等速烟尘采样装置及采样方法
技术领域：
本发明涉及钢铁行业热工、环保检测领域，具体涉及等速烟尘采样装置及采样方 法。
背景技术：
GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》中规定 了单枪等流速烟尘采样测量方法，但就钢铁行业转炉烟气湿法除尘工艺而言，其存在一定 的局限性①风机入口处于高负压(_16kPa以上)、高含尘(150mg/Nm3以上)、高含水的工 况下，在较长的吹氧周期内(约15min)进行含尘量测定，集尘滤筒很快被尘埃和水堵塞，抽 气泵不能做到等速抽气，造成测试中止；②单枪等流速烟尘采样方法只能一次检测出测试 期间的平均烟尘浓度，不能连续反映各时间段的烟尘变化情况，不能满足现场工艺分阶段 调整的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供等速烟尘采样装置及采样方法，实现在高负压、高含尘、高 含水的工况下，长检测周期内准确测定烟尘浓度的目标；实现在一个检测周期内，连续测定 各时间段内烟尘浓度分布情况的目标。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为所述等速烟尘采样装置，包括主采样枪、副采样枪、三通切换阀、流量计、调速抽气 泵、烟道及单片机。所述主采样枪及副采样枪设于烟道内部。所述主采样枪与三通切换阀的第一端口通过烟气软管连接。所述副采样枪与三通切换阀的第二端口通过烟气软管连接。所述三通切换阀的第三端口与流量计的一端通过烟气软管连接。所述流量计的另一端与所述调速抽气泵通过烟气软管连接。所述主采样枪、三通切换阀、流量计及调速抽气泵与所述单片机通过信号连接线 连接。作为进一步改进，为防止所述流量计及调速抽气泵等部件受腐蚀，在所述三通切 换阀与流量计之间增设烟气除湿脱硫器。所述烟气除湿脱硫器一端与所述三通切换阀的第 三端口通过烟气软管连接，另一端与所述流量计通过烟气软管连接。所述烟气除湿脱硫器 为装有硅胶的脱湿瓶及装有双氧水的脱硫瓶。所述主采样枪为带S型皮托管及热电偶的滤筒采样枪，所述副采样枪为滤筒采样 枪。所述主采样枪测量所述烟道内烟气流速及温度，同时通过在主采样枪及副采样枪 上安装规格采样嘴，抽出烟道内烟气，通过滤筒，收集烟尘。在高负压、高含尘、高含水工况下，当所述主采样枪堵塞时，所述单片机控制所述三通切换阀切换到副采样枪工作。作为进一步改进，所述副采样枪的数目可视具体情况调整。所述单片机具备采集、计算、输出、反馈控制功能，能够依据烟气流速变换情况，实 时调整抽气泵转速、流量，并记录测试过程中各阶段累积流量，数据采集周期为1次/秒。利用所述等速烟尘采样装置的采样方法，包括以下步骤(1)对主采样枪及副采样枪安装口径相同的采样嘴，并安装采样滤筒；(2)向单片机内输入被测定烟气密度、采样嘴直径、大气压力等常数；(3)将主采样枪及副采样枪按迎气流方向设在烟道截面进行测试；测试时，先利 用主采样枪进行等速采样，启动单片机，单片机将通过采样嘴直径、烟气温度、全压、静压等 数据，实时控制调整抽气泵转速、流量，保证采样嘴进气流速与烟气流速一致，并记录瞬时 流量值；(4)当主采样枪的滤筒出现堵塞或需要时，单片机通过控制三通切换阀立即切换 至副采样枪进行等速采样；同时将主采样枪与三通切换阀第一端口断开，将另一副采样枪 接入三通切换阀第一端口，等待下一次切换采样，如此往复直至测试结束；为防止滤筒基准 质量改变影响测试精度，未接入的连接副采样枪的烟气软管以及断开的连接主采样枪的烟 气软管必须用弹簧卡钳密封；(5)测试完成后，利用几只滤筒的增重之和除以抽气泵的累积采气量，可以得出测 试期间的平均含尘量；(6)在单片机中以主采样枪及副采样枪的测试周期作为三通切换阀的控制参数， 依据时间间隔进行主采样枪及副采样枪的切换，通过主采样枪及副采样枪滤筒的增重除以 各分段采气量，得出分段平均含尘量。所述步骤(1)中，所述采样嘴的口径为5mm以下。所述步骤(3)中，所述抽气泵的能力为抽气流量不小于601/min、负压不小 于 _35kpa。所述步骤中判断主采样枪堵塞的办法为流量计前压力达_25kpa。本发明的优点在于所述等速烟尘采样装置及采样方法，以主采样枪及副采样枪 交替使用的方式，防止了采样枪堵塞而造成的测试中止，其不仅能够满足高负压、高含尘、 高含水工况的含尘量测试要求，而且能在一次检测中提供工况各阶段的检测数据、为分阶 段工艺调整提供依据。本发明能够有效实现烟尘采样，并能够有效反映烟尘浓度变化情况。
下面对本发明说明书附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为所述等速烟尘采样装置的结构示意图；上述图中的标记均为1、主采样枪，2、副采样枪，3、三通切换阀，4、烟气除湿脱硫器，5、流量计，6、抽气 泵，7、单片机，8、烟道，9、烟气软管，10、信号联接线。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及的各部分之间的相互位置及连接关系等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明 的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1所示，所述的等速烟尘采样装置，包括主采样枪1、副采样枪2、三通切换阀 3、流量计5、抽气泵6、烟道8及单片机7。所述主采样枪1及副采样枪2设于烟道8内部。所述主采样枪1与三通切换阀3的第一端口通过烟气软管9连接。所述副采样枪2与三通切换阀3的第二端口通过烟气软管9连接。所述三通切换阀3的第三端口与流量计5的一端通过烟气软管9连接。所述流量计5的另一端与所述抽气泵6通过烟气软管9连接。所述主采样枪1、三通切换阀3、流量计5及抽气泵6与所述单片机7通过信号连 接线10连接。在所述三通切换阀3与流量计5之间增设烟气除湿脱硫器4。所述烟气除湿脱硫 器4 一端与所述三通切换阀3的第三端口通过烟气软管9连接，另一端与所述流量计5通 过烟气软管9连接。所述烟气除湿脱硫器4为装有硅胶的脱湿瓶及装有双氧水的脱硫瓶。所述主采样枪1为带S型皮托管及热电偶的滤筒采样枪，所述副采样枪2为滤筒 采样枪。所述主采样枪1测量所述烟道8内烟气流速及温度，同时通过在主采样枪1及副 采样枪2上安装规格采样嘴，抽出烟道9内烟气，通过滤筒，收集烟尘。当所述主采样枪1堵塞时，所述单片机7控制所述三通切换阀3切换到副采样枪 2工作。所述副采样枪2的数目可视具体情况调整。所述流量计5为含温度、全压、静压探头的直管式流量计，通过单片机7采集计算 出瞬时流速、并积分出累积流量。所述单片机7具备采集、计算、输出、反馈控制功能，能够依据烟气流速变换情况， 实时调整抽气泵6转速、流量，并记录测试过程中各阶段累积流量，数据采集周期为1次/ 秒。利用所述等速烟尘采样装置的采样方法，包括以下步骤(1)对主采样枪1及副采样枪2安装口径相同的采样嘴，并安装采样滤筒；(2)向单片机7内输入被测定烟气密度、采样嘴直径、大气压力等常数；(3)将主采样枪1及副采样枪2按迎气流方向设在烟道8截面进行测试；测试时， 先利用主采样枪1进行等速采样，启动单片机7，单片机7将通过采样嘴直径、烟气温度、全 压、静压等数据，实时控制调整抽气泵6转速、流量，保证采样嘴进气流速与烟气流速一致， 并记录瞬时流量值；(4)当主采样枪1的滤筒出现堵塞或需要时，单片机7通过控制三通切换阀3立即 切换至副采样枪2进行等速采样；同时将主采样枪1与三通切换阀3第一端口断开，将另一 副采样枪2接入三通切换阀3第一端口，等待下一次切换采样，如此往复直至测试结束；为 防止滤筒基准质量改变影响测试精度，未接入的连接副采样枪2的烟气软管9以及断开的 连接主采样枪1的烟气软管9必须用弹簧卡钳密封；(5)测试完成后，利用几只滤筒的增重之和除以抽气泵6的累积采气量，可以得出测试期间的平均含尘量；(6)在单片机7中以主采样枪1及副采样枪2的测试周期作为三通切换阀3的控 制参数，依据时间间隔进行主采样枪1及副采样枪2的切换，通过主采样枪1及副采样枪2 滤筒的增重除以各分段采气量，得出分段平均含尘量。所述步骤(1)中，采样嘴的口径为5mm以下。所述步骤⑶中，抽气泵6的抽气能力为流量不小于601/min、负压不小 于 _35kpa。所述步骤中判断主采样枪堵塞的办法为流量计前压力达_25kpa。在高负压即-16kPa以上，高含尘即150mg/Nm3以上，选取一根主采样枪1及两根 副采样枪2，通过单片机7控制切换时间为5min，测得平均含尘浓度351mg/Nm3 ；主采样枪1 及副采样枪2在各测试段测得的平均烟尘浓度依次为270mg/Nm3、630mg/Nm3及15;3mg/Nm3。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改 进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.等速烟尘采样装置，其特征在于包括主采样枪(1)、副采样枪( 、三通切换阀(3)、 流量计(5)、抽气泵(6)、烟道(8)及单片机(7)；所述主采样枪(1)及副采样枪(2)设于烟 道⑶内部；所述主采样枪⑴与三通切换阀⑶的第一端口通过烟气软管(9)连接；所述 副采样枪O)与三通切换阀(3)的第二端口通过烟气软管(9)连接；所述三通切换阀(3) 的第三端口与流量计(5)的一端通过烟气软管(9)连接；所述流量计(5)的另一端与所述 抽气泵(6)通过烟气软管(9)连接；所述主采样枪(1)、三通切换阀( 、流量计( 及抽气 泵(6)与所述单片机(7)通过信号连接线(10)连接。
2.按照权利要求1所述的等速烟尘采样装置，其特征在于在所述三通切换阀(3)与 流量计( 之间增设烟气除湿脱硫器(4)；所述烟气除湿脱硫器(4) 一端与所述三通切换 阀(3)的第三端口通过烟气软管(9)连接，另一端与所述流量计( 通过烟气软管(9)连 接；所述烟气除湿脱硫器(4)为装有硅胶的脱湿瓶及装有双氧水的脱硫瓶。
3.按照权利要求1或2所述的等速烟尘采样装置，其特征在于所述主采样枪(1)为 带S型皮托管及热电偶的滤筒采样枪，所述副采样枪( 为滤筒采样枪。
4.利用权利要求1至3任一项所述等速烟尘采样装置的采样方法，其特征在于包括 以下步骤(1)对主采样枪及副采样枪安装口径相同的采样嘴，并安装采样滤筒；(2)向单片机内输入被测定烟气密度、采样嘴直径、大气压力等常数；(3)将主采样枪及副采样枪按迎气流方向设在烟道截面进行测试；测试时，先利用主 采样枪进行等速取样，启动单片机，单片机将通过采样嘴直径、烟气温度、全压、静压等数 据，实时控制调整抽气泵转速或流量，保证采样嘴进气流速与烟气流速一致，并记录瞬时流 量值；(4)当主采样枪的滤筒出现堵塞或需要时，单片机通过控制三通切换阀立即切换至副 采样枪进行等速取样；同时将主采样枪与三通切换阀第一端口断开，将另一副采样枪接入 三通切换阀第一端口，等待下一次切换取样，如此往复直至测试结束；为防止滤筒基准质量 改变影响测试精度，未接入的连接副采样枪的烟气软管以及断开的连接主采样枪的烟气软 管必须用弹簧卡钳密封；(5)测试完成后，利用几只滤筒的增重之和除以抽气泵的累积采气量，可以得出测试期 间的平均含尘量；(6)在单片机中以主采样枪及副采样枪的测试周期作为三通切换阀的控制参数，依据 时间间隔进行主采样枪及副采样枪的切换，通过主采样枪及副采样枪滤筒的增重除以各分 段采气量，得出分段平均含尘量。
5.按照权利要求4所述的采样方法，其特征在于所述步骤(1)中，采样嘴的口径为 5mm以下。
6.按照权利要求4所述的采样方法，其特征在于所述步骤(3)中，抽气泵的能力为抽 气流量不小于601/min、负压不小于_35kpa。
7.按照权利要求4所述的采样方法，其特征在于所述步骤中判断主采样枪堵塞 的办法为流量计前压力达_25kpa。
全文摘要
本发明公开了等速烟尘采样装置及采样方法，所述等速烟尘采样装置包括主采样枪、副采样枪、三通切换阀、流量计、抽气泵、烟道及单片机；主采样枪及副采样枪设于烟道内部；主采样枪与三通切换阀的第一端口通过烟气软管连接；副采样枪与三通切换阀的第二端口通过烟气软管连接；三通切换阀的第三端口与流量计的一端通过烟气软管连接；流量计的另一端与所述抽气泵通过烟气软管连接；主采样枪、三通切换阀、流量计及抽气泵与单片机通过信号连接线连接；利用所述等速烟尘采样装置的采样方法，包括六大步骤。本发明不仅能实现高负压、高含尘、高含水工况的含尘量测试，而且能在一次检测中提供各阶段的检测数据、为分阶段工艺调整提供依据。
文档编号G01N1/24GK102103044SQ20111002205
公开日2011年6月22日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者周劲军, 陈广言 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司