烟气检测装置及烟气监测系统的制作方法

本实用新型涉及气体检测装置领域，特别涉及一种烟气检测装置及烟气监测系统。

背景技术：

在电力行业中，燃煤发电会产生并排放大量的烟气，烟气中的co、so2、so3以及nox等对生态环境和人体的危害极大。在锅炉运行的过程中，为了了解炉内不完全燃烧的程度，方便对燃烧情况进行调整，需要对烟气中的各种成分进行监测。

授权公告号为cn102692442b、授权公告日为2014.07.02的中国专利公开了一种烟气检测取样系统，包括基座、设置在基座上的样气流通孔和传感器安装孔，传感器安装孔内安装有双池厚膜氧化锆传感器，传感器的检测头与样气流通孔内的样气接触，另外，基座上还设有标气接头安装孔，标气接头安装孔与样气流通孔连通，标气接头安装在标气接头安装孔内，通过气管与标气供应机构连通。基座上还设置有反吹气加热通孔，反吹气加热通孔的左端与反吹气管气路连通，反吹气加热通孔为左右方向开设并贯通基座。基座上连接有伸入烟道内的探杆，反吹气管设置在探杆内，探杆的端部设置过滤器，由于过滤器在使用过程中会发生堵塞，需要经常对其施加反吹气体进行清理。这种样气检测取样系统在使用过程中，由于反吹气管伸入探杆内并朝向过滤器，仅能够对过滤器进行清理，通过过滤器进入样气流通孔后，仍会有少量的杂质会进入样气流通孔，粘附至传感器上后严重影响传感器的测量精度，通常使用一段时间后需要对传感器进行清理，造成检测效率低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种烟气检测装置，以解决目前的检测装置的传感器需要定期拆卸清理造成检测效率低的问题，另外，本实用新型的目的还在于提供一种烟气监测系统，以解决目前的烟气监测系统需要停机清理传感器造成的维护成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型烟气检测装置的技术方案为：

烟气检测装置，包括：

探管，用于伸入烟道内部取样，

传感器安装座，与探管连接，设有与探管相通的检测腔，

烟气氮氧化物传感器，设置在传感器安装座上，烟气氮氧化物传感器的检测探头伸入检测腔内，

空气放大器，设置在烟气氮氧化物传感器的下游，空气放大器的吸气口与检测腔相通，用于从烟道内吸出样气，

传感器安装座上还设有朝向烟气氮氧化物传感器用于外接标定气源和反吹气源的气体外接口，气体外接口连接有外接气路，外接气路上设有标定气源接口和反吹气源接口，外接气路上还设有控制标定气源接口与气体外接口通断、气体外接口与反吹气源接口通断的共用控制阀，

和/或外接气路上还设有控制标定气源接口与气体外接口通断的标气控制阀、控制气体外接口与反吹气源接口通断的反吹气控制阀。

本实用新型烟气检测装置的有益效果：传感器安装座上设置气体外接口，既能够用于反吹清理探管和烟气氮氧化物传感器，同时也能够通入标气对烟气氮氧化物传感器进行校准，与目前的烟气检测装置相比，本实用新型的氮氧化物检测装置能够清理探管和烟气氮氧化物传感器，同时不需要专门设置标定气源接口，解决了目前的烟气检测装置的烟气氮氧化物传感器需要定期拆卸清理造成检测效率低的问题。

进一步的，所述烟气氮氧化物传感器设置传感器安装座上侧，避免传感器进水影响检测精度。

进一步的，为了能够实现自动控制，共用控制阀设有至少两个，其中一个为设置在外接气路上的两位三通阀，两位三通阀的阀芯具有接通标定气源接口与气体外接口且断开气体外接口与反吹气源接口的标气接通位，还具有断开标定气源接口与气体外接口且接通气体外接口与反吹气源接口的标气接通状态的反吹气接通位，一个共用控制阀为设置在出气阀口与气体外接口之间控制外接气路通断的电磁截断阀，两位三通阀控制标定气源接口与气体外接口通断、气体外接口与反吹气源接口通断，通过电磁阀可以控制外界气路的通断，实现气路的自动控制。

进一步的，空气放大器的排气口串接有与烟道内部连通的回气管，探管、传感器安装座、空气放大器和回气管依次串接形成u形管路，结构紧凑，减小热量损失，可以直接对烟气进行检测，不需要对烟气进行二次加热，简化了烟气检测装置的结构。

进一步的，所述烟气检测装置还包括穿过烟道保温层、两端封闭的保温护套管，探管和回气管穿装在保温护套管内，所述回气管包括处于保温护套管内的回气管体和处于回气管体上游与回气管体可拆固定的连接头，连接头和所述传感器安装座均设置在保温护套管外。进一步减少热量损失，安装时将保温护套管、探管和回气管插入烟道内，可以拆卸下连接头，为烟气氮氧化物传感器提供较大的安装空间。

进一步的，所述烟气检测装置还包括穿过烟道保温层、两端封闭的保温护套管，探管和回气管穿装在保温护套管内，所述传感器安装座设置在探管穿出保温护套管的部分上。保温护套管可以降低热损失，尽可能减少温度降低幅度。

进一步的，所述烟气检测装置还包括安装箱，安装箱上设有管道口，所述保温护套管与管道口处的安装箱箱壁固定，保温护套管朝向安装箱箱壁的开口处设有封堵保温护套管开口的隔热板，所述探管和回气管穿过隔热板伸入安装箱内。可以将其他部件集成在安装箱内，方便整体安装，隔热板避免安装箱内部件损坏。

进一步的，保温护套管伸出烟道保温层靠近连接段的部分内填充有保温材料。进一步减少保温护套管内热量损失。

进一步的，所述反吹气源接口连接有蓄能器，所述蓄能器与空气放大器的动力气体进口连通用于向空气放大器供气，连接蓄能器与动力气体进口的动力气体管路上设有用于控制动力气体管路流量的流量计，流量计可以控制管路流量，使空气放大器与反吹气源接口共用蓄能器，降低装置成本。

为实现上述目的，本实用新型烟气监测系统的技术方案为：包括烟气检测装置、反吹气源和标定气源，烟气检测装置包括：

探管，用于伸入烟道内部取样，

传感器安装座，与探管连接，设有与探管相通的检测腔，

烟气氮氧化物传感器，设置在传感器安装座上，烟气氮氧化物传感器的检测探头伸入检测腔内，

空气放大器，设置在烟气氮氧化物传感器的下游，空气放大器的吸气口与检测腔相通，用于从烟道内吸出样气，

传感器安装座上还设有朝向烟气氮氧化物传感器用于外接标定气源和反吹气源的气体外接口，气体外接口连接有外接气路，外接气路上设有标定气源接口和反吹气源接口，外接气路上还设有控制标定气源接口与气体外接口通断、气体外接口与反吹气源接口通断的共用控制阀，

和/或外接气路上还设有控制标定气源接口与气体外接口通断的标气控制阀、控制气体外接口与反吹气源接口通断的反吹气控制阀。

本实用新型烟气监测系统的有益效果：传感器安装座上设置气体外接口，既能够用于反吹清理探管和烟气氮氧化物传感器，同时也能够通入标气对烟气氮氧化物传感器进行校准，与目前的烟气检测装置相比，本实用新型的氮氧化物检测装置能够清理探管和烟气氮氧化物传感器，同时不需要专门设置标定气源接口，解决目前的烟气监测系统需要停机清理传感器造成的维护成本高的问题。

进一步的，所述烟气氮氧化物传感器设置传感器安装座上侧，避免传感器进水影响检测精度。

进一步的，为了能够实现自动控制，共用控制阀设有至少两个，其中一个为设置在外接气路上的两位三通阀，两位三通阀的阀芯具有接通标定气源接口与气体外接口且断开气体外接口与反吹气源接口的标气接通位，还具有断开标定气源接口与气体外接口且接通气体外接口与反吹气源接口的标气接通状态的反吹气接通位，一个共用控制阀为设置在出气阀口与气体外接口之间控制外接气路通断的电磁截断阀，两位三通阀控制标定气源接口与气体外接口通断、气体外接口与反吹气源接口通断，通过电磁阀可以控制外界气路的通断，实现气路的自动控制。

进一步的，空气放大器的排气口串接有与烟道内部连通的回气管，探管、传感器安装座、空气放大器和回气管依次串接形成u形管路，结构紧凑，减小热量损失，可以直接对烟气进行检测，不需要对烟气进行二次加热，简化了烟气检测装置的结构。

进一步的，所述烟气检测装置还包括穿过烟道保温层、两端封闭的保温护套管，探管和回气管穿装在保温护套管内，所述回气管包括处于保温护套管内的回气管体和处于回气管体上游与回气管体可拆固定的连接头，连接头和所述传感器安装座均设置在保温护套管外。进一步减少热量损失，安装时将保温护套管、探管和回气管插入烟道内，可以拆卸下连接头，为烟气氮氧化物传感器提供较大的安装空间。

进一步的，所述烟气检测装置还包括穿过烟道保温层、两端封闭的保温护套管，探管和回气管穿装在保温护套管内，所述传感器安装座设置在探管穿出保温护套管的部分上。保温护套管可以降低热损失，尽可能减少温度降低幅度。

进一步的，所述烟气检测装置还包括安装箱，安装箱上设有管道口，所述保温护套管与管道口处的安装箱箱壁固定，保温护套管朝向安装箱箱壁的开口处设有封堵保温护套管开口的隔热板，所述探管和回气管穿过隔热板伸入安装箱内。可以将其他部件集成在安装箱内，方便整体安装，隔热板避免安装箱内部件损坏。

进一步的，保温护套管伸出烟道保温层靠近连接段的部分内填充有保温材料。进一步减少保温护套管内热量损失。

进一步的，所述反吹气源接口连接有蓄能器，所述蓄能器与空气放大器的动力气体进口连通用于向空气放大器供气，连接蓄能器与动力气体进口的动力气体管路上设有用于控制动力气体管路流量的流量计，流量计可以控制管路流量，使空气放大器与反吹气源接口共用蓄能器，降低装置成本。

附图说明

图1是本实用新型烟气检测装置具体实施例的结构示意图（部分管路未显示）；

图2是本实用新型烟气检测装置具体实施例的局部结构示意图；

图3是本实用新型烟气检测装置具体实施例的安装状态示意图；

图4是本实用新型烟气检测装置具体实施例的保温护套管、探管和回气管的局部结构示意图（箭头表示烟气流向）；

图5是本实用新型烟气氮氧化物检测装置具体实施例的保温护套管、取样进气管和回气管的结构示意图；

图6是本实用新型烟气氮氧化物检测装置具体实施例的保温护套管与安装箱的结构示意图；

图中：1、探管；11、进气管体；12、传感器安装座；121、检测腔；122、气体外接口；13、取样管体；2、回气管；21、回气管体；22、连接头；23、转接头；3、烟气氮氧化物传感器；4、空气放大器；41、吸气口；42、动力气体进口；5、保温护套管；51、护套管固定法兰；52、连接法兰；6、转接座；61、回气口；7、防护罩；81、烟道壁；82、烟道保温层；83、固定套；831、固定套法兰；9、安装箱；10、隔热板；101、挂装板；102、蓄能器；103、流量计；104、减压过滤组件；1041、减压过滤组件进气口；105、两位三通阀；1051、标定气源接口；106、第一电磁阀；107、第二电磁阀；108、超高温过滤器；109、保温材料；110、隔热垫。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型烟气检测装置的具体实施例，如图1和图4所示，烟气检测装置包括用于伸入烟道内的探管1、回气管2，探管1包括进气管体11，进气管体11出口处可拆固定有传感器安装座12，进气管体11出口处于进气管体11伸出烟道的一端。如图2所示，本实施例中，传感器安装座12与进气管体11螺纹连接，结构简单，方便安装。传感器安装座12为块状结构，传感器安装座12内有检测腔121，传感器安装座12上设有用于检测检测腔121内烟气中氮氧化物含量的烟气氮氧化物传感器3，烟气氮氧化物传感器3设置在传感器安装座12的上侧，避免探管内的水浸泡烟气氮氧化物传感器3。传感器安装座12上还设有朝向烟气氮氧化物传感器3的气体外接口122，气体外接口122用于连通外接标定气源汇总或反吹气源，气体外接口122连接有外接气路，外接气路上设有标定气源接口和反吹气源接口，具体连接方式将在下文中展开说明。本实施例中，传感器安装座与进气管体可拆固定，方便拆装维修。其他实施例中，传感器安装座可以是与进气管体一体设置的管状结构，此时烟气氮氧化物传感器固定在管壁上，气体外接口也设置在管壁上。其他实施例中，传感器安装座也可以通过法兰与进气管体可拆连接，当然也可以通过焊接、铆接等不可拆的形式连接。

传感器安装座12下游连接有空气放大器4，空气放大器4具有吸气口41、排气口和动力气体进口42，空气放大器4的具体结构为现有技术，不再详细展开说明，空气放大器4的吸气口41与传感器安装座12连通，排气口与回气管2连通，动力气体进口42由空气压缩机提供压缩空气，使空气放大器4的吸气口41处产生负压，将烟道内的烟气吸出，由于抽出的烟气经过传感器安装座12，因此可以在烟气处于较高温度时通过烟气氮氧化物传感器3对烟气进行检测。探管、传感器安装座、空气放大器和回气管依次串接形成u形管路，结构紧凑，减小热量损失，可以直接对烟气进行检测，不需要对烟气进行二次加热，简化了烟气检测装置的结构。

回气管2包括用于伸入烟道内的回气管体21、处于回气管体21上游与回气管体21可拆固定的连接头22、连接在连接头22与空气放大器4之间的转接头23。连接头22与回气管体21螺纹连接，转接头23上设有两个分别与空气放大器4和连接头22一一对应的插口，空气放大器接口和连接头上的接口插接后通过紧定螺钉固定。本实施例中，连接头22呈长条形且平行于传感器安装座12上与进气管体11连接的螺纹段，并且连接头22处于传感器安装座12垂直于进气管体延伸方向的一侧，由于烟气氮氧化物传感器3占用较大的空间，预先安装在传感器安装座12上，传感器安装座12与进气管体11连接时需要较大的操作空间，因此，安装传感器安装座12时，可以将连接头22拆下，先安装传感器安装座12，然后安装连接头22，最后将转接头23与连接头22和空气放大器4上的接口对插固定，完成安装。其他实施例中，在检测头与进气管体焊接或者插装固定而不需要烟气氮氧化物传感器旋转时，连接头也可以与回气管体一体设置，当然，即便不需要烟气氮氧化物传感器旋转，设置连接头也可以方便焊接、插装等操作；连接头也可以与空气放大器通过弯管结构连接，或者回气管与空气放大器连接的一端设置弯头与空气放大器直接连接。其他实施例中，也可以采用授权公告号为cn102692442b中所公开的基座与探管的形式，区别在于取消单独设置的反吹通孔，使反吹气与标气共用一个孔。

本实施例中，为了降低热量的损失，烟气检测装置还包括穿过烟道保温层、两端封闭的保温护套管5，探管1和回气管2穿装在保温护套管5内，降低探管1的热量损失。如图4所示，保温护套管5伸入烟道内的一端通过法兰固定有封堵保温护套管一端开口的转接座6，探管1和回气管2均与转接座6固定，转接座6封堵保温护套管伸入烟道一端开口，转接座6既起到固定探管1和回气管2的作用，同时也避免烟道内的烟气通过保温护套管向外泄漏。转接座6上设有分别与探管1和回气管2相通的通道，回气管2伸入烟道内的端部螺纹固定在转接座6上，且回气管2通过转接座6上的通道与烟道相通，转接座6上设有供回气管内气体进入烟道的回气口61。进气管体11伸入烟道内的端部螺纹固定在转接座6上，探管1还包括与进气管体11相通的取样管体13，取样管体13与进气管体11通过转接座6固定连接，转接座6上还固定有防护罩7，取样管体13设置在防护罩7内，取样管体13远离转接座6的一端还连接有超高温过滤器108，超高温过滤器108远离取样管体13的一端固定在防护罩7上，防护罩7具有开口朝向烟道内烟气流向的安装槽，超高温过滤器108、取样管体13均处于安装槽内，防止被烟气冲蚀。如图3所示，烟道壁81外侧设置有烟道保温层82，本实施例中，烟道壁81上设有取样安装口，取样安装口固定有穿过烟道保温层82的固定套83，固定套83远离烟道的端部设有固定套法兰831，保温护套管5中部设有与固定套法兰831固定的护套管固定法兰51，保温护套管5穿过固定套83。其他实施例中，在对检测精度要求不高的情况下，也可以取消保温护套管，此时可以将探管和回气管直接固定在固定套内；当然，在对烟气检测装置体积没有特殊要求时，可以在烟气管道上开设两个开口，其中一个供探管通过，另一个供回气管通过。

本实施例中，烟气检测装置还包括安装箱9，安装箱9内安装有用电器件，安装箱9上设有管道口，保温护套管5伸出烟道的端部设有与安装箱9固定连接的连接法兰52，连接法兰固定在管道口，连接法兰上设有封堵保温护套管5开口的隔热板10，即隔热板10封堵保温护套管5朝向安装箱9箱壁的开口，防止保温护套管5内的热量进入安装箱9内，探管1和回气管2穿过隔热板10伸入安装箱9内，隔热板10同时对探管和回气管2起支撑作用。本实施例中，安装箱9内设有整体罩设在检测头和连接头上的保温罩（图中未示出），保温罩由保温材料制成的单端开口的套状结构，保温材料可以选用保温棉等。

为了进一步避免保温护套管热量损失，如图5和图6所示，保温护套管5上处于护套管固定法兰51与连接法兰52之间的部分内填充有保温材料109，具体可以是保温棉等现有的保温材料。进一步的，为了提高保温效果，护套管固定法兰51与连接法兰52之间部分的半径大于穿过烟道保温层部分的半径，这样可以在护套管固定法兰51与连接法兰52之间的部分内填充较多的保温材料。另外，为了避免热量传递至安装箱9内，连接法兰52与箱体的箱壁之间设置有隔热垫110，隔热垫110夹装在箱壁与连接法兰52之间。

如图1所示，烟气检测装置还包括挂装板101，挂装板101上设置有蓄能器102、流量计103和减压过滤组件104，减压过滤组件进气口1041与空气压缩机连接，空气压缩机形成反吹气源和空气放大器4的动力气源，减压过滤组件进气口1041形成外接气路的反吹气源接口，减压过滤组件104的出气口与蓄能器102连接向蓄能器充气。蓄能器上有一个进气口和两个出气口，其中蓄能器的进气口与减压过滤组件104的出气口连接，两个出气口各连接一个出气管路，其中一路是为空气放大器供气的动力气体管路，动力气体管路上连接流量计103，通过流量计103连接动力气体进口42。动力气体管路上设置流量计103可以根据需要调整气体的流量，避免空气放大器4内结晶。还有一个出气管路用于与气体外接口122连通，用于反吹清扫，蓄能器提供反吹气体可以保证反吹清洁瞬间供应充足的气量。蓄能器102的出口连接有两位三通阀105，两位三通阀105一个接口与气体外接口122通过气管连接，一个为用于外界标定气源的标定气源接口1051，两位三通阀105的阀芯具有接通标定气源接口1051与气体外接口122且断开气体外接口122与反吹气源接口的标气接通位，还具有断开标定气源接口与气体外接口且接通气体外接口与反吹气源接口的标气接通状态的反吹气接通位。本实施例中的两位三通阀为手动阀。

在需要向传感器安装座12内通入标定气源时，调节两位三通阀105，使标定气源接口1051与气体外接口122连通，蓄能器102与气体外接口122之间的通路断开。其他实施例中，根据用户的实际需求，也可以取消安装箱，电磁阀安装在挂装板上或专门设置的安装架上。在不需要在安装箱内设置用电器件时，保温护套管端部的隔热板可以取消，当然，设置隔热板可以防止保护护套管内热量流失，不设置安装箱时也可以保留。

本实施例中，两位三通阀105与气体外接口122相连的气管上有第一电磁阀106，流量计103与动力气体进口42相连的气管上设有第二电磁阀107，在空气放大器4运行时，第一电磁阀106关闭，在反吹作业或者标定校准时，第二电磁阀107关闭，第一电磁阀106和第二电磁阀107均设置在安装箱9内。第一电磁106和第二电磁阀107均为电磁截断阀。

第二电磁阀、两位三通阀形成控制标定气源接口与气体外接口通断、气体外接口与反吹气源接口通断的共用控制阀。其他实施例中，第二电磁阀与两位三通阀也可以由三位三通电磁阀代替。

本实用新型烟气检测装置在检测时，第一电磁阀106关闭，第二电磁阀107打开，通过空气压缩机向动力气体进口42供气，在空气放大器4的作用下，烟气进入检测腔121，烟气氮氧化物传感器3对烟气进行检测，并将检测结果通过数据线输送给数据分析单元进行分析。在运行一段时间后需要清理时，关闭第二电磁阀107，打开第一电磁阀106，蓄能器102内的高压气体吹向传感器安装座12，并通过传感器安装座12吹向探管1内，对探管1内整个通道进行清理。在需要对烟气氮氧化物传感器3进行校准标定时，控制两位三通阀105，使标定气源接口1051与气体外接口122连通，标定气体进入检测腔121，烟气氮氧化物传感器3能够检测烟气内的数值。

本实用新型的烟气监测系统的具体实施例，烟气监测系统包括烟气检测装置、空气压缩机、数据分析模块、标定气源，空气压缩机形成气体动力源和反吹气源，标定气源为装有标准气体的气罐。其他实施例中，气体动力源也可以是气罐，反吹气源也可以是气罐。空气压缩机及数据分析模块均为现有技术，本实施例中不再详细展开说明。本实施例中的烟气检测装置的结构与上述实施例中的烟气检测装置的结构相同，不再赘述。