一种三氧化硫在线连续测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及烟气中so3浓度的在线测量，具体为一种三氧化硫在线连续测量系统。


背景技术：

2.燃煤机组烟气中的so3易引发锅炉管道设备腐蚀；此外，烟囱排放的so3是形成pm2.5的重要前驱体，易引发大气雾霾。对燃煤烟气中的so3进行在线监测不仅有助于环保工作者了解燃煤烟气的so3浓度排放情况，而且对火电厂调整喷氨量、高硫煤掺烧配比具有重要的指导意义。
3.前期也有基于控制冷凝采样原理的so3在线监测设备，然而，基于控制冷凝采样原理的采样设备只能是间歇式测量显数，即先采样将烟气中的so3以硫酸根离子的形式收集在收集液中，然后对收集液中的硫酸根离子进行测量，进而计算出烟气中的so3浓度；
4.如果采用单蛇形冷凝管采样，存在间歇显数时间间隔长的问题，有报道指出采用多蛇形冷凝管并联的方式，可缩短间歇显数时间间隔，然而报道中采用多蛇形冷凝管并联的方式，都是采用单管采样枪跟蛇形冷凝管连接，蛇形冷凝管间采用电磁阀来实现烟气切换的，此种方式存在一定问题，比如：切换电磁阀应置于采样枪和蛇形冷凝管之间(此处温度通常大于200℃)，电磁阀使用寿命短。因此，基于控制冷凝采样原理的so3在线监测技术还需继续优化。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种三氧化硫在线连续测量系统，设计合理，结构简单，测量准确，运行性能稳定，有效缩短间歇显数时间间隔。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
7.一种三氧化硫在线连续测量系统，包括采样测量单元，与采样测量单元连接的控制系统；
8.所述的采样测量单元包括采样枪，采样枪内设置有至少两个通道，且各通道一一对应连接有独立的蛇形冷凝管和冲洗液管路；
9.所述的每个蛇形冷凝管的入口还通过冲洗液管路连接设置有冲洗液储罐，出口分别设置有三通电磁阀；每个三通电磁阀的第一出口通过汇集管路依次连接设置有气液分离器、气体流量计、流量积算仪和气泵，第二出口依次连接设置有收集液储罐、反应床和光电信号检测系统；
10.所述反应床的输入端还连接有标液储罐。
11.进一步的，所述的采样枪采用惰性材质制成或者与烟气的接触面均设置有硫酸钝化层。
12.进一步的，所述的气液分离器、气体流量计、反应床和光电信号检测系统均设置在第一恒温系统中；所述的第一恒温系统内设置0-5℃和环温+3℃两种温度区；所述的气液分
离器、反应床和气体流量计置于0-5℃区，光电信号检测系统置于环温+3℃温度区。
13.进一步的，所述的蛇形冷凝管还连接设置有第二恒温系统；所述的第二恒温系统采用温度为60-95℃的水浴或油浴。
14.进一步的，所述的反应床采用任意一种与硫酸根离子进行显色反应的系统。
15.进一步的，所述的测量单元还包括输送泵；所述的输送泵分别连接收集液储罐的废液出口、标液储罐的出口和光电信号检测系统的废液出口，用于输送对应介质。
16.更进一步的，所述的输送泵采用多通道蠕动泵，多个单通道蠕动泵，或者多个脉冲泵中的任意一种。
17.进一步的，所述的三通电磁阀的第二出口管路、气液分离器的废液出口管路和各个冲洗液管路上分别设置有脉冲泵或单个蠕动泵。
18.进一步的，所述的多个三通电磁阀的第二出口管路和/或多个冲洗液管路上分别设置有多通道蠕动泵，多通道蠕动泵的通道数量分别与蛇形冷凝管的出口数量和/或冲洗管路的数量对应。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
20.本实用新型通过采用多通道的采样枪和与各通道一一对应连接的蛇形冷凝管及冲洗管路，能方便快捷的进行多通道依次切换采样冲洗，不但有效缩短了间歇显数时间间隔，测量系统的测量响应时间也相应缩短，为燃煤电厂及工业锅炉防治空预器堵塞和管道腐蚀、指导燃煤电厂调整喷氨量及高硫煤掺烧比例具有重要的指导意义，而且能在线监测净烟气的so3浓度排放情况。
21.进一步，本实用新型将采样枪与烟气的接触面进行钝化处理，从而在其表面形成氧化膜，避免与烟气中的so3或硫酸蒸汽反应现象的发生；同时，采样枪加热温度范围在200-350℃之间，能有效确保抽气采样温度不低于 220℃。
22.进一步，本实用新型通过在蛇形冷凝管上设置水浴或油浴的第二恒温系统，能有效控制蛇形冷凝管所处温度，保证烟气冷凝效果。
23.进一步，本实用新型采用第一恒温系统对气液分离器、气体流量计、反应床和光电信号检测系统进行分区控温，能有效提高系统采集和测量效率，确保测量结果精准可靠。
24.进一步，本实用新型通过在系统中设置输送泵，能有效传输收集的气体，从而提高整个系统的效率；同时通过设置脉冲泵，进一步提高了整个系统的测量速率。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例中所述的结构示意图。
26.图中：1-采样枪、2-脉冲泵、2a-第一脉冲泵、2b-第二脉冲泵、3-冲洗液储罐、4-蛇形冷凝管、4a-第一蛇形冷凝管、4b-第二蛇形冷凝管、5-收集液储罐、6-标液储罐、7-输送泵、8-反应床、9-三通电磁阀、9a-第一三通电磁阀、9b-第二三通电磁阀、10-光电信号检测系统、11-气液分离器、12-气体流量计、13-流量积算仪、14-气泵、15-第一恒温系统、16-控制系统、17
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第二恒温系统。
具体实施方式
27.下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型
的解释而不是限定。
28.实施例1
29.本实用新型一种三氧化硫在线连续测量系统，包括由采样枪1、蛇形冷凝管4、冲洗液储罐3、收集液储罐5、标液储罐6、反应床8、三通电磁阀 9、气液分离器11、流量积算仪13、第一恒温系统15、第二恒温系统17、脉冲泵2、光电信号检测系统10、输送泵7、气泵14和气体流量计12组成的采样测量单元，以及控制系统16；
30.所述的采样枪1内设置有多个独立的通道，每个通道均连接有独立的蛇形冷凝管4和冲洗液管路；
31.所述的每条冲洗液管路均设置有脉冲泵2，且与冲洗液储罐3连通；
32.所述的蛇形冷凝管4上连接第二恒温系统17，且蛇形冷凝管4的的出口均设置有三通电磁阀9；
33.所述的三通电磁阀9的第一出口通过汇集管路依次连接气液分离器11、气体流量计12、流量积算仪13和气泵14，第二出口依次连接脉冲泵2、收集液储罐5、反应床8和光电信号检测系统10；
34.所述的收集液储罐5和反应床8之间设置有输送泵7；
35.所述的标液储罐6的出口依次连接输送泵7、反应床8和光电信号检测系统10；
36.所述的气液分离器11的出口管路上设置有脉冲泵2；所述的气液分离器 11、反应床8、气体流量计12和光电信号检测系统10置于第一恒温系统15 中；
37.优选的，所述的采样枪1采用惰性材质制成或者与烟气的接触面都经过硫酸的钝化处理，确保采样枪1接触面与so3/h2so4蒸汽均不反应，其加热温度范围为200-350℃，确保抽气采样温度不低于220℃。
38.优选的，所述的蛇形冷凝管4的规格与采样速率有关，其规格为在采用一定采样速率时，能实现so3/h2so4蒸气的完全捕集为宜。
39.优选的，所述的第二恒温系统17可以是温度为60-95℃的水浴或油浴或其他任何一种能确保蛇形冷凝管4处于恒定温度的保温加热系统，使蛇形冷凝管4所处温度范围为60-95℃。
40.优选的，所述的第一恒温系统15内设置0-5℃和环温+3℃温度区，气液分离器11和反应床8、气体流量计12置于0-5℃区，光电信号检测系统10 置于环温+3℃温度区。
41.优选的，所述的反应床8可以是任意一种可与硫酸根离子进行显色反应的系统。
42.优选的，所述的输送泵7可以是多通道蠕动泵，也可以是多个单通道蠕动泵，还可以是多个脉冲泵。
43.优选的，所述的脉冲泵2可以替换成单个蠕动泵或是多通道蠕动泵。
44.本实施例以设置有双通道的采样枪1系统为例，如图1所示，采样枪1 的两个通道分别连接第一蛇形冷凝管4a和第二蛇形冷凝管4b；第一蛇形冷凝管4a和第二蛇形冷凝管4b的出口分别设置有第一三通电磁阀9a和第二三通电磁阀9b，入口的两条冲洗液管路上分别设置有第一脉冲泵2a和第二脉冲泵2b；
45.在使用时，开启该测量系统，启动系统标定模式进行测试系统标定；
46.待测试系统标定完后，进入测试模式，开启第一蛇形冷凝管4a气路通道进行采样，第二蛇形冷凝管4b气路通道处于关闭状态；待采样结束后，关闭第一蛇形冷凝管4a的气路
通道(即控制第一三通电磁阀9a打开第一蛇形冷凝管4a的液路通道)，开启第二蛇形冷凝管4b的气路通道，启动第一脉冲泵2a向第一蛇形冷凝管4a注入冲洗液储罐3中的冲洗液冲洗第一蛇形冷凝管4a内壁进行硫酸液滴的收集，同时第二蛇形冷凝管4b通道开始采样，采样结束后，关闭第二蛇形冷凝管4b气路通道(即控制第二三通电磁阀9b开启第二蛇形冷凝管4b的液路通道)，启动第二脉冲泵2b，向第二蛇形冷凝管4b通道注射冲洗液，开启第一蛇形冷凝管4a的气路通道进行采样，如此依次切换采样冲洗，可达到缩短采样读数间隔，缩短测量系统的测量响应时间。
47.本实施例中使用本实用新型所述的测量系统在如图1系统上实施，并采用含25mg/m3的so3/h2so4蒸汽模拟烟气进行试验：
48.在实验室里搭建模拟硫酸蒸汽试验台，配置含25mg/m3的so3/h2so4蒸汽模拟烟气，用本实用新型中所提供的双通道的采样枪1及其余系统进行测量，同时以单通道采样系统进行对比测试，采样时间设置为5分钟。测试结果为单通道和双通道测试系统均测量准确、单通道测试数值显示时间间隔为 6.3min，双通道测试数值显示时间间隔为5.1min。能明显减小测试系统的响应时间。
49.实施例2
50.本实施例中使用本实用新型所述的测量系统在如图1系统上实施，并采用含50mg/m3的so3/h2so4蒸汽模拟烟气进行试验：
51.在实验室里搭建模拟硫酸蒸汽试验台，配置含50mg/m3的so3/h2so4蒸汽模拟烟气，用本实用新型中所提供的双通道的采样枪1及其余系统进行测量，同时以单通道采样系统进行对比测试，采样时间设置为2分钟。测试结果为单通道和双通道测试系统均测量准确、单通道测试数值显示时间间隔为 2.8min，双通道测试数值显示时间间隔为2.1min。能明显减小测试系统的响应时间。