一种响应快速的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，具体为一种响应快速的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，且近年来国际煤炭价格攀升，电煤匮乏，许多电厂掺烧高硫煤发电，易引发更严重的锅炉管道设备腐蚀问题；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.因此，急需对燃煤烟气中so3浓度进行在线监测研究，开发出测试准确、响应灵敏的测试系统。so3浓度的测量难点在于so3的采样，异丙醇吸收法和控制冷凝法为行业内使用最多的两种采样方法。行业内已有分别基于异丙醇吸收法和控制冷凝法采样原理的so3在线分析仪，基于异丙醇吸收法开发的so3在线分析仪能实时显示测量数据，但该设备未在行业内推广，少量科研机构购置该仪器，并在进行了一些测量准确性的研究，研究发现该测试仪测量的准确性为60～80％，无法反应烟气中真实的so3浓度情况。基于控制冷凝法开发的so3在线分析仪能准确测量烟气中的so3浓度，但该仪器是间歇显示测量数据，无法做到实时显示烟气中的so3浓度，存在间歇显示测量数据时间间隔较长的弊端。因此，缩短基于控制冷凝法开发的so3在线分析仪的显数时间间隔显得尤为重要。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种响应快速的三氧化硫在线连续测量系统，设计合理，间歇显数时间间隔短，有效缩短测量系统的测量响应时间，测量准确，运行性能稳定。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种响应快速的三氧化硫在线连续测量系统，包括采样测量单元，以及与采样测量单元连接的控制系统；
7.所述的采样测量单元包括多通道的采样枪，分别与多通道的采样枪各通道一一对应连接的烟气采集装置和冲洗装置，以及共用的硫酸根离子测量装置；
8.所述的烟气采集装置包括连接在多通道采样枪各个通道出口处的蛇形冷凝管，通过三通电磁阀的第一出口依次连接在每个蛇形冷凝管出口处的气液分离器、气体流量计和气泵；
9.所述的冲洗装置包括分别通过独立冲洗管路与各蛇形冷凝管入口处对应连接的冲洗液储罐；
10.所述的硫酸根离子测量装置包括通过三通电磁阀的第二出口连接设置的收集液储罐，以及与收集液储罐出口连接的反应床和光电信号检测系统；所述反应床的输入端还
连接有标液储罐。
11.进一步的，所述的采样枪采用至少设置两个通道的多通道采样枪，或者并行的多个单根采样枪。
12.进一步的，所述的采样枪与烟气的接触面均设置有硫酸钝化层或采用惰性材质制成。
13.进一步的，所述的蛇形冷凝管还连接设置有恒温系统；所述的恒温系统采用水浴、油浴或其他保温加热系统。
14.进一步的，所述的光电信号检测系统设置控温装置；所述的气液分离器、反应床和气体流量计均设置有用于降温的制冷系统。
15.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。
16.进一步的，所述的冲洗系统还包括输送泵，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；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。
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；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的脉冲泵为多通道蠕动泵，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。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
19.本实用新型通过采用多通道的采样枪和与采样枪的各通道一一对应连接且相互独立的蛇形冷凝管、冲洗管路以及烟气采集系统，使得每个采样通道都配置有单独的冲洗管路、气液分离器、气体流量计和气泵，能更加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，更加缩短了测量系统的测量响应时间，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。
20.进一步，本实用新型通过采用通道数量至少两个的多通道采样枪，或者并行的多个单根采样枪作为采样枪，形式多样，方便可靠。
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，能有效确保抽气采样温度。
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，本实用新型采用制冷系统对气液分离器、气体流量计、反应床进行控温，以及采用光电信号检测系统的控温装置进行控温，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系统的结构示意图。
26.图中：采样枪1、脉冲泵2、第一脉冲泵2a、第二脉冲泵2b、冲洗液储罐3、蛇形冷凝管
4、第一蛇形冷凝管4a、第二蛇形冷凝管4b、收集液储罐5、标液储罐6、输送泵7、反应床8、三通电磁阀9、第一三通电磁阀9a、第二三通电磁阀9b、光电信号检测系统10、气液分离器11、气体流量计12、气泵13、第一气泵13a、第二气泵13b、恒温系统14、控制系统15。
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.本实用新型一种响应快速的三氧化硫在线连续测量系统，包括采样测量单元和控制系统15；所述的采样测量单元包括多通道的采样枪1，由蛇形冷凝管4、气液分离器11、气体流量计12和气泵13组成的烟气采集装置，由冲洗液储罐3组成的冲洗装置，由收集液储罐5、标液储罐6、反应床8、光电信号检测系统10组成的硫酸根离子测量装置；采样测量单元还包括三通电磁阀9、恒温系统14、脉冲泵2、输送泵7；
30.所述的多通道的采样枪1的各通道通过独立冲洗管路与各蛇形冷凝管4入口连接，各独立冲洗管路上分别设置有脉冲泵2且连接共同的冲洗液储罐3；所述的各蛇形冷凝管4连接恒温系统14，各蛇形冷凝管4的出口分别设置三通电磁阀9；所述的各三通电磁阀的第一出口分别连接独立的气液分离器11、气体流量计12和气泵13，第二出口设置有脉冲泵2且连接共同的收集液储罐5；所述的收集液储罐5出口连接反应床8和光电信号检测系统10，废液出口连接输送泵7；所述反应床8的输入端还连接有标液储罐6，标液储罐6的出口连接输送泵7；所述的光电信号检测系统10的废液出口连接输送泵7；所述气液分离器11的废液出口管路上也设置有脉冲泵2。
31.优选的，所述的采样枪1可以是通道数量大于1的多个通道采样枪，也可以是多个单根采样枪，采用多个采样枪还能进一步缩短系统测量响应时间；
32.优选的，所述的采样枪1与烟气的接触面都经过硫酸的钝化处理或采用惰性材质制成，确保采样枪1接触面不与烟气中的so3或硫酸蒸汽反应，且加热温度在200-350℃可控，确保抽气采样温度不低于220℃。
33.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。
34.优选的，所述的恒温系统14可以是水浴、油浴以及任何一种能确保控制蛇形冷凝管4处于恒定温度的保温加热系统，使得蛇形冷凝管4所处温度范围为60-95℃。
35.优选的，所述的光电信号测试系统10设置温控装置，其温度恒定为室温+3℃。
36.优选的，所述的气液分离器11和反应床8、气体流量计12均设置有用于降温的制冷系统，该制冷系统可以是冷水机、压缩制冷机及帕尔贴制冷机等任意一种能给体系降温的制冷系统，确保低温区的温度。
37.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。
38.优选的，所述的输送泵7可以是多通道蠕动泵，也可以的多个单通道蠕动泵，还可以是多个脉冲泵。
39.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。
40.优选的，所述的控制系统15可以是任意一种可编制程序的软件或元件。
41.本实施例中以设置有双通道的采样枪1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；
42.在使用时，开启该测量系统，启动系统标定程序进行测试系统标定；
43.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气路采样通道处于关闭状态。待采样进行到一半时间后，开启第二蛇形冷凝管4b气路采样通道进行采样(此时，第二蛇形冷凝管4b的液路通道处于关闭状态)，待第一蛇形冷凝管4a通道采样结束后，关闭第一气泵13a，启动第一脉冲泵2a向第一蛇形冷凝管4a注入冲洗液冲洗第一蛇形冷凝管4a内壁，并打开第一三通电磁阀9a的液路通道，将冲洗液收集在收集液储罐5中，收集液在输送泵7的动力下先后进入反应床8和光电信号检测系统10进行硫酸根离子浓度测试，最后通过控制系统15中编写的计算公式算得烟气中的so3浓度，并将浓度显示在控制系统15的显示屏上；
44.完成冲洗液的收集后，立刻启动第一蛇形冷凝管4a通道的采样程序进行采样，随后第二蛇形冷凝管4b通道完成采样，立即启动第二脉冲泵2b向第二蛇形冷凝管4b注入冲洗液冲洗第二蛇形冷凝管4b内壁，并打开第一电磁阀9a的液路通道，将冲洗液收集在收集液储罐5中。完成冲洗液的收集后，立刻启动第二蛇形冷凝管4b通道的采样程序进行采样，如此依次切换进行，可将该设备的系统时间间隔缩短一半，大大降低该系统的测试响应时间。
45.采用上述双通道的采样枪为例，在实际使用时操作步骤包括，
46.反应床8和光电信号检测系统10利用标液储罐6中的标液进行测试系统标定；
47.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气路采样通道处于关闭状态；待第一蛇形冷凝管4a采样进行到一半时间时，开启第二蛇形冷凝管4b气路采样通道进行采样；
48.待第一蛇形冷凝管4a通道采样结束后，向第一蛇形冷凝管4a注入冲洗液冲洗第一蛇形冷凝管4a内壁，并打开与第一电磁阀9a第二出口连接的液路通道，将冲洗液收集在收集液储罐5中；收集液先后进入反应床8和光电信号检测系统10进行硫酸根离子浓度测试，并输出至控制系统15；
49.第一蛇形冷凝管4a通道的完成冲洗液收集后，进行采样；同时第二蛇形冷凝管4b气路完成采样后，进行冲洗液收集；
50.重复上述步骤，交替进行第一蛇形冷凝管4a和第二蛇形冷凝管4b的采样和冲洗，实现三氧化硫在线连续测量。
51.其中，
52.所述的第一蛇形冷凝管4a和第二蛇形冷凝管4b上设置有恒温系统14，温度控制范围为60-95℃；
53.所述的光电信号检测系统10设置有控温装置，控制温度恒定为室温+3℃；
54.所述的气液分离器11、反应床8和气体流量计12均设置有用于降温的制冷系统。
55.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：
56.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采样系统进行测量，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3.15min。能明显减小测试系统的响应时间。
57.实施例2
58.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：
59.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采样系统进行测量，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1.4min。能明显减小测试系统的响应时间。