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一种高温烟气湿度测量装置

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1.本实用新型涉及测试装置领域,尤其是涉及一种高温烟气湿度测量装置。


背景技术:

2.在工业燃烧设备(如锅炉)中,烟气湿度是反映烟气工况的重要参数,它对工业燃烧设备的脱硫、除尘等烟气污染物处理系统有很大的影响。因此烟气湿度的测量是十分重要的。烟气湿度一般可以表示为绝对湿度和相对湿度两种形式,其中绝对湿度是指烟气中所含水蒸气的绝对量。一般市面上生产的湿度测量仪器使用化学传感器、红外激光等原理进行测量,仪器精密,但是常见的湿度测量仪器无法应用于此类高温环境下的烟气,测量仪器在伸入高温环境后会直接损坏传感装置,并且此类测量仪器的价格昂贵,成本过高,不适用于工业生产现场的复杂环境。


技术实现要素:

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于一种高温烟气湿度测量装置,能够克服高温环境在线测量的难点,并且结构简单,成本较低,精度高,在测量烟气湿度的同时还能采集纯净的烟气样品,功能性强。
4.根据本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置,包括:烟气取样枪,所述烟气取样枪用于获取高温烟气;冷凝管,所述冷凝管具有冷凝进口和冷凝出口,所述冷凝进口与所述烟气取样枪相连,所述冷凝管用于冷凝所述高温烟气;冷却循环系统,所述冷却循环系统具有设在所述冷凝管上的冷却管,所述冷却循环系统用于驱动冷却水在所述冷却管内流动;集水装置,所述集水装置与所述冷凝出口相连,所述集水装置内形成集水池以获得冷凝水体积v
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,所述集水装置上设有出气口;湿式流量计,所述湿式流量计与所述出气口相连,以测量流经的烟气体积vg;a气泵,所述a气泵用于驱动烟气从所述烟气取样枪经所述冷凝管、所述集水装置朝向所述湿式流量计流动;集气装置,所述集气装置与所述湿式流量计相连,以收集烟气;所述高温烟气湿度测量装置通过冷凝水体积v
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、烟气体积vg比值计算得到所述高温烟气的湿度值。
5.根据本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置,可以克服高温环境对高温烟气直接进行测量,结构简单,操作方便,成本较低,精度高,在测量烟气湿度的同时还能采集纯净的烟气样品,以便进行进一步的成分分析,节省操作时间,功能性强。
6.具体地,所述烟气取样枪为套管式结构,所述烟气取样枪的最外层为保温外壳,所述烟气取样枪的中心为烟气中心管,所述保温外壳和所述烟气中心管之间设置伴热带;所述保温外壳和所述伴热带之间填充有保温材料。
7.可选地,所述冷却管为外套在所述冷凝管上,且所述冷却管为螺旋状。
8.在一些实施例中,所述冷却循环系统还包括:水泵和水箱,所述水泵用于驱动冷却水在所述冷却管和所述水箱之间循环流动。
9.具体地,所述集水装置的顶部开口,所述冷凝管的底部从所述集水装置的顶部伸
至所述集水装置内,所述集水装置的侧面邻近顶部设置所述出气口。
10.在一些实施例中,所述湿式流量计按照转动圈数计量烟气体积vg。
11.可选地,所述高温烟气湿度测量装置还包括:b气泵,所述b气泵与所述集气装置相连,所述b气泵可对所述集气装置进行洗气处理,以排除所述集气装置中的杂质气体。
12.在一些实施例中,所述高温烟气湿度测量装置还包括:a针阀,所述a针阀设置在所述湿式流量计和所述a气泵之间,以控制主路烟气通道的开关,所述a气泵的下游连接两个支路管道,其中一个所述支路管道连接所述集气装置;b针阀,所述b针阀连接所述a气泵下游的另一个所述支路管道,以控制烟气排空;c针阀,所述c针阀连接在所述a气泵和所述集气装置之间的所述支路管道上。
13.在一些实施例中,所述烟气取样枪直接穿过管道壁,以直接接触到管道内的高温烟气。
14.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
15.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
16.图1是本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置的结构示意图;
17.图2是本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置的烟气取样枪的结构示意图。
18.附图标记:
19.高温烟气湿度测量装置100、
20.烟气取样枪1、保温外壳11、伴热带12、烟气中心管13、
21.冷凝管2、
22.冷却循环系统3、冷却管31、水泵32、水箱33、
23.集水装置4、出气口41、
24.湿式流量计5、
25.a气泵6、
26.集气装置7、
27.b气泵8、
28.a针阀91、b针阀92、c针阀93、
29.管道壁200、
具体实施方式
30.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,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.下面参考图1-图2描述根据本实用新型实施例的一种高温烟气湿度测量装置100。
33.根据本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置100,如图1所示,包括:烟气取样枪1、冷凝管2、冷却循环系统3、集水装置4、湿式流量计5、a气泵6和集气装置7,烟气取样枪1用于获取高温烟气,冷凝管2具有冷凝进口和冷凝出口,冷凝进口与烟气取样枪1相连,冷凝管2用于冷凝高温烟气,冷却循环系统3具有设在冷凝管2上的冷却管31,冷却循环系统3用于驱动冷却水在冷却管31内流动,集水装置4与冷凝出口相连,集水装置4内形成集水池以获得冷凝水体积v
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,集水装置4上设有出气口41,湿式流量计5与出气口41相连,以测量流经的烟气体积vg,a气泵6用于驱动烟气从烟气取样枪1经冷凝管2、集水装置4朝向湿式流量计5流动,集气装置7与湿式流量计5相连,以收集烟气,高温烟气湿度测量装置100通过冷凝水体积v
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、烟气体积vg比值计算得到高温烟气的湿度值。
34.烟气取样枪1能够直接获得待测量的高温烟气,可以克服高温环境对烟气直接进行测量,将高温的待测烟气采取出来并引导入高温烟气湿度测量装置100,高温烟气湿度测量装置100同时具有测量烟气湿度和采集除湿后的烟气两种作用。当需要测量高温烟气湿度时,a气泵6进行抽取作用,驱动烟气从烟气取样枪1流经冷凝管2、集水装置4和湿式流量计5,烟气从烟气取样枪1首先流入冷凝管2,在冷凝管2上设有冷却循环系统3的冷却管31,在冷却管31中循环流动着低温的冷却水,冷却水与冷凝管2进行换热从而使得冷凝管2的温度较低,进入冷凝管2的烟气遇冷,烟气中的水气在冷凝管2中冷凝成水滴,集水装置4与冷凝出口相连,水滴最终流入集水装置4中,冷凝水逐渐汇集成集水池,通过测量集水装置4中的冷凝水体积,即可得到冷凝水的体积v
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。湿式流量计5通过测量流经的气流体积可得到测试采取的烟气体积vg,通过冷凝水体积v
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、烟气体积vg比值计算得到所述高温烟气的湿度值。
35.当需要采集除湿后的烟气时,a气泵6进行抽取作用,驱动烟气从烟气取样枪1流经冷凝管2、集水装置4、湿式流量计5和集气装置7,烟气经过冷凝管2将烟气中的水气冷凝成水滴留在集水装置4中,烟气中的水分即被祛除,烟气继续流动,流经湿式流量计5到达集气装置7,集气装置7采集除湿的烟气样品,以便进行下一步成分分析。可以理解的是,高温烟气湿度测量装置100的测量烟气湿度和采集除湿后的烟气可同步进行,节省操作时间,高温烟气湿度测量装置100的功能性较强。
36.根据本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置100,可以克服高温环境对高温烟气直接进行测量,结构简单,操作方便,成本较低,精度高,在测量烟气湿度的同时还能采集纯净的烟气样品,以便进行进一步的成分分析,节省操作时间,功能性强。
37.具体地,如图2所示,烟气取样枪1为套管式结构,烟气取样枪1的最外层为保温外壳11,烟气取样枪1的中心为烟气中心管13,保温外壳11和烟气中心管13之间设置伴热带12,保温外壳11和伴热带12之间填充有保温材料。
38.高温烟气从烟气中心管13流入到高温烟气湿度测量装置100,在烟气中心管13外侧是伴热带12、保温材料,最后是最外侧的保温外壳11,伴热带12可以加热烟气,维持烟气的温度,保温材料和保温外壳11减小热量的散失,在烟气取样枪1上设置有多层的保温装置,目的在于维持保温烟气在烟气中心管13内的温度,使烟气的温度一直保持在水气的凝结温度之上,避免烟气中的水气提前冷凝,无法被集水装置4收集测量,影响测试数据,降低测量精度。
39.可选地,如图1所示,冷却管31为外套在冷凝管2上,且冷却管31为螺旋状。
40.冷却管31为螺旋状外套在冷凝管2上,冷却管31中的冷却水沿着冷却管31流动,对冷却管31进行降温,这种布置方式可对冷凝管2的整体降温较好,从而提高对水气的冷凝效果,并且冷凝管2的表面温差较小,可提高使用寿命。
41.在一些实施例中,如图1所示,冷却循环系统3还包括:水泵32和水箱33,水泵32用于驱动冷却水在冷却管31和水箱33之间循环流动。
42.冷却管31与水箱33相连,水泵32驱动冷却水在冷却管31和水箱33之间循环流动,冷却水与冷凝管2进行热交换后流回水箱33中。在一些实施例中,水箱33中设置有冷却装置对冷却水进行降温,使冷却水维持低温对冷凝管2持续降温。
43.在另一些具体实施例中,冷却管31还可为竖直管状,套设在冷凝管2的周围,冷却管31与水箱33相连,水泵32驱动冷却水在冷却管31和水箱33之间循环流动,其他冷却管31的布置方式也在本技术的保护范围内,再此不一一赘述。
44.具体地,集水装置4的顶部开口,冷凝管2的底部从集水装置4的顶部伸至集水装置4内,集水装置4的侧面邻近顶部设置出气口41。
45.集水装置4连接冷凝管2和湿式流量计5,用于收集冷凝水和传递引导烟气,冷凝管2的冷凝出口位于集水装置4的底部,而出气口41位于集水装置4的顶部,可以理解的是,烟气的重量较轻,进入集水装置4后会朝向顶部走,冷凝水进入集水装置4则会由于重力沉积在底部,这种设计方式可将冷凝水和烟气在集水装置4分离开,设计简单,效果好。
46.在一些具体实施例中,集水装置4上设置有体积刻度线,可以直接通过体积刻度线读取冷凝水的体积v
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47.在一些实施例中,湿式流量计5按照转动圈数计量烟气体积vg。
48.气流流入湿式流量计5时,随着气体的不断流入会推动转筒转动,随后将气体从湿式流量计5排出,转动圈数即可显示气流的体积,因此湿式流量计5通过测量通过的气流可得到烟气的体积vg。
49.可选地,如图1所示,高温烟气湿度测量装置100还包括:b气泵8,b气泵8与集气装置7相连,b气泵8可对集气装置7进行洗气处理,以排除集气装置7中的杂质气体。b气泵8与集气装置7相连,可用于驱动烟气从湿式流量计5朝向集气装置7流动,b气泵8的另一端与外界连通,可驱动烟气朝向高温烟气湿度测量装置100外部排出。当高温烟气湿度测量装置100首次启动时,装置内部存有部分空气,b气泵8驱动烟气从湿式流量计5朝向集气装置7流动时,集气装置7首先收集到的是空气和烟气的混合气体,通过b气泵8将集气装置7中的气体向外界排净,再收集从湿式流量计5流入的烟气,重复步骤2次或3次,在集气装置7中收集到的气体即为纯净的烟气样品。
50.在一些实施例中,如图1所示,高温烟气湿度测量装置100还包括:a针阀91,a针阀
91设置在湿式流量计5和a气泵6之间,以控制主路烟气通道的开关,a气泵6的下游连接两个支路管道,其中一个支路管道连接集气装置7;b针阀92,b针阀92连接a气泵6下游的另一个支路管道,以控制烟气排空;c针阀93,c针阀93连接在a气泵6和集气装置7之间的支路管道上。
51.当需要测量高温烟气湿度时,打开a针阀91和b针阀92,关闭c针阀93,a气泵6进行抽取作用,驱动烟气从烟气取样枪1流经冷凝管2、集水装置4和湿式流量计5,随后烟气通过a针阀91被a气泵6引导流向a气泵6下游的支路管道,经由打开的b针阀92排出。
52.当需要采集除湿后的烟气时,打开a针阀91和c针阀93,关闭b针阀92,a气泵6和b气泵8进行抽取作用,驱动烟气从烟气取样枪1流经冷凝管2、集水装置4、湿式流量计5,随后烟气通过a针阀91被a气泵6和b气泵8引导流向a气泵6上游的支路管道,经由c气阀流入集气装置7。
53.在一些具体实施例中,如图1所示,烟气取样枪1直接穿过管道壁200,以直接接触到管道内的高温烟气。
54.烟气取样枪1直接穿过管道壁200与管道内的高温烟气接触,将高温烟气直接导出,可提高测量结果精度。值得一提的是,烟气取样枪1是直接穿过管道壁200面伸入的,管道壁200并不对烟气取样枪1起到限位作用,在测试后可直接将烟气取样枪1取出,便于将高温烟气湿度测量装置100收起整理,或者换位再次进行测试,高温烟气湿度测量装置100收放方便,便于测量使用。
55.下面参照图1和图2详细描述一个具体实施例中高温烟气湿度测量装置100的结构和工作过程。
56.高温烟气湿度测量装置100包括:烟气取样枪1、冷凝管2、冷却循环系统3、集水装置4、湿式流量计5、a针阀91、a气泵6、b针阀92、c针阀93、集气装置7和b气泵8,烟气取样枪1直接穿过管道壁200与管道内的高温烟气接触,将高温烟气直接导入高温烟气湿度测量装置100,烟气取样枪1为套管式结构,最外侧是保温外壳11,向内填充有保温材料,再向内为伴热带12,伴热带12可对烟气进行加热,最中心为烟气中心管13,高温烟气从烟气中心管13流入到高温烟气湿度测量装置100。
57.冷凝管2与烟气取样枪1相连,在冷凝管2上设置有冷却循环系统3,冷却循环系统3包括冷却管31、水泵32和水箱33,冷却管31为螺旋状外套在冷凝管2上,冷却管31与水箱33相连,水泵32驱动冷却水在冷却管31和水箱33之间循环流动。集水装置4与冷凝管2相连,集水装置4的顶部开口,冷凝管2的底部从集水装置4的顶部伸至集水装置4内,集水装置4表面设置有体积刻度线可测量冷凝水体积,集水装置4的侧面邻近顶部设置出气口41,湿式流量计5与出气口41相连,湿式流量计5按照转动圈数计量烟气体积,a气泵6与湿式流量计5相连,用于驱动烟气从烟气取样枪1经冷凝管2、集水装置4朝向湿式流量计5流动,a针阀91设置在湿式流量计5和a气泵6之间,以控制主路烟气通道的开关。在a气泵6的另一端连接有三通管,将气路分为上游和下游两个支路管道,b针阀92连接a气泵6下游的支路管道与外界连通,以控制烟气排空,c针阀93连接a气泵6上游的支路管道与集气装置7相连,b气泵8与集气装置7相连,可用于驱动烟气从湿式流量计5朝向集气装置7流动,b气泵8的另一端与外界连通,可驱动烟气朝向高温烟气湿度测量装置100外部排出。
58.当需要测量高温烟气湿度时,打开a针阀91和b针阀92,关闭c针阀93,a气泵6进行
抽取作用,驱动烟气从烟气取样枪1流经冷凝管2、集水装置4和湿式流量计5,烟气从烟气取样枪1首先流入冷凝管2,烟气中的水气在冷凝管2中冷凝成水滴,水滴最终流入集水装置4中,冷凝水进入集水装置4则会由于重力沉积在底部,通过读取集水装置4的体积刻度线,即可得到冷凝水的体积v
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。烟气的重量较轻,进入集水装置4后会朝向顶部走,从集水装置4的出气口41流出,湿式流量计5通过测量流经的气流体积可得到测试采取的烟气体积vg,通过冷凝水体积v
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、烟气体积vg比值计算得到所述高温烟气的湿度值。随后烟气通过a针阀91被a气泵6引导流向a气泵6下游的支路管道,经由打开的b针阀92排出。
59.当需要采集除湿后的烟气时,打开a针阀91和c针阀93,关闭b针阀92,a气泵6和b气泵8进行抽取作用,驱动烟气从烟气取样枪1流经冷凝管2、集水装置4、湿式流量计5和集气装置7,烟气经过冷凝管2将烟气中的水分冷凝成水滴留在集水装置4中,烟气中的水分即被祛除,烟气继续流动,流经湿式流量计5,通过a针阀91、a气泵6和c针阀93,在b气泵8的抽取作用下进入集气装置7。集气装置7收集气体后,关闭c针阀93,通过b气泵8将集气装置7中的气体向外界排净,再重新打开c针阀93抽取烟气,进行洗气处理,重复上述步骤2次或3次,集气装置7采集到的即为除湿的纯净烟气样品,以便进行下一步成分分析。
60.根据本实用新型实施例的高温烟气湿度测量装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,例如本技术中,气泵、湿式流量计5均可以是现有技术,这里不再详细描述。
61.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
62.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

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