[發明專利]一種煙道氣采樣槍及其操作方法

在審

• 申請號: 201310433751.8
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN104458356A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 袁和平;倪余文;劉崇杰;蘇凡;陳吉平
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24;G01N1/42;G01N1/44
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 劉陽

技術領域

本發明屬于環境污染分析和監測領域，主要涉及煙道中目標污染物的采樣分析，特別是煙道氣中二惡英類物質的采樣分析或監測所用的一種煙道氣采樣槍及其操作方法。

背景技術

目前，城市垃圾的焚燒、危險廢棄物焚燒、火電廠等工業爐窯排放等煙道氣中含有二惡英類物質和其他成分污染物，其中二惡英是一類劇毒性有機污染物。為了控制和減少大氣污染物排放，需要對這些固定污染源進行采樣和監測。

在煙道、煙囪及排氣筒等固定污染源排放廢氣的環境監測中，顆粒物與氣態污染物的采樣和監測，主要有手工采樣、便攜式儀器監測、煙道氣塵的在線監測等。在這些采樣監測中，為了準確捕集煙氣和煙塵，美國EPA23方法、歐盟EN1948、我國國家環保標準GB/T16157-1996及我國環境保護行業標準HJ/T394-2007等均采用采樣槍對目標分析物采集樣品。所謂采樣槍，是帶有采樣孔和氣流通道、采樣時采樣槍口放置于煙道氣流中規定的采樣點、對煙道排放氣體和煙塵進行取樣的一種裝置，同時根據采樣監測要求一般附帶有測量煙道氣流速和測量溫度的裝置，一般采用皮托管測煙道氣流速、熱電偶測量煙道氣體溫度。

目前國內外常采用標準皮托管和S型皮托管測量煙囪或管道內流體的速度。由于標準皮托管的測孔很小，當煙道內顆粒物濃度大時，易被堵塞，一般適用于測量較清潔的排氣。S型皮托管由兩根相同的金屬管并聯組成，測量端有方向相反的兩個開口，測量時面向氣流的開口測得的壓力為全壓，背向氣流的開口測得的壓力小于靜壓。其測壓孔開口較大，不易被顆粒物堵塞，且便于在厚壁煙道中使用，因而在連續監測等方面廣泛應用。另外采用熱電偶測量煙道氣體溫度。根據國家環保標準GB/T16157-1996規定，皮托管測孔、采樣槍孔和熱電偶的安裝位置均有明確要求，一般是將皮托管和熱電偶安裝固定在圓筒形采樣槍管外壁上，因此采樣槍整體截面呈不規則形狀，封堵操作不方便。在實際采樣操作中，需要將采樣槍口放置于煙囪的采樣孔內，并將采樣槍與采樣孔之間的縫隙采用破舊布料或特制裝置進行封堵，以免煙氣從縫隙泄露、對煙道內穩定氣流形成干擾，而在自動連續在線采樣設備中，此簡陋方法不適用。另外，為了防止被分析物在采集過程中發生反應而損失，需要對采樣管道保持在與煙道氣溫度相對應的溫度范圍內。本發明提供了一種結構簡單、帶封堵裝置的的一種采樣槍結構。不僅可以對采樣槍管道進行恒溫控制，而且將皮托管和熱電偶探頭安裝圓柱形采樣槍體內、外側附加封堵裝置，利于實現在線采樣設備封堵采樣孔和采樣槍間隙。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于煙道氣排放分析監測中等流速采樣的、特別是適用于煙氣排放中二惡英自動在線采樣的采樣槍及其操作方法。

本發明的主要組成部分如圖1所示，本裝置由以下幾個部分組成：采樣槍嘴、標準S型皮托管、彎管、直管、采樣槍內筒、采樣槍外筒、加熱和測溫元件、隔熱材料、溫度傳感器和封堵塊。其中，為防止高溫煙氣腐蝕，采樣槍嘴、彎管、直管和采樣槍外筒為鈦合金或不銹鋼加工而成。

采樣槍嘴的螺紋接口與采樣槍的彎管的螺紋接口以螺紋相配合連接，使得采樣槍嘴與彎管的接口密封而內孔相通。

彎管帶有法蘭安裝固定于采樣槍內筒的端面上，彎管的法蘭與直管的外螺紋接口以螺紋互相配合，使得彎管與直管的接口密封而內孔相通。直管末端與后續采樣管路相連。

采樣槍內筒是由槍外筒壁、槍內筒壁兩層同心圓筒、端面和法蘭形成封閉的金屬水套，其中法蘭上設有2個螺紋孔用于連接水管，分別為進水孔和出水孔。在進水孔內側焊接連接著一根中空金屬的導水管，將從進水孔進入的低溫水通至端面，使得水流從端面附近流向出水孔均勻帶走熱量，使較長的采樣槍內保持溫度一致。當采樣槍內溫度高于設定的上限溫度時，開啟水閥，使冷水從進水孔進入，經過導水管，沿水套回流至出水孔，保護采樣槍內器件在高溫下不受影響。

直管與采樣槍內筒同心布置，于采樣槍內筒壁內、直管外壁上纏繞安裝加熱和測溫元件，加熱元件可以是玻璃纖維電熱帶、電熱絲、電熱管等。當系統通過測溫元件探測到直管外壁溫度低于設定溫度時，啟動加熱元件對直管進行加熱，防止被采集的氣體中成分冷凝而造成分析誤差。