專利名稱：一種氣體采樣加熱的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣污染防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體采樣加熱的裝置。
背景技術(shù)：
電廠鍋爐、工業(yè)窯爐、供暖鍋爐等污染源的廢氣排放是我國大部地區(qū)環(huán)境大氣污染的主要源頭，其中的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)是主要污染因子。世界大部分國家都對其進(jìn)行控制和監(jiān)測。近年來，氯化氫(HCL)、氟化氫(HF)、氣態(tài)汞(Hg)等污染因子也越來越多地被監(jiān)測。在我國，燃煤電廠、石化企業(yè)等企業(yè)的大型鍋爐，甚至一定噸位以上的供熱燃煤鍋爐都必須安裝固定式連續(xù)煙氣監(jiān)測儀。此外，便攜式煙氣成分直讀監(jiān)測儀是各個(gè)環(huán)保監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)理以及煙氣排放控制設(shè)備安裝調(diào)試的主要檢測工具?，F(xiàn)有儀器的煙氣采樣方式絕大多數(shù)都是抽取式，即抽氣泵將煙氣從煙道中抽取到在煙道外的儀器分析部分，對煙氣中的二氧化硫、氮氧化物等煙氣組分進(jìn)行分析。
在實(shí)際進(jìn)行煙氣測量的過程中，煙氣溫度一定高于環(huán)境溫度，如果不加處理，煙氣通過暴露在環(huán)境空氣中的儀器采樣管路后，煙氣中的氣態(tài)水蒸氣由于露點(diǎn)降低形成水珠， 附著在導(dǎo)氣管壁上，從而形成冷凝水。由于氣態(tài)二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、氟化氫等是易溶于水的物質(zhì)，煙氣中的這些成分會被部分溶解進(jìn)冷凝水中，在到儀器分析部分之前就損失了一部分。例如，二氧化硫是極易溶于水的，I單位體積的水能夠溶解40單位體積的二氧化硫，對分析結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，國內(nèi)外眾多煙氣分析儀生產(chǎn)廠對此問題進(jìn)行了研究，推出了各自的煙氣采樣系統(tǒng)(包括煙氣采樣管、導(dǎo)氣管和抽氣泵)及預(yù)處理器對煙氣在進(jìn)入儀器分析部分前進(jìn)行加熱、脫水處理，以降低儀器采樣器管路中冷凝水的產(chǎn)生， 減少煙氣中易溶于水物質(zhì)的損失。目前使用的眾多型號品牌的煙氣采樣管的結(jié)構(gòu)件如圖I所示，其中圖中纏繞在采樣管外壁的加熱絲，對導(dǎo)管進(jìn)行加熱以達(dá)到設(shè)定溫度。加熱絲外包有保溫材料。這種結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)1)加工復(fù)雜加熱絲或加熱帶要均勻地纏繞在導(dǎo)管外壁上，另外還必須加保溫層，必須做好絕緣和防腐的保護(hù)。2)可靠性低復(fù)雜的加工過程和多種材料部件的使用必將導(dǎo)致可靠性低。3)傳熱慢由于是間接加熱方式，即加熱絲首先加熱氣體導(dǎo)管外壁，氣體導(dǎo)管再將熱量傳導(dǎo)管內(nèi)的氣體，加熱絲產(chǎn)生的熱量只有部分用于加熱氣體，其他部分用來加熱導(dǎo)氣管和通過保溫層向周圍環(huán)境輻射從而損失。4)達(dá)到設(shè)定溫度慢因?yàn)閭鳠崧?達(dá)到設(shè)定的溫度就會慢。5)溫度保持不穩(wěn)定由于傳熱慢，并有保溫層保溫，使得溫度很難達(dá)到精確控制，波動(dòng)大。6)功耗大以上3)、4)、5)三點(diǎn)導(dǎo)致了加熱功耗大。7)過濾器不易加熱因?yàn)榍爸脡m過濾器需要經(jīng)常更換，這種加熱方式很難對過濾器進(jìn)行加熱。沒有加熱， 高濕度的煙氣中的液狀物容易將過濾器堵塞，影響采樣。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種氣體采樣加熱裝置和方法，可以將被采的氣體快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定和低功耗地加熱到所需溫度。本發(fā)明是基于對煙道溫度、濕度的充分研究理解，及對高濕煙氣采樣問題的長期現(xiàn)場測試和觀察所得出。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，包括進(jìn)氣嘴
(I)、過濾器⑵、加熱棒(3)、導(dǎo)氣管(4)、出氣嘴(5)、測溫棒(6)、手柄(7)、連接插頭(8)、 連接線(9)、溫控器(10)，其中，導(dǎo)氣管與進(jìn)氣嘴(I)密封連接，另一端密封固定在手柄(7) 上，導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部設(shè)置測溫棒(6)，用于實(shí)時(shí)測量導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部的氣體溫度，并將采集的溫度參數(shù)通過連接線(9)反饋給溫控器(10)，進(jìn)而溫控器(10)根據(jù)設(shè)定的溫度值控制對加熱棒(3)的通電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部氣體的溫度，其特征在于加熱棒(3) 直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管(4)中間，穿過導(dǎo)氣管(4)中心，一端伸出導(dǎo)氣管，進(jìn)入進(jìn)氣嘴(I) 內(nèi)的過濾器圓筒內(nèi)，另一端固定在手柄(X)內(nèi)。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于導(dǎo)氣管(4)為防腐不銹鋼管或聚四氟乙烯管。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述過濾器(2) 為聚四氟乙烯或陶瓷或不銹鋼材料的圓筒。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述加熱棒(3) 為不銹鋼鎧裝加熱棒。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于構(gòu)成所述手柄(7) 的一段為一腔體 ，該腔體的一端面為密封蓋，用來密封導(dǎo)氣管，并在密封蓋上穿插加熱棒
(4)和測溫棒￠)，另一端面通過連接插頭(8)和連接線(9)連接。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述測溫棒(6) 為不銹鋼鎧裝熱電偶，熱電偶部分伸入到導(dǎo)氣管(4)內(nèi)，直接接觸并測量氣體溫度，并將溫度信號傳到溫控器(10)。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述出氣嘴(5) 為金屬管或快速接頭或金屬卡套氣動(dòng)接頭，被固定在導(dǎo)氣管(4)的后部，位于靠近手柄部分的導(dǎo)氣管上，用于連接導(dǎo)管將氣體送到分析儀器。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述手柄(7)為一用絕緣、絕熱材料制成的柄狀物。進(jìn)一步，本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述溫控器(10) 為PID溫度控制器，上有數(shù)字顯示屏顯示氣體溫度和控制信息，同時(shí)有按鍵供使用者設(shè)定控制溫度。本發(fā)明所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置通過將加熱棒直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管中間，使其直接接觸煙氣進(jìn)行加熱，快速有效地對管中的氣體加熱到設(shè)定溫度，防止管壁形成冷凝水，避免氣體中的成分溶于冷凝水而產(chǎn)生損失，保持了通過采樣管的氣體成分的完整性和真實(shí)性，對后續(xù)氣體成分及濃度分析的準(zhǔn)確性提供了保證。


圖I是現(xiàn)有氣體采樣加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置內(nèi)的氣體流向示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖2是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；其中I為進(jìn)氣嘴、2為過濾器、3為加熱棒、4為導(dǎo)氣管、5為出氣嘴、6為測溫棒、7為手柄、8為連接插頭、9為連接線、10為溫控器。本發(fā)明將加熱棒4直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管4中間，穿過導(dǎo)氣管中心，一端伸出導(dǎo)氣管， 進(jìn)入進(jìn)氣嘴內(nèi)的過濾器圓筒內(nèi)，另一端固定在手柄內(nèi)，使其直接接觸煙氣進(jìn)行加熱，加熱棒 3的具體形式在此不作限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用各種形態(tài)來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)氣管4為防腐不銹鋼管或聚四氟乙烯管，一端有外螺紋，與進(jìn)氣嘴I密封連接，另一端密封固定在手柄7上。此外，本發(fā)明通過溫控器10對加熱棒3進(jìn)行PID控制加熱，(即溫控器控制開通電到加熱棒，加熱棒通電即加熱，位于導(dǎo)氣管內(nèi)壁的溫度傳感器將測量的溫度信號反饋給溫控器，溫控器根據(jù)反饋的信號調(diào)整對加熱棒的通電時(shí)間，進(jìn)而控制加熱棒對氣體進(jìn)行加熱的強(qiáng)度)以使導(dǎo)氣管內(nèi)的氣體溫度達(dá)到并保持在所設(shè)定值。具體實(shí)現(xiàn)是在導(dǎo)氣管4內(nèi)部設(shè)置測溫棒，用于實(shí)時(shí)測量導(dǎo)氣管4內(nèi)部的氣體溫度，并將采集的溫度參數(shù)通過連接線9反饋給溫控器10，進(jìn)而溫控器10根據(jù)設(shè)定的溫度值控制對加熱棒4的通電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)氣管4內(nèi)部氣體的溫度。優(yōu)選地，進(jìn)氣嘴I為一不銹鋼短筒，一端為楔狀口為整個(gè)裝置進(jìn)氣的開始，另一端有內(nèi)螺紋，筒內(nèi)裝一圓筒狀的過濾器，用于過濾氣體中的粉塵。進(jìn)氣嘴罩在過濾器2的外面，通過內(nèi)螺紋與導(dǎo)氣管4連接，用來保護(hù)過濾器2。進(jìn)氣嘴通過內(nèi)螺紋與導(dǎo)氣管密封連接。 可以拆下進(jìn) 氣嘴更換或清洗過濾器。優(yōu)選地，所述過濾器2為聚四氟乙烯或陶瓷或不銹鋼材料的圓筒，被置于進(jìn)氣嘴中，位于導(dǎo)氣管4前面，用來過濾氣體中的固體或膠狀微粒。優(yōu)選地，所述加熱棒3為不銹鋼鎧裝加熱棒，被置于導(dǎo)氣管4內(nèi)，貫穿從進(jìn)氣嘴I 到出氣嘴5的導(dǎo)氣管整個(gè)部分，用于加熱導(dǎo)氣管內(nèi)的氣體。構(gòu)成所述手柄7 —段為一腔體，該腔體的一端面為密封蓋，用來密封導(dǎo)氣管，并在密封蓋上穿插加熱棒4和測溫棒6，另一端面通過連接插頭8和連接線9連接，所述腔體為圓柱狀腔體。優(yōu)選地，所述測溫棒6為不銹鋼鎧裝熱電偶，熱電偶部分伸入到導(dǎo)氣管4內(nèi)，直接接觸并測量氣體溫度，并將溫度信號傳到溫控器10。優(yōu)選地，所述出氣嘴5為金屬管或快速接頭或金屬卡套氣動(dòng)接頭，被固定在導(dǎo)氣管的后部，位于靠近手柄部分的導(dǎo)氣管上，用于連接導(dǎo)管將氣體送到分析儀器或其他裝置中。優(yōu)選地，所述手柄7為一用絕緣、絕熱材料制成的柄狀物，前端連接導(dǎo)氣管4，后端有連接插頭8，用電纜與溫控器10連接，給加熱棒供電和將測溫棒的信號反饋給溫控器，力口熱棒的加熱電源線和測溫棒的信號線都與位于手柄后部的插頭相連接。所述溫控器10為PID溫度控制器，上有數(shù)字顯示屏顯示氣體溫度和控制信息，同時(shí)有按鍵供使用者設(shè)定控制溫度。溫控器由電纜連接到手柄上的連接插頭8。溫控器內(nèi)有 PID控制和變壓、穩(wěn)壓電路，外有顯示器顯示溫度、狀態(tài)以及設(shè)定參數(shù)。另有按鍵供操作人員設(shè)定加熱目標(biāo)溫度。通過連到手柄的電纜，溫控器控制加熱棒的加熱頻率，同時(shí)接受測溫棒的反饋信號，實(shí)現(xiàn)裝置的加熱控制。圖3是本發(fā)明的氣體采樣加熱裝置內(nèi)的氣體流向示意圖。從圖中可以看出，由于將加熱棒至于導(dǎo)氣管內(nèi)部，氣體采樣在加熱棒的周圍流過，使得氣體采樣與加熱棒充分接觸。相對于現(xiàn)有技術(shù)普遍采取將加熱絲或加熱帶纏繞在導(dǎo)氣管外所進(jìn)行的氣體采樣加熱方式，即間接加熱方法，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是I)由于加熱棒直接接觸氣體，加熱速度大大加快。采用相同功率的加熱棒和加熱絲，分別加熱直徑、壁厚和長度都一樣的導(dǎo)氣管，內(nèi)部氣體達(dá)到同樣溫度的時(shí)間，加熱棒直接加熱方法比加熱絲纏繞外加熱方法速度快5倍。2)相同功率下，達(dá)到設(shè)定溫度的時(shí)間短，因此效率高，更省電。3)因?yàn)榧訜岚糁苯蛹訜岵蓸託怏w，溫度傳感器也直接測量樣氣的溫度，所以溫度控制更穩(wěn)定和精確，波動(dòng)小。4)由于加熱棒可以伸到過濾器筒里，過濾器的加熱進(jìn)行能夠方便地實(shí)現(xiàn)。這對于外纏加熱絲或加熱帶的方式，就很 難實(shí)現(xiàn)。5)因?yàn)榧訜岚糁苯蛹訜?，沒有加熱絲纏繞、絕緣、保溫等復(fù)雜工序，采用本方法的設(shè)備組裝簡單，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，也更可靠。采用本發(fā)明方法和結(jié)構(gòu)的儀器經(jīng)過了長期的不同現(xiàn)場測試，包括發(fā)電廠鍋爐、采暖供熱鍋爐、石化企業(yè)生產(chǎn)用鍋爐等。測試結(jié)果都證實(shí)了本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)。在具體試驗(yàn)過程中，我們以北京某熱電廠鍋爐煙氣排放口，環(huán)境溫度為100C煙氣溫度為65°C，鍋爐采用濕法脫硫，煙氣濕度高的環(huán)境進(jìn)行了測試，與傳統(tǒng)間接加熱方式加熱裝置進(jìn)行比較，具體比較設(shè)置過程如下I)本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置和參比裝置設(shè)定相同的溫度值120°C ；2)將本發(fā)明設(shè)備和參比設(shè)備同時(shí)接通電源開機(jī)；3)觀察兩個(gè)裝置的溫度控制器上顯示的溫度；4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置在3分鐘內(nèi)溫度就到達(dá)120°C，參比裝置的溫度到達(dá)120°C的時(shí)間長達(dá)15分鐘；5)將本發(fā)明裝置和參比裝置同時(shí)放入煙道測試口，觀察兩個(gè)溫控器的溫度顯示。 本發(fā)明裝置一直穩(wěn)定在120°C ±1°C ;而參比裝置一直在120°C ±5°C變化。根據(jù)對比可以得出，采用本發(fā)明的裝置和方法可以更加快速地加熱采樣氣體并更精確和穩(wěn)定地使氣體地保持在設(shè)定溫度。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，包括進(jìn)氣嘴(I)、過濾器(2)、加熱棒(3)、導(dǎo)氣管 ⑷、出氣嘴(5)、測溫棒(6)、手柄(7)、連接插頭(8)、連接線(9)、溫控器(10)，其中，導(dǎo)氣管與進(jìn)氣嘴(I)密封連接，另一端密封固定在手柄(7)上，導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部設(shè)置測溫棒(6)， 用于實(shí)時(shí)測量導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部的氣體溫度，并將采集的溫度參數(shù)通過連接線(9)反饋給溫控器(10)，進(jìn)而溫控器(10)根據(jù)設(shè)定的溫度值控制對加熱棒(3)的通電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)氣管(4)內(nèi)部氣體的溫度，其特征在于加熱棒(3)直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管(4)中間， 穿過導(dǎo)氣管(4)中心，一端伸出導(dǎo)氣管，進(jìn)入進(jìn)氣嘴(I)內(nèi)的過濾器圓筒內(nèi)，另一端固定在手柄⑵內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于導(dǎo)氣管(4)為防腐不銹鋼管或聚四氟乙烯管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述過濾器(2)為聚四氟乙烯或陶瓷或不銹鋼材料的圓筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述加熱棒(3)為不銹鋼鎧裝加熱棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于構(gòu)成所述手柄(7) 的一段為一腔體，該腔體的一端面為密封蓋，用來密封導(dǎo)氣管，并在密封蓋上穿插加熱棒、(4)和測溫棒￠)，另一端面通過連接插頭(8)和連接線(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述測溫棒(6)為不銹鋼鎧裝熱電偶，熱電偶部分伸入到導(dǎo)氣管(4)內(nèi)，直接接觸并測量氣體溫度，并將溫度信號傳到溫控器(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述出氣嘴(5)為金屬管或快速接頭或金屬卡套氣動(dòng)接頭，被固定在導(dǎo)氣管(4)的后部，位于靠近手柄部分的導(dǎo)氣管上，用于連接導(dǎo)管將氣體送到分析儀器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述手柄(7)為一用絕緣、絕熱材料制成的柄狀物。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對氣體采樣進(jìn)行加熱的裝置，其特征在于所述溫控器(10)為 PID溫度控制器，上有數(shù)字顯示屏顯示氣體溫度和控制信息，同時(shí)有按鍵供使用者設(shè)定控制溫度。
全文摘要
一種氣體采樣加熱裝置，其通過將加熱棒(3)直接置于氣體采樣導(dǎo)氣管(4)中間，使其直接接觸煙氣進(jìn)行加熱，快速有效地對管中的氣體加熱到設(shè)定溫度，防止管壁形成冷凝水，避免氣體中的成分溶于冷凝水而產(chǎn)生損失，保持了通過采樣管的氣體成分的完整性和真實(shí)性，對后續(xù)氣體成分及濃度分析的準(zhǔn)確性提供了保證。
文檔編號G01N1/44GK102721599SQ20121013376
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
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