一种集成式样气助抽稀释模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种集成式样气助抽稀释模块，属于烟气监测系统技术领域。


背景技术：

2.稀释法是烟气监测系统中一种常见的样气采样和处理方式。
3.稀释法利用的是音速小孔(又叫临界小孔)原理，即当小孔前后存在一定压差，流体流经小孔时，对于一定的孔径，流经小孔的流量随着压差增大而增大。但当压差超过某一数值(称为临界压差)时，流体通过小孔缩孔处的流速达到音速，这时，无论压差如何增加，流经小孔的流量将维持在一定数值而不再增加。实验证明，对于气体的临界压差为13inhg(约合44kpa)。
4.稀释法即是利用该原理实现样气的恒比例稀释处理，即在控制零气压力稳定的前提下，通过稀释单元对采样的样气用零气进行恒定比例的稀释。
5.燃煤电厂的烟气中含水量很高，在烟道内时因为温度很高所以水份以水蒸气形态存在。除一些激光法等原位或半原位测量方式，其它的烟气分析仪表一般都需要考虑解决烟气温度下降时水的冷凝问题，其中稀释法就是其中一种常用的样气处理方式。
6.稀释法是利用干燥程度很高的零气(所谓零气，除了干燥，另外就是不含被测成分)对含水量高的烟气进行恒定比例的稀释。通过稀释，让稀释后的稀释样气(样气+零气的混合气，也叫混合样气)的含水量足够低，从而满足户外条件下的不伴热传输，并且含水量足够低至不损坏仪表。
7.因为烟气的湿度很大，通过稀释法的样气处理方式来满足户外温度的样气传输，一般要求稀释比较高。比如对scr出口位置的烟气采样，需要100倍左右的稀释比才能满足我国北方地区冬天环境下稀释样气传输至仪表不产生冷凝。考虑零气消耗量、经济性等，稀释法的采样样气流量通常较小(一般50～300ml/min)。因此，如果单纯靠稀释单元来从烟道内抽取样气，采样管路内的样气置换是非常缓慢的，从而带来测量结果的延迟，对于稀释单元前端管路越长的测量系统这个影响越大。
8.为解决这个问题，在一些工程实际应用现场，为了加速烟气流动以提高稀释法采样的样气置换速度，很多会在稀释单元的出口外接助抽的射流泵，利用射流泵的引流来加速流经稀释单元腔体的样气流动速度。
9.但是这种外接射流泵的方式用于scr出口位置的烟气采样时，因为该段烟气中含有脱销后逃逸的氨气(nh3)，同时烟气中还含有so3和极高的水蒸气，外接管路及射流泵位置的温度下降难以避免产生硫酸氢铵(nh4hso4)从而导致堵塞和腐蚀金属部件。或者需要考虑对外接管路和助抽射流泵进行伴热，这又增加了系统的复杂性和结构体积。


技术实现要素：

10.发明目的：针对传统稀释模块外接助抽射流泵用于scr出口时易导致管路堵塞，并且大大提高系统伴热难度的问题，本实用新型提供一种集成式样气助抽稀释模块，将射流
泵、过滤器、稀释单元等部件集成于一个壳体内，实现全内走管路设计，大大简化系统的伴热结构，有效提高系统整体的可靠性。
11.技术方案：为实现上述目的，本实用新型提供一种集成式样气助抽稀释模块，包括外壳以及集成于外壳内的过滤器、射流泵、稀释单元，所述外壳上设有样气入口、标气与反吹接口、零气入口、混合样气出口，所述样气入口通过过滤器与稀释单元连通，所述零气入口、混合样气出口均与稀释单元连通，所述样气入口与射流泵之间通过若干助抽管路连通，所述样气入口、标气与反吹接口相连通。
12.进一步的，所述外壳本身为导热体，且围绕外壳四周布置有伴热组件。基于这种集成式设计，该稀释模块采用一个伴热系统就能实现所有部件的伴热功能(稳定、高温)。
13.进一步的，所述助抽管路包括第一助抽管路(即小助抽管路)，所述第一助抽管路连通于过滤器与射流泵之间，所述第一助抽管路上设有限流管或集装式针阀，以达到限制流量或控制流量的目的。针阀是通过对阀芯调小或调大来改变通径实现样气的节流和限流，而限流管的通径固化，不能调整。
14.进一步的，所述助抽管路还包括第二助抽管路(即大助抽管路)，所述第二助抽管路连通于样气入口与射流泵之间，所述第二助抽管路上设有高温二通阀，以实现通/闭管路功能，从而实现大、小流量助抽模式的选择，进而实现可控流量的样气助抽功能。
15.进一步的，所述助抽管路还包括第三助抽管路，所述第一助抽管路、第二助抽管路均通过第三助抽管路与射流泵连通。
16.进一步的，所述过滤器为两端密封的管状滤芯结构(滤芯中间走未过滤样气，滤芯外层是过滤后的样气)，所述第二助抽管路、标气与反吹接口连通滤芯内孔的同一端，所述样气入口连通滤芯内孔的另一端，所述稀释单元、第一助抽管路分别连通滤芯外层。
17.由此实现稀释单元和小助抽管路共用一个过滤器，实现全内走管路设计的同时大大减小了稀释模块的体积。小助抽管路前面设置过滤是因为限流的话要避免杂质堵塞管路，而大助抽管路不需要设置过滤，因为它管路通径大，不容易堵。
18.进一步的，所述射流泵采用集成式射流泵，达到集成化设计要求。
19.有益效果：本实用新型提供的一种集成式样气助抽稀释模块，相对于现有技术，具有以下优点：
20.1、采用集成式模块设计，只用一个伴热系统就能完成可靠、稳定的温度控制，大大简化了系统的伴热结构，减少了系统温控环节出问题的概率，也减小了硫酸氢铵生成的可能性，使得系统整体的可靠性得到了提高，同时大大减小了稀释模块的体积。
21.2、实现了可控多种流量的样气助抽功能，以满足用稀释法采样时对样气置换速度的可控制性需求，为分区测量系统的实现提供有力保障。
附图说明
22.图1为传统样气稀释模块的气路原理图；
23.图2为传统样气稀释模块加外接助抽射流泵的气路原理图；
24.图3为本实用新型实施例的结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例的内部示意图；
26.图5为本实用新型实施例在小流量助抽模式下的气路原理图；
27.图6为本实用新型实施例在大流量助抽模式下的气路原理图；
28.图中的附图标记包括：1、取样管，2、过滤组件，3、稀释组件，4、零气接口，5、混合样气接口，6、标气管，7、反吹管，8、射流泵，
29.9、外壳，10、过滤器，11、集成式射流泵，12、稀释单元，13、样气入口，14、标气与反吹接口，15、零气入口，16、混合样气出口，17、第一助抽管路，18、第二助抽管路，19、第三助抽管路，20、集装式针阀，21、高温二通阀。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。
31.如图1所示，传统样气稀释模块包括依次连通的取样管1、过滤组件2、稀释组件3，过滤组件2上连接有标气管6、反吹管7，稀释组件3上有相对设置的零气接口4、混合样气接口5。如果单纯靠传统稀释模块来从烟道内抽取样气，采样管路内的样气置换是非常缓慢的，会给测量结果带来很大的的延迟。
32.如图2所示，为了加速烟气流动以提高稀释法采样的样气置换速度，很多会在传统稀释模块的基础上外接助抽的射流泵8，利用射流泵8的引流来加速流经稀释单元腔体的样气流动速度。但是这种外接射流泵的方式用于scr出口位置的烟气采样时，容易导致硫酸氢钠堵塞和腐蚀管路，并且大大提高系统伴热难度的问题。
33.如图3-4所示，基于上述传统样气稀释模块加外接助抽射流泵所存在的技术问题，本实用新型提供一种集成式样气助抽稀释模块，包括外壳9以及集成于外壳9内的过滤器10、集成式射流泵11、稀释单元12(设置于过滤器10顶部)，外壳9上设有样气入口13、标气与反吹接口14、零气入口15、混合样气出口16，样气入口13通过过滤器10与稀释单元12连通，零气入口15、混合样气出口16均与稀释单元12连通，样气入口13与集成式射流泵11之间通过若干助抽管路连通。
34.进一步的，所述外壳9本身为导热体，且围绕外壳9四周布置有伴热组件。本实施例中，伴热组件可采用掏空铝块和加热件，也就是把外壳放到一个掏空铝块中，然后在铝块内布置加热件(包括加热板、加热棒等)让热量导到外壳上。在其他实施方式中，伴热组件还可以采用定制伴热罐(里面有加热管的铸铝件)等。
35.本实施例中，所述助抽管路包括第一助抽管路17、第二助抽管路18、第三助抽管路19，第一助抽管路17连通于过滤器10与第三助抽管路19之间，第二助抽管路18连通于样气入口13与第三助抽管路19之间，第三助抽管路19与射流泵11连通。
36.进一步的，所述第一助抽管路17上设有限流管或集装式针阀20，以达到限制流量或控制流量的功能；第二助抽管路18上设置高温二通阀21，以实现通/闭管路功能。
37.本实施例中，所述过滤器10为两端密封的管状滤芯结构(滤芯中间走未过滤样气，滤芯外层是过滤后的样气)，第二助抽管路18、标气与反吹接口14连通滤芯内孔的同一端，样气入口13连通滤芯内孔的另一端，稀释单元12、第一助抽管路17分别连通滤芯外层。由此实现稀释单元和小助抽管路共用一个过滤器，实现全内走管路设计的同时大大减小了稀释模块的体积。
38.进一步的，所述稀释单元12包括微孔管(也叫限流管、音速小管)、喷射泵，喷射泵
的进气口与零气入口15连通，微孔管的一端连通滤芯外层，其另一端连通喷射泵的出气口与混合样气出口16，这样微孔管两端产生压差进而实现等比例稀释。
39.进一步的，所述射流泵11采用集成式射流泵11，达到集成化设计要求。
40.基于上述集成式样气助抽稀释模块的工作方法，包括以下两种工作模式：
41.a.小流量助抽：如图5所示，高温二通阀21关闭，样气从样气入口13进入，经由过滤器10过滤后，一部分通过稀释单元12进行等比例稀释后从混合样气出口16输送至仪表进行测量，另一部分通过第一助抽管路17(小助抽管路)、第三助抽管路19助抽至集成式射流泵11；
42.b.大流量助抽：如图6所示，高温二通阀21打开，样气从样气入口13进入，一分部直接通过第二助抽管路18(大助抽管路)、第三助抽管路19助抽至集成式射流泵11，另一部分经由过滤器10过滤后，分别通入稀释单元12和第一助抽管路17内，通入稀释单元12内的样气经过等比例稀释后从混合样气出口16输送至仪表进行测量，通入第一助抽管路17内的样气经过第三助抽管路19助抽至集成式射流泵11。
43.大流量助抽能确保分区测量系统在混合测量时是各通道样气同时置换，同时在每次巡测结束后，所有分区样气管路内的样气快速置换成下一巡测所需的样气。
44.分区测量系统是通过巡测各分区前端管路内同时锁存的样气来实现同步采样、异步测量，从而实现实时测量。考虑前后端的污染和仪表内部腔体的样气置换等，我们需要精确控制单分区测量时样气的流动速度，因此我们需要通过一个较小流量的引流。
45.上述集成式样气助抽稀释模块通过两个助抽通道，大流量通道设置高温二通阀，小流量通道设置限流管或针阀，最终实现可控两个流量的助抽需求。在其他实施例中，可依据本设计的思路，实现多于两路的样气助抽及多于两种流量的样气助抽。
46.上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。