焚烧炉烟气全成分收集及测试装置论文和设计-王敏龙

全文摘要

本实用新型属于煤炭燃烧的烟气污染物排放在线监测，具体涉及一种焚烧炉烟气全成分收集及测试装置。目的是解决目前通用采集测试需采集实验室的环境空气作为对照，实验繁琐及影响测试的精确性；需人工计算环境空气与烟气的抽样比例，造成测试结果的数据精确度不高；测试范围有限，仅适用于颗粒物的采集等问题。本实用新型包括燃烧实时失重监测装置、烟气冷却装置、烟气微粒物采集装置、烟气数据采集系统、烟气净化装置、鼓风机和控制器。本实用新型是一种全封闭型的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，结构紧凑、合理，使用方便，即可以监测同一燃烧工况下的不同燃煤的污染物排放特性，也可以监测典型燃煤在不容燃烧工况下的污染物排放特性。

主设计要求

1.焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：包括燃烧实时失重监测装置(1)、烟气冷却装置(2)、烟气微粒物采集装置(3)、烟气数据采集系统、烟气净化装置、鼓风机(4)、控制器(5)和智能大容量总悬浮微粒采样器(10)，所述燃烧实时失重监测装置(1)的出烟口接三通，三通的第二个端口通过烟气管道连接外界直接排放，三通的第三个端口通过烟气管道与烟气冷却装置(2)的进烟口连接，所述烟气冷却装置(2)的出烟口通过烟气管道与烟气净化装置的进烟口连接，所述鼓风机(4)通过设有阀门的管道与设置在烟气净化装置上的引风喷嘴(6)连接，所述烟气微粒物采集装置(3)和智能大容量总悬浮微粒采样器(10)设置在燃烧实时失重监测装置(1)与烟气冷却装置(2)连接的烟气管道上，所述烟气数据采集系统设置在烟气冷却装置(2)与烟气净化装置连接的烟气管道上，燃烧实时失重监测装置(1)、烟气微粒物采集装置(3)、智能大容量总悬浮微粒采样器(10)和烟气数据采集系统与控制器(5)电性连接，以便于控制器(5)实时监测燃烧实时失重监测装置(1)、烟气微粒物采集装置(3)、智能大容量总悬浮微粒采样器(10)和烟气数据采集系统。

设计方案

2.根据权利要求1所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：所述燃烧实时失重监测装置(1)包括燃烧炉(101)和电子秤(102)，所述燃烧炉(101)设置在电子秤(102)上，所述电子秤(102)与控制器(5)电性连接。

3.根据权利要求2所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：所述烟气数据采集系统包括CO在线连续监测装置(7)、CO_{2<\/sub>在线连续监测装置(8)、CH_{4<\/sub>在线连续监测装置(9)和PM2.5在线颗粒全碳分析仪(11)，所述CO在线连续监测装置(7)、CO_{2<\/sub>在线连续监测装置(8)、CH_{4<\/sub>在线连续监测装置(9)和PM2.5在线颗粒全碳分析仪(11)与控制器(5)电性连接。}}}}

4.根据权利要求3所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：所述烟气微粒物采集装置(3)为FA-1型六级筛孔撞击式采样器。

5.根据权利要求4所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：所述烟气净化装置包括水洗塔(12)、除尘水泵(13)和除尘水箱(14)，所述水洗塔(12)底部设置的排污口连接设有阀门的排污管道，所述除尘水箱(14)的出水口通过设有除尘水泵(13)的管道与水洗塔(12)的进水口连接。

6.根据权利要求5所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：在所述燃烧实时失重监测装置(1)和烟气冷却装置(2)、烟气冷却装置(2)和烟气净化装置连接的烟气管道上设有温度测试仪(16)和流量测试仪(17)。

7.根据权利要求6所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：在所述燃烧炉(101)的燃料加入口处设有密封装置。

8.根据权利要求7所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：所述烟气冷却装置(2)为循环水冷却装置，在循环水冷却装置上设有循环水流量计，在循环水冷却装置的循环水出入口上设有温度传感器。

9.根据权利要求8所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：在所述燃烧炉(101)的进气口设有流量测试仪；在所述燃烧炉(101)的炉体内和出烟口处设有温度测试仪。

10.根据权利要求9所述的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，其特征在于：在所述烟气冷却装置(2)与烟气净化装置连接的烟气管道下方设有烟气采样管支架(15)，用于支撑烟气冷却装置(2)与烟气净化装置连接的烟气管道。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于固体燃料燃烧污染物排放特性研究中烟气污染物采集及在线监测系统，具体涉及一种焚烧炉全流式烟气收集及烟气全成分测试装置。

背景技术

基于日益严峻的环境恶化及生态保护，针对燃料燃烧污染物排放特性研究日益重视。目前，燃料燃烧污染物排放特性的研究通常多采用分流式烟气采集，其测试过程为：利用烟尘罩收集排放源的烟尘，烟尘罩位于燃烧炉正上方,通过长烟囱将烟气从燃烧炉中引出，通过流量风机的引风作用将环境空气与高浓度烟尘气体一同吸入烟尘罩中，在烟道内混合均匀后在烟道末端进行固体颗粒物采集，同时采集实验室内的环境空气作为对照。煤炭燃烧失重主要通过燃煤前后的煤炭及煤渣测试称重。

通用采集测试的不足：①需采集实验室的环境空气作为对照，实验繁琐及影响测试的精确性②需人工计算环境空气与烟气的抽样比例，造成测试结果的数据精确度不高③测试范围有限，仅适用于颗粒物的采集，污染物的收集不全面。④不能控制燃烧状态，对比实验及重复性困难。⑤燃料燃烧失重通过实验前后的实验称重进行测试，影响了实验的精确性。⑥实验的安全性及环境性不友好，燃料燃烧的烟气排放造成实验室环境条件较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足，提供一种烧炉烟气全成分收集及测试装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，包括燃烧实时失重监测装置、烟气冷却装置、烟气微粒物采集装置、烟气数据采集系统、烟气净化装置、鼓风机、控制器和智能大容量总悬浮微粒采样器，所述燃烧实时失重监测装置的出烟口接三通，三通的第二个端口通过烟气管道连接外界直接排放，三通的第三个端口通过烟气管道与烟气冷却装置的进烟口连接，所述烟气冷却装置的出烟口通过烟气管道与烟气净化装置的进烟口连接，所述鼓风机通过管道与设置在烟气净化装置上的引风喷嘴连接，所述烟气微粒物采集装置和智能大容量总悬浮微粒采样器设置在燃烧实时失重监测装置与烟气冷却装置连接的烟气管道上，所述烟气数据采集系统设置在烟气冷却装置与烟气净化装置连接的烟气管道上，燃烧实时失重监测装置、烟气微粒物采集装置、智能大容量总悬浮微粒采样器和烟气数据采集系统与控制器电性连接，以便于控制器实时监测燃烧实时失重监测装置、烟气微粒物采集装置、智能大容量总悬浮微粒采样器和烟气数据采集系统。

进一步，所述燃烧实时失重监测装置包括燃烧炉和电子秤，所述燃烧炉设置在电子秤上，所述电子秤与控制器电性连接。分为上下两个部分。下部为电子天平，可与电脑衔接实时记录燃烧失重，并辅以时间与失重的实时曲线描述，同时记录有风门空气流速、炉膛燃烧温度等燃烧参数。上部为燃烧装置，装置燃料加入口设有密封圈，燃料加入后将入口密封。一侧烟道带有锁定阀门，测试时扭动锁定阀门，烟气经分隔板与测试烟道连通；测试烟道口同时记录烟气的温度、流量等信息，并汇入电脑后台记录。

更进一步，所述烟气数据采集系统包括CO在线连续监测装置、CO_{2<\/sub>在线连续监测装置、CH_{4<\/sub>在线连续监测装置和PM2.5在线颗粒全碳分析仪，所述CO在线连续监测装置、CO_{2<\/sub>在线连续监测装置、CH_{4<\/sub>在线连续监测装置和PM2.5在线颗粒全碳分析仪与控制器电性连接。采用先进的监测装置，加装有实时烟气流速、流量以及主要污染物的浓度实时监测，并通过数据采集在电脑实时监测；通过浓度、流量、时间的汇总分析，可直接测算出单位煤炭燃烧失重的各污染物排放系数。}}}}

再进一步，所述烟气微粒物采集装置为FA-1型六级筛孔撞击式采样器。

再进一步，所述烟气净化装置包括水洗塔、鼓风机、除尘水泵和除尘水箱，所述鼓风机通过设有引风喷嘴的管道与水洗塔上端的烟气出口连接，所述水洗塔的排污口连接排污口排放管道，所述除尘水箱的出水口通过设有除尘水泵的管道与水洗塔的进水口连接。设置有小型除尘塔，采用水洗进行烟气除尘；同时在除尘末端排放端加装有引风喷嘴，可以通过调节鼓风机的风量控制炉灶的风门入口空气量，进而调节炉灶燃烧状态。

再进一步，在所述燃烧实时失重监测装置和烟气冷却装置、烟气冷却装置和烟气净化装置连接的烟气管道上设有温度测试仪和流量测试仪。

再进一步，在所述燃烧炉的燃料加入口处设有密封装置。

再进一步，所述烟气冷却装置为循环水冷却装置，在循环水冷却装置上设有循环水流量计，在循环水冷却装置的循环水出入口上设有温度传感器。同时记录循环水流量及出入口温度等信息，可以辅以进行燃烧效率测试。

再进一步，在所述燃烧炉的进气口设有流量测试仪；在所述燃烧炉的炉体内和出烟口处设有温度测试仪。

再进一步，在所述烟气冷却装置(2)与烟气净化装置连接的烟气管道下方设有烟气采样管支架，用于支撑烟气冷却装置(2)与烟气净化装置连接的烟气管道。

本实用新型采用以上技术方案，整套装置包括燃烧实时失重监测装置，烟气冷却装置，烟气数据采集段，烟气微粒采样段以及烟气净化排放段等五个部分。其中燃烧实时失重监测装置分为上下两个部分，其下部为电子天平，可与电脑衔接实时记录燃烧失重，上部为燃烧装置，装置燃料加入口可密封，一侧烟道带有控制阀门，测试时打开控制阀门，烟气经控制阀门分隔板与测试烟道连通；烟气冷却装置采用循环水冷却；烟气数据采集系统采用先进的监测装置，并加装有实时烟气流速、流量以及主要污染物的浓度实时监测，并通过数据采集在电脑实时监测；烟气微粒物采集段设置有全颗粒采集装置、撞击式分粒径采集器、在线烟气pm2.5颗粒全碳分析仪等；烟气净化段采用水洗进行烟气除尘；同时在除尘末端排放端加装有引风喷嘴，可以通过调节鼓风机的风量控制炉灶的风门入口空气量，进而调节炉灶燃烧状态；整个装置设有多出温度测试仪以及流量测试仪。

整个装置是一种全封闭型的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，结构紧凑、合理，使用方便，即可以监测同一燃烧工况下的不同燃料的污染物排放特性，也可以监测典型燃料在不容燃烧工况下的污染物排放特性。

本实用新型是一种固体燃料燃烧全流式烟气在线污染物补集以及成分监测装置，与目前固体燃烧排放领域通常采用的分流式烟气收集及污染物排放测试比较，测试范围得到较大扩展，不仅可用来收集和测试固体污染物排放，同时可用于烟气中含碳气体成分以及SO_{2<\/sub>、NO_{x<\/sub>的数据采集及测试，收集过程简单，数据也更为精确。}}

本实用新型的目的是提供一种安全、实用、精确的固体燃料燃烧烟气测试装置，监测烟气中的颗粒物排放同时完成烟气中气体污染物的在线实施监测，可以监测同一燃烧工况下的不同燃煤的污染物排放特性，也可以监测典型燃煤在不容燃烧工况下的污染物排放特性，提高了测试不同燃煤不同污染物排放因子测试的精确性，并可辅以燃烧条件的调整考察不同燃煤类型及燃烧方式等因素对污染物排放的影响，进而进行不确定性的补充分析。

本装置采用全流式烟气颗粒物捕集及在线烟气监测，极大地降低了之前采用分流式测试的实验繁琐性，并提高了测试的精确性。通过各个环节与电脑的数据衔接，可以实现在线的后台数据处理，方便快捷。

⑴数据精确度提高

①煤炭燃烧失重的实时监测，较之前煤炭燃烧前后分别称重精度大大提高。

②全流式的烟气采样，减少了之前空气混合比例不清晰的状况，提高了测试的精确性。

③流量、温度等的实时电脑数据传输及反馈。

⑵测试范围扩大

①分流式采样仅实用于烟气中颗粒物采集，本装置可进行烟气中气体成分的在线实时监测。

②可以实现不同燃煤类型及燃烧方式以及燃烧状况的条件实验。

⑶实验测试过程简单、安全、方便

装置自动化程度较高，测试过程简单、安全方便。

⑷环境友好

装置增加了除尘设置，同时加装有引风装置，可以控制燃烧炉的风门入风量，进而调整燃烧炉燃烧状况。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1-燃烧实时失重监测装置、101-燃烧炉、102-电子秤、2-烟气冷却装置、3-烟气微粒物采集装置、4-鼓风机、5-控制器、6-引风喷嘴、7-线连续监测装置、8-CO_{2<\/sub>在线连续监测装置、9-CH_{4<\/sub>在线连续监测装置、10-智能大容量总悬浮微粒采样器、11-PM2.5在线颗粒全碳分析仪、12-水洗塔、13-除尘水泵、14-除尘水箱、15-烟气采样管支架、16-温度测试仪、17-流量测试仪。}}

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1所示，本实施例中的焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，包括燃烧实时失重监测装置1、烟气冷却装置2、烟气微粒物采集装置3、烟气数据采集系统、烟气净化装置、鼓风机4、控制器5和智能大容量总悬浮微粒采样器10，所述燃烧实时失重监测装置1的出烟口接三通，三通的第二个端口通过烟气管道连接外界直接排放，三通的第三个端口通过烟气管道与烟气冷却装置2的进烟口连接，所述烟气冷却装置2的出烟口通过烟气管道与烟气净化装置的进烟口连接，所述鼓风机4通过管道与设置在烟气净化装置上的引风喷嘴6连接，所述烟气微粒物采集装置3和智能大容量总悬浮微粒采样器10设置在燃烧实时失重监测装置1与烟气冷却装置2连接的烟气管道上，所述烟气数据采集系统设置在烟气冷却装置2与烟气净化装置连接的烟气管道上，燃烧实时失重监测装置1、烟气微粒物采集装置3、智能大容量总悬浮微粒采样器10和烟气数据采集系统与控制器5电性连接，以便于控制器5实时监测燃烧实时失重监测装置1、烟气微粒物采集装置3、智能大容量总悬浮微粒采样器10和烟气数据采集系统。

所述燃烧实时失重监测装置1包括燃烧炉101和电子秤102，所述燃烧炉101设置在电子秤102上，所述电子秤102与控制器5电性连接，所述燃烧炉炉腔内设有自动点燃装置。

所述烟气数据采集系统包括CO在线连续监测装置7、CO_{2<\/sub>在线连续监测装置8、CH_{4<\/sub>在线连续监测装置9和PM2.5在线颗粒全碳分析仪11，所述CO在线连续监测装置7、CO_{2<\/sub>在线连续监测装置8、CH_{4<\/sub>在线连续监测装置9和PM2.5在线颗粒全碳分析仪11与控制器5电性连接。}}}}

所述烟气微粒物采集装置4FA-1型六级筛孔撞击式采样器。

所述烟气净化装置包括水洗塔12、除尘水泵13和除尘水箱14，所述水洗塔12底部设置的排污口连接设有阀门的排污管道，所述除尘水箱14的出水口通过设有除尘水泵13的管道与水洗塔12的进水口连接。

在所述燃烧实时失重监测装置1和烟气冷却装置2、烟气冷却装置2和烟气净化装置连接的烟气管道上设有温度测试仪16和流量测试仪17。

在所述燃烧炉101的燃料加入口处设有密封装置。

所述烟气冷却装置2为循环水冷却装置。

在所述燃烧炉101的进气口设有流量测试仪；在所述燃烧炉101的炉体内和出烟口处设有温度测试仪。

在所述烟气冷却装置与烟气净化装置连接的烟气管道下方设有烟气采样管支架，用于支撑烟气冷却装置与烟气净化装置连接的烟气管道。

工作原理：测试时首先启动焚烧炉烟气全成分收集及测试装置，待运行平稳后，从燃烧炉101燃料入口装入固体燃料并密封炉口，启动燃烧炉101的自动加热点火装置，打开燃烧炉101的出烟口三通控制阀门使得烟气经控制阀门分隔板与测试烟道连通；对燃烧时全过程数据进行实时采集，含燃烧失重、空气进风量、炉膛燃烧温度、烟气温度、烟气流速、烟气流量、烟气中气体污染物以及烟气pm2.5颗粒全碳分析等，并在电脑实时显示保存；其余烟气微粒物采集实施阶段性采样，可分阶段(燃料点火、正常燃烧、焖烧阶段、熄火阶段)进行。根据实验情况，可通过调节鼓风机的风量控制炉灶的风门入口空气量，进而调节炉灶燃烧状态。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。

设计图

焚烧炉烟气全成分收集及测试装置论文和设计

焚烧炉烟气全成分收集及测试装置论文和设计-王敏龙

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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