專利名稱：一種煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在線監(jiān)測儀技術領域，尤其涉及一種煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備。
背景技術：
在利用光學吸收光譜方法對煙氣污染物的排放進行采樣檢測時，傳統(tǒng)的方法是將排放的污染氣體抽取出來，然后送入到檢測設備中進行檢測，這種方式需要長距離的采樣加熱管道、過濾器和冷凝器等復雜裝置。為了簡化結構，在煙氣的在線監(jiān)測過程中越來越多的采用原位式安裝，即將檢測設備直接插入到煙氣排放的通道里，檢測設備包括一檢測探頭，在檢測探頭中通過光學窗片隔離光譜儀和煙道環(huán)境，并且能夠讓檢測光通過，原位式安裝方法提高了煙氣監(jiān)測的便捷性、連續(xù)性和實施性，而且結構更加簡單。但是，煙道內的惡劣環(huán)境也給采用原位式安裝方式的檢測設備帶來了嚴峻的考驗。由于煙道內粉塵濃度很高，為了不會對檢測設備帶來影響，需要采取一定的防塵措施， 避免粉塵落在光學窗片上給檢測結果帶來偏差。傳統(tǒng)的防塵措施是吹掃防塵方法，圖1示出了吹掃防塵方法的原理圖，檢測探頭6 通過安裝法蘭2固定后插入到煙道4中進行在線分析，光學部件1與煙道4內部的煙塵7 之間通過光學窗片8隔離，使得煙塵7不能擴散到光學部件1中。潔凈空氣通過高壓泵后從潔凈空氣入口 3通入檢測探頭6外周的管道內，從光學窗片8外側的出口噴出，并在光學窗片8前形成一層氣簾5，氣簾5將進入到檢測探頭6內的部分煙塵阻擋在光學窗片8內， 防止其落在光學窗片8上，達到除塵的效果。采用上述吹掃防塵方法時，形成氣簾的潔凈空氣會繼續(xù)在檢測探頭6內向煙道內部的方向流動，有可能會對被測氣體的分布帶來一定的影響，從而影響檢測結果的準確性。 另外，采用了吹掃防塵方法的檢測設備的結構相對比較復雜，會給加工帶來一定的難度。再者，還需要配備高壓氣泵等輔助工具，增加了成本。此外，一旦檢測設備插入到煙道后，高壓氣泵必須連續(xù)不間斷地工作，因為如果高壓氣泵停止工作，煙道內的氣體和煙塵將從原本用來流通潔凈氣體的通道反向流出到外部，所以連續(xù)不間斷工作的高壓氣泵將造成能源的極大浪費。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，能夠在防止煙塵落在光學窗片上的同時，降低對被測氣體的分布的影響。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個實施例提供一種煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備， 包括一檢測探頭，所述檢測探頭插入到煙道中，檢測探頭的尾部通過安裝法蘭固定在煙道壁上，光學檢測部件固定在檢測探頭的尾部，在檢測探頭內部設有光學窗片，所述光學窗片的外周與檢測探頭的內壁相接觸并密封，在光學窗片和檢測探頭頭部入口之間的檢測探頭內部空間還設置防塵結構，所述防塵結構包括沿檢測探頭軸向依次設置的至少一段防塵模塊，每段防塵模塊內形成沿檢測探頭軸向貫穿的氣體通道，并且氣體通道靠近光學窗片一側的口徑大于靠近檢測探頭頭部一側的口徑。優(yōu)選地，每段防塵模塊內部的氣體通道沿軸向分成彼此相鄰、并且孔徑不同的兩部分圓柱形孔，并且靠近光學窗片的部分的孔徑大于靠近檢測探頭頭部的部分的孔徑。優(yōu)選地，每段防塵模塊內部的氣體通道沿軸向分成彼此相鄰、并且截面面積不同的兩部分方形孔，并且靠近光學窗片的部分的截面面積大于靠近檢測探頭頭部的部分的截面面積。優(yōu)選地，每段防塵模塊內部的氣體通道呈圓臺狀，并且圓臺的頂部朝向靠近檢測探頭的頭部的一側，圓臺的底部朝向靠近光學窗片的一側。 優(yōu)選地，所有段防塵模塊獨立放置。優(yōu)選地，所有段的防塵模塊連成一體，并一體成型。優(yōu)選地，在檢測探頭頭部外側還安裝一朝向內側的反射鏡。本發(fā)明實施例提供的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備在采取防塵措施時，沒有泵入外部氣體，而是通過自身內部的防塵結構將氣體中的煙塵顆粒沉降下來，對檢測過程中的被測氣體的分布沒有影響。而且本實施例中的防塵結構的構造也較為簡單，易于加工，大大降低了成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術中采用吹掃防塵方法的檢測設備的示意圖；圖2是恒定流動的流體的一端流管的示意圖；圖3是運動中的含塵氣流中的煙塵顆粒的受力情況示意圖；圖4是本發(fā)明中的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備的一個實施例的示意圖；圖5是圖4中的在線監(jiān)測儀中的檢測設備的每段防塵模塊的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，利用流體力學和空氣動力學的原理對防塵結構的具體形狀進行了設計和分析。為了能夠有效地防止煙塵顆粒落在光學檢測儀器前的光學窗片上，需要了解煙塵在氣體中的運動規(guī)律。煙塵粒子在分散氣體中是不斷運動的，作用域煙塵顆粒上的力可以歸納成以下幾種煙塵粒子自身的重力P1、煙塵粒子受到氣體介質的浮力P2、煙塵粒子運動時收到氣體介質的阻力P3、機械力、靜電力、以及風力、氣體介質分組熱運動的撞擊力(例如布朗運動產生的力)、粒子間的相互作用力(例如吸引力)等。其中，最后兩種力相比于前四種力是很小的，近乎可以忽略。將恒定流動的原理應用于恒定流動的流管，并且該流管具有足夠小的橫橫截面積，以至于任何給定橫截面積上的速度可認為是常數(shù)，如圖2所示，對于滿足上述條件的流管的斷面①和斷面②之間的區(qū)域，因為不可能有穿過流管壁面的流動，因此在斷面①單位時間內流入的質量等于在斷面②單位時間內流出的質量。如果在斷面①處流管的截面面積為δ A1，流體速度為P1，而其密度為P1,在斷面 ②處截面面積為S A2，流體速度為μ 2，而其密度為P 2，則在斷面①單位時間內流入的質量等于SA1P1P1，在斷面②單位時間內流出的質量等于3442口2，于是則有下式成立δ A1 U1P1= δ A2 U2P2 = C(式子 1)其中，速度μ工和μ 2與橫截面面積δ A1和δ A2成直角測量。對于流體在實際的圓管或其他管道的流動過程，流體的速度從一側管壁到另一側管壁是變化的，所以上述式子中的斷面上的流體速度應該用該斷面上的平均速度代替，由此式子1可以改寫成下式的形式P1A1JI1 = P2A2JI2 = m (式子 2)圖3示出了運動中的煙塵顆粒(圖中簡稱塵粒)的受力情況，此時，煙塵顆粒主要受自身重力、浮力和沉降時的阻力的作用。重力和沉降方向一致，浮力和沉降方向相反，重力和浮力的差值為煙塵顆粒的沉降力Fe。煙塵顆粒在受到沉降力的作用向下運動，由于氣體介質阻力不斷增加，所以氣體介質阻力很快與沉降力達到平衡。不妨假設煙塵顆粒的形狀為球形，則可以得出以下兩式Fc = fd3g(/ c —廠)(式子 3)
6F = ξ ^2p^'(式子 4)
8其中，F(xiàn)。為煙塵顆粒的沉降力，單位為牛(N)，F(xiàn)為氣體介質的阻力，單位也為牛 (N) ；d為煙塵顆粒的直徑，單位為m; P。為煙塵顆粒的密度，單位為kg/m3; P為含塵顆粒的密度，單位為kg/m3;g為重力加速度，單位為m/s2，ξ為煙塵顆粒沉降時所受到的氣體介質阻力的阻力系數(shù)，υ。為煙塵顆粒的沉降速度，單位為m/s。當煙塵顆粒的沉降力與其收到的阻力相等時，煙塵顆粒等速下降，此時的速度稱為沉降速度，記為υ。。煙塵顆粒以沉降速度下降，并在一段時間后到達底部而分離。假設含塵氣流的水平速度為U ^，則其中所含的煙塵顆粒的水平速度也為Utl，如圖3所示，煙塵顆粒從高度為H的地方開始下降，落在水平距離為L的地點，則存在以下關系式uc=u 0H/L(式子 5)當υ ^和H越小并且L越大時，煙塵微粒的沉降越明顯，對光學系統(tǒng)鏡片組的防塵效果越好?；谏鲜龇治觯景l(fā)明在檢測設備中安置了類似喇叭口形狀的防塵模塊，以下詳細說明各個具體的實施例。實施例一圖4為本發(fā)明提供的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備的一個實施例的示意圖，該檢測設備包括一檢測探頭59，檢測探頭59用于插入到煙道中，檢測探頭59的尾部與安裝法蘭 52固定，并通過安裝法蘭52可拆卸地固定在煙道壁上。光學檢測部件51固定在檢測探頭59的尾部。光學檢測部件51中包括向檢測探頭59內側輸出光的光源、以及接收從檢測探頭59內側反射回的光并進行檢測的光學分析器件，例如光譜儀。在檢測探頭59的內部設有光學窗片53，光學窗片53的外周與檢測探頭59的內壁相接觸并密封，光學窗片53可以隔離位于光學窗片53前方的煙道內的環(huán)境和位于光學窗片53后方的光學檢測部件51，另外，光學窗片53能夠允許檢測光通過。在光學窗片53和檢測探頭59的頭部之間內部空間區(qū)域設置了防塵結構，防塵結構包括沿檢測探頭軸向依次設置的至少一段防塵模塊，圖4中防塵模塊共有3段，標記依次為 54,55 和 56。圖5示出了每段防塵模塊的具體結構，其中以圖4中的防塵模塊M為例說明。每段防塵模塊內部形成沿檢測探頭的軸向貫穿的氣體通道。在本實施例中，該氣體通道分成彼此相鄰、并且孔徑不同的兩部分圓柱形孔，其中靠近光學窗片的部分記為M2，靠近檢測探頭頭部的部分記為M1，靠近光學窗片的部分M2的孔徑r2大于靠近檢測探頭頭部的部分Ml的孔徑IV在氣流從檢測探頭59的頭部流入并經過防塵模塊M時，其中的煙塵流入防塵模塊討的速度為U1，煙塵流出防塵模塊討的速度為U2，將孔徑較大的部分542的軸向長度記為L。則有Ji . T12 · U1= Ji ·Γ22· υ2( ζ^ 6)由此得出
2込=14^(式子7) Γ2由于 T1Cr2，所以 U2 < υ10由此可以看出，當混有煙塵的氣體擴散到裝有光學檢測部件的檢測探頭中時，氣流每經過一段防塵模塊，其速度將明顯降低，使得含塵氣體中的煙塵顆粒借助自身的重力自然沉降下來，以免煙塵顆粒落在光學窗片上。由于本實施例中的檢測設備在采取防塵措施時，沒有泵入外部氣體，而是通過自身內部的防塵結構將氣體中的煙塵顆粒沉降下來，對檢測過程中的被測氣體的分布沒有影響。而且本實施例中的防塵結構的構造也較為簡單，易于加工，大大降低了成本。需要說明的是，上述防塵模塊的個數(shù)可以根據(jù)實際需要靈活選擇；另外，在圖4 中，所有段的防塵模塊是獨立放置的，也可以將所有段的防塵模塊連成一體，并一體成型。另外，在檢測探頭59的頭部外側還設置了朝向內側的反射鏡58，光學檢測部件51 中的光源輸出的光經過檢測探頭59中的煙氣后，再經過反射鏡58的反射，再次經過煙氣， 并最終被光學檢測部件51接收，用來通過光學方法分析煙氣的成分。反射鏡58的形狀可以設計成兩面呈90度夾角的平面鏡，并且平面鏡的反射面均朝向檢測探頭59的內側。實施例二本實施例提供的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備與實施例一的區(qū)別僅在于各段防塵模塊的內部的氣體通道與實施例一中的結構不同，在本實施例中，每段防塵模塊內部的氣體通道沿軸向分成彼此相鄰、并且截面面積不同的兩部分方形孔，而且靠近光學窗片的部分的截面面積大于靠近檢測探頭頭部的部分的截面面積。本領域技術人員基于上文中對煙塵顆粒受力情況的分析過程，應該也能夠得知當氣體通道呈兩段方形孔，并且靠近光學窗片的部分的截面面積大于靠近檢測探頭頭部的部分的截面面積時，也能夠使得氣流的流出速度相比流入速度減小很多，使得其中的煙塵顆粒依靠自身重力沉降。實施例三本實施例提供的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備與前述實施例的區(qū)別僅在于各段防塵模塊內部的氣體通道呈圓臺狀，并且圓臺的頂部朝向靠近檢測探頭的頭部的一側，圓臺的底部朝向靠近光學窗片的一側。本領域技術技術人員基于上文中對煙塵顆粒受力情況的分析過程，不難得出采用本實施例中的防塵模塊的結構，也能夠使得氣流的流出速度小于流入的速度，從而使得煙塵顆粒依靠自身重力沉降。需要說明的是，防塵模塊中的氣體通道的形狀并不限于上述諸多實施例，只要氣體通道靠近光學窗片一側的口徑大于靠近檢測探頭頭部一側的孔徑，均可以實現(xiàn)氣體從氣體通道的小口徑端進、大口徑端出，從而都可以使得含塵氣流從防塵模塊的大口徑端流出的速度小于從小口徑端流入的速度，也就都能解決本發(fā)明要解決的技術問題。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，包括一檢測探頭，所述檢測探頭插入到煙道中， 檢測探頭的尾部通過安裝法蘭固定在煙道壁上，光學檢測部件固定在檢測探頭的尾部，在檢測探頭內部設有光學窗片，所述光學窗片的外周與檢測探頭的內壁相接觸并密封，其特征在于，在光學窗片和檢測探頭頭部入口之間的檢測探頭內部空間還設置防塵結構，所述防塵結構包括沿檢測探頭軸向依次設置的至少一段防塵模塊，每段防塵模塊內形成沿檢測探頭軸向貫穿的氣體通道，并且氣體通道靠近光學窗片一側的口徑大于靠近檢測探頭頭部一側的口徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，其特征在于，每段防塵模塊內部的氣體通道沿軸向分成彼此相鄰、并且孔徑不同的兩部分圓柱形孔，并且靠近光學窗片的部分的孔徑大于靠近檢測探頭頭部的部分的孔徑。
3.根據(jù)權利要求1所述的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，其特征在于，每段防塵模塊內部的氣體通道沿軸向分成彼此相鄰、并且截面面積不同的兩部分方形孔，并且靠近光學窗片的部分的截面面積大于靠近檢測探頭頭部的部分的截面面積。
4.根據(jù)權利要求1所述的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，其特征在于，每段防塵模塊內部的氣體通道呈圓臺狀，并且圓臺的頂部朝向靠近檢測探頭的頭部的一側，圓臺的底部朝向靠近光學窗片的一側。
5.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，其特征在于， 所有段防塵模塊獨立放置。
6.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的延期在線監(jiān)測儀中的檢測設備，其特征在于， 所有段的防塵模塊連成一體，并一體成型。
7.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，其特征在于， 在檢測探頭頭部外側還安裝一朝向內側的反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種煙氣在線監(jiān)測儀中的檢測設備，包括一檢測探頭，所述檢測探頭插入到煙道中，檢測探頭的尾部通過安裝法蘭固定在煙道壁上，光學檢測部件固定在檢測探頭的尾部，在檢測探頭內部設有光學窗片，所述光學窗片的外周與檢測探頭的內壁相接觸并密封，在光學窗片和檢測探頭頭部入口之間的檢測探頭內部空間還設置防塵結構，所述防塵結構包括沿檢測探頭軸向依次設置的至少一段防塵模塊，每段防塵模塊內形成沿檢測探頭軸向貫穿的氣體通道，并且氣體通道靠近光學窗片一側的口徑大于靠近檢測探頭頭部一側的口徑。
文檔編號G01N21/15GK102183476SQ20111004762
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者崔厚欣 申請人:北京雪迪龍科技股份有限公司