一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置，属于烟气预处理技术领域。该装置包括管道系统、管道支持系统、测量系统、排水循环系统和制冷散热系统，高温高湿烟气通过管道，利用自然风冷、水冷和基于帕尔贴效应的半导体制冷结合，将烟气热量快速导出散去，散热则使用散热片和风扇进行对流换热。管道采用倾斜安装方式，凝结水依靠自身重力流入集水渠，并由光电感应装置和机械结构实现冷却水排出。根据连通导管的伯努利原理，设置一定高度的U型管，利用抽水泵提供的压差实现冷却水的再利用。本装置实现了制冷的快速性、精确性和稳定性。

Micro flue gas pretreatment device for step cooling automatic drainage

The invention provides a micro flue gas pretreatment device with stepped refrigeration and automatic drainage, belonging to the technical field of flue gas pretreatment. The device comprises a pipeline system, support system, measurement system, water circulation system and refrigeration system, flue gas pipeline through high temperature and high humidity, the use of natural air cooling and water cooling and semiconductor refrigeration with Parr paste based on the effect of the flue gas heat, fast heat dissipation is derived after using heat sink and fan for convective heat transfer. The pipe is installed in an inclined way, and the condensed water flows into the water collecting channel by its own gravity, and the cooling water is discharged by the photoelectric induction device and the mechanical structure. According to the Bernoulli principle of the connecting pipe, a U pipe with a certain height is set up, and the reuse of the cooling water is realized by the pressure difference provided by the pump. The device realizes the rapidity, accuracy and stability of the refrigeration.

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置
本专利技术涉及烟气预处理
，特别是指一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置。
技术介绍
烟气在线监测系统是对烟气成份进行在线分析的测定系统，需要准确测量烟气中各种气体尤其是污染性气体的成分比例。传统的测量方式分为两种：不添加预处理的烟气分析系统和添加预处理的烟气分析系统。(1)不添加预处理系统的烟气分析系统主要采用管道加热的方法，即将从烟囱中抽取并除尘后的样气，沿管道流入烟气分析仪中，管道中通过加热电阻丝来加热样气，以确保样气保持高温。这种方式的缺陷在于样气中存在大量水分，会和其中含有的酸性或碱性气体反应生成酸性或碱性气溶胶，损坏传感器，导致测量结果不准确；添加预处理的烟气分析系统是指在分析烟气成分前对烟气中的水气进行冷却，析出液态水，以降低气体中水分的含量，从而提高烟气分析系统的测量精度。(2)许多大型取样的烟气分析系统配置压缩制冷来除掉烟气中含有的水分，但由于烟气取样的连续性，预处理系统所消耗的能量非常大，而且随着冷凝水量的不断积累，如何及时的将冷凝水排出也成了传统预处理系统所要解决的难题。(3)目前，大多采用蠕动泵对凝结水进行收集，配合定期人工操作打开出水阀进行排水，以防止外界空气对样气成分的干扰，这在一定程度上克服了管道加热式的弊端，但依旧存在耗能耗时耗力的缺点。本专利技术装置提供一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置，实现了烟气的少量取样、阶梯制冷、小功率快速制冷和智能排水，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置。该预处理装置采用U形管和管体倾斜式安装，由于重力的作用，冷凝水将自动流入集水渠。当流入U形管左侧管道的冷凝水位达到光电传感器的位置时，由于液面遮挡了光的信号而接通水泵电路开关，水泵会自动将水泵入水冷管。该装置包括管道系统、管道支持系统、测量系统、排水循环系统和制冷散热系统；其中，管道系统包括进气口、空冷管、水冷管、管体和出气管；管道支持系统包括立柱一、底座、脚垫、上固定架、下固定架、支架、立柱二和托架；测量系统包括前温湿度传感器、后温湿度传感器和温度传感器、温湿度传感器固定架和光电传感器；排水循环系统包括集水渠、导管、U型管、光电传感器、水泵和水冷管；制冷散热系统包括空冷管、水冷管、制冷片、散热片、风扇和制冷芯；进气口位于空冷管前端，空冷管进气端外部包裹水冷管，立柱一和立柱二分别与底座相连，底座下方均匀分布四个脚垫，脚垫通过强力胶粘接在底座底部，上固定架、下固定架分别通过带有竖缝的穿孔与立柱一相连，托架通过带有竖缝的穿孔与立柱二连接；前温湿度传感器和后温湿度传感器分别位于制冷芯的两端，前温湿度传感器和后温湿度传感器通过温湿度传感器固定架安装在板筋上；散热片安装在制冷芯上部的板筋上，风扇通过螺栓和螺母固定在散热片上，散热片与制冷芯之间为制冷芯凸台，制冷片安装在制冷芯凸台上，制冷芯凸台上留有温度传感器插孔，用于安装温度传感器；制冷芯内部为制冷芯肋片，出气管连接在制冷芯末端，出气管连接管体，管体下部连接集水渠，集水渠下部连接导管，导管后接U型管，U型管末端设置托架，托架上安装光电传感器，托架固定在立柱二上，U型管末端连接水泵，水泵通过管道连接进水口；下固定架末端通过螺钉固定在支架上，支架固定在底座上。其中，水冷管两端上部和下部分别设置出水口和进水口，水泵前端连接U形管左侧管路，水泵末端接水冷管的进水口，当水位升至光电传感器发射端时，光电传感器的信号被阻挡，反馈到电路，使得水泵接通，将U形管中低温凝结水抽至水冷管中对烟气进行降温，水冷管为套管式换热器，冷却水在套管中自下而上流动，气体在内管中自左向右流动。制冷散热系统采用阶梯制冷，包括空冷段、水冷段和半导体制冷段，空冷段为空冷管，将高温烟气降至100℃以内，水冷段为水冷管，将烟气温度降至略高于大气环境温度，半导体制冷段包括制冷片、散热片、风扇以及制冷芯，将烟气温度降至4℃，冷凝析出烟气中大部分的气态水；制冷芯包括制冷芯凸台、制冷芯肋片和板筋，制冷芯凸台上开有圆形温度传感器插孔，用来插入温度传感器，温度传感器用来测量制冷芯肋片的温度；散热片与风扇的四角对应位置上有螺纹孔，螺栓通过对应的螺纹孔，由螺母固定；制冷片冷面紧贴制冷芯的制冷芯凸台，连接端面涂有导热硅脂，制冷片热面与散热片紧贴，连接端面涂有导热硅脂；散热片四角的螺纹孔与管体和板筋的螺纹孔在竖直方向上对应，由螺栓和螺母连接。集水渠在管体尾部，呈长方体形状，横截面为正方形，与管体用强力胶连接。集水渠、导管和U形管之间均用强力胶连接；所述光电传感器的发射端和接收端用强力胶粘接在托架上。托架上有竖缝穿过立柱二，托架能够上下自由滑动。上固定架、下固定架和托架能够上下滑动，下固定架呈盒状，用来支撑管体、上固定架；下固定架端部呈半圆状。立柱一为下端带外螺纹的碳钢或不锈钢圆棒，脚垫由橡胶或硅胶材料制成，空冷管、水冷管及管体为石英材料制成；散热片采用肋片式铜质材料。制冷芯采用铝质材料，制冷芯的长度、温度和表面积配合，保证烟气出口温度在2-6℃；采用双制冷芯凸台，制冷芯凸台高2cm，间距1cm，制冷芯凸台面积与制冷片冷面面积相同。前温湿度传感器承受温度在200℃以上。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术提出采用半导体制冷的方式，利用温控板的控制功能使制冷芯的温度可以调节并保持，实现了制冷的快速性、精确性和稳定性。管体采用倾斜安装方式，由于重力的作用，冷凝水将自动流入集水渠。在U形管中提前加入适量水以形成封闭环境，防止外界空气由U形管进入管体而影响烟气成分，合理调整出水口的高度可使凝结水自动流出，实现了自动排水的功能。该装置具备温度检测功能及湿度控制功能。通过检测进口烟气温湿度来自动调节控制冷芯的温度，以得到所需温湿度的烟气。弥补了现有压缩制冷装置无法控制制冷前后温湿度的不足，为实验研究和工程应用提供技术保障。附图说明图1为本专利技术的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置结构示意图；图2为本专利技术的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置测量系统示意图，其中(A)为温湿度传感器部分，(B)为光电传感器部分；图3为本专利技术的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置制冷散热系统拆装结构示意图；图4为本专利技术的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置半导体制冷装置拆装结构示意图；图5为本专利技术的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置排水循环系统结构示意图；图6为本专利技术的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置工艺流程图，其中，(A)为进气流程，(B)为水凝结及其排水流程。其中：1-进气口；2-空冷管；3-出水口；4-水冷管；5-进水口；6-立柱一；7-上固定架；8-前温湿度传感器；9-散热片；10-螺栓；11-板筋；12-制冷芯凸台；13-制冷芯；14-温度传感器；15-制冷片；16-温度传感器插孔；17-制冷芯肋片；18-下固定架；19-水泵；20-风扇；21-螺母；22-后温湿度传感器；23-温湿度传感器固定架；24-出气管；25-管体；26-螺钉；27-集水渠；28-导管；29-支架；30-底座；31-脚垫；32-U形管；33-光电传感器；34-托架；35-立柱二。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置，其特征在于：包括管道系统、管道支持系统、测量系统、排水循环系统和制冷散热系统；其中，管道系统包括进气口(1)、空冷管(2)、水冷管(4)、管体(25)和出气管(24)；管道支持系统包括立柱一(6)、底座(30)、脚垫(31)、上固定架(7)、下固定架(18)、支架(29)、立柱二(35)和托架(34)；测量系统包括前温湿度传感器(8)、后温湿度传感器(22)和温度传感器(14)、温湿度传感器固定架(23)和光电传感器(33)；排水循环系统包括集水渠(27)、导管(28)、U型管(32)、光电传感器(33)、水泵(19)和水冷管(4)；制冷散热系统包括空冷管(2)、水冷管(4)、制冷片(15)、散热片(9)、风扇(20)和制冷芯(13)；进气口(1)位于空冷管(2)前端，空冷管(2)进气端外部包裹水冷管(4)，立柱一(6)和立柱二(35)分别与底座(30)相连，底座(30)下方均匀分布四个脚垫(31)，脚垫(31)通过强力胶粘接在底座(30)底部，上固定架(7)、下固定架(18)分别通过带有竖缝的穿孔与立柱一(6)相连，托架(34)通过带有竖缝的穿孔与立柱二(35)连接；前温湿度传感器(8)和后温湿度传感器(22)分别位于制冷芯(13)的两端，前温湿度传感器(8)和后温湿度传感器(22)通过温湿度传感器固定架(23)安装在板筋(11)上；散热片(9)安装在制冷芯(13)上部的板筋(11)上，风扇(20)通过螺栓(10)和螺母(21)固定在散热片(9)上，散热片(9)与制冷芯(13)之间为制冷芯凸台(12)，制冷片(15)安装在制冷芯凸台(12)上，制冷芯凸台(12)上留有温度传感器插孔(16)，用于安装温度传感器(14)；制冷芯(13)内部为制冷芯肋片(17)，出气管(24)连接在制冷芯(13)末端，出气管(24)连接管体(25)，管体(25)下部连接集水渠(27)，集水渠(27)下部连接导管(28)，导管(28)后接U型管(32)，U型管(32)末端设置托架(34)，托架(34)上安装光电传感器(33)，托架(34)固定在立柱二(35)上，U型管(32)末端连接水泵(19)，水泵(19)通过管道连接进水口(5)；下固定架(18)末端通过螺钉(26)固定在支架(29)上，支架(29)固定在底座(30)上。...

【技术特征摘要】
1.一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置，其特征在于：包括管道系统、管道支持系统、测量系统、排水循环系统和制冷散热系统；其中，管道系统包括进气口(1)、空冷管(2)、水冷管(4)、管体(25)和出气管(24)；管道支持系统包括立柱一(6)、底座(30)、脚垫(31)、上固定架(7)、下固定架(18)、支架(29)、立柱二(35)和托架(34)；测量系统包括前温湿度传感器(8)、后温湿度传感器(22)和温度传感器(14)、温湿度传感器固定架(23)和光电传感器(33)；排水循环系统包括集水渠(27)、导管(28)、U型管(32)、光电传感器(33)、水泵(19)和水冷管(4)；制冷散热系统包括空冷管(2)、水冷管(4)、制冷片(15)、散热片(9)、风扇(20)和制冷芯(13)；进气口(1)位于空冷管(2)前端，空冷管(2)进气端外部包裹水冷管(4)，立柱一(6)和立柱二(35)分别与底座(30)相连，底座(30)下方均匀分布四个脚垫(31)，脚垫(31)通过强力胶粘接在底座(30)底部，上固定架(7)、下固定架(18)分别通过带有竖缝的穿孔与立柱一(6)相连，托架(34)通过带有竖缝的穿孔与立柱二(35)连接；前温湿度传感器(8)和后温湿度传感器(22)分别位于制冷芯(13)的两端，前温湿度传感器(8)和后温湿度传感器(22)通过温湿度传感器固定架(23)安装在板筋(11)上；散热片(9)安装在制冷芯(13)上部的板筋(11)上，风扇(20)通过螺栓(10)和螺母(21)固定在散热片(9)上，散热片(9)与制冷芯(13)之间为制冷芯凸台(12)，制冷片(15)安装在制冷芯凸台(12)上，制冷芯凸台(12)上留有温度传感器插孔(16)，用于安装温度传感器(14)；制冷芯(13)内部为制冷芯肋片(17)，出气管(24)连接在制冷芯(13)末端，出气管(24)连接管体(25)，管体(25)下部连接集水渠(27)，集水渠(27)下部连接导管(28)，导管(28)后接U型管(32)，U型管(32)末端设置托架(34)，托架(34)上安装光电传感器(33)，托架(34)固定在立柱二(35)上，U型管(32)末端连接水泵(19)，水泵(19)通过管道连接进水口(5)；下固定架(18)末端通过螺钉(26)固定在支架(29)上，支架(29)固定在底座(30)上。2.根据权利要求1所述的阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置，其特征在于：所述水冷管(4)两端上部和下部分别设置出水口(3)和进水口(5)，水泵(19)前端连接U形管(32)左侧管路，水泵(19)末端接水冷管(4)的进水口(5)，当水位升至光电传感器(33)发射端时，光电传感器(33)的信号被阻挡，反馈到电路，使得水泵(19)接通，将U形管(32)中低温凝结水抽至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，赵晓旺，邬宇帆，王秀奇，张鑫钰，张奕琛，吴力强，杨越亚，曾俊江，潘然，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11