一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头技术方案

本实用新型专利技术公开了一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头，探头采样管的两端部分别设置有光学功能元件和反射镜、其中部具有用于供烟气通过的烟道，还包括至少两组除尘装置，其中一者位于烟道和光学功能元件之间，另一者位于烟道和反射镜之间，每组除尘装置中至少包括一个除尘块，除尘块具有供反射光路穿过的光路通道，光路通道一端部横截面面积大于另一端部横截面面积，且其横截面面积较小端靠近烟道。与现有技术相比，上述方案通过上述结构的除尘装置，烟气流过除尘块时速度明显降低，使其内部分尘粒在到达光学功能元件和反射镜的镜片前，借助自重自然沉降至采样管内，从而减少了附着于光学功能元件和反射镜上的尘粒量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头，探头采样管的两端部分别设置有光学功能元件和反射镜、其中部具有用于供烟气通过的烟道，还包括至少两组除尘装置，其中一者位于烟道和光学功能元件之间，另一者位于烟道和反射镜之间，每组除尘装置中至少包括一个除尘块，除尘块具有供反射光路穿过的光路通道，光路通道一端部横截面面积大于另一端部横截面面积，且其横截面面积较小端靠近烟道。与现有技术相比，上述方案通过上述结构的除尘装置，烟气流过除尘块时速度明显降低，使其内部分尘粒在到达光学功能元件和反射镜的镜片前，借助自重自然沉降至采样管内，从而减少了附着于光学功能元件和反射镜上的尘粒量。【专利说明】一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头
本技术涉及烟气原位监测
，特别涉及一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头。
技术介绍
用差分吸收光谱法进行原位式烟气在线监测是一种光谱监测技术，其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。相对于将被测气体利用抽气装置采集后再进行分析的检测方式而言，原位式监测可直接将检测探头插入到烟道中进行实时分析，具有操作简单、快捷的优势。烟气原位监测探头包括采样管、光源及光信号接收器和反射镜。为了便于描述，本文中将光源及光信号接收器统称为光学功能元件，光学功能元件和反射镜分别安装于采样管两端，以在采样管内形成反射管路，采样管中部具有供烟气通过的烟道。由于利用光学吸收光谱进行烟气在线监测时，监测系统的工作环境往往非常恶劣，很多都是高温、高粉尘浓度，并且经常要直接暴露在环境中，这种恶劣环境将会对检测仪器带来一定的影响，烟道内的灰尘将会通过光路落反射镜和/或光学功能元件上，从而使探头测量精度降低，严重时甚至对仪器造成破坏。有鉴于此，本领域技术人员亟待另辟蹊径提供一种烟气原位检测探头，以解决现有烟气原位监测探头测量精度低以及使用寿命短的问题。
技术实现思路
针对上述缺陷，本技术的核心目的在于，提供一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头，以解决现有烟气原位监测探头测量精度低及使用寿命短的问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种烟气原位监测探头，包括采样管、光学功能元件和反射镜，采样管的两端部分别设置有光学功能元件和反射镜，以在采样管内形成反射光路、其中部具有用于供烟气通过的烟道，还包括至少两组除尘装置，两组除尘装置中一者位于烟道和光学功能元件之间，另一者位于烟道和反射镜之间，每组除尘装置中至少包括一个除尘块，除尘块具有供反射光路穿过的光路通道，光路通道一端部横截面面积大于另一端部横截面面积，且其横截面面积较小端靠近烟道。与现有技术相比，本方案通过在采样管的特定位置增设上述结构的除尘块，利用流体力学中可压缩流体流经流管的连续性方程，得出流体由小横截面积端流入大截面积端时其水平流速减小的特性，烟气流过除尘块时速度明显降低，使其内部分尘粒在到达光学功能元件和反射镜的镜片前，借助自重自然沉降至采样管内，从而减少了附着于光学功能元件和反射镜上的尘粒量，进而提高了烟气原位监测探头的监测精度、延长了其使用寿命。本技术的一优选方案中，光路通道具体为阶梯孔。且阶梯孔的大孔段和小孔段的横截面为圆形，大孔段的孔长和孔直径之比等于大孔段内尘粒的水平速度和沉降速度之比。本方案通过具体限定光路通道结构，使其便于设计加工，从而降低了除尘块的加工成本，进而降低了烟气原位监测探头的整体制造成本。此外，本方案再通过限定光路通道的具体尺寸，以使烟气流经除尘块时即可使其内大部分尘粒借助自重直接沉降至除尘块内，从而可进一步的减少附着于光学功能元件和反射镜的尘粒量，进而进一步的提高了烟气原位监测探头的监测精度、延长了其使用寿命。本技术的又一优选方案中，上述烟气原位监测探头还包括至少两个光学窗片，两个光学窗片中一者位于除尘装置和光学功能元件，另一者位于除尘装置和反射镜之间。本方案中通过增设光学窗片，在不影响监测光路通过的同时将采样管隔离为烟气通道区和功能元件设置区，从而更进一步的减小了积尘和烟气温度等因素对光学功能元件和反射镜的不利影响，进而进一步地提高了探头检测精度、延长了其使用寿命。优选地，所述光路通道的截面面积渐变。优选地，每组所述除尘装置中包括沿所述采样管的轴向依次设置的多个所述除尘块。本技术还提供一种烟气原位监测系统，包括烟气原位监测探头和数据采集及处理装置，所述烟气原位监测探头的信号输出端与所述数据采集及处理装置的信号接收端连接，所述烟气原位监测探头的具体结构如上所述。由于上述烟气原位监测探头具有如上技术效果，因此，与具有该烟气原位监测探头的烟气原位监测系统也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。【专利附图】【附图说明】图1示出了本技术所提供的烟气原位监测探头的结构示意图；图2示出了流体流动示意图；图3示出了图1中所示烟气原位监测探头中除尘块的剖视结构示意图；图4示出了烟气中尘粒在图3中所示除尘块的大孔段的运动轨迹示意图。图1至图4中附图标记与各个部件名称之间的对应关系:I采样管、11烟气通道、2光学功能元件、3反射镜、4除尘块、41光路通道、5光学窗片、6尘粒。【具体实施方式】本技术的核心在于，提供一种烟气原位监测系统及其烟气原位监测探头，该烟气原位监测探头通过设置除尘装置，减少了随烟气流动至光学功能元件及反射镜上的尘粒量，从而提高了烟气原位监测探头的监测精度、延长了其使用寿命。现结合附图，来说明本技术所提供的烟气原位监测探头的具体结构示意图。请参见图1至图4，其中，图1示出了本技术所提供的烟气原位监测探头的结构示意图，图2示出了流体流动示意图，图3示出了图1中所示烟气原位监测探头中除尘块的剖视结构示意图，图4示出了烟气中尘粒在图3中所示除尘块的大孔段的运动轨迹示意图。如图1所示，本方案提供了一种烟气原位监测探头，包括采样管1、光学功能元件2和反射镜3，采样管I的两端部分别设置有光学功能元件2和反射镜3，以在采样管I内形成反射光路、其中部具有用于供烟气通过的烟道11，还包括两组除尘装置，两组除尘装置中一者位于烟道11和光学功能元件2之间，另一者位于烟道11和反射镜3之间，每组除尘装置中至少包括一个除尘块4，除尘块4具有供反射光路穿过的光路通道41，光路通道41 一端部横截面面积大于另一端部横截面面积，且其横截面面积较小端靠近烟道11。与现有技术相比，本方案通过在采样管I的特定位置增设上述结构的除尘块，利用流体力学中可压缩流体流经流管的连续性方程，得出烟气由小横截面积端流入大截面积端时其速度将明显降低的特性，烟气流过除尘块时速度明显降低，使其内部分尘粒在到达光学功能元件2和反射镜3的镜片前，借助自重自然沉降至采样管I内，从而减少了附着于光学功能元件2和反射镜3上的尘粒量，进而提高了烟气原位监测探头的监测精度、延长了其使用寿命。为了便于理解，本文结合图2和图3来说明除尘块的具体结构与烟气流速之间的关系，其中，图2示出了流体流动示意图，图3示出了图1中所示烟气原位监测探头中除尘块的剖视结构示意图。尘粒在分散介质中(气体)是 不断运动的，作用于尘粒上的力可归纳为以下几种:尘粒本身的重力、尘粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气原位监测探头，包括采样管(1)、光学功能元件(2)和反射镜(3)，所述采样管(1)的两端部分别设置有所述光学功能元件(2)和所述反射镜(3)，以在所述采样管(1)内形成反射光路、其中部具有用于供烟气通过的烟道(11)，其特征在于，还包括至少两组除尘装置，两组所述除尘装置中一者位于所述烟道(11)和所述光学功能元件(2)之间，另一者位于所述烟道(11)和所述反射镜(3)之间，每组所述除尘装置中至少包括一个除尘块(4)，所述除尘块(4)具有供所述反射光路穿过的光路通道(41)，所述光路通道(41)一端部横截面面积大于另一端部横截面面积，且其横截面面积较小端靠近所述烟道(11)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔厚欣，
申请(专利权)人：北京雪迪龙科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11