[发明专利]适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置及方法

权利要求书

1.一种适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置，该装置包括：

在线检测单元；所述在线检测单元包括通过管路依次串接的主采样嘴以及流量分配器；所述主采样嘴的前端伸入需检测的高压气体管道内，末端串接流量分配器气体进口；所述流量分配器设置有一个腔体，腔体前侧设置一个气体进口，后侧设置两个气体出口而分出主路及旁路两条管路，主路依次串接二次采样嘴、在线颗粒物粒径谱仪以及第一质量流量控制器，旁路串接第二质量流量控制器；

主采样嘴从高压气体管道内采样后，所采气样从流量分配器气体进口经扩散进入腔体后，分别经二次采样嘴和旁路出口排出。

2.根据权利要求1所述的装置，具中，所述流量分配器的腔体直径大于气体进口与主路出口，所述旁路为从主路上引出的分支管路；优选地，气体进口、腔体与主路出口设置在同一中心线上；更优选地，旁路出口的中心线方向与气体进口中心线方向呈垂直设置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，主采样嘴通过机械或液压结构伸缩至气体管道中的待测位置；优选地，所述装置还包括随主采样嘴深入管道内的以下设备中的一种或多种：

能测量压力和/或温度的传感器，和/或具有测量流速功能的探头。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述二次采样嘴前端伸入气体分配器内部，对进入流量分配器中的气体中的粉尘进行二次采样，其末端与第一气体出口相连；优选地，所述主路的在线颗粒物粒径谱仪与第一质量流量控制器之间还串接设置有第一颗粒物捕集器。

5.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括：

离线检测单元；该离线检测单元包括第二颗粒物捕集器，该第二颗粒物捕集器前端连接于主采样嘴与流量分配器之间的管路上，后端连接于旁路出口与第二质量流量控制器之间的管路上。

6.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括：

长期在线监测单元；该长期在线监测单元包括粉尘浓度传感器和计算机，粉尘浓度传感器用于检测管道内的粉尘情况，将管道内的颗粒物浓度值转成电流信号传输至计算机以实现长期在线监测。

7.根据权利要求1所述的装置，该装置包括：

在线检测单元；该在线检测单元包括通过管路依次串接的主采样嘴、第一阀门、三通球阀以及流量分配器；所述主采样嘴的一端伸入需检测的高压气体管道内，主采样嘴伸入高压气体管道的连接处通过管道接管及法兰密封，主采样嘴另一端经第一阀门、三通球阀串接流量分配器气体进口；所述流量分配器设置有一个腔体，腔体一侧没置一个气体进口，另一侧设置两个气体出口而分出主路及旁路两条管路；主路依次串接二次采样嘴、在线颗粒物粒径谱仪、第一颗粒物捕集器、第一减压阀以及第一质量流量控制器；旁路依次串接第二阀门、第二减压阀以及第二质量流量控制器；主采样嘴从高压气体管道内采样后，所采气样从流量分配器气体进口经扩散进入腔体后，分别经二次采样嘴和旁路出口排出；

离线检测单元；该离线检测单元包括通过管路依次串接的第二颗粒物捕集器与第三阀门，第二颗粒物捕集器前端连通所述三通球阀，第三阀门末端的管路接设在第二阀门与第二减压阀之间的管路上；

长期在线监测单元；该长期在线监测单元包括串接的粉尘浓度传感器和计算机，粉尘浓度传感器前端管路伸入需检测的高压气体管道内用于检测管道内的粉尘情况，并将管道内的颗粒物浓度值转成电流信号传输至计算机以实现长期在线监测。

8.一种对高压气体管道内颗粒物进行在线检测的方法，该方法是利用权利要求1～7任一项所述的装置对高压气体管道内颗粒物进行在线检测，其中，

利用在线检测单元的主采样嘴从高压气体管道内采集气样，所采气样从流量分配器气体进口经扩散进入腔体后，分别进入主路与旁路；

利用颗粒物在线粒径谱仪对主路中二次采样嘴所采气样中颗粒物的浓度和粒径进行测定，并利用第一质量流量控制器对进入颗粒物在线粒径谱仪的气体流量进行计量和控制，利用第二质量流量控制器计量和控制进入旁路的多余气体的流量，以满足在线粒径谱仪自身流量的要求以及在线检测单元等速采样的要求。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

第一质量流量控制器所测气体流量与第二质量流量控制器所测气体流量之和为进入整个在线检测单元的气体流量，根据主采样嘴口径的大小得到进入主采样嘴时气体的流速；当进入主采样嘴处的流速等于管道内流速时，即达到等速采样，能采集到管道中具有代表性的颗粒物。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述装置还包括长期在线监测单元，该长期在线监测单元包括粉尘浓度传感器和计算机，粉尘浓度传感器用于检测管道内的粉尘情况，将管道内的颗粒物浓度值转成电流信号传输至计算机以实现长期在线监测；所述方法还包括：利用长期在线监测单元计算管道内粉尘浓度C，与在线检测单元的检测结果进行分析比较；其中，

按照以下公式计算管道内粉尘浓度C：

C=α(ΔI+βΔH)Vm]]>

式中，C：管道内粉尘浓度；

ΔI：传感器输出电流变化值；

ΔH：湿度变化值；

V：管道风速；

a、β、m为针对具体粉尘的粉尘浓度传感器标定系数；例如，800目滑石粉的标定系数a为1000，β为10.32，m为2.18；飞灰的标定系数a为400，β为8.04，m为1.88；天然气管道内粉尘的标定系数，a为400，β为6.07，m为2.18。