抽取式激光氧分析儀的采樣系統是連接被測煙道與分析儀主機的核心環節，其設計合理性直接決定測量數據的準確性、設備運行穩定性及使用壽命。針對工業尾氣（如脫硫脫硝出口、鍋爐煙氣）高溫、高濕、高粉塵、強腐蝕的工況特點，設計時需重點關注以下 6 大核心問題：

一、采樣點位與探頭安裝設計

點位選擇原則

必須選在煙道直管段，避開彎頭、變徑、三通、風機出口等湍流區域，確保采樣點煙氣混合均勻，無局部渦流。直管段長度需滿足：上游≥5 倍煙道直徑，下游≥2 倍煙道直徑。

優先選擇負壓區域采樣，避免正壓煙氣泄漏造成人員安全風險和環境二次污染；若為正壓煙道，需配備防泄漏密封裝置。

避開煙道內積灰、結露、腐蝕嚴重的區域，防止采樣探頭堵塞或損壞。

探頭安裝要求

采樣探頭插入深度需覆蓋煙道主流區（建議插入煙道直徑的 1/3~1/2），確保采集的煙氣具有代表性；對于大直徑煙道，可采用多點采樣設計。

探頭材質需適配工況：針對含硫、含氯等腐蝕性煙氣，選用 316L 不銹鋼、哈氏合金等耐腐蝕材質；高溫煙氣（＞200℃）需配備耐高溫探頭（耐溫≥300℃）或冷卻夾套。

探頭內置前置過濾器（精度 5~10μm），初步過濾煙氣中的大顆粒粉塵，防止進入采樣管線造成堵塞；過濾器需設計成可拆卸式，便于維護更換。

二、采樣管線設計

管線材質與規格

材質需與煙氣成分兼容：普通工況選用聚四氟乙烯（PTFE）或 316L 不銹鋼管；強腐蝕工況（如高硫煙氣）優先選用 PTFE 內襯管，避免管線腐蝕導致樣氣污染或泄漏。

管徑選擇：建議管徑 φ6~φ10mm，管徑過大會增加樣氣傳輸時間，降低響應速度；管徑過小易被粉塵堵塞。

管線長度：盡量縮短傳輸距離，控制在 10m 以內；若必須延長，需配套伴熱和保溫措施，且長度不超過 20m，防止樣氣在傳輸過程中冷凝。

伴熱與保溫設計

核心目標：防止樣氣中的水分冷凝，避免氧氣溶于冷凝水導致測量值偏低，同時防止冷凝水與腐蝕性氣體結合腐蝕管線。

伴熱溫度需高于煙氣露點溫度 20~30℃（通常設置為 120~150℃），采用恒功率伴熱帶，搭配溫控器實現精準控溫，避免局部過熱損壞管線。

伴熱帶外層需包裹保溫層（如巖棉、硅酸鋁），保溫層厚度≥50mm，減少熱量損失；外部加裝防護套管，防止伴熱帶磨損。

管線敷設方式

采用全程向上傾斜敷設，傾斜角度≥5°，便于冷凝水回流至采樣探頭端（通過探頭排水口排出），避免冷凝水積聚在管線或分析儀內。

避免管線彎曲過多或形成 U 型存水彎，減少粉塵沉積和冷凝水滯留的風險。

三、預處理單元設計

預處理單元是保障樣氣符合分析儀檢測條件的關鍵，需根據煙氣工況配置核心組件，設計時注意以下要點：

多級過濾配置

采樣探頭前置過濾（5~10μm）+ 管線中端過濾（2~5μm）+ 分析儀入口精細過濾（0.1~1μm），三級過濾逐步去除粉塵，防止粉塵進入激光檢測池污染光學鏡片。

過濾器需配備壓差報警裝置，當壓差超過設定值時自動報警，提醒運維人員更換濾芯，避免因濾芯堵塞導致樣氣流量下降。

除濕與干燥設計

若煙氣濕度高露點＞120℃），在伴熱基礎上，需增設冷凝器（如半導體冷凝器、壓縮機制冷冷凝器），將樣氣溫度降至 4℃左右，強制冷凝脫水；冷凝水通過蠕動泵自動排出，防止回流。

對于微量氧分析場景，需在冷凝器后加裝干燥器（填充分子篩或硅膠），進一步降低樣氣露點至 - 20℃以下，避免水分干擾激光檢測。

流量控制與穩壓

配置精密針型閥和質量流量計，將樣氣流量穩定在分析儀要求的范圍內（通常為 0.5~1L/min），流量過大或過小都會影響測量精度。

加裝穩壓閥，緩沖煙道壓力波動對樣氣流量的影響；對于負壓煙道，需配備采樣泵（選用耐腐蝕隔膜泵），確保樣氣穩定抽取，采樣泵需安裝在過濾單元之后，防止粉塵磨損泵體。

四、防交叉污染與泄漏設計

防交叉污染措施

多通道采樣（如多煙道監測）時，需為每個通道配置獨立的采樣探頭、管線和預處理單元，或配備吹掃閥，在切換通道時用零氣（高純氮氣）吹掃管線，避免不同煙道的樣氣交叉污染。

分析儀停機時，需啟動自動吹掃程序，用零氣或干燥空氣吹掃檢測池和管線，防止殘留煙氣中的腐蝕性成分損壞設備。

防泄漏設計

所有接頭采用雙卡套接頭或焊接連接，避免螺紋連接的泄漏風險；安裝完成后需進行氣密性測試（壓力≥0.1MPa，保壓 30min 無壓降）。

采樣泵出口需加裝尾氣處理裝置（如活性炭吸附罐），防止含腐蝕性成分的尾氣直接排放。

五、適配激光氧分析儀的特殊要求

避免樣氣組分干擾

激光氧分析儀基于特定波長激光檢測 O?，需確保樣氣中無高濃度的干擾氣體（如高濃度粉塵、油污、有機蒸汽），若存在此類物質，需增設除油過濾器或催化氧化裝置，去除干擾組分。

樣氣需保持干燥清潔，防止油污、粉塵附著在檢測池鏡片上，導致激光光強衰減，測量精度下降。

響應速度匹配設計

縮短采樣管線長度、增大管徑（在合理范圍）、提高采樣泵功率，均可提升樣氣傳輸速度，降低系統響應時間；對于實時性要求高的場景（如燃燒控制），響應時間需控制在 10s 以內。

六、運維便利性設計

模塊化設計

采樣探頭、過濾器、冷凝器等核心部件需模塊化，便于現場快速更換；預處理單元設計成機柜式，集中布置，減少現場安裝空間。

預留維護接口

在管線關鍵位置（如過濾器前后、分析儀入口）預留取樣口，便于運維人員采集樣氣進行離線校準；配備放空閥，便于系統泄壓和吹掃。

故障報警功能

集成溫度、壓力、流量、壓差等傳感器的報警功能，當參數超出設定范圍時（如伴熱溫度過低、過濾器壓差過高），自動發出聲光報警，提醒及時維護。