專利名稱：一種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置。
技術(shù)背景 煤氣化過程是潔凈煤技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是發(fā)展煤基化學(xué)品生產(chǎn)、煤制氣、煤制油等エ業(yè)過程的基礎(chǔ)。大規(guī)模的エ業(yè)化煤氣化技術(shù)一般在高溫高壓下進(jìn)行，氣流床和流化床氣化爐出口的煤氣溫度在1000°c左右，操作壓カ達(dá)3. OMPa以上，氣體中粉塵的含量的測定對后系統(tǒng)旋風(fēng)分離器、廢熱鍋爐的設(shè)計和操作控制非常關(guān)鍵。但煤氣中粉塵含量的測定非常困難，主要表現(xiàn)在(1)高溫高壓的極端條件下進(jìn)行，取樣設(shè)備的材料性能的要求高，安全性要求高；(2)氣體中含有大量水蒸氣，易冷凝和堵塞管道；(3)煤氣中還有大量的腐蝕氣體，易造成測量系統(tǒng)腐蝕。含塵氣體粉塵濃度的測量方法可分為(I)測量粉塵重量或顆粒數(shù)的絕對濃度法，包括天平稱量法、顯微鏡或其他光學(xué)儀器的粉塵計數(shù)法；(2)相對濃度法，如3射線法、光電測塵儀等。但在高溫高壓環(huán)境中，基于等速取樣的重量分析法是唯一可以應(yīng)用的方法。專利200720088075. 5公開了ー種煤氣化合成氣粉塵測量儀，采用水洗過濾方法測定粉塵含量，該設(shè)備簡單、可靠，但只可用于低溫條件下，不能直接測量氣化爐出口氣體的塵含量，而且測量精度不高。專利200920087695. 6提出一種由取樣頭、控制閥、流量計、過濾膜組成的粉塵取樣和測量設(shè)備，但未考慮高溫、富水蒸氣條件下的氣體采樣難題。專利90212512提出了ー種高溫粉塵取樣探頭，其特點在于采用高Ni鋼制造，配有專門的反吹氣，但在高溫高壓環(huán)境下，由于材料機(jī)械性能的限制，安全性難以保障。專利200520036008提出ー種高爐煤氣粉塵取樣裝置，但使用的壓カ較低，且未考慮粉塵堵塞等問題，另外取樣過程難以保證等速取樣，測量準(zhǔn)確性有待提高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供ー種操作方便、測量準(zhǔn)確、安全性好，適用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置。本實用新型的用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置，它是由取樣管、控制閥、流量計組成，其特征在于取樣管上面有靜壓測管，取樣管與靜壓測管連接有差壓計，冷卻水夾套將取樣管和靜壓測管包裹，冷卻水夾套外固定有密封法蘭，取樣管一端開ロ，另ー端連接上截止閥和下截止閥，上截止閥與取樣管之間有反吹氣ロ，上截止閥和下截止閥之間連接一旁路，在旁路上安裝旁通氣路控制閥，下截止閥依次連接取樣筒，冷凝器，分水器，干燥器，流量控制閥和流量計。如上所述的冷卻水夾套有冷卻水夾套出水口和冷卻水夾套進(jìn)水管，冷卻水夾套進(jìn)水管深入到冷卻水夾套底部。如上所述的取樣筒內(nèi)連接有過濾管，過濾管的孔徑小于10 Pm。如上所述的冷凝器有冷凝器出水口和冷凝器進(jìn)水ロ。[0009]如上所述的分水器的上部有不凝氣出ロ，底部是冷凝水出ロ。[0010]本發(fā)明粉塵取樣和測量的裝置應(yīng)用步驟如下(I)粉塵取樣和測量的裝置通過密封法蘭連接在高溫高壓氣體管路上，保證取樣管開ロ正對氣體流動方向，并關(guān)閉所有閥門；(2)從冷卻水夾套進(jìn)水管給冷卻水夾套、冷凝器進(jìn)水口給冷凝器通入冷卻水；通過反吹氣ロ吹掃取樣管，防止堵塞；(3)取樣器中放入恒重的不銹鋼過濾管，然后密封取樣器；(4)打開上截止閥，控制旁通氣路控制閥的開度，調(diào)節(jié)取樣管氣量，根據(jù)差壓計判斷取樣管和靜壓測管的靜壓差，實現(xiàn)靜壓平衡的等速取樣；調(diào)節(jié)冷卻水夾套的冷卻水量，使取樣系統(tǒng)的氣體溫度低于400°C，但高于氣體的露點溫度，防止水蒸汽冷凝；(5)打開流量控制閥和下截止閥，關(guān)閉旁通氣路控制閥，使取樣氣體流過取樣器，氣體中的粉塵被過濾管捕集，打開旁通氣路控制閥，并調(diào)節(jié)其開度，保證等速取樣，通過流量計記錄氣體流量，同時在旁通氣路末端記錄氣體溫度和壓力。(6)取樣10 60min后，依次關(guān)閉上截止閥、下截止閥和流量控制閥，打開取樣器，取出過濾管，稱量過濾管重量，利用差減法，得出粉塵重量，再根據(jù)氣體流量，計算氣體中的粉塵含量；(7)從分水器收集冷凝水量，再根據(jù)氣體流量，計算氣體中的水蒸汽含量。本實用新型具有以下技術(shù)優(yōu)點(I)采用等靜壓等速取樣方法，可準(zhǔn)確調(diào)控取樣氣量，測試結(jié)果準(zhǔn)確；(2)取樣管外部有冷卻水夾套，可取樣管冷卻氣體至400°C，克服高溫高壓極端條件下的取樣管材質(zhì)和閥門要求高的難題，保證取樣系統(tǒng)安全性；(3)流動氣體靜壓測管并列位于取樣管上部，減少粉塵進(jìn)入和阻塞靜壓管，且取樣管和靜壓管后部有反吹氣管，防止管道堵塞；(4)粉塵收集后的氣體經(jīng)冷卻、冷凝水分離、干燥后，計量取樣氣量，可避免水蒸氣冷凝造成的氣體流量測試?yán)щy，同步測量氣體含水量。本發(fā)明可用于高溫煤氣化過程中粉塵濃度的測量，也可用于相關(guān)能源化工領(lǐng)域含塵氣體粉塵濃度的測量。

圖I是實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，I是取樣管；2是靜壓測管；3是密封法蘭；4是冷卻水夾套；5是冷卻水夾套出水ロ ；6是冷卻水夾套進(jìn)水管；7是差壓計；8是反吹氣ロ ；9是上截止閥；10是下截止閥；11是取樣筒；12是過濾管；13是冷凝器出水ロ ；14是冷凝器進(jìn)水口 ；15是冷凝器；16是分水器；17是干燥器；18流量控制閥；19是流量計；20是旁通氣路控制閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做出進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。實施例I一種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置是伸入到氣流管道中的取樣管1，位于取樣管I上部的靜壓測管2，取樣管I與靜壓測管2連接有差壓計7，冷卻水夾套4將取樣管I和靜壓測管2包裹，冷卻水夾套4外固定有密封法蘭3，冷卻水夾套4有冷卻水夾套出水ロ 5和冷卻水夾套進(jìn)水管6，冷卻水夾套進(jìn)水管6深入到冷卻水夾套4底部，取樣管I 一端開ロ，另一端連接上截止閥9和下截止閥10，上截止閥9與取樣管I之間有反吹氣ロ 8，上截止閥9和下截止閥10之間連接ー旁路，在旁路上安裝旁通氣路控制閥20，下截止閥10依次連接取樣筒11，冷凝器15，分水器16，干燥器17，流量控制閥18和流量計19。在取樣管11內(nèi)連接有過濾管12，過濾管12的孔徑小于IOy m。冷凝器15有冷凝器出水ロ13和冷凝器進(jìn)水ロ 14。分水器16的上部有不凝氣出ロ，底部是冷凝水出ロ。本發(fā)明裝置的應(yīng)用為I.粉塵取樣裝置通過密封法蘭3連接在高溫高壓氣體管路上，保證取樣管I開ロ正對氣體流動方向，并關(guān)閉所有閥門；2.冷卻水夾套4、冷凝器15分別從冷卻水夾套進(jìn)水管6和冷凝器進(jìn)水口 14通入冷卻水；通過反吹氣ロ 8，吹掃取樣管，防止堵塞；3.取樣筒11中放入恒重的不銹鋼過濾管12 (孔徑為8 y m)，然后密封取樣筒11。4.打開上截止閥9，控制旁通氣路控制閥20開度，調(diào)節(jié)取樣管I氣量，根據(jù)差壓計7判斷取樣管I和靜壓管2靜壓差，實現(xiàn)靜壓平衡的等速取樣；調(diào)節(jié)冷卻水夾套4水量，使取樣系統(tǒng)的氣體溫度為300°C，但高于氣體的露點溫度，防止水蒸汽冷凝；5.打開流量控制閥18和下截止閥10，關(guān)閉旁通氣路控制閥20，使取樣氣體流過取樣筒11，氣體中的粉塵被過濾管12捕集，調(diào)節(jié)流量控制閥18開度，保證等速取樣，通過流量計19,記錄氣體流量，同時記錄氣體溫度和壓カ；6.取樣10 60min后，依次關(guān)閉上截止閥9、下截止閥10和流量控制閥18，打開
取樣筒11，取出過濾管12，稱量過濾管12重量，利用差減法，得出粉塵重量，再根據(jù)氣體流量，計算氣體中的粉塵含量。7.從分水器16收集冷凝水量，再根據(jù)氣體流量，計算氣體中的水蒸汽含量。
權(quán)利要求1.一種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置，它是由取樣管(I)、控制閥(18)、流量計(19)組成，其特征在于取樣管(I)上部有靜壓測管(2)，取樣管(I)與靜壓測管(2)連接有差壓計(7)，冷卻水夾套⑷將取樣管⑴和靜壓測管(2)包裹，冷卻水夾套⑷外固定有密封法蘭(3)，取樣管(I) 一端開ロ，另一端連接上截止閥(9)和下截止閥(10)，上截止閥(9)與取樣管⑴之間有反吹氣ロ(8)，上截止閥(9)和下截止閥(10)之間連接一旁路，在旁路上安裝旁通氣路控制閥(20)，下截止閥(10)依次連接取樣筒(11)，冷凝器(15)，分水器(16)，干燥器(17)，流量控制閥(18)和流量計(19)。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置，其特征在于所述的冷卻水夾套(4)有冷卻水夾套出水ロ(5)和冷卻水夾套進(jìn)水管出)，冷卻水夾套進(jìn)水管(6)深入到冷卻水夾套(4)底部。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置，其特征在于所述的取樣筒(11)內(nèi)連接有過濾管(12),過濾管(12)的孔徑小于ΙΟμπι。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置，其特征在于所述的冷凝器(15)有冷凝器出水ロ(13)和冷凝器進(jìn)水口(14)。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置，其特征在于所述的分水器(16)的上部有不凝氣出口，底部是冷凝水出口。
專利摘要一種用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的裝置是由取樣管(1)、控制閥(18)、流量計(19)組成，其特征在于取樣管(1)上部有靜壓測管(2)，取樣管(1)與靜壓測管(2)連接有差壓計(7)，冷卻水夾套(4)將取樣管(1)和靜壓測管(2)包裹，冷卻水夾套(4)外固定有密封法蘭(3)，取樣管(1)一端開口，另一端連接上截止閥(9)和下截止閥(10)，上截止閥(9)與取樣管(1)之間有反吹氣口(8)，上截止閥(9)和下截止閥(10)之間連接一旁路，在旁路上安裝旁通氣路控制閥(20)，下截止閥(10)依次連接取樣筒(11)，冷凝器(15)，分水器(16)，干燥器(17)，流量控制閥(18)和流量計(19)。本實用新型具有操作方便、測量準(zhǔn)確、安全性好，適用于高溫高壓氣體中粉塵取樣和測量的優(yōu)點。
文檔編號G01N1/22GK202393629SQ201120493738
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者房倚天, 方惠斌, 楊金權(quán), 董立波, 趙建濤, 黃戒介 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所