CN100582730C - 煤气化装置在线分析样品预处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤气化装置在线分析样品预处理系统，包括四级过滤设置，智能温度控制的旋风致冷器。一级过滤依次包括自冷管、冷却罐、自清洗冷凝脱液过滤罐，自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部设置与蒸汽管相连的反吹阀和温度传感器；二级过滤为纸介过滤器，三级过滤为自清洗三通过滤器，四级过滤为分子筛过滤器；二级和四级过滤采用了冗余结构。与温度传感器相连的温度控制器控制与旋风致冷器连接的电磁阀的开断，实现了可调节的温度控制和致冷器冷风量的智能控制。经过多级降温、除水除尘过滤的煤气化样品，可以确保样品的温度、含水量和含尘量达到进入分析仪器前的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤气化装置在线分析样品预处理系统，尤其是一种适用于高温、高水以及高尘的煤气化装置在线分析样品预处理系统。
背景技术
煤气化装置在线分析样品预处理系统作为整个在线分析系统的首要部分，其质量以及处理能力的高低，直接影响到分析周期的长短以及分析结果的准确性，目前市面上的在线分析的预处理装置对于高温、高水以及高尘的煤气化样品的降温、除水、除尘的处理还不能达到非常理想的状态，过滤时采用传统的水冷技术，效率低，采用常规的风冷模式，不能很好的控制样品出口温度，因样品中水含量过高而易解冻造成管路堵塞，严重影响了分析的准确性甚至危及到分析仪器的安全使用。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适用于高温、高水以及高尘的煤气化装置在线分析样品预处理系统。
本发明的目的是通过实施下述技术方案来实现的：
一种煤气化装置在线分析样品预处理系统，包括样品采集探针，样品过滤器和致冷器，其特征在于：所述样品过滤器采用四级过滤器，致冷器采用由与智能温度控制装置相连的旋风致冷器；一级过滤包括自清洗冷凝脱液过滤罐，二级过滤为纸介过滤器，三级过滤为自清洗三通过滤器，四级过滤为分子筛过滤器；各级过滤装置之间与管路和多个阀门相接；
所述一级过滤的冷却罐底部连接球阀，冷却罐的下部侧边设置有与自动排液阀连接的溢液口；所述自清洗冷凝脱液过滤罐底部为泥浆沉淀区，泥浆沉淀区上部的罐体上设置与自动排液阀连接的溢液口，泥浆沉淀区的底部连接球阀；所述自清洗冷凝脱液过滤罐的中部为热交换器，其由多根竖直安装的内抛光的超薄壁毛细管组成，毛细管的下部和样品采集管路相接，毛细管的上部和自清洗冷凝脱液过滤罐顶部的出气口相接；自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部设置反吹阀；所述热交换器外部与旋风致冷器的出风口相对；
所述智能温度控制装置由设置在自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部的温度传感器和温度控制器、电磁阀组成，与温度传感器相连的温度控制器控制与旋风致冷器连接的电磁阀的开断。
所述二级和三级过滤之间设置气动隔膜增压泵。
所述三级过滤的过滤器的旁通出口连接带针阀的流量计。
所述四级过滤的过滤器出口连接流量计。
所述四级过滤设计为冗余结构；前半部分过滤器选用选择性3μm分子膜过滤器，后半部分过滤器选用5A分子筛化学干燥过滤器。
所述一级过滤的自清洗冷凝脱液过滤罐前还依次设置有自冷管、冷却罐，自冷管的进气口和样品采集管路相接，出气口和冷却罐的下部相连，冷却罐的上部出气口与自清洗冷凝脱液过滤罐的热交换器毛细管的下部相连，冷却罐底部连接球阀，冷却罐的下部侧边设置有与自动排液阀连接的溢液口。
由温度传感器和温控器、电磁阀组成的温控装置，实现了可调节的温度控制和致冷器冷风量的智能控制。温控器根据温度传感器监测的煤气样品出口温度，开启和关闭电磁阀，当温度传感器监测的煤气样品出口温度过高，自动加大降温力度，反之则降低降温力度，确保样品出口温度保持在一定的可靠范围之中。
采用以上结构的煤气化装置在线分析样品预处理系统，煤气化样品进入一级过滤的自清洗冷凝脱液过滤罐的超薄壁毛细管的下部进行热交换，经过旋风致冷器零下20℃的风冷，样品中的水冷凝后顺着毛细管的内壁流入罐体底部，水中溶解的粉尘泥浆也随之被冲刷到罐体底部，达到自清洗的作用，泥浆沉淀区的下部分别与自动排液阀和球阀相连，流入泥浆沉淀区的水较多后，从泥浆沉淀区上部罐体的溢液口溢出从自动排液阀排出，当沉积的泥浆较多时，开启球阀，将泥浆排出，可防止泥浆堵塞自动排液阀；为防止冷风过量而引起热交换罐内的样品管线结冰，在罐体顶部的出口装有与蒸汽管或氮气连接的反吹阀，当样品传输管线堵塞时，可打开阀门对管线进行吹扫，确保管路畅通。
完成一级过滤被降温除尘除水的煤气化样品从自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部出气口进入到二级过滤，经过纸介滤器的过滤后，样品经增压泵加压进入到三级过滤，最后进入四级分子筛过滤器。其中二级和四级过滤均考虑了维护保养的需要，采用了冗余结构，当过滤器消耗件经过长时间使用需要更换时，可以不用停工，只需启用备用的另一套过滤器就可以保证分析正常进行。经过多级降温、除水除尘过滤的煤气化样品，可以确保达到进入分析仪器前的温度、含水量和含尘量的要求。
煤气化样品根据需要，也可以在一级过滤的自清洗冷凝脱液过滤罐前设置自冷管和冷却罐，样品经过自冷管、冷却罐，冷却后析出的水冷却罐达到冷却罐下部的溢出口部位时，通过自动排液阀排出，冷却后析出的粉尘泥浆沉淀在冷却罐的下部，当下部的泥浆沉淀较多时，从冷却罐下部连接的球阀放出；从冷却罐上部出来的煤气化样品再进入到自清洗冷凝脱液过滤罐的超薄壁毛细管的下部，增加一级过滤的降温、除尘、除水效果。
附图说明
图1是本发明的煤气化装置在线分析样品预处理系统示意图。
具体实施方式
如图1所示：
本发明的煤气化装置在线分析样品预处理系统，包括样品采集探针2，四级过滤设置，与智能温度控制装置相连的旋风致冷器17；
一级过滤依次包括自冷管3、冷却罐19、自清洗冷凝脱液过滤罐4，自冷管的进气口和样品采集管路相接，自冷管的出气口和冷却罐的下部相连，冷却罐的上部出气口与自清洗冷凝脱液过滤罐的下部相连；二级过滤为纸介过滤器7，三级过滤为自清洗三通过滤器8，四级过滤为分子筛过滤器9；各级过滤装置之间与管路和多个阀门相接。
高温高水高尘的煤气化样品1经样品采集探针2抽取，通过一个球阀进入到蛇形金属自冷管3冷却，再从自冷管的出气口流出进入冷却罐19的下部，经过冷却罐冷却，样品中析出的水和粉尘泥浆沉积在冷却罐的下部，水超过下部溢出口部位时，通过自动排液阀16排出，当下部的泥浆沉淀较多时，从冷却罐下部连接的球阀18放出。
从冷却罐上部出来的煤气化样品进入到自清洗冷凝脱液过滤罐4中部由多根竖直安装的采用内抛光的超薄壁毛细管组成的热交换器内进行热交换，经过旋风致冷器17零下20℃的风冷，样品中冷凝出来的水顺着毛细管的内壁流入罐体底部的泥浆沉淀区，水中溶解的粉尘泥浆也随之被冲刷到罐体底部，达到自清洗的作用，泥浆沉淀区的下部分别与自动排液阀16和球阀18相连，流入泥浆沉淀区的水较多后，从泥浆沉淀区上部罐体的溢液口溢出从自动排液阀排出，当沉积的泥浆较多时，开启球阀，将泥浆排出，可防止泥浆堵塞自动排液阀。
自清洗冷凝脱液过滤罐4的顶部设置温度传感器6，与温度传感器相连的温度控制器14控制与旋风致冷器17连接的电磁阀15的开断；温控器根据温度传感器监测的煤气样品出口温度，开启和关闭电磁阀，当温度传感器监测的煤气样品出口温度过高，自动加大降温力度，反之则降低降温力度，确保样品出口温度保持在一定的可靠范围之中。实现了可调节的温度控制和致冷器冷风量的智能控制。
自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部出风口设置与蒸汽或氮气连接的反吹阀5，当冷风过量而引起热交换罐内的样品管线结冰造成传输管线堵塞时，可打开反吹阀通入蒸汽或氮气对管线进行吹扫，确保管线畅通。
经过一级过滤后，样品出口处将达到以下指标：样品温度：15℃±10℃，水含量≤0.1％，杂质颗粒≤100μm；
样品随后进入二级过滤，二级过滤采用采用两套带视窗的10μm纸介过滤器7的冗余结构；当视杯内存有一定液体时，可打开手阀将其排放，经过二级过滤后，样品出口处将达到以下指标：水含量≤100PPm，杂质颗粒≤10μm，经过二级过滤的样品已较为干净。
样品通过气动隔膜增压泵13加压后，进入自清洗三通过滤器8进行三级过滤，其滤芯可以选用7μm纤维过滤芯，调节旁通出口的流量计12，可控制样品传输管线中样品的流速及三级过滤器样品出口处的压力，以达到控制样品传输时间、稳定样品出口压力，减少样品传输时间的目的，经过三级过滤后，样品出口处将达到以下指标：样品气压力≤1Kg/mm2，水含量≤100PPm，杂质颗粒≤7μm。
最后样品进入四级过滤。四级过滤器9采用前后两部分过滤，进一步降低样品中的水含量，前半部分过滤器选用选择性3μm分子膜过滤器，可将样品中的水含量降低到10PPm以下，后半部分过滤器选用5A分子筛化学干燥过滤器，可将样品中的水含量降低到0.1PPm以下，四级过滤设计为冗余结构，便于滤芯的经常更换；过滤器出口处安装有带针阀的流量计10，可将样品进表流量调节至仪表11所需流量。
采用本发明，高温高水高尘的煤气化样品经过第四级过滤后，样品气在进仪表前将将达到以下指标：水含量≤0.1PPm，杂质颗粒≤3μm，样品流量≤1L/Min。为样品分析的准确性和分析仪表的安全提供了可靠的保障。
Claims (8)
1、一种煤气化装置在线分析样品预处理系统，包括样品采集探针(2)，样品过滤器和致冷器，其特征在于：所述样品过滤器采用四级过滤器，致冷器采用由与智能温度控制装置相连的旋风致冷器(17)；
一级过滤包括自清洗冷凝脱液过滤罐(4)，二级过滤为纸介过滤器(7)，三级过滤为自清洗三通过滤器(8)，四级过滤为分子筛过滤器(9)；各级过滤装置之间与管路和多个阀门相接；
所述一级过滤的自清洗冷凝脱液过滤罐底部为泥浆沉淀区，泥浆沉淀区上部的罐体上设置与自动排液阀(16)连接的溢液口，泥浆沉淀区的底部连接球阀(18)；所述自清洗冷凝脱液过滤罐的中部为热交换器，其由多根竖直安装的内抛光的超薄壁毛细管组成，毛细管的下部和样品采集管路相接，毛细管的上部和自清洗冷凝脱液过滤罐顶部的出气口相接；自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部设置反吹阀(5)；所述热交换器外部与旋风致冷器(17)的出风口相对；
所述智能温度控制装置由设置在自清洗冷凝脱液过滤罐的顶部的温度传感器(6)和温度控制器(14)、电磁阀(15)组成，与温度传感器相连的温度控制器控制与旋风致冷器连接的电磁阀的开断。
2、如权利要求1所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：在二级和三级过滤之间设置气动隔膜增压泵(13)。
3、如权利要求2所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：三级过滤的过滤器的旁通出口连接流量计(12)。
4、如权利要求3所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：四级过滤的过滤器出风口连接带针阀的流量计(10)。
5、如权利要求1、2、3或4所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：二级过滤采用两个10μm纸介过滤器(7)并连的冗余结构。
6、如权利要求5所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：四级过滤设计为冗余结构；前半部分分子筛过滤器(9)选用选择性3μm分子膜过滤器，后半部分分子筛过滤器(9)选用5A分子筛化学干燥过滤器。
7、如权利要求1、2、3、4所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述一级过滤的自清洗冷凝脱液过滤罐(4)前还依次设置有自冷管(3)、冷却罐(19)，自冷管的进气口和样品采集管路相接，出气口和冷却罐的下部相连，冷却罐的上部出气口与自清洗冷凝脱液过滤罐的热交换器毛细管的下部相连，冷却罐底部连接球阀(18)，冷却罐的下部侧边设置有与自动排液阀(16)连接的溢液口。
8、如权利要求6所述的煤气化装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述一级过滤的自清洗冷凝脱液过滤罐(4)前还依次设置有自冷管(3)、冷却罐(19)，自冷管的进气口和样品采集管路相接，出气口和冷却罐的下部相连，冷却罐的上部出气口与自清洗冷凝脱液过滤罐的热交换器毛细管的下部相连，冷却罐底部连接球阀(18)，冷却罐的下部侧边设置有与自动排液阀(16)连接的溢液口。
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