CN102494980A

CN102494980A - 一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置

Info

Publication number: CN102494980A
Application number: CN2011104156180A
Authority: CN
Inventors: 刘德礼; 黄晓卫; 金伟; 夏兴祥; 劳家仁
Original assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Current assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，由依次连接的取样模块、冷却模块、吹扫模块、收集模块和计量模块组成，待测含尘气体由待测管道进入取样模块，经冷却模块降温后再通过吹扫模块到达收集模块，粉尘在收集模块中被收集，最后干净气体流经计量模块计量并放空。与现有技术相比，本发明结合取样、冷却、吹扫、收集和计量五种功能，可根据现场工况实时调节，具有良好的适应性，解决了高温带压条件下含尘气流的测定难点，而且还确保了测定工作的连续性。

Description

一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置

技术领域

本发明涉及一种工业粉体输送或含尘气流流动过程中的即时浓度测定与取样技术，尤其是涉及一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，针对粉煤气化流化床反应器进出口高温带压粉尘浓度的测定与取样。

背景技术

目前，粉尘浓度测定主要用于安全环保工作，旨在通过浓度测定与取样分析对工作环境进行安全评估。

专利公开号为1108764的发明专利《废气中粉尘浓度自动测定装置》讲述了一种针对加热炉、锅炉等设备的废气排放的自动测定设备，主要为了防止大气污染和防止公害。该设备主要由粉尘采集装置、流量测定装置、过滤滤纸供给粉尘称量装置、以及用于控制上述装置运行的控制装置。

专利公开号为201051547的实用新型专利《烟气粉尘和特性气体同时在线监测装置》讲述了一种集烟气粉尘和特性气体与一体的在线监测装置，该装置不仅能够测定烟气的粉尘浓度，而且能够测定相应气体成分和特性。

本发明主要针对工业上粉体输送和流化床反应器进出口气固两相流的粉尘浓度测定，该工况具有含尘浓度高，操作环境恶劣等特点，目前尚无相关学术报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能且操作安全平稳的高温带压粉尘浓度测定及取样装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，由依次连接的取样模块、冷却模块、吹扫模块、收集模块和计量模块组成，待测含尘气体由待测管道进入取样模块，经冷却模块降温后再通过吹扫模块到达收集模块，粉尘在收集模块中被收集，最后干净气体流经计量模块计量并放空。

所述的取样模块包括依次连接的取样管、套管及活套法兰，所述的套管中填装有确保采样过程无泄漏的填料，所述的活套法兰可拆卸，用于对样品进行多次测定。

所述的冷却模块采用逆流换热，使气体温度降到可操作范围之内的冷却组件，包括冷却腔体、冷却水出口、冷却水进口及散热翅片，所述的冷却腔体的中部穿设取样管，所述的冷却水出口设在冷却腔体的上部，所述的冷却水进口设在冷却腔体的下部，所述的散热翅片设在冷却腔体内，分布在取样管的四周，呈90°分布。

所述的吹扫模块为外接高压氮气的三通和相应阀门组件。

所述的吹扫模块在装置发生堵塞时启用，通过高压氮气对装置内的管道进行吹扫，有效防止测定系统堵塞。

所述的收集模块由经管道连接的旋风分离器和过滤器组成，在测定过程中，大颗粒粉尘被取样旋风分离器捕集，其余粉尘被过滤器收集，分级收集能够避免大量粉尘都集中在过滤器中而造成气体阻力过大损坏设备，确保测定连续性。

所述的旋风分离器包括出口、进口，分离器主体、快开连接、灰斗及球阀，所述的出口及进口设在顶部，旋风分离器的出口经管道与过滤器连接，所述的分离器主体、快开连接、灰斗及球阀自上而下依次连接。

所述的过滤器包括顶部接管、滤芯、过滤器主体及底部接管，所述的顶部接管的上端与连接旋风分离器出口的管道连接，下端连接滤芯，该滤芯设在过滤器主体内，所述的底部接管连接在过滤器主体的下端。

所述的计量模块为浓度测定仪，该仪器集转子流量计、累积流量计、秒表等于一体。在测定时，可通过调节球阀的开度，保证转子流量计在平稳状态，确保等速取样。一定时间内的气体体积流量由累计流量计读取，由于被测气体介质可能为有毒有害气体(煤气)，尾气用橡皮导管输送到远处放空。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明结合取样、冷却、吹扫、收集和计量五种功能模块，模块功能鲜明，可根据现场工况实时调节，具有良好的适应性。如果在常温条件下测定，可拆去冷却模块；如果所测粉尘浓度不高，可以直接拆去收集装置中的旋风分离器。

(2)本发明主要特点在于解决了高温带压条件下含尘气流的测定难点，通过一个小型换热器，使被测含尘气体达到安全可操作温度。

(3)本发明在粉尘收集模块上，采用分级收集，确保所有通过该装置的粉尘被完全收集，单独采用旋风分离器收集，细颗粒粉尘容易逃脱，单独采用过滤器收集，容易引起系统阻力过大而破坏滤筒。

(4)本发明在收集冷却模块和收集模块之间设置一吹扫模块，通过阀门的调节能够有效防止测量设备堵塞，确保了测定工作的连续性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为冷却模块的局部结构示意图；

图3为旋风分离器的结构示意图；

图4为过滤器的结构示意图。

图中，1为取样管、2为套管、3为球阀a、4为球阀b、5为旋风分离器、51为出口、52为进口、53为分离器主体、54为快开连接、55为灰斗、56为球阀、6为过滤器、61为顶部接管、62为滤芯、63为过滤器主体、64为底部接管、7为计量模块、8为待测管道、9为活套法兰、10为冷却模块、101为冷却水出口、102为散热翅片、103为冷却水进口、104为冷却腔体、11为球阀c。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其结构如图1所示，由依次连接的取样模块、冷却模块、吹扫模块、收集模块和计量模块组成，待测含尘气体由待测管道进入取样模块，经冷却模块降温后再通过吹扫模块到达收集模块，粉尘在收集模块中被收集，最后干净气流流经计量模块计量并放空。

其中，取样模块包括依次连接的取样管1、套管2及活套法兰9，套管2中填装有确保采样过程无泄漏的填料，活套法兰9可拆卸，用于对样品进行多次测定。

冷却模块10采用逆流换热，使气体温度降到可操作范围之内的冷却组件，包括冷却腔体104、冷却水出口101、冷却水进口103及散热翅片102，冷却腔体的中部104穿设取样管1，冷却水出口101设在冷却腔体104的上部，冷却水进口103设在冷却腔体104的下部，散热翅片102设在冷却腔体104内，分布在取样管1的四周，呈90°分布。

吹扫模块为外接高压氮气的三通和相应阀门组件。如果取样管发生堵塞，关闭球阀b4，打开球阀a3和球阀c11，用高压氮气吹扫。如果后续系统发生堵塞，关闭球阀a3，打开球阀b4和球阀c11，用高压氮气吹扫。

收集模块由经管道连接的旋风分离器5和过滤器6组成，在测定过程中，大颗粒粉尘被取样旋风分离器5捕集，其余粉尘被过滤器6收集，分级收集能够避免大量粉尘都集中在过滤器中而造成气体阻力过大损坏设备，确保测定连续性。

其中，旋风分离器5包括出口51、进口52，分离器主体53、快开连接54、灰斗55及球阀56，出口51及进口52设在顶部，旋风分离器的出口51经管道与过滤器6连接，分离器主体53、快开连接54、灰斗55及球阀56自上而下依次连接。

过滤器6包括顶部接管61、滤芯62、过滤器主体63及底部接管64，顶部接管61的上端与连接旋风分离器出口51的管道连接，下端连接滤芯62，该滤芯62设在过滤器主体63内，底部接管64连接在过滤器主体63的下端。

计量模块7为浓度测定仪，该仪器集转子流量计、累积流量计、秒表等于一体。在测定时，可通过调节球阀的开度，保证转子流量计在平稳状态，确保等速取样。一定时间内的气体体积流量由累计流量计读取，由于被测气体介质可能为有毒有害气体(煤气)，尾气用橡皮导管输送到远处放空。

本装置结合取样、冷却、吹扫、收集和计量五种功能，解决了粉尘浓度测定与取样工作中的高温带压难题，确保浓度测定与取样工作的安全可靠运行。

在测定中，含尘气流首先进入取样管1，取样管1是插入待测管道8的内部取样点上，借助于气体压力或抽气装置吸取含尘气体样品的取样部件，该部件由薄壁不锈钢钢管制成，耐高温，管内壁光滑，过渡均匀，长度适中，管端壁面上开有小口。取样管1插入冷却模块10和待测管道8的中心，外边通过活套法兰9和带填料的套管2连接，活套法兰9连接确保取样管开口位置对准待测气体来流方向，带填料的套管2确保取样管与待测管道以及冷却装置连接的密封性，并起到隔热作用。冷却模块10的结构如图2所示，采用双通道逆流换热，装置内设置散热翅片102，通过冷却模块10后，操作温度降为常温，大大提高了测定及取样的安全性。含尘气流通过冷却模块10后通过吹扫三通，吹扫三通的作用是通过阀门的调节防止浓度测定及取样装置堵塞，以及确保多次测定与取样操作的连续性。收集模块包括一只带灰斗的旋风分离器5，如图3所示，以及过滤器6，如图4所示，旋风分离器5的作用是把含尘气流中的较大颗粒收取，并集中在灰斗中；过滤器6的作用是收集气流中剩余粉尘。通过收集模块后，含尘气流为纯净气体。最后气体经过计量模块7并放空，计量装置由温度计、转子流量计、累积流量计、秒表以及真空泵组成，通过调节转子流量计确保等速取样，即保持进入取样管开口的气流流速与待测管道内改点的气流速度相等；真空泵一般在负压工况中使用。

本发明可以通过以下来实施：

粉煤气化技术是解决世界能源供应问题的重要方向，目前粉煤气化循环反应系统已经在国内外实际生产装置中广泛应用，其固体颗粒(碳粉)在流化床反应器内是一个循环流动并参与反应的过程。为了提高炭转化率，可以通过外部旋风分离器或者布袋除尘器将未完全反应碳粉收集并送回反应器参加反应。由于整个反应过程高温、带压、封闭，这给相应工艺数据的测定带来极大困难，造成后续工艺和设备设计盲目性。本发明通过流化床反应器进出循环管道中设置测定孔，测定在线煤粉浓度等数据，并收集相应煤粉样本，用以后续粒度分析。所得数据不但可以用来评估在用工艺或设备性能，而且可以为新工艺和设备的设计带来可靠的参考。

Claims

1.一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，该装置由依次连接的取样模块、冷却模块、吹扫模块、收集模块和计量模块组成，待测含尘气体由待测管道进入取样模块，经冷却模块降温后再通过吹扫模块到达收集模块，粉尘在收集模块中被收集，最后干净气体流经计量模块计量并放空。

2.根据权利要求1所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的取样模块包括依次连接的取样管、套管及活套法兰，所述的套管中填装有确保采样过程无泄漏的填料，所述的活套法兰可拆卸，用于对样品进行多次测定。

3.根据权利要求1所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的冷却模块采用逆流换热，使气体温度降到可操作范围之内的冷却组件，包括冷却腔体、冷却水出口、冷却水进口及散热翅片，所述的冷却腔体的中部穿设取样管，所述的冷却水出口设在冷却腔体的上部，所述的冷却水进口设在冷却腔体的下部，所述的散热翅片设在冷却腔体内，分布在取样管的四周，呈90°分布。

4.根据权利要求1所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的吹扫模块为外接高压氮气的三通和相应阀门组件。

5.根据权利要求1所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的吹扫模块在装置发生堵塞时启用，通过高压氮气对装置内的管道进行吹扫。

6.根据权利要求1所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的收集模块由经管道连接的旋风分离器和过滤器组成，在测定过程中，大颗粒粉尘被取样旋风分离器捕集，其余粉尘通过过滤器收集。

7.根据权利要求6所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的旋风分离器包括出口、进口，分离器主体、快开连接、灰斗及球阀，所述的出口及进口设在顶部，旋风分离器的出口经管道与过滤器连接，所述的分离器主体、快开连接、灰斗及球阀自上而下依次连接。

8.根据权利要求6所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的过滤器包括顶部接管、滤芯、过滤器主体及底部接管，所述的顶部接管的上端与连接旋风分离器出口的管道连接，下端连接滤芯，该滤芯设在过滤器主体内，所述的底部接管连接在过滤器主体的下端。

9.根据权利要求1所述的一种高温带压粉尘浓度测定及取样装置，其特征在于，所述的计量模块为浓度测定仪，该浓度测定仪的尾部连接有放空用橡皮导管。