CN103234793A - 一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，包括样品采样探头、冷却系统和过滤系统，所述冷却系统包括初级冷却器和后级冷却器；所述过滤系统包括滤网过滤器、膜过滤器、分子筛过滤器和聚结过滤器。采用本发明的结构，样品通过三级冷却系统，由高温高压变为低温低压的液态样品，如冷却失效，过温保护装置自动切断样品保护后级部分，以此可确保整个冷却系统的正常工作。完成冷却后的样品，通过单向阀进入连续气提器，连续气提器内样品被惰性气体混合置换，混合置换后的惰性气体进入剩余三级过滤，经过多级冷却、除水、除尘过滤的样品，可确保达到进入分析仪表前的温度、含水量和含尘量的要求，分析仪表通过气体含量可知换热器是否损坏。

Description

一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统

技术领域

本发明涉及一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统。

背景技术

对于连续运行的气体与蒸汽换热装置，换热装置壳层泄露的在线检测很困难，传统的检测手段只能检测干燥、常温的气体，不能直接检测高温、高湿的水蒸气，必需使用预处理系统，而蒸汽换热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，目前市面上还没有对于高温水蒸气中微量气体处理，或者还不能达到理想的状态，气体没有置换或置换不充分、效率低，并且不能很好的控制样品出口蒸汽和液体含量，因样品中水含量过高而造成仪表测量不准，甚至危及到分析仪器的安全使用。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种适用于高温水蒸气的换热装置在线分析样品预处理系统。

本发明的技术方案是这样实现的：一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，包括样品采样探头、冷却系统和过滤系统，其特征在于：

所述冷却系统包括初级冷却器和后级冷却器；

所述过滤系统包括滤网过滤器、膜过滤器、分子筛过滤器和聚结过滤器；

所述样品采样探头与初级冷却器进口连通，初级冷却器出口通过带阀门的管道与后级冷却器进口连通，所述滤网过滤器设置在连接初级冷却器和后级冷却器的管道上，所述后级冷却器出口通过管道与连续气提器进口连通，所述连续气提器的出口通过管道与分子筛过滤器进口连通，所述膜过滤器设置在连接分子筛过滤器和连续气提器的管道上，所述分子筛过滤器的出口通过管道与聚结过滤器进口连通，所述聚结过滤器的出口通过管道与分析仪表连接。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述预处理系统还包括过温保护系统，所述过温保护系统包括一级过温保护装置和二级过温保护装置，所述一级过温保护装置与后级冷却器连通，所述二级过温保护装置设置在后级冷却器与连续气提器连通的管道上；所述一级过温保护装置包括压力表和温度计，所述二级过温保护装置包括安全阀和气动两通阀，所述安全阀出口与气动两通阀的驱动气接口连通。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述后级冷却器分为两级，第一级后级冷却器的进口与初级冷却器连接，第一级后级冷却器的出口通过管道与第二级后级冷却器的进口连通，所述第二级后级冷却器的出口通过管道与连续气提器连通。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述连续气提器包括气液分离罐以及设置在气液分离罐下端且与其连通的套筒，所述套筒的截面积小于气液分离罐的截面积，在所述气液分离罐上端设置有样品进口组件和样品出口组件，在所述套筒下端设置有驱动气进口组件，在套筒侧面设置有液体排放口组件，所述驱动气进口组件置于套筒内的进气口端位置高于所述液体排放口组件。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其在所述气液分离罐上部侧面设置有溢流口组件，所述溢流口组件设置在气液分离罐高度的3/4处。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述套筒、样品进口组件、样品出口组件以及溢流口组件分别与气液分离罐通过锥螺纹连接密封。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述气液分离罐的样品进口组件通过设置有单向阀的管道与后级冷却器连接，所述套筒下端设置的驱动气进口组件依次通过单向阀、针阀、过滤减压阀和两通旋塞阀与惰性气体发生器连接，所述套筒侧面设置的液体排放口组件通过球阀与积液罐连通，所述积液罐下部出液口与自动排液阀连接，所述气液分离罐的样品出口组件通过自动排气阀与膜过滤器连接。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述膜过滤器的旁路出口与分离罐连接，所述分离罐的出口设置有流量计。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述初级冷却器和后级冷却器的冷却剂进口采用针阀，其冷却剂出口采用旋塞阀；在连接分子筛过滤器与聚结过滤器的管道上设置有三通球阀和压力表，在连接聚结过滤器与分析仪表的管道上设置有流量计。

本发明所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其所述分子筛过滤器采用两个三通球阀切换方式连接。

采用以上结构的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，样品通过三级冷却系统，由高温高压变为低温低压的液态样品，每级冷却量可通过冷却剂入口针阀调节，如冷却失效，过温保护装置自动切断样品保护后级部分，以此可确保整个冷却系统的正常工作。完成冷却后的样品，通过单向阀，进入连续气提器，连续气提器内样品被惰性气体混合置换，混合置换后的惰性气体通过自动排气阀进入到后部剩余三级过滤，经过多级冷却、除水、除尘过滤的样品，可以确保达到进入分析仪表前的温度、含水量和含尘量的要求。

附图说明

图1和图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明中连续气提器的结构示意图。

图中标记：1为样品采样探头，2为初级冷却器，3a为第一级后级冷却器，3b为第二级后级冷却器，4为滤网过滤器，5为膜过滤器，6为分子筛过滤器，7为聚结过滤器，8为连续气提器，9为分析仪表，10为压力表，11为温度计，12为安全阀，13为气动两通阀，14为气液分离罐，15为套筒，16为样品进口组件，17为样品出口组件，18为驱动气进口组件，19为液体排放口组件，20为溢流口组件，21为单向阀，22为针阀，23为过滤减压阀，24为两通旋塞阀，25为球阀，26为积液罐，27为自动排液阀，28为自动排气阀，29为分离罐，30为流量计，31为三通球阀，32为旋塞阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，包括样品采样探头1、冷却系统、过滤系统以及过温保护系统。所述冷却系统包括初级冷却器2和后级冷却器；所述过滤系统包括滤网过滤器4、膜过滤器5、分子筛过滤器6和聚结过滤器7；所述过温保护系统包括一级过温保护装置和二级过温保护装置。

其中，所述样品采样探头1与初级冷却器2进口连通，初级冷却器2出口通过带阀门的管道与后级冷却器进口连通，所述初级冷却器2和后级冷却器的冷却剂进口采用针阀22，其冷却剂出口采用旋塞阀32，所述滤网过滤器4设置在连接初级冷却器2和后级冷却器的管道上，所述后级冷却器分为两级，第一级后级冷却器3a的进口与初级冷却器2连接，第一级后级冷却器3a的出口通过管道与第二级后级冷却器3b的进口连通，所述第二级后级冷却器3b的出口通过管道与连续气提器8连通。所述一级过温保护装置与后级冷却器连通，所述二级过温保护装置设置在后级冷却器与连续气提器8连通的管道上；所述一级过温保护装置包括压力表10和温度计11，所述二级过温保护装置包括安全阀12和气动两通阀13，所述安全阀12出口与气动两通阀13的驱动气接口连通。

如图3所示，所述连续气提器8包括气液分离罐14以及设置在气液分离罐14下端且与其连通的套筒15,所述套筒与气液分离罐通过螺纹连接在一起，拆卸十分方便，所述套筒15的截面积小于气液分离罐14的截面积，在所述气液分离罐14上端设置有样品进口组件16和样品出口组件17，在所述气液分离罐14上样品出口处设置有过滤器组件，对样品气体进行过滤处理，保证分析仪表正常、稳定的运行。在所述气液分离罐14上部侧面设置有溢流口组件20,所述溢流口组件20设置在气液分离罐14高度的3/4处，溢流口的设置能够有效防止在套筒上液体排放口排放不畅的情况下，液体样品进入分析仪表的现象；在所述套筒15下端设置有驱动气进口组件18，在套筒15侧面设置有液体排放口组件19，所述驱动气进口组件18置于套筒15内的进气口端位置高于所述液体排放口组件19，所述套筒15、样品进口组件16、样品出口组件17以及溢流口组件20分别与气液分离罐14通过锥螺纹连接密封。其中，所述气液分离罐14和套筒15为有机玻璃材质制成，具有可视功能，能够方便观察和维护。

其中，所述气液分离罐14的样品进口组件16通过设置有单向阀21的管道与后级冷却器连接，所述套筒15下端设置的驱动气进口组件18依次通过单向阀21、针阀22、过滤减压阀23和两通旋塞阀24与惰性气体发生器连接，所述套筒15侧面设置的液体排放口组件19通过球阀25与积液罐26连通，所述积液罐26下部出液口与自动排液阀27连接，所述气液分离罐14的样品出口组件17通过自动排气阀28与膜过滤器5连接。

连续气提器的工作原理:如图3所示，经过三级冷却后的液体样品从气提器的样品进口进入到气提器中，在气液分离罐内液体达到一定量后，连续气提器下部的液体排放口打开，样品进口进液，排放口排液，使气液分离罐内液体保持在规定量，防止液体样品进入分析仪表，同时满足气提器提取的连续性。通过气液分离罐把液体和气体分离，套筒下端的驱动气随后把分离后的气体样品从样品出口经过滤后排出，溢流口的设置有效地抑制了连续气提器下端排放不畅的情况，防止了液体样品进入分析仪表。气体样品通过过滤后附着在样品出口处设置的过滤器组件上的杂质，通过后续气体样品的冲刷落入到液体样品中，随液体排放口或溢流口排出气提器，起到自清洗的作用。

其中，所述连续气提器8的出口通过管道与分子筛过滤器6进口连通，所述分子筛过滤器6采用两个三通球阀31切换方式连接，所述膜过滤器5设置在连接分子筛过滤器6和连续气提器8的管道上，所述膜过滤器5的旁路出口与分离罐29连接，所述分离罐29的出口设置有流量计30，所述分子筛过滤器6的出口通过管道与聚结过滤器7进口连通，在连接分子筛过滤器6与聚结过滤器7的管道上设置有三通球阀31和压力表10，所述聚结过滤器7的出口通过管道与分析仪表9连接，在连接聚结过滤器7与分析仪表9的管道上设置有流量计30。

本发明的工作原理：换热器出口高温蒸汽样品经管道取出，通过一个球阀，进入初级冷却器，冷却剂可选10至40℃，经过一级冷却后，通过伴热管线进入一级过滤，过滤采用90um的滤网过滤器，然后进入二级、三级冷却器。

三级冷却器出口出来的样品连接至过温保护装置，当样品温度超过60℃时，过温保护自动切断样品。

通过三级冷却、过温保护后，样品将达到以下指标：样品温度：10至40℃；样品状态：主要为液态，杂质颗粒≤90um。

通过以上处理转化为全液态的样品，进入连续气提器，同时连续气提器内通入N₂或惰性气体，将液态样品中所含的其它泄露气体置换提取出来，通过自动排气阀，进入到超压保护阀，保护样品压力低于0.25MPa，然后进入到后续处理。

混合置换后的N₂或惰性气体通过剩余三级过滤，经过多级冷却、除水、除尘过滤的样品，可以确保达到进入分析仪表前的温度、含水量和含尘量的要求。

采用本发明，蒸汽换热装置样品经过本系统处理后，样品气在进分析仪表前将达到以下指标：压力：0至0.25MPa，温度：10至40℃，水含量≤1PPm，杂质颗粒≤0.5μm，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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，包括样品采样探头（1）、冷却系统和过滤系统，其特征在于：

所述冷却系统包括初级冷却器（2）和后级冷却器；

所述过滤系统包括滤网过滤器（4）、膜过滤器（5）、分子筛过滤器（6）和聚结过滤器（7）；

所述样品采样探头（1）与初级冷却器（2）进口连通，初级冷却器（2）出口通过带阀门的管道与后级冷却器进口连通，所述滤网过滤器（4）设置在连接初级冷却器（2）和后级冷却器的管道上，所述后级冷却器出口通过管道与连续气提器（8）进口连通，所述连续气提器（8）的出口通过管道与分子筛过滤器（6）进口连通，所述膜过滤器（5）设置在连接分子筛过滤器（6）和连续气提器（8）的管道上，所述分子筛过滤器（6）的出口通过管道与聚结过滤器（7）进口连通，所述聚结过滤器（7）的出口通过管道与分析仪表（9）连接。

2.根据权利要求1所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述预处理系统还包括过温保护系统，所述过温保护系统包括一级过温保护装置和二级过温保护装置，所述一级过温保护装置与后级冷却器连通，所述二级过温保护装置设置在后级冷却器与连续气提器（8）连通的管道上；所述一级过温保护装置包括压力表（10）和温度计（11），所述二级过温保护装置包括安全阀（12）和气动两通阀（13），所述安全阀（12）出口与气动两通阀（13）的驱动气接口连通。

3.根据权利要求2所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述后级冷却器分为两级，第一级后级冷却器（3a）的进口与初级冷却器（2）连接，第一级后级冷却器（3a）的出口通过管道与第二级后级冷却器（3b）的进口连通，所述第二级后级冷却器（3b）的出口通过管道与连续气提器（8）连通。

4.根据权利要求1、2或3所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述连续气提器（8）包括气液分离罐（14）以及设置在气液分离罐（1）下端且与其连通的套筒（15），所述套筒（15）的截面积小于气液分离罐（14）的截面积，在所述气液分离罐（14）上端设置有样品进口组件（16）和样品出口组件（17），在所述套筒（15）下端设置有驱动气进口组件（18），在套筒（15）侧面设置有液体排放口组件（19），所述驱动气进口组件（18）置于套筒（15）内的进气口端位置高于所述液体排放口组件（19）。

5.根据权利要求4所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：在所述气液分离罐（14）上部侧面设置有溢流口组件（20），所述溢流口组件（20）设置在气液分离罐（14）高度的3/4处。

6.根据权利要求5所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述套筒（15）、样品进口组件（16）、样品出口组件（17）以及溢流口组件（20）分别与气液分离罐（14）通过锥螺纹连接密封。

7.根据权利要求4所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述气液分离罐（14）的样品进口组件（16）通过设置有单向阀（21）的管道与后级冷却器连接，所述套筒（15）下端设置的驱动气进口组件（18）依次通过单向阀（21）、针阀（22）、过滤减压阀（23）和两通旋塞阀（24）与惰性气体发生器连接，所述套筒（15）侧面设置的液体排放口组件（19）通过球阀（25）与积液罐（26）连通，所述积液罐（26）下部出液口与自动排液阀（27）连接，所述气液分离罐（14）的样品出口组件（17）通过自动排气阀（28）与膜过滤器（5）连接。

8.根据权利要求7所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述膜过滤器（5）的旁路出口与分离罐（29）连接，所述分离罐（29）的出口设置有流量计（30）。

9.根据权利要求1所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述初级冷却器（2）和后级冷却器的冷却剂进口采用针阀（22），其冷却剂出口采用旋塞阀（32）；在连接分子筛过滤器（6）与聚结过滤器（7）的管道上设置有三通球阀（31）和压力表（10），在连接聚结过滤器（7）与分析仪表（9）的管道上设置有流量计（30）。

10.根据权利要求1所述的蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，其特征在于：所述分子筛过滤器（6）采用两个三通球阀（33）切换方式连接。

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