CN104502159A - 气体采样检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体采样检测装置，气体采样检测装置包括一个闭合循环气路，所述闭合循环气路中串设有采集过滤装置(100)和采样主体部分，该采集过滤装置(100)具有与所述闭合循环气路连通的内部腔体，以及用于使内部腔体与外部粉尘环境连通的过滤通道(101)，所述采样主体部分包括用于驱动闭合循环气路中的气体流动的气泵和气体检测装置。采用气体闭环自循环取样原理，使得取样气体在一个相对封闭环境里循环，气泵未直接抽取粉尘环境的气体，这样就从根本上减小了粉尘对过滤器的污染和堵塞。更重要的是，闭合气路不会引入外界环境干扰，也不需要增加过滤外界环境干扰的过滤装置。

Description

气体采样检测装置

技术领域

本发明涉及一种适用于高粉尘浓度下的气体采样装置，属于气体采集检测领域。

背景技术

目前国内磨煤机一氧化碳监测基本都采用抽取取样分析的方法，含大量煤尘和煤粉颗粒的取样气进入取样管路，通过几级过滤去除掉取样气中的颗粒状态煤粉和煤尘，然后进入传感器腔体进行分析，之后排空。这些监测技术虽然对磨煤机一氧化碳浓度监测起到了重要作用,但也都存在着各种各样的缺点：

1，采用从磨煤机腔体中抽取气体的方式取样，煤尘和煤粉容易堵塞过滤装置，造成测量不准确。

2，传感器容易损坏，维护费用比较高。

现有技术中，为了在多粉尘的环境中进行气体取样而避免堵塞，也提供了较多的方案。如采用一个吹扫装置，对过滤器上的粉尘进行吹扫。又如申请号为200580012261.4的专利申请《用于从处理环境中抽取气体的探针和系统》，在探针中增加管状元件，进行回流喷射，以消除堵塞。

采用吹扫或者喷射的方式都属于对粉尘堵塞过滤器后的处理方式，吹扫效果不理想，无法从根本上解决粉尘堵塞问题。

申请号为201320711859.4的专利申请《仓储粮食霉变气味分布式采样装置》提供了另外一种思路，该方案中，为了从粮仓中进行气体取样，采样点设于粮堆中，采样器安装在粮堆外，将采样点，采样器，气泵通过主管道连通，而主管道的两端均与外界大气连通。通过外界气体流动输送霉变气味，避免了抽气产生的负压带来的粉尘和管道堵塞。

但是，这种方案会引入外界大气环境的干扰，测量结果不够准确；为了避免外界大气环境的干扰，还必须在进气出安装过滤装置，增加了结构复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体采样装置，用以解决现有技术无法从根本上解决粉尘堵塞问题，或者是引入外界大气环境干扰的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种气体采样检测装置，包括一个闭合循环气路，所述闭合循环气路中串设有采集过滤装置(100)和采样主体部分，该采集过滤装置(100)具有与所述闭合循环气路连通的内部腔体，以及用于使内部腔体与外部粉尘环境连通的过滤通道(101)，所述采样主体部分包括用于驱动闭合循环气路中的气体流动的气泵和气体检测装置。

所述采集过滤装置(100)连接有吹扫气路。

所述闭合循环气路中设有一个吹扫控制阀，吹扫控制阀具有吹扫气进气口。

所述吹扫控制阀为三通阀，该三通阀具有第一、第二和第三气口，第一气口为所述吹扫气进气口，第二气口通过所述闭合循环气路的相应气路段连通所述采集过滤装置(100)的内部腔体，第三气口通过所述闭合循环气路的相应气路段连通所述采样主体部分；该三通阀具有与循环闭合气路的吹扫状态对应的第一工位和与循环闭合气路的采样检测状态对应的第二工位；在第一工位，第一气口、第二气口连通，第三气口封闭；在第二工位，第一气口封闭，第二、第三气口连通。

所述闭合循环气路中还设有封堵阀(8)，该封堵阀(8)设于除所述第二气口的对应气路段之外的闭合循环气路部分；在所述吹扫状态，该封堵阀关闭，在所述采样检测状态，该封闭阀导通。

采集过滤装置(100)设有用于与所述闭合循环气路连通的进气口和出气口；所述吹扫控制阀(2)设于所述出气口与采样主体部分之间，所述封堵阀(8)设于所述进气口与采样主体部分之间。

所述采样主体部分还包括处于气泵上游的冷凝器(5)。

所述气体检测装置处于气泵下游。

所述气体检测装置包括罩体(602)，罩体一端设置气体传感器，另一端设置取样腔体，取样腔体连通所述闭合循环气路，气体传感器上还设有用于过滤进入气体传感器的纳米过滤器(601)。

所述气体传感器为一氧化碳浓度传感器(600)。

本发明的方案，气体在取样环境内部微正压作用下通过扩散运动进入采集过滤装置的内部腔体，在气泵的作用下，管路形成一个闭环的气体通道，通过待采样气体的不断扩散，管道内部的闭环气最终会达到待采样气体的实际值，达到了实际测量的目的。采用气体闭环自循环取样原理，使得取样气体在一个相对封闭环境里循环，气泵未直接抽取粉尘环境的气体，这样就从根本上减小了粉尘对过滤器的污染和堵塞。更重要的是，闭合气路不会引入外界环境干扰，也不需要增加过滤外界环境干扰的过滤装置，结构简单，效果拔群。

进一步的，增加吹扫设备，优化除尘效果。吹扫的管路与闭合循环管路共用，采用控制阀进行控制状态的切换，能够简化设备构造。设置封堵阀，能够保证吹扫压力，优化吹扫效果。

进一步的，气体检测装置前增加了纳米过滤器，只允许气体通过，固体颗粒和水均无法通过，从而达到保护气体检测装置的目的。

进一步的，闭合循环管路中的冷凝器能够去除水分、恒定温度，对气体检测装置起到保护作用。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构原理图；

图2是本发明实施例2的采样检测状态原理图；

图3是本发明实施例2的吹扫状态原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明为气体采样检测装置，适用于粉尘环境中的气体采样，并不限定何种粉尘环境和何种待采样气体。

具体的，下面以火电厂磨煤机的一氧化碳采样为例进行说明。

实施例1

如图1所示的气体采样检测装置，用于磨煤机一氧化碳采样。其包括一个闭合循环气路，闭合循环气路中串设有采集过滤装置100和采样主体部分。该采集过滤装置100具有与闭合循环气路连通的内部腔体，以及用于使内部腔体与外部粉尘环境连通的过滤通道101。采样主体部分包括用于驱动闭合循环气路中的气体流动的气泵4和气体检测装置。

过滤通道101为采集过滤装置100内部腔体外围设的过滤器，本发明的主要目的即减小粉尘对该过滤器的污染和堵塞。

气泵4采用真空气泵，如隔爆真空气泵。

采集过滤装置100安装在磨煤机顶部，一氧化碳气体在磨煤机内部微正压作用下通过扩散运动进入采集过滤装置100，真空气泵的作用下，在取样管路中形成上述闭合循环气路。通过一氧化碳的不断扩散，取样管道内部的闭环气最终会达到一氧化碳的实际值，达到了实际测量的目的。

气泵4上游有冷凝器5，去除掉气体中的水分使取样气体温度保持在相对恒定的范围内，保证了传感器取样的准确和对气泵4的保护。

测量时，一氧化碳气体通过过滤器101扩散进入收集装置100，在真空气泵4的作用下，扩散到采集过滤装置100内部腔体的一氧化碳气体进入闭合循环气路，被气流带走，气流走向如图1中箭头所示。带有取样气的气流通过管路41进入冷凝器5去除掉水分、恒定温度，气流沿管路43进入真空气泵4后通过管路44进入传感器取样罩602的取样腔体，由于直接吹传感器600使得反应速度极快，所以取样腔体布置在传感器600的下侧；为了避免取样气未滤除干净的水汽和煤尘对传感器600的损害，传感器600与取样腔体之间安装有纳米过滤器601，纳米过滤器601只允许气体通过，固体颗粒和水均无法通过，从而起到保护传感器的作用。取样气从传感器取样罩602侧面口排出沿管路45返回采集过滤装置100形成回路，在真空气泵5的不断作用下，一氧化碳气体被源源不断的送入传感器取样罩602中，从而达到了一氧化碳测量的目的。

以上实施例中，关键特征是采集过滤装置100与气泵4、气体检测装置形成闭合循环气路。其他许多特征，都可以进行替换甚至省略。

如：如图1的实施例1中，采集过滤装置100整体安装在粉尘环境中，即磨煤机腔体内部。作为其他实施方式，也可以将采集过滤装置100与磨煤机外部设备固定安装，仅将过滤通道101保留在磨煤机内部的粉尘环境中。采集过滤装置100的形状也不限定为图1所示的圆柱形状，也可以采用其他形状。

再如：气体检测装置也可以采用其他形式，例如将取样腔体、传感器设置在取样罩的左右两端。或者直接在气路中安装气体传感器。

又如：在要求不严格的场合，可以省略冷凝器，或者在需要一定温度的场合增加加热器对气体加热等等。

图1中，还可以设置显示控制装置7，使整个系统更加人性化并且提高自动控制性能，如显示传感器显示值，并且控制气泵和冷凝器的开关。

实施例2

实施例1的方案，尽管从根本上减少了煤粉对过滤器的堵塞，但是在长时间置于煤尘环境中时，过滤器上仍容易附着煤尘。

如图2、图3为增加吹扫功能的实施方式，以通过吹扫去除附着的煤尘。这样循环闭合气路就具有两种工作状态，一种是采样检测状态，另一种是吹扫状态。

系统实现如下：

在闭合循环气路中设一个吹扫控制阀2，一个封堵阀8。该吹扫控制阀为三通阀，该三通阀具有第一、第二和第三气口，第一气口为吹扫气进气口，连接压缩空气3；第二气口通过闭合循环气路的气路段41连通采集过滤装置100的内部腔体，第三气口通过闭合循环气路的气路段42连通采样主体部分。

该三通阀具有与吹扫状态对应的第一工位和与采样检测状态对应的第二工位；在第一工位，第一气口、第二气口连通，第三气口封闭；在第二工位，第一气口封闭，第二、第三气口连通。

在吹扫状态，该封堵阀8关闭，在采样检测状态，该封闭阀8导通。

采集过滤装置100设有用于与所述闭合循环气路连通的进气口和出气口；吹扫控制阀2设于出气口与采样主体部分之间，封堵阀8设于进气口与采样主体部分之间。

如图3所示，吹扫状态时，吹扫控制阀2动作使得压缩空气3与管路41连通，封堵阀8动作使得管路46与45断开，压缩空气3沿吹扫控制阀2、管路41进入采集过滤装置100，由于封堵阀8关闭使得压缩空气只能由过滤器101处排出，附着在过滤器101上的煤尘在高压压缩空气的反吹作用下被直接吹扫掉，达到了清洁过滤器101的作用。

如图2所示，采样检测状态时，一氧化碳气体通过过滤器101扩散进入收集装置100，在真空气泵4的作用下，扩散到采集过滤装置100内部腔体的一氧化碳气体进入闭合循环气路，被气流带走，气流走向如图2中箭头所示。带有取样气的气流通过管路41进入吹扫控制阀2的第二气口，从第三气口流出，通过管路42进入冷凝器5去除掉水分、恒定温度，气流沿管路43进入真空气泵4后通过管路44进入气体检测装置，取样气从气体检测装置排出沿管路45进入封堵阀8，封堵阀8导通，气流从封堵阀8流出通过管路46返回采集过滤装置100形成回路。

实施例2给出一个设置吹扫功能的具体方式，其中，吹扫管路利用了闭合循环管路，这样不用再单独设置吹扫管路。通过吹扫控制阀2和封堵阀8来控制吹扫状态与采样检测状态的切换，检测系统也不会长时间不间断的工作，避免因长时间不间断工作造成的传感器失灵与漂移，对检测结果的确切性有一定好处。

吹扫管路利用闭合循环管路，关键是吹扫控制阀的设置。封堵阀保证吹扫压力，是为了获得更好的吹扫效果，可以设置在除管路41之外的闭合循环管路的部分即可。选择设置在如图2所示的位置，还能够起到保护传感器和气泵的效果。

显示控制装置7除了显示传感器显示值，控制气泵和冷凝器，还控制吹扫控制阀2和封堵阀8。

以上给出了一种具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气体采样检测装置，其特征在于，包括一个闭合循环气路，所述闭合循环气路中串设有采集过滤装置(100)和采样主体部分，该采集过滤装置(100)具有与所述闭合循环气路连通的内部腔体，以及用于使内部腔体与外部粉尘环境连通的过滤通道(101)，所述采样主体部分包括用于驱动闭合循环气路中的气体流动的气泵和气体检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述采集过滤装置(100)连接有吹扫气路。

3.根据权利要求2所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述闭合循环气路中设有一个吹扫控制阀，吹扫控制阀具有吹扫气进气口。

4.根据权利要求3所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述吹扫控制阀为三通阀，该三通阀具有第一、第二和第三气口，第一气口为所述吹扫气进气口，第二气口通过所述闭合循环气路的相应气路段连通所述采集过滤装置(100)的内部腔体，第三气口通过所述闭合循环气路的相应气路段连通所述采样主体部分；该三通阀具有与循环闭合气路的吹扫状态对应的第一工位和与循环闭合气路的采样检测状态对应的第二工位；在第一工位，第一气口、第二气口连通，第三气口封闭；在第二工位，第一气口封闭，第二、第三气口连通。

5.根据权利要求4所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述闭合循环气路中还设有封堵阀(8)，该封堵阀(8)设于除所述第二气口的对应气路段之外的闭合循环气路部分；在所述吹扫状态，该封堵阀关闭，在所述采样检测状态，该封闭阀导通。

6.根据权利要求5所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，采集过滤装置(100)设有用于与所述闭合循环气路连通的进气口和出气口；所述吹扫控制阀(2)设于所述出气口与采样主体部分之间，所述封堵阀(8)设于所述进气口与采样主体部分之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述采样主体部分还包括处于气泵上游的冷凝器(5)。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述气体检测装置处于气泵下游。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述气体检测装置包括罩体(602)，罩体一端设置气体传感器，另一端设置取样腔体，取样腔体连通所述闭合循环气路，气体传感器上还设有用于过滤进入气体传感器的纳米过滤器(601)。

10.根据权利要求9所述的一种气体采样检测装置，其特征在于，所述气体传感器为一氧化碳浓度传感器(600)。