CN104596831B - 气体预处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体的预处理装置及方法，所述预处理装置包括：工作流路，样气进入第一容器内的至少两个管道内，排出至少两个管道的样气驱动被动式流路切换单元内的活塞正向移动，使得冷气通过所述活塞内的通道排出，进入第一容器内的所述至少两个管道的外部并排出；维护流路，在被动式流路切换单元内弹性件的驱动下，所述活塞反向移动，使得热气通过所述通道排出，进入所述至少两个管道内并排出。本发明结构简单、自动维护等优点，可应用在各种防爆工况中。

Description

气体预处理装置及方法

技术领域

本发明涉及气体检测，特别涉及气体检测前的预处理装置及方法。

背景技术

在钢铁和石化化工行业中，由于工艺现场的特殊要求(主要是工艺气体成份中含有CO、CH4、H2等涉及防爆设计需求的气体)，在线分析系统往往需要符合现场工艺的防爆要求。同时在线分析系统所监测的工艺样气中含有大量水分、焦油、有机物结晶物(例如苯萘等)杂质，容易造成在线分析预处理系统管路的堵塞和污染测量仪表，影响测量仪表的正常分析。因此，被测的工艺样气需要先进行样气除杂净化，在进行在线仪表测量。

目前多通过降温方式去除气体中杂质，如采用TEC制冷技术、压缩机冷却技术，但在实际应用中都存在致命问题，具体问题如下：

TEC制冷技术，达不到防爆要求，不能在防爆场合应用；

压缩机制冷技术，体积较大，且无法在室外条件使用。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种低成本的气体中金属全相检测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气体的预处理装置；所述预处理装置包括：

工作流路，样气进入第一容器内的至少两个管道内，排出至少两个管道的样气驱动被动式流路切换单元内的活塞正向移动，使得冷气通过所述活塞内的通道排出，进入第一容器内的所述至少两个管道的外部并排出；

维护流路，在被动式流路切换单元内弹性件的驱动下，所述活塞反向移动，使得热气通过所述通道排出，进入所述至少两个管道内并排出。

本发明还提供了气体的预处理方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

气体的预处理方法，所述气体的预处理方法包括：

工作时，样气进入第一容器内的至少两个管道内，排出至少两个管道的样气驱动被动式流路切换单元内的活塞正向移动，使得冷气通过所述活塞内的通道排出，进入第一容器内的所述至少两个管道的外部并排出；所述至少两个管道内的样气温度下降，样气中的杂质凝结在管道内壁；

维护时，在被动式流路切换单元内弹性件的驱动下，所述活塞反向移动，使得热气通过所述通道排出，进入所述至少两个管道内并排出，从而除去附在管道内壁上的杂质。

根据上述的气体预处理方法，所述杂质为水、焦油、苯、萘中至少一种。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、预处理装置无用电部件，可广泛应用于防爆工况中；

2、成本低：仅用一套在线检测装置，实现了对烟气中固相重金属和气相重金属的在线监测，低成本。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的预处理装置的结构简图；

图2是根据本发明实施例1的被动式流路切换单元的剖视图；

图3是根据本发明实施例2的被动式流路切换单元的剖视图。

具体实施方式

图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的气体预处理装置的结构简图，如图1所示，所述预处理装置包括：

第一容器11，所述第一容器具有上部开口和下部开口，至少两个管道12(列管)安装在第一容器内，开口与所述上部开口连通，出口和所述下部开口连通；第一容器壁上具有进气口13、出气口14，用于将气体通入第一容器内的至少两个管道外的空间；

图2示意性地给出了本发明实施例的被动式流路切换单元的结构简图，如图2所示，所述被动式流路切换单元20包括：

第三容器21，所述第三容器的一侧具有冷气进口22、冷气第二出口51、热气进口23、热气第二出口52，另一侧具有冷气第一出口24、热气第一出口25，所述冷气第一出口24与第一容器上的进气口23连通，所述热气出口与第一容器上的上部开口连通；

所述活塞26具有通道27、第一凹槽53和第二凹槽54，当活塞在第三容器内移动时，通道选择性地使冷气进口和冷气第一出口连通，热气进口和热气第一出口连通；当所述通道连通冷气进口和冷气第一出口时，第二凹槽连通热气进口和热气第二出口；当所述通道连通热气进口和热气第一出口时，第一凹槽连通冷气进口和冷气第二出口；活塞的一端与所述至少两个管道的下游的样气连通，从而驱动活塞在第三容器内移动；

所述第一容器内壁具有凹槽，密封件29安装在该凹槽内；

弹簧28设置在活塞和第三容器之间

涡旋制冷器31，所述涡旋制冷器具有冷端、热端，所述冷端与所述冷气进口连通，所述热端与所述热气进口连通；

第二容器41，所述第二容器设置在所述至少两个管道下部出口的下游，收集杂质。

本发明还提供了气体的预处理方法，所述气体的预处理方法包括：

工作时，样气进入第一容器内的至少两个管道内，排出至少两个管道的样气压力较大，驱动被动式流路切换单元内的活塞正向移动(弹簧为压缩)，使得活塞内的通道连通冷气进口22和冷气第一出口24，冷气通过所述活塞内的通道排出，进入第一容器内的所述至少两个管道的外部并排出；热气通过热气进口23到第二凹槽54内，之后由第二出口52排出；所述至少两个管道内的样气温度下降，样气中的杂质(如水、焦油等)凝结在管道内壁；

杂质逐步集聚在所述管道内壁，造成样气通过性降低，所述至少两个管道出口处的压力降低，在被动式流路切换单元内弹性件的驱动下，所述活塞反向移动，使得活塞内的通道连通热气进口23和热气第二出口25，热气通过所述通道排出，进入所述至少两个管道内并排出，从而除去附在管道内壁上的杂质，杂质流进第二容器内收集；冷气通过冷气进口22到第一凹槽53内，之后由第二出口51排出。

实施例2：

本发明实施例的气体预处理装置，与实施例1不同的是：

图3示意性地给出了本发明实施例的被动式流路切换单元的结构简图，如图3所示，所述被动式流路切换单元包括第三容器21、活塞26、弹性件28和密封件29；所述第三容器的一侧具有冷气进口22、热气进口23，另一侧具有冷气出口24、热气出口25，所述冷气出口与第一容器的进气口连通，所述热气出口与第一容器的上部开口连通；所述活塞具有通道27，弹性件(如弹簧)设置在活塞和第三容器之间；当活塞在第三容器内移动时，通道选择性地使冷气进口和冷气出口连通，热气进口和热气出口连通；活塞的一端与所述至少两个管道的下游的样气连通，从而驱动活塞在第三容器内移动；所述活塞的外缘具有环形凹槽，密封件安装在所述凹槽内，实现活塞和第三容器间的密封；

二个涡旋制冷器，分别用于产生冷气、热气，并连接到被动式流路切换单元；

弹簧28设置在活塞和第三容器之间；

所述活塞的外缘具有环形凹槽，密封件29安装在所述凹槽内，实现活塞和第三容器间的密封。

Claims (7)

1.一种气体的预处理装置；其特征在于：所述预处理装置包括：

工作流路，样气进入第一容器内的至少两个管道内，从所述至少两个管道内排出的样气驱动被动式流路切换单元内的活塞正向移动，使得冷气通过所述活塞内的通道排出，进入第一容器内的所述至少两个管道的外部并排出；

维护流路，在被动式流路切换单元内弹性件的驱动下，所述活塞反向移动，使得热气通过所述通道排出，进入所述至少两个管道内并排出；

所述被动式流路切换单元包括：

第三容器，所述第三容器的一侧设置冷气进口、热气进口，另一侧设置第一出口、第二出口；

活塞设置在所述第三容器内，当所述活塞在第三容器内移动时，所述通道选择性地使所述冷气进口与第一出口连通，或使热气进口与第二出口连通；

弹性件，所述弹性件设置在所述活塞和第三容器内壁之间。

2.根据权利要求1所述的预处理装置，其特征在于：所述预处理装置进一步包括：

涡旋制冷器，所述涡旋制冷器具有冷气出口和热气出口，所述冷气出口与所述冷气进口连通，所述热气出口与所述热气进口连通。

3.根据权利要求1所述的预处理装置，其特征在于：所述预处理装置进一步包括：

第二容器，所述至少两个管道的出口连通所述第二容器。

4.根据权利要求1所述的预处理装置，其特征在于：所述第三容器具有第三出口、第四出口；

所述活塞上具有第一凹槽、第二凹槽；当所述通道连通冷气进口和第一出口时，第二凹槽连通热气进口和第四出口；当所述通道连通热气进口和第二出口时，第一凹槽连通冷气进口和第三出口。

5.根据权利要求1所述的预处理装置，其特征在于：从所述至少两个管道内排出的样气连通所述活塞。

6.根据权利要求1-5任一所述气体预处理装置的气体预处理方法，所述气体的预处理方法包括：

工作时，样气进入第一容器内的至少两个管道内，从所述至少两个管道内排出的样气驱动被动式流路切换单元内的活塞正向移动，使得冷气通过所述活塞内的通道排出，进入第一容器内的所述至少两个管道的外部并排出；所述至少两个管道内的样气温度下降，样气中的杂质凝结在管道内壁；

维护时，在被动式流路切换单元内弹性件的驱动下，所述活塞反向移动，使得热气通过所述通道排出，进入所述至少两个管道内并排出，从而除去附在管道内壁上的杂质。

7.根据权利要求6所述的预处理方法，其特征在于：所述杂质为水、焦油、苯、萘中至少一种。