CN104749004A - 一种可除尘的气体采样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可除尘的气体采样器，由外筒、内筒和粉尘收集器组成，所述内筒为中空螺旋柱体结构，所述外筒的内壁与所述内筒的外壁之间形成粉尘分离空间，粉尘分离空间和所述内筒的腔体通过内筒进气管相互连通，所述粉尘收集器与外筒可以分离，在线监测仪器的传感器探头放置在内筒的中空腔体中。本发明气体采样器极大地延长了在线监测仪器的传感器探头的检修清洗周期，提高了在线监测仪器的工作稳定性，且构造简单、安装使用方便，在含尘烟气检测等产生工业废气的作业场所，均具有一定的实用价值。

Description

一种可除尘的气体采样器

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别是涉及一种可除尘的气体采样器。

背景技术

在煤化工厂区（园区）的煤炭气化生产过程、火力发电厂烟气处理及排放过程等产生工业废气的作业场所，企业质环管理部门及政府环保监督部门等经常需进行现场气体检测。在进行气体检测时，通常是用气体采样器对环境气体进行采样，然后将采样获得的待测气体注入专业的分析仪器进行分析。但是，这些作业场所的工业废气中通常含有不同程度的粉尘，在进行气体在线分析检测时，其所含粉尘容易造成检测管路堵塞。特别是当这些作业场所的气体同时含有灰尘以及过饱和的水分时，由于废气中的水汽冷凝、温度降低，灰尘颗粒吸附水后附着力增强，更容易附着在监测分析仪器的采样管进出气口、探头、采样管管壁等部位，造成分析仪器常常无法正常连续工作，数据不能满足连续稳定运行的环保要求。因此，对待检测气体先除尘然后再检测几乎是各个不同行业气体检测领域操作人员的共识。

CN201310300788公开了一种烟气采样枪用过滤系统，其目的也是为了解决现有的烟气采样枪直接吸入烟气，烟气中的尘粒附着在采样枪管壁和吸收瓶中造成采样通路堵塞的问题。该方法通过设置滤筒和防护网，将粉尘停留在防护网和滤筒上，取样结束后取下防护网和滤筒，将其上的粉尘刮除，但是当需要分时段进行采样时，这类采样器需要不断地拆卸采样头进行更换滤膜，操作费时费力，极不方便。

CN201310300404公开了一种具有除尘功能的气体采样器及气体采样方法，该发明提供的气体采样器包括采样管、气体采样口、活塞、活塞拉杆、喷雾装置、制冷半导体、排污阀及气体采样器壳体。该发明的原理是利用抽拉活塞杆将待测气体抽取进入采样管后，再通过喷雾装置对采样管内喷射水雾，然后利用制冷半导体制冷，附着有粉尘的水汽冷却后凝结在采样管壁上，向检测仪器中排放待测气体时，随着推送活塞杆，活塞一边将待测气体排出，一边将管壁上的污液刮下并向前推送，经过上述处理使得在进行气体采样的同时利用水汽完成除尘过程。该发明的不足之处是，除尘后的气体其所含水气的浓度较高，如果检测气体中含有二氧化硫等酸性气体，则该含潮湿酸性气体容易加速在线监测分析仪器的探头及管路的腐蚀。

CN201410103129公开了一种气体除尘及采样装置，包括第一壳体和设置于第一壳体内部的第二壳体，第一壳体的一端为进气口，另一端为粉尘排出端，第二壳体的一端设置有进气口，且第二壳体的进气口处设置有过滤筛，第二壳体上还设置有出气口，且出气口穿出第一壳体。该发明中第二抽风螺旋桨在电机驱动下旋转，将第一壳体内气压降低成负气压，从而将外部待分析气体通过过滤筛抽入到第二壳体内，待分析气体从过滤筛上脱落的粉尘进入粉尘排出端，而不会从过滤筛与第二壳体的缝隙进入第二壳体，既避免了过滤气体的粉尘污染，也避免了粉尘在过滤筛和第二壳体内的气体通道之间的堵塞。该发明避免了CN201310300404发明方法中，潮湿酸性气体容易加速在线监测分析仪器的探头及管路的腐蚀的问题，但是在采样器中设置电机及两个抽风螺旋桨不但增加了采样器的体积，而且也使得采样器的构造更加进一步复杂化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述采样器构造相对复杂、需加设置专门的除尘装置或机构的技术问题，本发明的目的是提供了一种构造简单的可除尘的气体采样器。

本发明的技术方案具体为，一种可除尘的气体采样器，由外筒、内筒和粉尘收集器组成，所述外筒的上部设置有供含尘气体进入气体采样器的进气管、顶部设置有在线监测仪器的传感器探头连接端口和排气管、下部为锥形底部结构，所述内筒的顶部设置有与所述外筒顶部的在线监测仪器的传感器探头连接端口和排气管相配合的开口、底部也为锥体结构且在锥体结构的底端设置有内筒进气口，其特征在于，所述内筒为中空螺旋柱体结构，所述外筒的内壁与所述内筒的外壁之间形成粉尘分离空间，所述内筒的内壁围合形成放置在线监测仪器的传感器探头的腔体，分离空间和腔体通过内筒进气管相互连通，所述粉尘收集器与所述外筒的锥形底部可以分离，在线监测仪器的传感器探头通过传感器探头连接端口放置在所述内筒的腔体中。

进一步地，所述内筒的外壁为若干层螺旋叶片，相邻的螺旋叶片之间形成自上而下旋转的螺旋沟槽。

进一步地，所述外筒中柱体和锥形底部的高度比为1：（1～3）。

进一步地，所述内筒占所述外筒内壁围成的腔体的体积的80%～90%。

进一步地，所述进气管内径与排气管内径的比为0.6～0.8。

进一步地，所述进气管与所述外筒之间的夹角为15°～90°。

一种更为优选的技术方案是，所述进气管与所述外筒之间的夹角为30°～75°。

进一步地，所述外筒进气管的管口为楔形，所述管口的断面为椭圆形。

进一步地，所述外筒的锥形底部通过排尘管与粉尘收集器以可拆卸的方式相连接。

进一步地，所述粉尘收集器为密闭锥形容器。

由于本发明一种可除尘的气体采样器中采用“内筒为中空螺旋柱体结构、外筒的内壁与内筒的外壁之间为粉尘分离空间、在线监测仪器的传感器探头放置在内筒的中空腔体中”等技术方案，从而极大地延长了在线监测仪器的传感器探头的检修清洗周期，提高烟气在线监测仪器的工作稳定性，降低了技术人员的维护工作量。本发明气体采样器构造简单、安装使用方便，在煤化工厂区（园区）的煤气化生产过程、火力发电厂烟气处理及排放过程等产生工业废气而需要气体检测的作业场所，均具有一定的实用价值。

附图说明

图1是本发明一种可除尘的气体采样器沿纵向结构示意图；

图2是图1沿A—A面剖面结构示意图；

图3是本发明一种可除尘的气体采样器俯视图；

图4是本发明一种可除尘的气体采样器仰视图；

图5是本发明一种可除尘的气体采样器中内筒结构示意图。

附图中标记分述如下：1、外筒；2锥形底部；3、排尘管；4、粉尘收集器（4）；5、粉尘分离空间；6、内筒进气管；7、螺旋沟槽；8、螺旋叶片；9、外筒进气管；10、外筒进气管管口；11、腔体；12传感器探头连接端口；13、排气管；14、内筒。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种可除尘的气体采样器，由外筒1、内筒14和粉尘收集器4组成，所述外筒1的上部设置有供含尘气体进入气体采样器的进气管9、顶部设置有在线监测仪器的传感器探头连接端口12和排气管13、下部为锥形底部2结构，所述内筒14的顶部设置有与所述外筒1顶部的在线监测仪器的传感器探头连接端口12和排气管13相配合的开口、底部也为锥体结构且在锥体结构的底端设置有内筒进气口6。所述粉尘收集器4与所述外筒1的锥形底部2可以分离，在线监测仪器的传感器探头通过传感器探头连接端口12放置在所述内筒14的腔体11中。

如图1、图2所示，所述进气管9与所述外筒1之间具有一定的夹角，所述夹角可以为15°～90°。一种更为优选的技术方案是，所述进气管9与所述外筒1之间的夹角为30°～75°。此外，所述外筒进气管的管口为楔形，所述管口的断面为椭圆形，使用时该管口的椭圆形断面面向含粉尘气体气流，这样可以更有利于向含粉尘气体进入气体采样器。所述外筒1的锥形底部2通过排尘管3与粉尘收集器4以卡扣固定或螺栓固定的方式相连接。所述粉尘收集器4可以为密闭锥形容器或者其他形式的密闭容器。

如图2、图5所示，所述内筒14为中空螺旋柱体结构，所述外筒1的内壁与所述内筒14的外壁之间形成粉尘分离空间5，所述内筒14的内壁围合形成放置在线监测仪器的传感器探头的腔体11，粉尘分离空间5和腔体11通过内筒进气管6相互连通。所述内筒14的外壁为若干层螺旋叶片8，相邻的螺旋叶片8之间形成自上而下旋转的螺旋沟槽7。

为了更好地说明本发明一种可除尘的气体采样器的结构，图3、图4分别提供了本发明气体采样器的仰视图和俯视图。由图3可见，本发明进气管采用径向圆筒切向入口结构。

根据发明人的研究及试验结果，本发明一种可除尘的气体采样器中，所述外筒1中柱体和锥形底部的高度比为1：（1～3），所述内筒14占所述外筒1内壁围成的腔体的体积的80%～90%，以及所述进气管9内径与排气管13内径的比选择0.6～0.8时，含尘气体的粉尘分离效果最佳。

本发明可除尘的气体采样器中气体中所含粉尘尘粒的分离是按照尘粒离心沉降的原理进行的，利用旋转气流对粉尘尘埃颗粒产生的离心力，使尘埃颗粒从气流中分离出来。尘粒越大，沉降速率越大，尘粒在气体中的含量越高，除尘效率也越高。此外，除尘效率还与气体进入采样器的速率有关。根据试验结果，气体进入采样器的速率越高，尘粒沉降效果越好，但是当气体进入采样器的速率过大时，会将已经沉降下来的尘粒重新带出，从而降低除尘效率。根据不同的气流流速，作用于尘埃颗粒的离心力要比起自身重力大5～20倍，因而具有较高的除尘效率，可以分离的最小粒径为50～100μm。如果在出气管13处连接泵体等抽放设备则作用于尘埃颗粒的离心力还会更大，相应地可分离的粉尘的最小粒径可进一步降低。因此，保持采样器内适宜的样品气体进样速率是提高本采样器的工作性能和在线监测仪器的可靠性的关键操作技术。

在本发明一种可除尘的气体采样器的内筒与外筒之间的粉尘分离空间5内，含粉尘颗粒气流基本上是沿着螺旋沟槽7的器壁向下旋转运动，而不与螺旋沟槽7的器壁发生切向撞击，轴向向下浓度逐渐增高，到外筒的锥形底部2时，由于重力作用下，能保证大部分粉尘颗粒落至粉尘收集器，从而起到了很好的除尘效果。此外，由于本发明一种可除尘的气体采样器中采用内筒14为中空螺旋柱体结构、外筒1的内壁与内筒14的外壁之间形成粉尘分离空间5、内筒14的内壁围合形成放置在线监测仪器的传感器探头的腔体11等技术方案，从而极大地延长了在线监测仪器的传感器探头的检修清洗周期，提高烟气在线监测仪器的工作稳定性，降低了技术人员的维护工作量。

本发明的工作过程为：含粉尘气体经外筒进气管9的切线方向进入所述气体采样器的粉尘分离空间5，由于气体流动的惯性，所述含尘气体在所述内筒14的自上而下旋转的螺旋沟槽7内做旋转运动，悬浮于气体中的粉尘颗粒在离心力的作用下被抛向所述气体采样器器壁，然后在重力作用下落至所述气体采样器的锥形底部2，由排尘管3排出。经除尘分离后的气体在所述气体采样器的内外筒之间的粉尘分离空间5做旋转运动至圆筒下部，然后经内筒进气口6沿内筒腔体11上升至筒体的排气管13而引出。

含粉尘气体在分离器内的运动分为三维湍流形式，主流为含粉尘颗粒气流沿着螺旋沟槽7的器壁向下旋流的含尘气流，粉尘分离空间5内外筒1内侧为向下流动的含尘气流，内筒14内的腔体11内则是向上流动的除尘气流。

气体样品分析完毕后，卸下粉尘收集器4锥形容器，清理掉所述锥形容器内的粉尘，以备下次使用即可。

本发明一种可除尘的气体采样器构造简单、安装方便，在煤化工厂区（园区）的煤气化生产过程、火力发电厂烟气处理及排放过程等产生工业废气的作业场所，均具有一定的实用价值。本发明烟气采样管也可以结合其他技术例如在排气管13处接泵体等抽放设备、以及在内筒进气管6加装过滤膜等一起应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，本发明并不限于上述实施例，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出其他变换和/或替换。凡在本实施例的原则和精神下所做的任何修改、等同替换、改进等，都应当视为属于本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种可除尘的气体采样器，由外筒（1）、内筒（14）和粉尘收集器（4）组成，所述外筒（1）的上部设置有供含尘气体进入气体采样器的外筒进气管（9）、顶部设置有在线监测仪器的传感器探头连接端口（12）和排气管（13）、下部为锥形底部（2）结构，所述内筒（14）的顶部设置有与所述外筒（1）顶部的在线监测仪器的传感器探头连接端口（12）和排气管（13）相配合的开口、底部也为锥体结构且在锥体结构的底端设置有内筒进气口（6），其特征在于，所述内筒（14）为中空螺旋柱体结构，所述外筒（1）的内壁与所述内筒（14）的外壁之间形成粉尘分离空间（5），所述内筒（14）的内壁围合形成放置在线监测仪器的传感器探头的腔体（11），粉尘分离空间（5）和腔体（11）通过内筒进气管（6）相互连通，所述粉尘收集器（4）与所述外筒（1）的锥形底部（2）可以分离，在线监测仪器的传感器探头通过传感器探头连接端口（12）放置在所述内筒（14）的腔体（11）中。

2.根据权利要求1所述的可除尘的气体采样器，其特征在于：所述内筒（14）的外壁为若干层螺旋叶片（8），相邻的螺旋叶片（8）之间形成自上而下旋转的螺旋沟槽（7）。

3.根据权利要求1所述的可除尘的气体采样器，其特征在于，所述外筒（1）中柱体和锥形底部的高度比为1：（1～3）。

4.根据权利要求1所述的可除尘的气体采样器，其特征在于，所述内筒（14）占所述外筒（1）内壁围成的腔体的体积的80%～90%。

5.根据权利要求1所述的可除尘的气体采样器，其特征在于，所述进气管（9）内径与排气管（13）内径的比为0.6～0.8。

6.根据权利要求1所述的可除尘的气体采样器，其特征在于：所述进气管（9）与所述外筒（1）之间的夹角为15°～90°。

7.根据权利要求1所述的可除尘的气体采样器，其特征在于：所述进气管（9）与所述外筒（1）之间的夹角为30°～75°。

8.根据权利要求6或7所述的可除尘的气体采样器，其特征在于：所述外筒进气管（9）的管口（10）为楔形，所述管口（10）的断面为椭圆形。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的可除尘的气体采样器，其特征在于：所述外筒（1）的锥形底部（2）通过排尘管（3）与粉尘收集器（4）以可拆卸的方式相连接。

10.根据权利要求9所述的可除尘的气体采样器，其特征在于：所述粉尘收集器（4）为密闭锥形容器。