CN105738163B - 一种烟尘和烟气取样装置 - Google Patents

Abstract

一种烟尘和烟气取样装置，包括取样内管1、冷却中管2、和冷却外管3，冷却外管及冷却中管在取样内管外围成密封的双层管状套筒式结构，取样内管贯穿冷却中管，冷却外管嵌套在冷却中管外面，本发明的取样装置通过使得冷却水能够充满外管、中管和内管之间的空间，使得取样杆不会因冶金炉内的高温而产生形变；冷却水从冷却外管位于冷却中管封闭端的下方进入，从冷却中管封闭端上方流出，冷却水受热后可迅速排出，使试样快速冷却的同时还有利于保持原物相，便于后续分析研究；烟尘与烟气在取样头内经冷却水冷却，取样头内设有呈竖直方向设置的过滤网，方便烟尘收集；冷却外管、取样内管均设有可灵活拆装的拆连部位，取样头可以灵活拆卸更换。

Description

一种烟尘和烟气取样装置

技术领域

本发明涉及烟气取样设备，特别的，涉及一种烟尘和烟气取样装置。

背景技术

为了准确测定冶金过程中产生的烟尘和烟气的成份，需要从冶金锅炉内提取烟尘和烟气试样。但是锅炉内进行着剧烈的熔炼反应，形成1000℃以上的高温，给烟尘和烟气的取样带来很大的困难。

现有的高温烟尘和烟气取样装置一般为水幕式取样器和水冷取样器：水幕式取样器由套管、水喷管和收集水槽等结构组成。套管里通水，从收集水槽上方的水喷管流出形成水幕，烟气流经水幕，其中的烟尘被水幕捕集进入收集水槽。但是，很多冶金烟尘中含有可溶于水的物质，这就使得水幕式取样器的使用受到很大局限。水冷取样器由取样管和套在取样管外的水冷套管组成，通过在水冷套管中流动的冷却水给取样管和取样管内的烟气降温。但是，烟气温度降低后多种成分达到露点温度而凝结在取样管壁上，增大了管路阻力从而容易导致烟尘堵塞取样管。

中国专利号为201410819774.7的《多功能高温烟气取样装置》，该专利文献公开的电厂锅炉高温烟气取样装置，包括有外管、内管和进水管等组件，高温烟气取样内管贯穿外管，进水管深入到外管前端，在外管后端设置有出水管接头。但是，冶金锅炉内的烟尘量较多，该取样装置未设置任何烟尘阻挡部件，如果直接用其对冶金锅炉内烟气进行取样，不仅会使得取样的烟气含尘率高，而且还容易导致内管被烟尘堵塞。此外，该装置中水冷管的布置方式也不尽合理。进水管深入到外管前端，出水管头设置在外管后端中部，这样的布置方式容易造成冷却水不能充满外管和内管之间的空间，使得冷却效果不好。

另外，中国专利201120449605.0公开了一种高温烟气水冷套取样器，包括焊接成一个封闭循环水套的循环水外套管、循环水内管、循环水内套管、进水管、出水管，该方案中，其取样管与循环水内套管之间填充的是铁渣，其取样管外壁没有直接与水接触，因此，该方案在取样烟气流量较大时可能导致烟气冷却程度不够，不利于后续的检测；另外，该方案中，进水管与其循环水内管连接，出水管与循环水外套管连接，经进水管进入循环水内管中的水会由于重力作用先流入循环水外套管中，整个水冷套中充满水以后的水流路径为：从进水管进入循环水内管一端，流至循环水内管另一端，再流至循环水外套管连接有出水管的一端，由于循环水外套管外壁也是要和高温烟气直接接触的，该方案中冷却水进入循环水外套管所需路径长，使得循环水外套管外壁冷却效果不好，容易因高温烟气产生形变。

发明内容

本发明目的在于提供一种烟尘和烟气取样装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种烟尘和烟气取样装置，包括取样内管、冷却中管、和冷却外管，所述冷却中管长度方向一端封闭另一端开口，所述冷却外管套在冷却中管外且长度方向两端均封闭，其中冷却中管的开口端位于冷却外管管腔内，冷却中管的封闭端穿过冷却外管管壁伸至冷却外管外，冷却中管管腔内套有所述取样内管，取样内管一端伸出冷却中管的开口端后再穿过冷却外管管壁而伸至冷却外管外，取样内管另一端穿过冷却中管封闭端的管壁伸至冷却中管外，冷却外管靠近冷却中管封闭端的一端设有进水口，且进水口位于冷却外管竖直方向截面的最低位置，冷却中管的封闭端设有出水口，且出水口位于冷却中管竖直方向截面的最高位置；所述取样内管穿过冷却外管管壁的一端为连接高温烟气的进烟端，穿过冷却中管管壁的一端为连接检测设备的出烟端。

进一步的，所述取样装置还包括取样头，取样内管伸出冷却中管开口端且位于冷却外管管腔内的管段上连接有所述取样头，取样头内设有过滤烟尘的过滤网，以及收集过滤网滤掉的烟尘的烟尘收集部。

进一步的，所述过滤网在取样头内沿竖直方向设置，即过滤网的网面与取样内管轴心线垂直。

取样内管和冷却外管均为可灵活拆连的分体式结构，且取样内管和冷却外管的拆连部位均位于靠近取样头的位置，使得取样头可通过该拆连部位灵活拆装；取样内管和冷却外管的拆连部位可采用带密封件的螺纹连接或其他带密封件的连接。

作为优选，所述取样头两端与取样内管的连接也采用可拆卸的密封连接，以方便更换不同结构的取样头。

进一步的，所述取样装置还包括检测高温烟气温度的热电偶，热电偶从取样内管出烟端插入，贯穿整个取样内管，并使测试端的末端伸出取样内管进烟端而与高温烟气接触；当取样内管上安装有可拆卸的取样头时，将取样头换成与取样内管管径相同的不带过滤网和烟尘收集部的管段，所述热电偶从取样内出烟端插入，贯穿整个取样内管及取样头，并使测试端的末端伸出取样内管进烟端而与高温烟气接触。

进一步的，所述冷却中管内壁与取样内管外壁之间及冷却中管外壁与冷却外管内壁之间均连接有使三者位置相对固定的支撑结构。

进一步的，为增强冷却水的冷却效果，所述取样内管、冷却外管、冷却中管还可以为螺旋管。

有益效果：本发明的取样装置通过冷却外管及冷却中管在取样内管外围成密封的双层管状套筒式结构，取样内管贯穿冷却中管，冷却外管嵌套在冷却中管外面，使得冷却水能够充满外管、中管和内管之间的空间，使得取样杆不会因冶金炉内的高温而产生形变。

本发明的取样装置冷却水从冷却外管位于冷却中管封闭端的下方进入，从冷却中管封闭端上方流出，冷却水受热后可迅速排出，整个装置内的冷却水首先进入冷却外管，使得冷却外管外壁的冷却效果较好，不容易因高温而产生形变，冷却水在流经冷却外管时受热后有一定温升，再流入冷却中管对取样内管进行冷却冷却中管和取样内管之间无任何填充物，使得取样烟气急剧冷却，有利于保持烟气中各成分的原物相，便于后续检测与分析研究。

本发明中设有位于冷却外管管腔内的取样头，烟尘与烟气在取样头内经冷却水冷却，取样头内设有过滤网，防止烟尘跟随烟气进入取样内管造成管路阻塞，过滤网呈竖直方向设置，方便烟尘直接落入取样头内的烟尘收集部。

本发明的取样装置中，冷却外管与取样内管均设有可灵活拆装的拆连部位，取样头两端与取样内管也采用可拆卸的密封连接，使得取样头可以灵活拆卸更换。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的主视图；

图2是本发明另一优选实施例的主视图。

图中：1、取样内管；11、进烟端；12、出烟端；13、拆连部位A；2、冷却中管；21、开口端(冷却中管)；22、封闭端(冷却中管)；23、出水口；3、冷却外管；31、进水口；32、拆连部位B；4、取样头；41、过滤网；42、烟尘收集部；5、热电偶；51、测试端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1的一种烟尘和烟气取样装置，包括分别沿水平方向设置的取样内管1、冷却中管2、和冷却外管3，冷却中管2长度方向一端封闭另一端开口，冷却外管3套在冷却中管2外且长度方向两端均封闭，其中冷却中管2的开口端21位于冷却外管3管腔内，冷却中管2的封闭端穿过冷却外管3管壁伸至冷却外管3外，冷却中管2管腔内套有取样内管1，取样内管1一端伸出冷却中管2的开口端21后再穿过冷却外管3管壁而伸至冷却外管3外，取样内管1另一端穿过冷却中管封闭端22的管壁伸至冷却中管2外，冷却外管3靠近冷却中管封闭端22的一端设有进水口31，且进水口31位于冷却外管3横截面上沿竖直方向的最低位置，冷却中管2的封闭端22设有出水口23，且出水口23位于冷却中管横截面沿竖直方向的最高位置；取样内管1穿过冷却外管3管壁的一端为进烟端11，穿过冷却中管2管壁的一端为出烟端12。

参见图1，取样内管1伸出冷却中管2开口端且位于冷却外管3管腔内的管段上连接有取样头4，参见图1，取样头4内设有过滤烟尘的过滤网41，以及收集过滤网41滤掉的烟尘的烟尘收集部42。

参见图1，过滤网41在取样头4内沿竖直方向设置，即过滤网41的网面与取样内管1轴心线垂直。

参见图1，取样内管1和冷却外管3均为可灵活拆连的分体式结构，且取样内管的拆连部位A13和冷却外管的拆连部位B32均位于靠近取样头4的位置，图1的实施例中，拆连部位A13、拆连部位B32均与冷却中管开口端21齐平，取样头可通过拆连部位A13、拆连部位B32灵活拆装；图1的实施例中，拆连部位A13、拆连部位B32均采用带密封件的螺纹连接。

参见图1，取样头4两端与取样内管1的连接也采用带密封件的螺纹连接，以方便更换不同结构的取样头。

参见图2的另一实施例，本取样装置还设置还装设有检测高温烟气温度的热电偶5，热电偶5的测试端51从取样内管1的出烟端12插入，贯穿整个取样内管1及取样头4，并使测试端51伸出取样内管1的进烟端11而与高温烟气接触，方便及时获得进烟端的进烟温度，图2的实施例中，取样头4不设有烟尘收集部与过滤网，取样头4的管径与取样内管1的管径相同。

本发明中，冷却中管2内壁与取样内管1外壁之间及冷却中管2外壁与冷却外管3内壁之间均连接有使三者位置相对固定的支撑结构(图中未示出)。

图1及图2的实施例中，进水口31处与出水口23处均连接有刚性管件，且出水口23处的刚性管顶部出口高度高于冷却外管3横截面沿竖直方向的最高高度，使得冷却水能充满冷却外管3与冷却中管2在取样内管1外围构成的全部密封空间，冷却更均匀，效果更好。

本发明的冷却水循环路径大致如下：

冷却水从进水口31进入冷却外管3，并经冷却中管2的开口端21进入冷却中管2，冷却水逐渐没过取样内管1并充满冷却外管3与冷却中管2的形成的冷却管腔，充满管腔后，出水口23位置处的水流出整个装置外，源自进水口的冷却水再流入冷却中管2持续补充，出水口23设置在冷却中管2的封闭端，整个装置内的冷却水首先进入冷却外管3，使得冷却外管3外壁的冷却效果较好，不容易因高温而产生形变，冷却水流经冷却外管3时受热有一定温升，再流入冷却中管2对取样内管1进行冷却，冷却中管2和取样内管1之间无任何填充物，使得取样烟气急剧冷却，有利于保持烟气中各成分的原物相，便于后续检测与分析研究。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种烟尘和烟气取样装置，其特征在于，包括取样内管(1)、冷却中管(2)、和冷却外管(3)，所述冷却中管长度方向一端封闭另一端开口，所述冷却外管套在冷却中管外且长度方向两端均封闭，其中冷却中管的开口端(21)位于冷却外管管腔内，冷却中管的封闭端(22)穿过冷却外管管壁伸至冷却外管外，冷却中管管腔内套有所述取样内管，取样内管一端伸出冷却中管的开口端后再穿过冷却外管管壁而伸至冷却外管外，取样内管另一端穿过冷却中管封闭端的管壁伸至冷却中管外，冷却外管靠近冷却中管封闭端的一端设有进水口(31)，且进水口位于冷却外管竖直方向截面的最低位置，冷却中管的封闭端设有出水口(23)，且出水口位于冷却中管竖直方向截面的最高位置；所述取样内管穿过冷却外管管壁的一端为连接高温烟气的进烟端，穿过冷却中管管壁的一端为连接检测设备的出烟端；

所述烟尘和烟气取样装置还包括取样头，取样内管伸出冷却中管开口端且位于冷却外管管腔内的管段上连接有所述取样头，取样头内设有过滤烟尘的过滤网，以及收集过滤网滤掉的烟尘的烟尘收集部。

2.根据权利要求1所述的一种烟尘和烟气取样装置，其特征在于，所述过滤网在取样头内沿竖直方向设置，即过滤网的网面与取样内管轴心线垂直。

3.根据权利要求2所述的一种烟尘和烟气取样装置，其特征在于，取样内管和冷却外管均为可灵活拆连的分体式结构，且取样内管和冷却外管的拆连部位均位于靠近取样头的位置，使得取样头可通过该拆连部位灵活拆装。

4.根据权利要求3所述的一种烟尘和烟气取样装置，其特征在于，取样内管和冷却外管的拆连部位采用带密封件的螺纹连接或其他带密封件的连接；所述取样头两端与取样内管的连接也采用可拆卸的密封连接。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种烟尘和烟气取样装置，其特征在于，所述取样装置还包括检测高温烟气温度的热电偶(5)，热电偶从取样内管出烟端插入，贯穿整个取样内管，并使热电偶的测试端(51)伸出取样内管进烟端而与高温烟气接触。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种烟尘和烟气取样装置，其特征在于，所述冷却中管内壁与取样内管外壁之间及冷却中管外壁与冷却外管内壁之间均连接有使三者位置相对固定的支撑结构。