CN106085533A - 一种沼气监测样气处理装置 - Google Patents

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张恒健
金义忠
杨永龙
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Abstract

本发明公开了一种沼气监测样气处理装置，包括采样管、样气冷却管、阻水除雾过滤分离器以及采样泵；所述阻水除雾过滤分离器包括内部设置有过滤腔的基座、设置在过滤腔内且将过滤腔分隔成分离腔室以及扩散腔室的过滤元件、样气进口接头和冷凝液排出口接头、冷凝液排放阀以及样气出口接头，所述扩散腔室一侧设置有连接件以及甲烷分析仪，所述样气冷却管与样气进口接头连通，所述采样泵与样气出口接头连通。该发明的样气处理装置，能对样气进行有效除湿除尘处理，具有小型化、高可靠、少维护和低成本的优点，得以确保沼气监测系统连续、准确、可靠、长寿命周期地协调运行，为普遍推广应用创造了极为有利的条件。

Description

一种沼气监测样气处理装置
技术领域
本发明涉及一种城市地下管网的沼气监测样气处理装置。
背景技术
在线气体分析都必须要有高效除湿(含除水)和除尘的样气处理装置，复杂些的称为样气处理系统，才能确保在线分析仪的测量气室和传感器免受腐蚀和污染，从而实现少维护、高可靠、高准确度的气体成分在线监测。
样气处理的除湿，要除去看得见的液态水和看不见的微细液雾。传统的除湿方法很多：采用干燥剂方法的除湿效果差，维护量大。Nafion管模式干燥器除湿效果好，价格高达数万元。压机式和半导体冷凝器的体积大，价格也高。采用以上方法，当部件发生故障或工艺异常时，为防止液态水涌入分析仪造成损坏，高品质的CEMS脱硫分析系统，还要求配置水分报警仪。
干法样气处理的除尘采用过滤的方法，传统过滤除尘的主要型式有加热过滤器的采样探头系统，其结构复杂、体积大、制造成本高，几家龙头企业的产品由于是深层过滤原理，过滤除尘精度都是≥0.3μm，要增加后级更高精度的模式过滤器，才能满足分析仪的严格要求。
城市地下管网产生的沼气，主要成分是甲烷(CH4)，多个城市都曾发生过爆炸，是越来越大的安全威胁。已有多家公司在开发地下管网的沼气在线监测，一个城市的投入虽然可能高达十多亿元，但每个监测点沼气监测系统的价格却低至万多元，因此系统结构必须是小型的，其中样气处理装置必须高可靠、少维护、小型化，在产品价格构成中仅占两千元左右，分析仪行业的传统技术不可能完成这个艰巨任务。
目前某上市公司的沼气在线监测系统，只能以原始方式才做到了小型化和低价格，但样气除湿除尘都达不到分析仪的起码要求，特别是样气中的水份更有害，造成甲烷分析仪较短时间就容易被损坏的恶果，普遍推广应用的技术瓶颈急待突破。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种全新的沼气在线监测样气处理装置，能对样气进行有效除湿除尘处理，具有小型化、高可靠、少维护和低成本的优点，得以确保沼气监测系统连续、准确、可靠、长寿命周期地协调运行，为普遍推广应用创造了极为有利的条件。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种沼气监测样气处理装置，包括采样管、样气冷却管、阻水除雾过滤分离器以及采样泵，所述采样管与样气冷却管连通；
所述阻水除雾过滤分离器包括内部设置有过滤腔的基座、设置在过滤腔内且将过滤腔分隔成分离腔室以及扩散腔室的过滤元件、与分离腔室连通的样气进口接头和冷凝液排出口接头、设置在冷凝液排出口接头处的冷凝液排放阀以及与扩散腔室连通的样气出口接头，所述扩散腔室一侧设置有连接件以及甲烷分析仪，所述甲烷分析仪通过抱箍与连接件连接，所述过滤元件与过滤腔内壁密封连接，所述样气冷却管与样气进口接头连通，所述采样泵与样气出口接头连通。
进一步，所述扩散腔室以及分离腔室上下布置，所述冷凝液排出口接头设置在分离腔室底部。
进一步，所述样气冷却管为盘管形式，其位置高于样气进口接头。
进一步，所述过滤元件为纳米疏水过滤元件。
进一步，所述样气进口接头、冷凝液排出口接头以及样气出口接头均与基座焊接。
本发明的有益效果：采样泵的抽吸驱动，地下管网含沼气的样气进入样气冷却管被冷却，会形成一些冷凝水，样气经样气入口接头进入基座内的分离腔室，过滤元件高效除去粉尘，液雾在过滤元件的疏水表面形成越来越大的液滴，靠自重掉落下来，和分离腔室内分离出的冷凝水经基座下方的冷凝液排出接头，由定时打开的冷凝液排放阀排出。从过滤元件穿透过去的洁净、相对干燥的样气，进入基座内的扩散腔室，以扩散方式被甲烷分析仪连续监测出甲烷含量。扩散腔室内的样气通过基座内部通道，经基座下方的样气出口接头，由采样泵抽吸排出。因为被测样气已经相对干燥，杜绝了污水困扰，洁净度达到0.3μm99％，从而确保甲烷分析仪准确、稳定、可靠、少维护、长寿命周期地协调运行。整套装置能对样气进行有效除湿除尘处理，具有小型化、高可靠、少维护和低成本的优点，得以确保沼气监测系统连续、准确、可靠、长寿命周期地协调运行，为普遍推广应用创造了极为有利的条件。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1—采样管；2—样气冷却管；3—阻水除雾过滤分离器；4—采样泵；31—基座；32—分离腔室；33—扩散腔室；34—过滤元件；35—样气进口接头；36—冷凝液排出口接头；37—冷凝液排放阀；38—样气出口接头；39—连接件；5—甲烷分析仪；6—抱箍；7—地下管网。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作详细说明：一种沼气监测样气处理装置，包括采样管1、样气冷却管2、阻水除雾过滤分离器3以及采样泵4，所述采样管1一端与地下管网7连通，另一端与样气冷却管2连通，所述阻水除雾过滤分离器3包括内部设置有过滤腔的基座31、设置在过滤腔内且将过滤腔分隔成分离腔室32以及扩散腔室33的过滤元34、与分离腔室32连通的样气进口接头35和冷凝液排出口接头36、设置在冷凝液排出口接头36处的冷凝液排放阀37以及与扩散腔室33连通的样气出口接头38，所述扩散腔室33以及分离腔室32上下布置，所述冷凝液排出口接头36设置在分离腔室32底部，所述扩散腔室33一侧设置有连接件39以及甲烷分析仪5，所述甲烷分析仪5通过抱箍6与连接件39连接，所述过滤元件34与过滤腔内壁密封连接，过滤元件为纳米疏水过滤元件，所述样气冷却管2与样气进口接头35连通，样气冷却管2为盘管形式，其位置高于样气进口接头35，所述采样泵4与样气出口接头38连通，所述样气进口接头35、冷凝液排出口接头36以及样气出口接头38均与基座焊接。
本发明对沼气样气的高效处理过程：在采样泵4的抽吸驱动下，地下管网7的沼气样气进入采样管1，在样气冷却管2中被冷却至仪表箱内的温度，盘管形式的样气冷却管2中会出现少量冷凝水，样气自上而下从样气进口接头35进入分离腔室32，进行气水分离；由于高效过滤元件34具有特殊的纳米疏水特性，区别常规深度过滤原理的表面过滤原理，过滤精度高达0.3μm 99％，气流阻力小于400Pa，不但能阻断冷凝水渗透过过滤元件34，而且能将样气中0.3μm以上粒度的微细液雾在疏水的过滤表面凝结成越来越大的液滴，连通过滤的粉尘靠自重掉落，和分离出的液态水，从冷凝液排出口接头36，由冷凝液排放阀37在定时打开时排出。能通过过滤元件34进入扩散腔室33的样气已经是洁净和相对干燥的高品质样气了，扩散到与之相临的甲烷分析仪5测量气室进行甲烷监测，监测过后的样气经过基座31内的气路通道和样气出口接头38，在采样泵4的抽吸下，被排放出去。
综上所述，本发明的沼气监测样气处理装置能给甲烷分析仪5连续输出0.3μm精度的洁净、相对干燥的高品质沼气样气，甲烷传感器不会被粉尘污染和水分困扰，保证甲烷分析仪5对沼气中甲烷的高准确度监测和长寿命地协调运行。由于高效过滤元件34具有纳米疏水特性的过滤表面能够实现油水双疏，有相当好的自清洁功能，从而实现了少维护的工程应用。本装置的核心部件是高效阻水除雾过滤分离器3，结构紧凑小巧，约六公分大，五公分高，真正做到了极简的小型化和超低成本。整套装置能对样气进行有效除湿除尘处理，具有小型化、高可靠、少维护和低成本的优点，得以确保沼气监测系统连续、准确、可靠、长寿命周期地协调运行，为普遍推广应用创造了极为有利的条件。
最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的整体技术方案而非限制，例如将高效阻水除雾过滤分离器稍微改变一下气路的连接形式，就可设计生产出针对各种工程用途的小型化高效阻水除雾过滤分离器。仅管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本行业的专业技术人员应当能够理解，可以对本发明的技术方案及核心部件结构略加变动或者等同替换，而不偏离本发明的技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权力要求范围当中。

Claims (5)

1.一种沼气监测样气处理装置，其特征在于：包括采样管(1)、样气冷却管(2)、阻水除雾过滤分离器(3)以及采样泵(4)，所述采样管(1)与样气冷却管(2)连通；
所述阻水除雾过滤分离器(3)包括内部设置有过滤腔的基座(31)、设置在过滤腔内且将过滤腔分隔成分离腔室(32)以及扩散腔室(33)的过滤元件(34)、与分离腔室(31)连通的样气进口接头(35)和冷凝液排出口接头(36)、设置在冷凝液排出口接头(36)处的冷凝液排放阀(37)以及与扩散腔室(33)连通的样气出口接头(38)，所述扩散腔室(33)一侧设置有连接件(39)以及甲烷分析仪(5)，所述甲烷分析仪(5)通过抱箍(6)与连接件(39)连接，所述过滤元件(34)与过滤腔内壁密封连接，所述样气冷却管(2)与样气进口接头(35)连通，所述采样泵(4)与样气出口接头(38)连通。
2.根据权利要求1所述的一种沼气监测样气处理装置，其特征在于：所述扩散腔室(33)以及分离腔室(32)上下布置，所述冷凝液排出口接头(36)设置在分离腔室(32)底部。
3.根据权利要求2所述的一种沼气监测样气处理装置，其特征在于：所述样气冷却管(2)为盘管形式，其位置高于样气进口接头(35)。
4.根据权利要求1所述的一种沼气监测样气处理装置，其特征在于：所述过滤元件(34)为纳米疏水过滤元件。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种沼气监测样气处理装置，其特征在于：所述样气进口接头(35)、冷凝液排出口接头(36)以及样气出口接头(38)均与基座焊接。
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