CN106525491A - 一种取样装置的取样探头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种取样装置的取样探头，属于LNG取样领域，它包括密闭的真空套管，所述真空套管的一端连接有加热储存部，所述真空套管的另一端设有取样采集端头，所述真空套管内设的采集控速管连接加热储存部与取样采集端头。本发明提供的取样探头，属于LNG取样装置的核心零部件，可以将液态天然气以恒定速度和温度输送至加热储存部，保证汽化步骤的安全可靠，同时加热储存部将液态天然气瞬间充分气化，气化后的天然气组分与液态的组分完全一致，不会有任何组分丢失。本发明适用于LNG取样。

Description

一种取样装置的取样探头
技术领域
本发明属于LNG取样领域，具体地说是一种取样装置的取样探头。
背景技术
天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。
LNG取样装置是从液态天然气中取得具有代表性的液态天然气样本，经过取样探 头的加热器后从液态到气态瞬间充分汽化，再经取样柜将此汽化后的气态天然气收集到取 样瓶，送到实验室进行天然气组分分析，分析的数据为LNG的贸易交接提供依据。
成分 最低比例 最高比例 沸点℃
Methane甲烷 C1 90％ 99％ -161.5
Ethane乙烷 C2 1％ 8％ -88.6
Propane丙烷 C3 0.1％ 5％ -42.1
Butane丁烷 C4 0.1％ 2％ -0.5
Pentane+戊烷 C5+ 0％ ＜1％ 36.1
Nitrogen氮气 N2 0％ 1％ -195.8
由上表可知，天然气组成成分比较复杂，同时在汽化过程中，由于天然气汽化膨胀回流或汽化不充分，会造成天然气组分丢失，导致采样热值计算不准确，不能代表真实LNG品质问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种适用于LNG的取样装置的取样探头，其作用是通过取样探头将液态天然气转换为气态天然气，充分保证天然气不同沸点的各组分在汽化后不丢失。汽化后的天然气经过取样柜收集后送到实验室进行组分分析。
本发明采用的技术方案如下：
一种取样装置的取样探头，它包括密闭的真空套管，所述真空套管的一端连接有加热储存部，所述真空套管的另一端设有取样采集端头，所述真空套管内设采集控速管连接加热储存部与取样采集端头。
由于上述结构,整个LNG的输送管路采用高真空多层绝热结构设计，取样采集端头采集LNG后，经采集控速管控制LNG流速后送到加热储存部加热蒸发成气态天然气。
进一步，所述加热储存部包括防爆电加热器和水浴式储罐，所述水浴式储罐连接真空套管的一端，并与采集控速管连通；所述水浴式储罐连通防爆电加热器；所述水浴式储罐的表面铺设有保温层。
由于上述结构，采集控速管将LNG匀速送到水浴式储罐，防爆电加热器加热水浴式储罐的水，LNG通过水浴式储罐时吸收水的热量使得LNG吸热汽化。
进一步，所述真空套管包括真空管路和真空支路，所述真空管路内包括采集控速管和不锈钢管，所述真空管路的中部弯折，使整个真空套管呈“V”字形结构，其两端之间的开口角度为90-150°；所述采集控速管在真空套管内呈螺旋状结构，所述不锈钢管连接采集控速管与加热储存部。
由于上述结构，增大了管道的阻力，能有效的控制管道内的LNG流量。
进一步，所述真空套管连接有真空抽嘴、气动截止阀和止回阀，所述气动截止阀设置真空支路内，连接到采集控速管末端；所述止回阀设置在采集控速管和加热储存部连接处。
由于上述结构，真空抽嘴可以对真空套管进行抽真空操作，气动截止阀可以自动切断取样管路输送，止回阀能防止LNG倒流。
进一步，所述的采集控速管安装有至少一个环氧玻璃钢支撑板。
进一步，所述取样采集端包括LNG取样采集管和支撑管，所述LNG取样采集管在支撑管内与采样控速管连通；所述支撑管通过安装法兰与真空套管相连。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、可以将液态天然气以恒定速度和温度输送至加热储存部，保证汽化步骤的安全可靠。
2、加热储存部将液态天然气瞬间充分气化，气化后的天然气组分与液态的组分完全一致，不会有任何组分丢失。
附图说明
附图1是本发明的内部结构图；
图中标记：1-防爆电加热器、2-PIR发泡剂保温层、3-水浴式储罐、4-密封过线接头、5-不锈钢管、6-止回阀、7-真空支路、8-气动截止阀、9-环氧玻璃钢支撑板、10-真空管路、11-真空抽嘴、12-安装法兰、13-支撑管、14-LNG取样采集管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种取样装置的取样探头，它包括密闭的真空套管，所述真空套管的一端连接有加热储存部，所述真空套管的另一端设有取样采集端头，所述真空套管内设采集控速管连接加热储存部与取样采集端头。整个LNG的输送管路采用高真空多层绝热结构设计，充分减少热传递，防止冷量传导，其漏热量≤0.76W/m；其产品真空度≤5*10-2Pa。
所述加热储存部包括防爆电加热器和水浴式储罐3，所述水浴式储罐3连接真空套管的一端，并与采集控速管连通；所述水浴式储罐3连通防爆电加热器；所述水浴式储罐3的表面铺设有保温层。此实施例中的防爆电加热器采用500W防爆电加热器,LNG的潜热是590KJ/Kg，显热是300KJ/Kg，500W的加热器一小时产生500*3600＝1800KJ的热能，故500W加热器每小时能汽化1800÷890＝2.02Kg的LNG到0℃，取样装置在采样时，设计流量是0.7～1.5Kg/h,故500W防爆电加热器的功率足够供给LNG汽化所需热量；加热储存部器采用水浴法为LNG加热，且发热元件置于水箱的底部，利用水受热后向上翻滚特性，充分使加热箱内水温均匀，同时用高灵敏度的温度传感器PT100，对加热储存部器温度进行控制，保证水温在50±1℃，整个加热储存部器在热量传递上充分、可靠，能瞬间汽化LNG，避免不同组分的LNG在取样时蒸馏；LNG毛细管管道进入到加热储存部器时，管道突然由小变大，便于汽化后的天然气因体积急剧膨胀后从后端顺利排出，同时水浴式加热器内的天然气管道是螺旋状，流经加热储存部器后的LNG能有效快速吸热，充分汽化，以便后端的设备对天然气进行采样、吹扫及放散。
所述真空套管包括真空管路10和真空支路7，所述真空管路10内包括采集控速管和不锈钢管5，所述真空管路10的中部弯折，使整个真空套管呈“V”字形结构，其两端之间的开口角度为90-150°；所述采集控速管在真空套管内呈螺旋状结构，所述不锈钢管5连接采集控速管与加热储存部。本实事例中采集控速管前端为1/8盘管，后端为1/4盘管，其中1/4盘管通过不锈钢管与热储存部器相连，不锈钢管采用1/4不锈钢管。取样探头后端的管道采用螺旋盘绕状，能有效减小管道内的LNG流量，增大管道阻力。
所述真空套管连接有真空抽嘴11、气动截止阀8和止回阀6，所述气动截止阀8设置真空支路7内，连接到采集控速管末端；所述止回阀8设置在不锈钢管5处。由于LNG从液态变成气态，体积要增加610倍,故在LNG进入加热储存部前端有一个止回阀，防止LNG汽化后，管道内介质倒流，或管道内的低沸点介质滞留在管道内，同时通过设置气动截止阀，当出现紧急情况时，能自动切断取样管路输送。
所述的采集控速管安装有至少一个环氧玻璃钢支撑板9。由于采集控速管呈螺旋状，其强度不够使其保持位置处于真空套管腔体中央，环氧玻璃钢支撑板使采样控速管固定，使其处于真空环境，避免与外界发生热交换。
所述取样采集端包括LNG取样采集管14和支撑管13，所述LNG取样采集管14在支撑管13内与采样控速管连通；所述支撑管13通过安装法兰12与真空套管相连。本实施例中LNG取样采集管采用1/8LNG取样采集管，支撑管14采用3/4不锈钢支撑管。取样探头为DN2的毛细管从LNG主输管线采样，同时用外径16mm壁厚2mm的管子作为支撑。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、可以将液态天然气以恒定速度和温度输送至加热储存部，保证汽化步骤的安全可靠。
2、加热储存部将液态天然气瞬间充分气化，气化后的天然气组分与液态的组分完全一致，不会有任何组分丢失。

Claims (6)

1.一种取样装置的取样探头，其特征在于：它包括密闭的真空套管，所述真空套管的一端连接有加热储存部，所述真空套管的另一端设有取样采集端头，所述真空套管内设采集控速管连接加热储存部与取样采集端头。
2.如权利要求1所述的取样装置的取样探头，其特征在于：所述加热储存部包括防爆电加热器和水浴式储罐（3），所述水浴式储罐（3）连接真空套管的一端，并与采集控速管连通；所述水浴式储罐（3）连通防爆电加热器；所述水浴式储罐（3）的表面铺设有保温层。
3.如权利要求1或2所述取样装置的取样探头，其特征在于：所述真空套管包括真空管路（10）和真空支路（7），所述真空管路（10）内包括采集控速管和不锈钢管（5），所述真空管路（10）的中部弯折，使整个真空套管呈“V”字形结构，其两端之间的开口角度为90-150°；所述采集控速管在真空套管内呈螺旋状结构，所述不锈钢管（5）连接采集控速管与加热储存部。
4.如权利要求3所述取样装置的取样探头，其特征在于：所述真空套管连接有真空抽嘴（11）、气动截止阀（8）和止回阀（6），所述气动截止阀（8）设置真空支路（7）内，连接到采集控速管末端；所述止回阀（8）设置在不锈钢管（5）处。
5.如权利要求1或2或4之一所述取样装置的取样探头，其特征在于：所述的采集控速管上安装有至少一个环氧玻璃钢支撑板（9）。
6.如权利要求1或2或4所述取样装置的取样探头，其特征在于：所述取样采集端头包括LNG取样采集管（14）和支撑管（13），所述LNG取样采集管（14）在支撑管（13）内与采样控速管连通；所述支撑管（13）通过安装法兰（12）与真空套管相连。
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