CN202119657U

CN202119657U - 用于加压流化床气体采样的装置

Info

Publication number: CN202119657U
Application number: CN2011202207342U
Authority: CN
Inventors: 王小波; 曹永匡; 赵增立; 宋新朝; 刘安琪; 石丹; 李海滨
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS; Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS; Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-06-27

Abstract

本实用新型公开了用于加压流化床气体采样的装置，包括有依次通过管路连接的第一过滤器、球阀、第二过滤器、减压阀、闸阀、吸收系统，在第一过滤器和球阀之间的管路上设有连接法兰，在球阀和第二过滤器之间的管路上设有吹扫管。本实用新型适用于加压流化床高温、高固体颗含量、低污染物浓度情况下污染的准确采样，有利于加压流化床气化过程中污染物排放规律的研究，促进能源和环保事业的发展。

Description

用于加压流化床气体采样的装置

技术领域

本实用新型涉及到气化气测量领域，尤其是一种加压流化床气化气体成份及微量污染物的采样方法及其装置。

背景技术

为减少燃煤产生的环境污染，世界各国都十分重视洁净煤技术的开发应用，我国一次能源以煤炭为主，大力发展洁净煤技术有更重要意义，而煤气化是洁净、高效利用煤炭的主要途径。目前我国采用的煤气化技术以常压为主，新一代煤气化技术有向加压发展的趋势，如Texaco水煤浆气流床工艺、Shell干粉煤气流床工艺以及山西煤化加压灰熔聚流化床煤气化工艺，都具有碳转化率高、煤气成分好、煤种适应性宽等优点，加压煤气化技术必将成为我国洁净煤技术的重点发展方向。煤气化是指气化剂与煤燃料在反应炉内进行能量交换，将煤燃料转换成高品位的可燃气体或化工合成气，在其气化过程中不可避免会产生危害自然环境、生产环境或影响下游合成工艺的气相污染物，因此，煤气化过程中(特别是加压煤气化过程中)气体污染物的转化和控制也是煤洁净利用的关键问题。煤中氮、硫、氯元素在还原气氛下气相污染物的主要成分为微量的氮化物(NH3、HCN)、硫化物(H2S、COS、CS2)和HCl等。目前国内文献和标准未对上述气相污染物的采样分析方法做过系统阐述，本专利为以上六种微量气相污染物提供一种气体采样采样方法，为加压煤气化技术发展和推广应用提供检测技术的支持。

常压煤气化装置的气相污染物采样系统可以借鉴烟气的采样系统，针对气固分离效率差的缺陷，加拿大ENFOR公司对EPA方法进行改进，用于生物质气化装置的采样。设计燃料气体先经过高温旋风分离器(温度可达到800℃)进行初步气固分离，后经过一段盘管调节器使温度降低至150-300℃，再通过玻璃纤维过滤器，除掉气体中大部分细微颗粒或焦油，冷却后的气体经一系列吸收瓶收集气相污染物。此系统能将固体颗粒物和气相污染物分开检测，但系统较为复杂，管线较长，容易堵塞。专利CN101334343公开了一种高压含尘气体采样减压方法及装置，冷凝干燥后的高压含尘气体由一级采样管引至减速采样管中，高压含尘气体通过减速采样管的小孔绝热膨胀，压力减小，温度在瞬间也降至最低；减压后的高压气体在一级膨胀室内继续膨胀，减压；后由采样速度等于一级膨胀室内气体稳定速度的一级导样管引至二级膨胀室内，一级膨胀室中多余的气体排出；一级导样管等动从一级膨胀室中取出所需样品气体后，经过其末端的小孔，流经二级膨胀室内，再次膨胀减压；然后由二级采样管等动取出部分气体至粒子分析仪中进行检测分析，多余的气体由二级排出管和压力调节阀排出；经检测后的气体经排出管排出。该专利只是用于颗粒浓度较低、常温、不需要采集其他气体污染物情况下的采样。专利CN101140205公开一种烟气排放在线连续检测系统采样装置，其特征在于采样装置，由取样除灰机构、控制器和取样泵组成。所述取样除灰机构用于采集样气并清除气体中的粉尘，由主体结构、反吹控制器、反吹气管、清扫控制器、烟气样气出口、除尘滤芯、清扫执行器组成。所述控制器由变频器、微机、烟气流速采样接口、控制输出接口、变频器输出接口，供电导线接口组成，所述微机控制取样除灰机构取样除灰；同时控制取样泵的取样速度，实现采样的同步性。所述取样泵由控制线接口、风机、烟气检测样气入口、多余样气出口构成。该专利不适用于高温加压条件下，气体中污染物的采样测量。专利CN201707245U公开了一种不同压力下气体分析的多功能采样装置。一种多功能气体分析采样装置，它包括：两级调压阀、气路分配管、设于分配管支管上的调节针阀；所述两级调压阀连通气路分配管，在各气路分配支管上设有针阀，针阀出口连接采样仪。该专利不适用于高温含尘气体的采样。

上述专利及方法均未涉及加压流化床高温、加压、高颗粒物含量、低污染物浓度条件下的采样。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术针对现有气体采样技术采样准确度较低的技术问题，提供一种能满足加压流化床气化气中高温、高吸附性、低浓度污染物高准确度采样的装置。

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：用于加压流化床气体采样的装置，包括有依次通过管路连接的第一过滤器、球阀、第二过滤器、减压阀、闸阀、吸收系统，在第一过滤器和球阀之间的管路上设有连接法兰，在球阀和第二过滤器之间的管路上设有吹扫管。

所述第一过滤器为金属烧结管或者陶瓷过滤管。可以在流化床内900℃～1300℃高温有一定的机械强度不变形，同时在流化床内高颗粒浓度和污染物情况下不被磨损和腐蚀，同时在床料的冲刷作用下，可以有效的防止过滤管的堵塞。

所述第二过滤器包括凸形部件、凹形部件、多孔板、环形垫圈；所述凸形部件和凹形部件相匹配连接，多孔板、环形垫圈设在凹形部件内。第二过滤器在采样需要是用于将滤膜夹持在多孔板和环形垫圈之间，并通过拧紧凸形部件和凹形部件之间的连接螺纹固定滤膜。

所述多孔板开孔率在8％～12％之间。既保证气体通过多孔板是不会有太大的压降，同时保证气体通过滤膜时不会使滤膜破裂。

由于加压流化床气化时，气化温度相对较高，同时一般会通入水蒸汽改善气化气品质。在从加压流化床中取气采样分析气体中微量污染物(NH₃、HCN、H₂S、COS、CS₂、HCl)时，由于采样装置很难保证与流化床内相同的高温，使得部分污染物和水汽在管道加热不良的位置冷凝沉积，同时由于管道的壁面和凝结水对污染物的吸附和吸收，也会降低最终测得的污染物浓度。为克服上述技术难题，本实用新型采取了以下的技术方案：用于加压流化床气体采样的方法，包括如下步骤：高温含尘加压气体经过滤除尘、减压等过程进入吸收系统进行吸收。

高温含尘加压气体经过滤除尘、减压等过程进入吸收系统进行吸收。

气体采集完毕后，关闭球阀，打开闸阀，必要时取出过滤器中放置的滤膜，然后从吹扫管中通入适量吸收系统采用的吸收液冲洗采样装置管路。在采样管管壁上吸附、沉积和冷凝水吸收的污染物被冲洗下来，这部分液体可以与吸收液一起进行分析测量，提高采样准确度。

采样过程中过滤管压降过大时关闭闸阀，打开球阀然后从吹扫管中通入适量高压气体，对过滤管进行反吹，清除集灰。通过反吹，堆积在过滤管外壁的固体颗粒被吹脱进入流化床内，反吹后过滤器压降变低，可以确保采样管的正常工作。

在必要情况下可以在过滤器中放置滤膜对气体中的微小固体颗粒进行过滤。所述的必要情况是指：PM10及PM10以下粒径固体颗粒收集、气体中HCl测定等。需测量气体中固体颗粒时，根据需要收集的颗粒粒径范围，可以选用不同型号的玻璃纤维滤膜，过滤气体中的固体颗粒并进行测量；需测定气体中HCl浓度是时，按HJ/T 27-1999要求在在过滤器中放置0.3μm乙酸纤维滤膜。

采样过程中整个采样管路保温在120℃～200℃。该温度较利于现场操作，同时可以防止大部分的污染物和水汽冷凝。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：本实用新型适用于加压流化床高温、高固体颗含量、低污染物浓度情况下污染的准确采样，有利于加压流化床气化过程中污染物排放规律的研究，促进能源和环保事业的发展。

附图说明

图1为本实用新型加压流化床气体采样的装置工作示意图；

图2为第二过滤器的结构示意图；

图3为第一过滤管反吹时，加压流化床气体采样的装置工作状态示意图；

图4为用吸收液冲洗加压流化床气体采样的装置时，装置工作状态示意图。

附图标记说明：1-第一过滤器，2-连接法兰，3-球阀，4-吹扫管，5-第二过滤器，6-减压阀，7-闸阀，8-吸收系统，9-高压气源，10-吸收液储液罐，51-凸形部件，52-凹形部件，53-多孔板，54-环形垫圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例：

如图1所述，用于加压流化床气体采样的装置，包括有依次通过管路20连接的第一过滤器1、球阀3、第二过滤器5、减压阀6、闸阀7、吸收系统8，在第一过滤器1和球阀3之间的管路20上设有连接法兰2，在球阀3和第二过滤器5之间的管路20上设有吹扫管4。

第一过滤器1为金属烧结管或者陶瓷过滤管。

如图2所示，第二过滤器5包括凸形部件51、凹形部件52、多孔板53、环形垫圈54；凸形部件51和凹形部件52相匹配连接，多孔板53、环形垫圈54设在凹形部件52内。第二过滤器在采样需要是用于将滤膜夹持在多孔板和环形垫圈之间，并通过拧紧凸形部件和凹形部件之间的连接螺纹固定滤膜；

多孔板53开孔率在8％～12％之间。

在第二过滤器5放置10μm滤膜玻璃纤维滤膜用于收集气体中的固体颗粒。

由于加压流化床气化时，气化温度相对较高，同时一般会通入水蒸汽改善气化气品质。在从加压流化床中取气采样分析气体中微量污染物(NH₃、HCN、H₂S、COS、CS₂、HCl)时，由于采样装置很难保证与流化床内相同的高温，使得部分污染物和水汽在管道加热不良的位置冷凝沉积，同时由于管道的壁面和凝结水对污染物的吸附和吸收，也会降低最终测得的污染物浓度。为克服上述技术难题，本实施实例采取了以下的技术方案：用于加压流化床气体采样的方法，包括如下步骤：高温含尘加压气体经过滤除尘、减压等过程进入吸收系统进行吸收。

如图3所示气体采集完毕后，关闭球阀3，打开闸阀7，取出第二过滤器5中放置的滤膜，然后从吹扫管4中通入适量吸收系统采用的吸收液冲洗采样装置管路。在采样管管壁上吸附、沉积和冷凝水吸收的污染物被冲洗下来，这部分液体可以与吸收液一起进行分析测量，提高采样准确度。

如图4采样过程中过滤管1压降过大时关闭闸阀7，打开球阀3然后从吹扫管4中通入适量高压气体，对过滤管1进行反吹，清除集灰。通过反吹，堆积在过滤管外壁的固体颗粒被吹脱进入流化床内，反吹后过滤器压降变低，可以确保采样管的正常工作。

采样过程中整个采样管路保温在150℃。该温度较利于现场操作，同时可以防止大部分的污染物和水汽冷凝。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1.用于加压流化床气体采样的装置，其特征在于：包括有依次通过管路(20)连接的第一过滤器(1)、球阀(3)、第二过滤器(5)、减压阀(6)、闸阀(7)、吸收系统(8)，在第一过滤器(1)和球阀(3)之间的管路(20)上设有连接法兰(2)，在球阀(3)和第二过滤器(5)之间的管路(20)上设有吹扫管(4)。

2.如权利要求1所述的用于加压流化床气体采样的装置，其特征在于：所述第一过滤器(1)为金属烧结管或者陶瓷过滤管。

3.如权利要求1所述的用于加压流化床气体采样的装置，其特征在于：所述第二过滤器(5)包括凸形部件(51)、凹形部件(52)、多孔板(53)、环形垫圈(54)；所述凸形部件(51)和凹形部件(52)相匹配连接，多孔板(53)、环形垫圈(54)设在凹形部件(52)内。

4.如权利要求3所述的用于加压流化床气体采样的装置，其特征在于：所述多孔板(53)开孔率在8％～12％之间。