CN207585967U - 一种取样探杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种取样探杆，包括陶瓷取样内管、加热丝、数据传输线、温控仪表、防护套管和封头法兰，所述加热丝缠绕在陶瓷取样内管外壁，所述数据传输线一端连接在加热丝上，所述数据传输线另一端连接温控仪表，所述温控仪表设在取样探杆外，所述防护套管套设在加热丝外部，所述封头法兰设在陶瓷取样内管与防护套管的末端，所述陶瓷取样内管与防护套的另一端设有过滤器。本实用新型所述的一种取样探杆具有以下优势：加热装置与取样探杆一体化，快速加热，受热均匀，温度可控，防止烟气冷凝；内部的陶瓷取样探杆耐高温、耐磨损、耐腐蚀；外部的不锈钢防护管外壁沉积耐腐蚀的钽及其合金材料，有效防止管壁生锈、腐蚀。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气取样设备技术领域，尤其是涉及一种取样探杆。可应用于高温气体取样之用；尤其是在火力电厂烟道中采集高温样气的作业中使用。
背景技术
火力电厂在发电时，需要进行燃烧作业；因燃烧而产生的高温烟气通过烟道进入烟囱，最后从烟囱排入大气。烟气取样装置应用于环保监测等领域，为了掌握火力发电厂的整体排放情况，就必须准确测量烟道中高湿烟尘的浓度和粒径分布情况等，而测量高湿烟尘的浓度和粒径分布状况，就必须对排放烟道内的烟尘进行取样。
烟道气包括主要气体组分和微量有害气体组分。主要气体组分为氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气等。有害组分为一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和硫化氢等。由于气态和蒸汽态物质分子在烟道内分布比较均匀，不需要多点采样，在靠近烟道中心的任何一点都可采集到具有代表性的气样。同时，气体分子质量极小，可不考虑惯性作用，故也不需要等速采样。
目前，由于排放烟道内的烟气湿度大，温度高，烟尘及有害气体浓度大，并具有腐蚀性，容易与取样管的内壁发生反应而影响最终取得的烟尘的成分，造成分析结果无法真实反应烟道排放烟尘的实际情况，在现有产品中取样管与加热控制系统非集成在一起，没有同步加热除湿功能，导致粉尘在高湿度的环境中容易板结，堵塞管道。取出的气样要经过费用昂贵、结构复杂的气体输送管道及伴热装置后，处理除去水分，才能进入气体分析系统；因此，导致分析误差大，工作不可靠，成本高、效率低。另外，一般的取样装置由不锈钢管和伴热装置组成，无论是在使用、携带、运输或安装时都极为不便，而且取样器都在最恶劣的环境中工作，更换频繁，安装的不方便会影响后续气体的在线监测与分析需要的连续性，这就为具体采样的实施带来了许多问题。
传统加热取样器采用自限热伴热带进行加热，这种加热方式虽无需专门的温度控制器件，但加热温度受自限热伴热带的影响，一般只能达到120～ 140摄氏度的范围，无法应对更高酸露点的腐蚀性气体，比如垃圾焚烧厂排放的烟气酸露点至少要达到160摄氏度，在这种场合下，该取样探杆无法使用。同时，在一些专门用于超低排放、水气较大湿法脱硫监测场合使用的探杆，需要优良的加热装置保证系统测量数据原始性不变和不被水气吸收，使 SO2、NO2等气体损失率降低。加热电阻丝纯手工缠绕，加工繁琐，分布不均匀，加热功率不易控制，极易被烧断。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种取样探杆。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种取样探杆，包括陶瓷取样内管、加热丝、数据传输线、温控仪表、防护套管和封头法兰，所述加热丝缠绕在陶瓷取样内管外壁，所述数据传输线一端连接在加热丝上，所述数据传输线另一端连接温控仪表，所述温控仪表设在取样探杆外，所述防护套管套设在加热丝外部，所述封头法兰设在陶瓷取样内管与防护套管的末端，所述封头法兰在陶瓷取样内管与防护套管之间连接，所述陶瓷取样内管与防护套的另一端设有过滤器，所述过滤器在陶瓷取样内管与防护套管之间设置。
进一步，所述陶瓷取样内管由内到外分别包括刚玉陶瓷、过渡层、钢三层。
更进一步，所述刚玉陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷 (-Al2O3)，通过过渡层同钢管形成牢固的结合。耐磨性好，莫氏硬度高达9.0 以上；运行阻力小，管内表面光滑，且永不锈蚀；耐腐蚀、防结垢，可有效防止烟道气中硫化物和氮化物的腐蚀，以及烟尘的结板现象；耐温和耐冲击性能好，此管可在25～500℃温度范围内长期正常运行；工程造价低，所述陶瓷取样内管重量轻，价格适宜，比同内径的铸石管轻50％，价格是同内径的不锈钢管的1/2。
进一步，所述加热丝为弹簧加热丝。所述弹簧加热丝可以完全解觉电阻加热丝存在的问题，其加工简单、一次成型；韧性好，易于操作；发热线经过退火处理，具有绕性可弯曲，加热外形呈均匀螺旋状，加热均匀准确；升温速率快，能量转换效率高，具有较高的热传导作用，加热温度范围在 25～1000℃；安装方便，一次性投入成本低，只在陶瓷取样探杆上穿入即可；运行成本低；软启动，无启动冲击电流；安全防爆，无明火；加热时，加热介质与电分离，感应器本身不产生高温，不产生火花；使用寿命长，绿色环保。
进一步，所述防护管外壁覆有防腐层。
再进一步，所述防腐层为化学气相沉积的钽及其合金涂层。该涂层薄而致密，不影响防护管的活动和重量；涂层耐腐蚀、耐冲刷、耐磨损、耐高压，制备简单，一次成型，有效解决直接接触烟道气的腐蚀问题。所述防腐层为钽金属及其合金材料，采用化学气相沉积法将钽及其合金涂层包覆在防护管外管壁上，钽原子成长在基体表面，创建的是一种纳米级的“表面合金”，厚度为1～200微米。
进一步，所述封头法兰连接在陶瓷取样杆与不锈钢防护管末端，阻挡烟气进入护套管之间，腐蚀弹簧加热丝。
进一步，所述取样探杆上设有固定支架，所述固定支架上设置有固定孔，所述取样探杆通过固定孔与烟道连接。通过螺栓与所述固定孔固定连接到烟道上，根据工艺管道大小选取相应探杆长度，插入深度为烟道直径1/5～4/5。
进一步，所述过滤器为烟气出口过滤器。
相对于现有技术，本实用新型所述的一种取样探杆具有以下优势：结构简单，加工方便，易于批量化生产，使用寿命长，比传统的不锈钢套管耐腐蚀、耐磨损；加热装置与取样探杆一体化，快速加热，受热均匀，温度可控，防止烟气冷凝，硫化物和氮化物溶于水中腐蚀管道；内部的陶瓷取样探杆耐高温、耐磨损、耐腐蚀；外部的不锈钢防护管外壁沉积耐腐蚀的钽及其合金材料，可以有效防止管壁生锈、腐蚀，整体提高了取样探杆的使用寿命，减少了更换频率，降低了后期维修成本，因此可以解决取样探杆因为腐蚀或磨损而穿孔损坏的问题。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的一种取样探杆的剖视图。
附图标记说明：
1-陶瓷取样内管；2-加热丝；3-数据传输线；4-温控仪表；5-防护套管；6- 封头法兰；7-固定支架；8-过滤器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
一种取样探杆，包括陶瓷取样内管1、加热丝2、数据传输线3、温控仪表、防护套管5和封头法兰6，所述加热丝2缠绕在陶瓷取样内管1外壁，所述数据传输线3一端连接在加热丝2上，所述数据传输线3另一端连接温控仪表，所述温控仪表4设在取样探杆外，所述防护套管5套设在加热丝2 外部，所述封头法兰设在陶瓷取样内管1与防护套管5的末端，所述封头法兰在陶瓷取样内管1与防护套管5之间连接，所述陶瓷取样内管1与防护套的另一端设有过滤器8，所述过滤器8在陶瓷取样内管1与防护套管5之间设置。所述陶瓷取样内管1由内到外分别包括刚玉陶瓷、过渡层、钢三层。所述刚玉陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷(-Al2O3)，通过过渡层同钢管形成牢固的结合。耐磨性好，莫氏硬度高达9.0以上；运行阻力小，管内表面光滑，且永不锈蚀；耐腐蚀、防结垢，可有效防止烟道气中硫化物和氮化物的腐蚀，以及烟尘的结板现象；耐温和耐冲击性能好，此管可在 25～500℃温度范围内长期正常运行；工程造价低，所述陶瓷取样内管1重量轻，价格适宜，比同内径的铸石管轻50％，价格是同内径的不锈钢管的1/2。所述加热丝2为弹簧加热丝2。所述弹簧加热丝2可以完全解决电阻加热丝 2存在的问题，其加工简单、一次成型；韧性好，易于操作；发热线经过火处理，具有绕性可弯曲，加热外形呈均匀螺旋状，加热均匀准确；升温速率快，能量转换效率高，具有较高的热传导作用，加热温度范围在25～1000℃；安装方便，一次性投入成本低，只在陶瓷取样探杆上穿入即可；运行成本低；软启动，无启动冲击电流；安全防爆，无明火；加热时，加热介质与电分离，感应器本身不产生高温，不产生火花；使用寿命长，绿色环保。所述防护管外壁覆有防腐层。所述防腐层为化学气相沉积的钽及其合金涂层。该涂层薄而致密，不影响防护管的活动和重量；涂层耐腐蚀、耐冲刷、耐磨损、耐高压，制备简单，一次成型，有效解决直接接触烟道气的腐蚀问题。所述防腐层为钽金属及其合金材料，采用化学气相沉积法将钽及其合金涂层包覆在防护管外管壁上，钽原子成长在基体表面，创建的是一种纳米级的“表面合金”，厚度为1～200微米。所述封头法兰6连接在陶瓷取样杆与不锈钢防护管末端，阻挡烟气进入护套管之间，腐蚀弹簧加热丝2。所述取样探杆上设有固定支架7，所述固定支架7上设置有固定孔，所述取样探杆通过固定孔与烟道连接。通过螺栓与所述固定孔固定连接到烟道上，根据工艺管道大小选取相应探杆长度，插入深度为烟道直径1/5～4/5。所述过滤器8为烟气出口过滤器 8。
取样探杆以护套杆的形式，实现整体式组装，其中，陶瓷取样内管1置于套管内部，作为烟道气传送的通道，表面光滑，运行阻力小；弹簧加热丝 2螺旋缠绕在陶瓷取样内管1外壁，实现取样过程中整个陶瓷管的均匀加热；所述数据传输线3一端连接在弹簧加热丝2上，另一端连接温控仪表，实现温度的精确可调控；不锈钢防护套管5包裹在弹簧加热丝2外部，经由特殊处理的防护管具有更高的耐腐蚀和耐冲刷性；所述不锈钢封头法兰将陶瓷取样内管1与不锈钢防护套管5之间封死，防止烟道气与弹簧加热丝2接触，保护弹簧加热丝2不被腐蚀；根据工艺管道大小选取相应探杆长度，插入深度为烟道直径1/5～4/5。
烟道气不经过任何处理直接通过取样探杆，对探杆的腐蚀性极其严重，将内部不锈钢取样管更换成陶瓷管，大大提高其使用寿命，延长维护周期，而且特殊制作的陶瓷管化学性质稳定，不与烟道气中的化学组分发生化学反应，保证后续测量数据的准确性；该管内壁光滑，大大降低了烟气的运行阻力，节约能耗。
本取样探杆，采用热流道弹簧加热圈以螺旋形式沿同一方向缠绕，全程均匀加热，且保温效果好，根据需要设定温度，保证进入取样器的气体温度高于露点，不在取样杆中出现冷凝现象；在烟道气经过取样探杆的过程中使测量数据均匀、准确、稳定、可靠；另一方面，接口更换快速方便；任何时间可以安装或拆卸，可满足不同场合使用要求。尤其在湿烟气状态下，取样管抽出气体样品能够保持原有状态。
通过在取样杆外部设计防护套，来避免烟道气与加热丝2的直接接触，不锈钢防护套经过表面处理，大大提高了耐腐蚀性。
表面处理是指钽及其合金通过化学气相沉积法，沉积在不锈钢防护套管 5上，形成一层纳米级涂层。钽金属是一种熔点仅次于钨和铼的高熔点金属，熔点高达2996℃。从机械性能来看，钽金属是一种塑性极高的软金属，它具有很好的韧性、塑性、延伸性和很好的低温加工性能，不会发生脆性断裂，不因震动和冲击而失效；同时钽金属还具有足够的强度和刚度，其值与低碳钢接近。从化学性质来看，钽金属具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都无反应，液态的一氯醋酸、草酸、甲酸等有机酸也不会发生反应。常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸、有机溶剂以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟酸和含SO3的发烟硫酸作用下有所反应，不粘附任何物质。
该技术的涂层厚度为1～200微米，厚度可以根据管道所接触的物质和腐蚀性而调整，如果针对一些腐蚀性较弱的物质，可选用1～100微米的厚度，以节约成本，而如果针对一些强腐蚀性的物质，则选用100～200微米的厚度，以保证防腐的效果和工作寿命。这样的厚度能保证整个取样管在使用多年以后仍然良好。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (1)
1.一种取样探杆，其特征在于：包括陶瓷取样内管、加热丝、数据传输线、温控仪表、防护套管和封头法兰，所述加热丝缠绕在陶瓷取样内管外壁，所述数据传输线一端连接在加热丝上，所述数据传输线另一端连接温控仪表，所述温控仪表设在取样探杆外，所述防护套管套设在加热丝外部，所述封头法兰设在陶瓷取样内管与防护套管的末端，所述封头法兰在陶瓷取样内管与防护套管之间连接，所述陶瓷取样内管与防护套的另一端设有过滤器，所述过滤器在陶瓷取样内管与防护套管之间设置；所述陶瓷取样内管由内到外分别包括刚玉陶瓷、过渡层、钢三层；所述刚玉陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷，通过过渡层同钢管形成牢固的结合；所述加热丝为弹簧加热丝；所述防护管外壁覆有防腐层；所述防腐层为化学气相沉积的钽及其合金涂层；所述取样探杆上设有固定支架，所述固定支架上设置有固定孔，所述取样探杆通过固定孔与烟道连接；所述过滤器为烟气出口过滤器。
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