專利名稱：用于加壓流化床氣體采樣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到氣化氣測量領(lǐng)域，尤其是一種加壓流化床氣化氣體成份及微量污染物的采樣方法及其裝置。
背景技術(shù)：
為減少燃煤產(chǎn)生的環(huán)境污染，世界各國都十分重視潔凈煤技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，我國一次能源以煤炭為主，大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)有更重要意義，而煤氣化是潔凈、高效利用煤炭的主要途徑。目前我國采用的煤氣化技術(shù)以常壓為主，新一代煤氣化技術(shù)有向加壓發(fā)展的趨勢，如Texaco水煤漿氣流床工藝、Shell干粉煤氣流床工藝以及山西煤化加壓灰熔聚流化床煤氣化工藝，都具有碳轉(zhuǎn)化率高、煤氣成分好、煤種適應(yīng)性寬等優(yōu)點，加壓煤氣化技術(shù)必將成為我國潔凈煤技術(shù)的重點發(fā)展方向。煤氣化是指氣化劑與煤燃料在反應(yīng)爐內(nèi)進行能量交換，將煤燃料轉(zhuǎn)換成高品位的可燃?xì)怏w或化工合成氣，在其氣化過程中不可避免會產(chǎn)生危害自然環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境或影響下游合成工藝的氣相污染物，因此，煤氣化過程中(特別是加壓煤氣化過程中)氣體污染物的轉(zhuǎn)化和控制也是煤潔凈利用的關(guān)鍵問題。煤中氮、 硫、氯元素在還原氣氛下氣相污染物的主要成分為微量的氮化物(NH3、HCN)、硫化物(H2S、 COS、CS2)和HCl等。目前國內(nèi)文獻和標(biāo)準(zhǔn)未對上述氣相污染物的采樣分析方法做過系統(tǒng)闡述，本專利為以上六種微量氣相污染物提供一種氣體采樣采樣方法，為加壓煤氣化技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用提供檢測技術(shù)的支持。常壓煤氣化裝置的氣相污染物采樣系統(tǒng)可以借鑒煙氣的采樣系統(tǒng)，針對氣固分離效率差的缺陷，加拿大ENFOR公司對EPA方法進行改進，用于生物質(zhì)氣化裝置的采樣。設(shè)計燃料氣體先經(jīng)過高溫旋風(fēng)分離器(溫度可達到800°C)進行初步氣固分離，后經(jīng)過一段盤管調(diào)節(jié)器使溫度降低至150-30(TC，再通過玻璃纖維過濾器，除掉氣體中大部分細(xì)微顆粒或焦油，冷卻后的氣體經(jīng)一系列吸收瓶收集氣相污染物。此系統(tǒng)能將固體顆粒物和氣相污染物分開檢測，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，管線較長，容易堵塞。專利CN101334343公開了一種高壓含塵氣體采樣減壓方法及裝置，冷凝干燥后的高壓含塵氣體由一級采樣管引至減速采樣管中， 高壓含塵氣體通過減速采樣管的小孔絕熱膨脹，壓力減小，溫度在瞬間也降至最低；減壓后的高壓氣體在一級膨脹室內(nèi)繼續(xù)膨脹，減壓；后由采樣速度等于一級膨脹室內(nèi)氣體穩(wěn)定速度的一級導(dǎo)樣管引至二級膨脹室內(nèi)，一級膨脹室中多余的氣體排出；一級導(dǎo)樣管等動從一級膨脹室中取出所需樣品氣體后，經(jīng)過其末端的小孔，流經(jīng)二級膨脹室內(nèi)，再次膨脹減壓； 然后由二級采樣管等動取出部分氣體至粒子分析儀中進行檢測分析，多余的氣體由二級排出管和壓力調(diào)節(jié)閥排出；經(jīng)檢測后的氣體經(jīng)排出管排出。該專利只是用于顆粒濃度較低、常溫、不需要采集其他氣體污染物情況下的采樣。專利CN101140205公開一種煙氣排放在線連續(xù)檢測系統(tǒng)采樣裝置，其特征在于采樣裝置，由取樣除灰機構(gòu)、控制器和取樣泵組成。所述取樣除灰機構(gòu)用于采集樣氣并清除氣體中的粉塵，由主體結(jié)構(gòu)、反吹控制器、反吹氣管、 清掃控制器、煙氣樣氣出口、除塵濾芯、清掃執(zhí)行器組成。所述控制器由變頻器、微機、煙氣流速采樣接口、控制輸出接口、變頻器輸出接口，供電導(dǎo)線接口組成，所述微機控制取樣除灰機構(gòu)取樣除灰；同時控制取樣泵的取樣速度，實現(xiàn)采樣的同步性。所述取樣泵由控制線接口、風(fēng)機、煙氣檢測樣氣入口、多余樣氣出口構(gòu)成。該專利不適用于高溫加壓條件下，氣體中污染物的采樣測量。專利CN201707M5U公開了一種不同壓力下氣體分析的多功能采樣裝置。一種多功能氣體分析采樣裝置，它包括兩級調(diào)壓閥、氣路分配管、設(shè)于分配管支管上的調(diào)節(jié)針閥；所述兩級調(diào)壓閥連通氣路分配管，在各氣路分配支管上設(shè)有針閥，針閥出口連接采樣儀。該專利不適用于高溫含塵氣體的采樣。上述專利及方法均未涉及加壓流化床高溫、加壓、高顆粒物含量、低污染物濃度條件下的采樣。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)針對現(xiàn)有氣體采樣技術(shù)采樣準(zhǔn)確度較低的技術(shù)問題，提供一種能滿足加壓流化床氣化氣中高溫、高吸附性、低濃度污染物高準(zhǔn)確度采樣的裝置。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案用于加壓流化床氣體采樣的裝置，包括有依次通過管路連接的第一過濾器、球閥、第二過濾器、減壓閥、間閥、吸收系統(tǒng)，在第一過濾器和球閥之間的管路上設(shè)有連接法蘭，在球閥和第二過濾器之間的管路上設(shè)有吹掃管。所述第一過濾器為金屬燒結(jié)管或者陶瓷過濾管?？梢栽诹骰矁?nèi)900°C 1300°C 高溫有一定的機械強度不變形，同時在流化床內(nèi)高顆粒濃度和污染物情況下不被磨損和腐蝕，同時在床料的沖刷作用下，可以有效的防止過濾管的堵塞。所述第二過濾器包括凸形部件、凹形部件、多孔板、環(huán)形墊圈；所述凸形部件和凹形部件相匹配連接，多孔板、環(huán)形墊圈設(shè)在凹形部件內(nèi)。第二過濾器在采樣需要是用于將濾膜夾持在多孔板和環(huán)形墊圈之間，并通過擰緊凸形部件和凹形部件之間的連接螺紋固定濾膜。所述多孔板開孔率在8% 12%之間。既保證氣體通過多孔板是不會有太大的壓降，同時保證氣體通過濾膜時不會使濾膜破裂。由于加壓流化床氣化時，氣化溫度相對較高，同時一般會通入水蒸汽改善氣化氣品質(zhì)。在從加壓流化床中取氣采樣分析氣體中微量污染物(NH3、HCN』2S、C0S、CS2、HC1)時， 由于采樣裝置很難保證與流化床內(nèi)相同的高溫，使得部分污染物和水汽在管道加熱不良的位置冷凝沉積，同時由于管道的壁面和凝結(jié)水對污染物的吸附和吸收，也會降低最終測得的污染物濃度。為克服上述技術(shù)難題，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案用于加壓流化床氣體采樣的方法，包括如下步驟高溫含塵加壓氣體經(jīng)過濾除塵、減壓等過程進入吸收系統(tǒng)進行吸收。高溫含塵加壓氣體經(jīng)過濾除塵、減壓等過程進入吸收系統(tǒng)進行吸收。氣體采集完畢后，關(guān)閉球閥，打開閘閥，必要時取出過濾器中放置的濾膜，然后從吹掃管中通入適量吸收系統(tǒng)采用的吸收液沖洗采樣裝置管路。在采樣管管壁上吸附、沉積和冷凝水吸收的污染物被沖洗下來，這部分液體可以與吸收液一起進行分析測量，提高采樣準(zhǔn)確度。采樣過程中過濾管壓降過大時關(guān)閉閘閥，打開球閥然后從吹掃管中通入適量高壓氣體，對過濾管進行反吹，清除集灰。通過反吹，堆積在過濾管外壁的固體顆粒被吹脫進入流化床內(nèi)，反吹后過濾器壓降變低，可以確保采樣管的正常工作。在必要情況下可以在過濾器中放置濾膜對氣體中的微小固體顆粒進行過濾。所述的必要情況是指PM10及PMlO以下粒徑固體顆粒收集、氣體中HCl測定等。需測量氣體中固體顆粒時，根據(jù)需要收集的顆粒粒徑范圍，可以選用不同型號的玻璃纖維濾膜，過濾氣體中的固體顆粒并進行測量；需測定氣體中HCl濃度是時，按HJ/T 27-1999要求在在過濾器中放置0.3μπι乙酸纖維濾膜。采樣過程中整個采樣管路保溫在120°C 200°C。該溫度較利于現(xiàn)場操作，同時可以防止大部分的污染物和水汽冷凝。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點本實用新型適用于加壓流化床高溫、 高固體顆含量、低污染物濃度情況下污染的準(zhǔn)確采樣，有利于加壓流化床氣化過程中污染物排放規(guī)律的研究，促進能源和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。

圖1為本實用新型加壓流化床氣體采樣的裝置工作示意圖；圖2為第二過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為第一過濾管反吹時，加壓流化床氣體采樣的裝置工作狀態(tài)示意圖；圖4為用吸收液沖洗加壓流化床氣體采樣的裝置時，裝置工作狀態(tài)示意圖。附圖標(biāo)記說明1-第一過濾器，2-連接法蘭，3-球閥，4-吹掃管，5-第二過濾器， 6-減壓閥，7-閘閥，8-吸收系統(tǒng)，9-高壓氣源，10-吸收液儲液罐，51-凸形部件，52-凹形部件，53-多孔板，54-環(huán)形墊圈。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內(nèi)容做進一步詳細(xì)說明。實施例如圖1所述，用于加壓流化床氣體采樣的裝置，包括有依次通過管路20連接的第一過濾器1、球閥3、第二過濾器5、減壓閥6、閘閥7、吸收系統(tǒng)8，在第一過濾器1和球閥3之間的管路20上設(shè)有連接法蘭2，在球閥3和第二過濾器5之間的管路20上設(shè)有吹掃管4。第一過濾器1為金屬燒結(jié)管或者陶瓷過濾管。如圖2所示，第二過濾器5包括凸形部件51、凹形部件52、多孔板53、環(huán)形墊圈M ； 凸形部件51和凹形部件52相匹配連接，多孔板53、環(huán)形墊圈M設(shè)在凹形部件52內(nèi)。第二過濾器在采樣需要是用于將濾膜夾持在多孔板和環(huán)形墊圈之間，并通過擰緊凸形部件和凹形部件之間的連接螺紋固定濾膜；多孔板53開孔率在8% 12%之間。在第二過濾器5放置10 μ m濾膜玻璃纖維濾膜用于收集氣體中的固體顆粒。由于加壓流化床氣化時，氣化溫度相對較高，同時一般會通入水蒸汽改善氣化氣品質(zhì)。在從加壓流化床中取氣采樣分析氣體中微量污染物(NH3、HCN』2S、C0S、CS2、HC1)時， 由于采樣裝置很難保證與流化床內(nèi)相同的高溫，使得部分污染物和水汽在管道加熱不良的位置冷凝沉積，同時由于管道的壁面和凝結(jié)水對污染物的吸附和吸收，也會降低最終測得的污染物濃度。為克服上述技術(shù)難題，本實施實例采取了以下的技術(shù)方案用于加壓流化床氣體采樣的方法，包括如下步驟高溫含塵加壓氣體經(jīng)過濾除塵、減壓等過程進入吸收系統(tǒng)進行吸收。如圖3所示氣體采集完畢后，關(guān)閉球閥3，打開閘閥7，取出第二過濾器5中放置的濾膜，然后從吹掃管4中通入適量吸收系統(tǒng)采用的吸收液沖洗采樣裝置管路。在采樣管管壁上吸附、沉積和冷凝水吸收的污染物被沖洗下來，這部分液體可以與吸收液一起進行分析測量，提高采樣準(zhǔn)確度。如圖4采樣過程中過濾管1壓降過大時關(guān)閉閘閥7，打開球閥3然后從吹掃管4中通入適量高壓氣體，對過濾管1進行反吹，清除集灰。通過反吹，堆積在過濾管外壁的固體顆粒被吹脫進入流化床內(nèi)，反吹后過濾器壓降變低，可以確保采樣管的正常工作。采樣過程中整個采樣管路保溫在150°C。該溫度較利于現(xiàn)場操作，同時可以防止大部分的污染物和水汽冷凝。上列詳細(xì)說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求1.用于加壓流化床氣體采樣的裝置，其特征在于包括有依次通過管路00)連接的第一過濾器(1)、球閥(3)、第二過濾器(5)、減壓閥(6)、閘閥(7)、吸收系統(tǒng)(8)，在第一過濾器⑴和球閥⑶之間的管路OO)上設(shè)有連接法蘭0)，在球閥(3)和第二過濾器(5)之間的管路(20)上設(shè)有吹掃管(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于加壓流化床氣體采樣的裝置，其特征在于所述第一過濾器(1)為金屬燒結(jié)管或者陶瓷過濾管。
3.如權(quán)利要求1所述的用于加壓流化床氣體采樣的裝置，其特征在于所述第二過濾器(5)包括凸形部件(51)、凹形部件(52)、多孔板(53)、環(huán)形墊圈(54)；所述凸形部件(51) 和凹形部件(5 相匹配連接，多孔板(53)、環(huán)形墊圈(54)設(shè)在凹形部件(5 內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于加壓流化床氣體采樣的裝置，其特征在于所述多孔板 (53)開孔率在8%~ 12%之間。
專利摘要本實用新型公開了用于加壓流化床氣體采樣的裝置，包括有依次通過管路連接的第一過濾器、球閥、第二過濾器、減壓閥、閘閥、吸收系統(tǒng)，在第一過濾器和球閥之間的管路上設(shè)有連接法蘭，在球閥和第二過濾器之間的管路上設(shè)有吹掃管。本實用新型適用于加壓流化床高溫、高固體顆含量、低污染物濃度情況下污染的準(zhǔn)確采樣，有利于加壓流化床氣化過程中污染物排放規(guī)律的研究，促進能源和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。
文檔編號G01N1/34GK202119657SQ20112022073
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者劉安琪, 宋新朝, 曹永匡, 李海濱, 王小波, 石丹, 趙增立 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所, 山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責(zé)任公司