一种除水吸收装置制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种除水吸收装置，包括洗气瓶、分离瓶和回流泵，所述洗气瓶和分离瓶上均设有进气通道和出气通道；所述洗气瓶的出气通道和分离瓶的进气通道连接；所述洗气瓶和分离瓶的瓶底通过回流泵连通。本发明提高了洗气装置的吸收效率，解决了大流量下，吸收效果下降和吸收液减少的问题。
【专利说明】一种除水吸收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境监测、气体分析、烟气/大气颗粒物(气溶胶)成分分析领域，特别涉及一种除水吸收装置。
【背景技术】
[0002]2012年以来，全国各大城市相继出现严重的雾霾天气，PM2.5的监测开始普及，但人们更加关心的是雾霾的来源、成分和危害。据分析，雾霾主要来源于工业废气、汽车尾气、建筑扬尘和餐厨油烟等，其成分非常复杂，包括炭黑、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和大量有机物，金属元素及其化合物的含量也比较高，其中包含有铅、锌、砷、镉、铜等有害的重金属元素。
[0003]悬浮在空气中的液态和固态颗粒物，在科学研究中统称为气溶胶。因其粒径较小，分布不均，普通的气体采样设备无法采集到具有代表性的样品。在对烟气和大气中的颗粒物成分进行分析的过程中，一般采用的捕集方法有滤膜捕集法和洗气法。滤膜捕集法是用小孔径的滤膜安装在气路中进行过滤，能有效过滤掉大部分粒径大于滤膜孔径的颗粒物。洗气法是直接将气体通入特定的溶液中，利用液体对颗粒物的吸附和溶解作用进行捕集，具有简便实用的优点。
[0004]滤膜过滤方法的缺点是不能捕集气溶胶中的液态成分，在捕集过程中，随着滤膜上捕集的颗粒物增加和湿度的增大，气流受到的阻力也越大，对采样泵的损害较大。捕集样品完成后，还需要对滤膜进行浸泡、消解使滤膜上的颗粒物溶解到消解液中，才能进行样品分析。在消解时，部分材料的滤膜会发生溶解，对分析结果造成干扰。因此，滤膜捕集法的应用有一定的局限性。
[0005]洗气法没有上述缺点，但其缺点主要是在气体流量较大时，吸收效率难以保证。因为按照相关的标准，对大气气溶胶米样一般是按16.7L/min的流量米样,而烟气中的颗粒物采样则要求进入采样嘴的流速与烟囱内的流速相等，当烟气流速较大时，采样的流量也相应的增加。在这样的大流量下，洗气瓶中的部分液体会随着气流流失，导致吸收效率下降。同时，气流中的液体对后端的流量计和采样泵等部件有较大的影响，甚至导致部件损坏。
【发明内容】
[0006]基于现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种除水吸收装置。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种除水吸收装置，包括洗气瓶、分离瓶和回流泵，所述洗气瓶和分离瓶上均设有进气通道和出气通道；所述洗气瓶的出气通道和分离瓶的进气通道连接；所述洗气瓶和分离瓶的瓶底通过回流泵连通。
[0008]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，所述洗气瓶内设有进气管和过滤片；所述进气管的管嘴和过滤片上均设计有多个用于打碎气泡的小孔，使其与吸收液进行充分接触后被吸附。
[0009]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，所述洗气瓶下端体积比上端小，洗气瓶的下端变小，提高了吸收液的高度，使气体获得更多机会与吸收液接触。
[0010]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，所述分离瓶为旋风分离瓶，其包括瓶体、瓶盖和导气管；所述瓶体上端设有瓶盖，所述瓶盖上设有进气口和出气口 ；所述导气管穿过所述进气口，其上端与所述洗气瓶的出气通道连接，其下端弯曲出口紧贴所述瓶体内壁；所述瓶体下端设有锥形收缩段，其底部设有收集池和所述回流泵连通。
[0011]本发明中的分离瓶以玻璃为主要材料，进气口和出气口都在瓶的顶端，便于安装在冷凝器内。进气端的导气管在旋风分离瓶内弯曲，沿切线方向稍向下贴着瓶壁。锥形收缩段可以使混合气体流速加快，颗粒物受到的离心力增加。设置在瓶体底部的收集池用于收集分离后的液体和颗粒物。
[0012]回流泵的设计，可以按设定的时间间歇性地将旋风分离瓶中收集的吸收液抽回洗气瓶中，保持洗气瓶中吸收液的量，使系统的吸收效率得到保障。
[0013]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，所述导气管下端出口朝所述瓶体的瓶壁切线方向；所述分离瓶还包括设于瓶口处的瓶塞；所述瓶塞外围设有密封圈。
[0014]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，还包括至于所述洗气瓶和分离瓶外的冷凝器。
[0015]冷凝器的主要作用是将进入洗气瓶中的高温烟气迅速降温，同时使旋风分离瓶在分离的同时具有冷凝除水的效果，使后端的流量计、采样泵等部件工作在干燥、无腐蚀的条件下。
[0016]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，还包括和所述洗气瓶和分离瓶连接的旁路分流系统，具体为:三通接头一一头与所述洗气瓶的进气通道连接，一头与干燥管一连接；干燥管一、过滤器一和调节阀一顺次连接；所述分离瓶的出气通道和干燥管二连接；干燥管二、过滤器二、调节阀二和流量计二顺次连接；三通接头二的三个头分别和调节阀一、流量计二和流量计一连接，流量计一和采样泵连接。
[0017]旁路分流系统主要是将大流量的烟气或空气进行分流，使进入洗气瓶的流量在能保证吸收效率的安全范围内。其主要部件包括一个分流Y型三通、2个干燥管、2个过滤器、2个流量调节阀、2个流量计、I个T型三通和I个采样泵。
[0018]当大气采样以16.7L/min的采样流量采集，或者系统在烟气流速较大的场合下使用时，受洗气瓶和管路的大小限制，洗气瓶通过的流量超过12L/min时，会有大量的吸收液被抽到旋风分离瓶，导致吸收效率降低。因此，我们采用一个Y型三通和一个T型三通将采集的气体进行分流，用两个流量计对通过洗气瓶的流量和总流量进行检测。其中通过洗气瓶的流量参与气体中各成分浓度的计算，总流量用于控制采样泵的采样量。
[0019]两组干燥管和过滤器可以使主路和旁路中的气体干燥、无尘，确保了后端的流量计和采样泵长期稳定工作。两个调节阀用于调节主路和旁路的流量比，一般调节使洗气瓶通过的流量在8L/min以下，可以确保有较好的吸收效率。
[0020]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，还包括和所述回流泵连接的反吹气泵。
[0021]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，还包括和所述回流泵连接的定容系统，具体为:定容瓶入口和所述回流泵下方的开口连接；所述定容瓶的入口处设有液位检测开关。
[0022]作为本发明一种除水吸收装置在一方面的改进，所述定容瓶的瓶底处设有搅拌电机。
[0023]上述设计为本申请中的定容和清洗系统，本申请中之所以加入定容和清洗系统，是因为在实际使用过程中，需要注意烟气和空气湿度对吸收系统的影响。因为冷凝器的冷凝除水作用，在长时间的采样后，气体中的水分会被收集吸收系统中，导致吸收液的体积增力口。如果按照吸收液的初始体积计算气体中各成分的浓度，就会导致测试的浓度低于实际浓度。
[0024]而定容系统的加入，可以有效解决这一问题。定容系统主要由定制的定容瓶和液位检测开关(如电容接近开关)组成，其中定容瓶的结构类似于容量瓶，其体积是固定的，在其喉管部位安装一个高精度的电容接近开关，当非金属物质接近时，会导致附近的电容值发生变化，电容接近开关就是基于这种原理进行检测。
[0025]吸收系统完成吸收后，会将吸收后的液体排入定各瓶中，然后将洗气瓶和旋风分离瓶的清洗液也排入定容瓶中，此时定容瓶中的样品仍未达到接近开关的位置。系统会以慢速抽取蒸馏水进行补充，当瓶中的液位到达接近开关检测点时，系统停止进蒸馏水。这样，每次吸收采样都能确保最终的体积一致，用此体积参与气体成分浓度的计算，就可以避免湿度的影响。
[0026]清洗系统主要包括进样系统(因结构稍复杂，且不作为本专利保护对象，图中未画出)和清洗部件。进样系统主要由蠕动泵和电磁阀组成，负责注入蒸馏水对洗气瓶、旋风分离瓶和定容瓶进行清洗。洗气瓶和旋风分离瓶用反吹气泵进行清洗。定容瓶的清洗因为气洗会使定容瓶中的液体溢出，选用了磁力搅拌的方式清洗。实验证明，清洗系统能够满足要求。
[0027]下面是对本发明中的一些替代方案介绍，此类改进方案也属于本发明的保护范围:
[0028]1、洗气瓶采用最基本的结构或对结构和形状进行少量修改，也能达到近似的效果O
[0029]2、旋风分离瓶可用普通的空瓶代替，但除水效果会下降。
[0030]3、吸收系统可以不经过冷凝，但降温和除水效果也会有所下降。
[0031]4、旁路分流中，可以将流量计一装在调节阀一后，以2个流量计的和作为总流量。
[0032]5、定容瓶的形状可以改变，用其他的液位检测方式也可以检测液位。
[0033]6、清洗方式可以用其他方式，比如将定容瓶也改为气泵反吹。
[0034]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0035]一、提高了洗气装置的吸收效率。
[0036]二、解决了大流量下，吸收效果下降和吸收液减少的问题。
[0037]三、利用旁路分流，降低了通过洗气瓶的气体的流量。
[0038]四、增加了定容装置，消除了气体湿度对样品体积的影响。
[0039]下面结合附图详细说明本发明，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0041]图1为本发明整体结构示意图；
[0042]图2为本发明中分离瓶的结构示意图；
[0043]图3为本发明中分尚瓶导气管出口位置不意图。
[0044]图1-3中附图标记的对应关系为:
[0045]1-洗气瓶；2_分离瓶；3_回流泵；4_冷凝器；5_进气口 ；6_出气口 ；7-瓶盖；8-密封圈；9-瓶塞；10-导气管；11-锥形收缩段；12-收集池；13_瓶体；14-反吹气泵；15_液位检测开关；16-定容瓶；17-搅拌电机；18-三通接头一 ；19-干燥管一 ；20_干燥管二 ；21_过滤器一 ；22_过滤器二 ；23_调节阀一 ；24_调节阀二 ；25_流量计一 ；26_流量计二 ；27_采样泵；28_三通接头二 ；29_进气管；30_过滤片。
【具体实施方式】
[0046]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
[0047]如图1-3所示，本实施例的除水吸收装置，包括洗气瓶1、分离瓶2和回流泵3，洗气瓶I和分离瓶2上均设有进气通道和出气通道；洗气瓶I的出气通道和分离瓶2的进气通道连接；洗气瓶I和分离瓶2的瓶底通过回流泵3连通。
[0048]洗气瓶I内设有进气管29和过滤片30 ;进气管29的管嘴和过滤片30上均设计有多个用于打碎气泡的小孔。
[0049]洗气瓶I下端体积比上端小。
[0050]分离瓶2为旋风分离瓶，其包括瓶体13、瓶盖7和导气管10 ;瓶体13上端设有瓶盖7，瓶盖7上设有进气口 5和出气口 6 ;导气管10穿过进气口 5，其上端与洗气瓶I的出气通道连接，其下端弯曲出口紧贴瓶体13内壁；瓶体13下端设有锥形收缩段11，底部设有收集池12和回流泵3连通。
[0051]导气管10下端出口朝瓶壁切线方向；分离瓶2还包括设于瓶口处的瓶塞9 ;瓶塞9外围设有密封圈8。
[0052]本实施例中的除水吸收装置中还包括至于洗气瓶I和分离瓶2外的冷凝器4。
[0053]本实施例中的除水吸收装置中还包括和洗气瓶I和分离瓶2连接的旁路分流系统，具体为:三通接头一 18 —头与洗气瓶I的进气通道连接，一头与干燥管一 19连接；干燥管一 19、过滤器一 21和调节阀一 23顺次连接；分离瓶2的出气通道和干燥管二 20连接；干燥管二 20、过滤器二 22、调节阀二 24和流量计二 26顺次连接；三通接头二 28的三个头分别和调节阀一 23、流量计二 26和流量计一 25连接，流量计一 25和采样泵27连接。
[0054]本实施例中的除水吸收装置还包括和回流泵3连接的反吹气泵14。
[0055]本实施例中的除水吸收装置还包括和回流泵3连接的定容系统，具体为:定容瓶16入口和回流泵3下方的开口连接；定容瓶16的入口处设有液位检测开关15。
[0056]定容瓶16的瓶底处设有搅拌电机17。
[0057]本发明的工作过程是:高温的烟气或空气进入洗气瓶1，在吸收液中产生大量气泡和水蒸汽，气体中的颗粒物一部分被吸收液捕获，另一部分与气流带出的水分和水蒸汽混合，进入分离瓶2 (烟气除尘旋风分离塔一般是用喷雾法与烟尘混合后进入分离塔，与本发明有所区别)，在旋风离心力和惯性的作用下，质量较大的液滴和颗粒物被粘附在湿冷的瓶壁上，被下端的收集池12收集，回流泵3每隔一段时间(3min)启动一次，将分离瓶2中收集的吸收液抽回洗气瓶I中继续参与吸收，确保洗气瓶I中的吸收液的量稳定。
[0058]本发明提高了气体中的颗粒物的吸收效率。洗气系统置于冷凝器4中，快速降温的同时，也取得了更好的除水效果，确保了后端部件的正常运行。另外，采用回流泵3将吸收液抽回洗气瓶1，使吸收液的体积稳定，也确保了吸收效率的稳定。
[0059]本发明由于采用了特殊结构的洗气瓶1、旋风分离瓶，与冷凝器4和回流泵3相组合，取得了较好的吸收效率和除水效果。旁路分流的加入，确保了通过吸收系统的流量在安全范围内。而定容系统的加入，也完美解决了气体湿度对样品分析的影响。另外，清洗系统也有效避免了残留样品的干扰问题。
[0060]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种除水吸收装置，其特征在于:包括洗气瓶(I)、分离瓶(2)和回流泵(3)，所述洗气瓶(I)和分离瓶(2)上均设有进气通道和出气通道；所述洗气瓶(I)的出气通道和分离瓶(2)的进气通道连接；所述洗气瓶(I)和分离瓶(2)的瓶底通过回流泵(3)连通。
2.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:所述洗气瓶(I)内设有进气管(29)和过滤片(30);所述进气管(29)的管嘴和过滤片(30)上均设计有多个用于打碎气泡的小孔。
3.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:所述洗气瓶(I)下端体积比上端小。
4.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:所述分离瓶(2)为旋风分离瓶，其包括瓶体(13)、瓶盖(7)和导气管(10);所述瓶体(13)上端设有瓶盖(7)，所述瓶盖(7)上设有进气口(5)和出气口 ￠);所述导气管(10)穿过所述进气口(5)，其上端与所述洗气瓶(I)的出气通道连接，其下端弯曲出口紧贴所述瓶体(13)内壁；所述瓶体(13)下端设有锥形收缩段(11)，其底部设有收集池(12)和所述回流泵(3)连通。
5.根据权利要求4所述除水吸收装置，其特征在于:所述导气管(10)下端出口朝所述瓶体(13)的瓶壁切线方向；所述分离瓶(2)还包括设于瓶口处的瓶塞(9);所述瓶塞(9)外围设有密封圈(8)。
6.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:还包括设置于所述洗气瓶(I)和分离瓶⑵外的冷凝器⑷。
7.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:还包括和所述洗气瓶(I)和分离瓶(2)连接的旁路分流系统，具体为:三通接头一(18) —头与所述洗气瓶(I)的进气通道连接，一头与干燥管一(19)连接；干燥管一(19)、过滤器一(21)和调节阀一(23)顺次连接；所述分离瓶(2)的出气通道和干燥管二(20)连接；干燥管二(20)、过滤器二(22)、调节阀二(24)和流量计二(26)顺次连接；三通接头二(28)的三个头分别和调节阀一(23)、流量计二(26)和流量计一(25)连接，流量计一(25)和采样泵(27)连接。
8.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:还包括和所述回流泵(3)连接的反吹气泵(14)。
9.根据权利要求1所述除水吸收装置，其特征在于:还包括和所述回流泵(3)连接的定容系统，具体为:定容瓶(16)入口和所述回流泵(3)下方的开口连接；所述定容瓶(16)的入口处设有液位检测开关(15)。
10.根据权利要求9所述除水吸收装置，其特征在于:所述定容瓶(16)的瓶底处设有搅拌电机(17)。
【文档编号】B01D50/00GK104353311SQ201410577763
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】陈星 , 刘德华, 邹雄伟 申请人:力合科技（湖南）股份有限公司