半加热保护管型埋入式双反吹取样探头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，包括半加热高温保护管、取样探头构件。半加热高温保护管包括内套管、比内套管长的外套管，内套管置于外套管内一侧，内套管两端部设有使内外套管间形成筒型密封空腔的密封件，密封空腔内设加热体。取样探头构件包括取样探杆，取样探杆包括内管，内管外套设外管，内外管间形成保温空腔，外管一端部与内管对应端部设有端盖，端盖上的螺接孔与内管内腔相通且接有前置过滤器，内管管壁上的反吹口经反吹管与单向阀连接。取样探杆一部分及前置过滤器处于内套管内。本实用新型在抽取烟道中的原烟气进行采样时，即便恶劣工况下也可防止原烟气中的腐蚀性物质对其部件产生堵塞和腐蚀的影响。
【专利说明】半加热保护管型埋入式双反吹取样探头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种带半加热高温保护管的埋入式双反吹取样探头，属于取样探头设计领域。
【背景技术】
[0002]垃圾焚烧工艺和火电厂湿法脱酸脱硫工艺是烟气环保排放涉及的主要处理工艺，在该工艺中对原烟气污染物组分进行测量是计算脱硫效率等的重要依据。由于该工艺处于排放烟气各净化工艺之前，因此原烟气温度在较高(400°C以上)与较低(50-80°C)温度之间频繁变化，且具有高浓度、高粘性、高腐蚀性的特点。
[0003]目前，原烟气大多使用原烟气连续监测系统并采取抽取式采样方法来进行检测。抽取式采样方法即将取样探头安装在原烟气烟道或烟囱外壁上，用其取样探杆(加热或不加热)深入原烟气中来对气体进行抽取，然后通过带伴热的取样管线将待测气体送至分析仪进行分析。从实际使用中可以发现，在较为恶劣的工况下，如气体温度在高低温区间剧烈变化、含尘量很高(> lg/m3)、水分含量高(接近饱到过饱和)、有腐蚀性气体这样的工况下，取样探杆在短时间内便会因烟尘结合水汽形成的粘性物质、酸性和碱性气体溶于水形成的腐蚀液而被腐蚀、堵塞，严重影响原烟气连续监测系统的正常运行。
[0004]对于上述情况，目前行业上较多采用的是对取样探杆进行加热，即利用电热丝将取样探杆加热至高于酸露点以上的温度(185°C )，从而避免取样探杆局部腐蚀现象发生。而为了去除腐蚀性烟尘，则是在取样探杆前端增加一个网状或金属烧结过滤器来防止烟气中腐蚀性烟尘进入。但是，在高烟尘浓度、高低温变化的烟气中，以上两种措施都无法解决堵塞问题。这是因为烟道内烟尘含量高，大量的尘土会堵塞过滤器和取样探杆，原烟气温度高低剧变时，湿度很大(接近饱和)、含尘量较高时(lg/m3以上)，大量的烟尘会与其周围悬浮的液体或湿气结合成为泥状粘性物质，它们会附着在过滤器表面，且该粘性物质里含有酸性物质，会造成过滤器堵塞和腐蚀，甚至在温度重新升高后，由于该粘性物质已经结痂，即使定期用强力的手动或自动反吹也无法吹除。几个小时后，滤芯和取样探杆甚至探头主体都会被完全堵塞，只有靠繁重的人工重复疏通来勉强维持运行。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，即便在较为恶劣的工况下，在对烟道中的原烟气进行抽取采样过程中，也可彻底防止原烟气中的腐蚀性物质对其自身部件产生堵塞和腐蚀影响，确保原烟气连续监测系统可长期连续稳定的工作而无需维护。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0007]一种半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于:它包括半加热高温保护管、取样探头构件，其中:
[0008]半加热高温保护管包括内套管、比内套管长的外套管，内套管置于外套管内的一侦U，内套管的两端部设置有使内套管与外套管之间形成筒型密封空腔的密封件，筒型密封空腔内设有加热体；
[0009]取样探头构件包括取样探杆、前置过滤器，取样探杆包括内管，内管外面套设有外管，内管与外管之间形成有保温空腔，外管的一端部与内管的对应端部上设有端盖，端盖上开设的螺接孔与内管的内腔相通且螺接孔上螺接有前置过滤器，内管的管壁上开设的反吹口经反吹管与单向阀连接；
[0010]取样探杆的一部分以及前置过滤器伸入且处于内套管内而取样探杆的另一部分处于外部。
[0011]本实用新型的优点是:
[0012]即便在较为恶劣的工况下(如气体温度在高低温区间剧烈变化、含尘量很高(>lg/m3)、水分含量高(接近饱到过饱和)、有腐蚀性气体的工况)，本实用新型在对烟道中的原烟气进行抽取采样过程中，也可彻底防止原烟气中的腐蚀性物质对其自身部件(前置过滤器、取样探杆)产生堵塞和腐蚀影响，确保原烟气连续监测系统可长期连续稳定的工作而无需维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型构成的半剖示意图。
[0014]图2是取样探头构件的结构放大示意图。
[0015]图3是取样探杆的结构示意图。
[0016]图4是半加热高温保护管的结构示意图。
[0017]图5是双面密封法兰盘的结构示意图。
[0018]图6是图5的A-A向剖视图。
【具体实施方式】
[0019]如图1至图4所示，本实用新型半加热保护管型埋入式双反吹取样探头包括半加热高温保护管10、取样探头构件20，其中:
[0020]半加热高温保护管10包括内套管12、比内套管12长的外套管11，例如，内套管12的长度可约为外套管11长度的一半，在实际设计中，外套管11的长度可视烟道内径而加长或缩短设计，在本实用新型中，因内套管12比外套管11短而称之为“半加热”，内套管12置于外套管11内的一侧，内套管12的两端部设置有使内套管12的外壁与外套管11的内壁之间形成筒型密封空腔(图中未标出)的密封件，筒型密封空腔内设有加热体14，加热体14的接线端与外部的加热温控装置(图中未示出)的相应控制端连接，内套管12的内腔与外套管11的内腔相通，外套管11的外壁上设有用于将半加热高温保护管10安装在烟道上的烟道安装法兰盘18，其上设有法兰连接螺栓孔。
[0021]取样探头构件20包括取样探杆22、前置过滤器21，取样探杆22包括内管221，内管221外面套设有外管222，内管221的外壁与外管222的内壁之间形成有保温空腔228，外管222的一端部与内管221的对应端部上设有使内管221与外管222连接固定的端盖224，端盖224上开设的螺接孔223与内管221的内腔相通且螺接孔223上螺接有前置过滤器21，即前置过滤器21的输出口螺接在螺接孔223上，内管221的管壁上开设的反吹口经反吹管与处于外管222外面的单向阀24的出口连接，单向阀24的入口与反吹供气装置(图中未示出)的供气口连接，外管222的外壁上(远离前置过滤器21的外管222外壁上)设有用于将取样探头构件20固定于半加热高温保护管10上的探头安装反法兰盘226，其上设有固定孔。
[0022]如图1，取样探杆22的一部分以及前置过滤器21伸入且处于内套管12内而取样探杆22的另一部分处于内套管12外面，即处于半加热高温保护管10外部，换句话说，取样探杆22的一部分埋入到加热体14内，故称之为“埋入式”。
[0023]在实际设计中，反吹管可由处于外管222内的内反吹管225、处于外管222外的外反吹管23构成。在本实用新型中，该反吹管与探头加热装置中自带的反吹装置合起来构成了 “双反吹”。
[0024]在实际设计时，较佳地，伸入内套管12内的前置过滤器21与内套管12位于外套管11内的端部之间相距设定距离，以使原烟气被充分加热后才会进入前置过滤器21和取样探杆22内。
[0025]在实际设计时，加热体14可为整体成型式加热体，整体成型式加热体可由多层耐高温胶布缠绕电阻丝制成，如采取两层耐高温胶布夹裹粘接电阻丝的方式缠绕，以起到绝缘和固定的作用。加热体14的工作电压为220V交流电。当然，加热体14还可由其它种类的加热器件构成，并不局限于上述。
[0026]在实际使用时，可在加热体14上设置温度传感器(图中未示出)，如PT100温度传感器，温度传感器的检测信号端与外部的加热温控装置的相应控制端连接，在温度传感器的实时检测下，加热温控装置使得加热体14的温度恒定在185摄氏度。
[0027]如图4，在实际设计时，两个密封件分别为密封环13、双面密封法兰盘16，其中:内套管12位于外套管11内的端部与外套管11内壁之间经密封环13相连，即经密封环13将内套管12的该端部与外套管11内壁之间封住；内套管12的另一端部伸出外套管11 一些且嵌入在双面密封法兰盘16上设有的环形凹槽163内(如图5)，双面密封法兰盘16将伸出外套管11外的内套管12端部与外套管11的对应端部之间的空隙封住；从而使得内套管12的外壁与外套管11的内壁之间形成筒型密封空腔。
[0028]在实际中，为增加密封性，环形凹槽163内可设有耐高温防腐硅橡胶垫圈。
[0029]如图4，外套管11位于加热体14 一侧的端部上还可连接有探头安装法兰盘15，探头安装法兰盘15与双面密封法兰盘16对接且探头安装法兰盘15与双面密封法兰盘16之间设有密封垫片17。密封垫片17用于起到探头安装法兰盘15与双面密封法兰盘16之间密封的作用，且在双面密封法兰盘16对内套管12与外套管11间的空隙进行封住而使内套管12、外套管11之间构成筒型密封腔的同时，密封垫片17对筒型密封腔的密封起到了一定的调节作用。较佳地，密封垫片17可由石棉制成。
[0030]在实际设计中，双面密封法兰盘16、探头安装法兰盘15、密封垫片17的中心均设有便于取样探头构件20插入的圆孔。双面密封法兰盘16、探头安装法兰盘15、密封垫片17上均设有连接螺栓孔，以便三者之间经由插入连接螺栓孔内的连接螺栓19以及螺接的螺母(图中未标出)而互相间实现连接。另外，在双面密封法兰盘16、探头安装法兰盘15、密封垫片17上还设有与探头安装反法兰盘226上的固定孔相对应的固定孔。探头安装反法兰盘226经由插入固定孔内的连接螺栓以及螺接的螺母(图中未标出)而与探头安装法兰盘15、密封垫片17、双面密封法兰盘16三者之间固定连接，实现取样探头构件20在半加热高温保护管10上的安装。
[0031]如图5至图6所示，图中示出了双面密封法兰盘16上开设的圆孔162、连接螺栓孔164和固定孔161 ο
[0032]如图1和图3，外管222处于半加热高温保护管10外部的端部上还设有用于固定探头加热装置(图中未示出)的探杆装配法兰盘227，探杆装配法兰盘227上开设有装配孔，以经由探头加热装置与探杆装配法兰盘227之间的连接来实现本实用新型与探头加热装置的连接。
[0033]在本实用新型中，内套管12、外套管11、内管221、外管222、烟道安装法兰盘18、探头安装法兰盘15、双面密封法兰盘16、密封环13、探头安装反法兰盘226、探杆装配法兰盘227、内反吹管225、外反吹管23、单向阀24等可均由SS316L不锈钢钢管制成。
[0034]在本实用新型中，前置过滤器21、加热温控装置、反吹供气装置、探头加热装置等均为本领域的熟知设备，故其具体构成不在这里详述。
[0035]使用前，经烟道安装法兰盘18，将本实用新型安装在待测的烟道上，使没有设置加热体14的外套管11部分(不加热部分)处于烟道内，然后经探杆装配法兰盘227将后部的探头加热装置与本实用新型相连，使得内管221的内腔与探头加热装置的内腔相通。
[0036]使用时，加热体14使内套管12内构成了恒定的高温加热空间，在原烟气进入前置过滤器21之前，原烟气便被快速、充分地加热至酸露点以上，从而在原烟气进入前置过滤器21、取样探杆22的内管221的过程中，原烟气中因烟尘结合水汽形成的粘性物质、酸性和碱性气体溶于水形成的腐蚀液不会对前置过滤器21、取样探杆22产生腐蚀、堵塞影响，确保了原烟气顺利进入后部的探头加热装置，由原烟气连续监测系统的分析仪对原烟气中的污染物组分进行测量，保障了原烟气连续监测系统的长期、连续、稳定的工作。
[0037]当需要反吹清扫作业时，经反吹供气装置，将反吹气体通过单向阀24、外反吹管23、内反吹管225而吹入取样探头构件20的内管221内，来实现对取样探杆22和前置过滤器21的自洁净，使高尘不能粘附和沉积在前置过滤器21内的滤芯表面和取样探杆内的管路中。
[0038]需要提及的是，原烟气连续监测系统一般包括取样探头、探头加热装置、分析仪、取样管线等。
[0039]本实用新型的优点是:
[0040]即便在较为恶劣的工况下(如气体温度在高低温区间剧烈变化、含尘量很高(>lg/m3)、水分含量高(接近饱到过饱和)、有腐蚀性气体的工况)，本实用新型在对烟道中的原烟气进行抽取采样过程中，也可彻底防止原烟气中的腐蚀性物质对其自身部件(前置过滤器、取样探杆)产生堵塞和腐蚀影响，确保原烟气连续监测系统可长期连续稳定的工作而无需维护。
[0041]1、本实用新型中的半加热高温保护管向原烟气提供了恒定的高温加热环境，为原烟气的充分加热提供了有效的空间，使得烟道中的低温高湿原烟气或者温度变化频繁的高尘原烟气在被抽取至取样探杆前的前置过滤器之前便被充分恒定的加热，升温至酸露点以上，以彻底防止腐蚀性物质对前置过滤器、取样探杆的堵塞和腐蚀。
[0042]2、在本实用新型中，比取样探头构件长一定长度的半加热高温保护管实现了阻挡烟尘及粘性杂质对前置过滤器、取样探杆的直接粘连、覆盖、直接冲刷和腐蚀。
[0043]3、当烟道中的烟气处于高温状态时，由于插入烟道的半加热高温保护管部分不处于加热状态，因此，烟道中的高温烟气不会对这部分半加热高温保护管产生损坏。
[0044]4、在本实用新型中，半加热高温保护管上设计的筒型密封空腔可确保其内设置的加热体完全不受原烟气的腐蚀。
[0045]5、本实用新型中的取样探头构件具有强力反吹功能，实现了对取样探杆和前置过滤器的自洁净作用，使高尘不能粘附和沉积在前置过滤器内的滤芯表面和取样探杆内的管路中，确保了原烟气连续监测系统长期、连续、稳定的工作而无需维护。
[0046]6、在本实用新型中，单向阀的设计使得本实用新型采样时可保护反吹气路不受污染，而在反吹清扫时可使气体顺利通过。
[0047]7、本实用新型彻底解决了垃圾焚烧等行业中现有原烟气连续监测系统长期在高尘、高低温剧变、高腐蚀恶劣条件下长期工作遇到的腐蚀、堵塞难题。
[0048]以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
【权利要求】
1.一种半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于:它包括半加热高温保护管、取样探头构件，其中: 半加热高温保护管包括内套管、比内套管长的外套管，内套管置于外套管内的一侧，内套管的两端部设置有使内套管与外套管之间形成筒型密封空腔的密封件，筒型密封空腔内设有加热体； 取样探头构件包括取样探杆、前置过滤器，取样探杆包括内管，内管外面套设有外管，内管与外管之间形成有保温空腔，外管的一端部与内管的对应端部上设有端盖，端盖上开设的螺接孔与内管的内腔相通且螺接孔上螺接有前置过滤器，内管的管壁上开设的反吹口经反吹管与单向阀连接； 取样探杆的一部分以及前置过滤器伸入且处于内套管内而取样探杆的另一部分处于外部。
2.如权利要求1所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 所述内套管的长度为所述外套管长度的一半。
3.如权利要求1所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 所述加热体为整体成型式加热体，整体成型式加热体由多层耐高温胶布缠绕电阻丝制成。
4.如权利要求1所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 所述加热体上设有温度传感器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 两个所述密封件分别为密封环、双面密封法兰盘，其中: 所述内套管位于所述外套管内的端部与所述外套管内壁之间经密封环相连； 所述内套管的另一端部伸出所述外套管且嵌入在双面密封法兰盘上设有的环形凹槽内，双面密封法兰盘将伸出所述外套管外的所述内套管端部与所述外套管的对应端部之间的空隙封住。
6.如权利要求5所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 所述环形凹槽内设有耐高温防腐硅橡胶垫圈。
7.如权利要求5所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 所述外套管位于所述加热体一侧的端部上连接有探头安装法兰盘，探头安装法兰盘与所述双面密封法兰盘连接且探头安装法兰盘与所述双面密封法兰盘之间设有密封垫片。
8.如权利要求7所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 所述密封垫片为石棉制成。
9.如权利要求1所述的半加热保护管型埋入式双反吹取样探头，其特征在于: 伸入所述内套管内的所述前置过滤器与所述内套管位于所述外套管内的端部之间相距设定距离。
【文档编号】G01N1/22GK204214692SQ201420682038
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】周长征, 张瑞清 申请人:西克麦哈克（北京）仪器有限公司