专利名称：一种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置。
技术背景 煤气化过程是洁净煤技术的关键技术之一，是发展煤基化学品生产、煤制气、煤制油等エ业过程的基础。大規模的エ业化煤气化技术一般在高温高压下进行，气流床和流化床气化炉出口的煤气温度在1000°c左右，操作压カ达3. OMPa以上，气体中粉尘的含量的测定对后系统旋风分离器、废热锅炉的设计和操作控制非常关键。但煤气中粉尘含量的測定非常困难，主要表现在(1)高温高压的极端条件下进行，取样设备的材料性能的要求高，安全性要求高；(2)气体中含有大量水蒸气，易冷凝和堵塞管道；(3)煤气中还有大量的腐蚀气体，易造成測量系统腐蚀。含尘气体粉尘浓度的測量方法可分为(I)測量粉尘重量或颗粒数的绝对浓度法，包括天平称量法、显微镜或其他光学仪器的粉尘计数法；(2)相对浓度法，如3射线法、光电测尘仪等。但在高温高压环境中，基于等速取样的重量分析法是唯一可以应用的方法。专利200720088075. 5公开了ー种煤气化合成气粉尘测量仪，采用水洗过滤方法测定粉尘含量，该设备简单、可靠，但只可用于低温条件下，不能直接測量气化炉出口气体的尘含量，而且测量精度不高。专利200920087695. 6提出一种由取样头、控制阀、流量计、过滤膜组成的粉尘取样和測量设备，但未考虑高温、富水蒸气条件下的气体采样难题。专利90212512提出了ー种高温粉尘取样探头，其特点在于采用高Ni钢制造，配有专门的反吹气，但在高温高压环境下，由于材料机械性能的限制，安全性难以保障。专利200520036008提出ー种高炉煤气粉尘取样装置，但使用的压カ较低，且未考虑粉尘堵塞等问题，另外取样过程难以保证等速取样，測量准确性有待提高。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种操作方便、測量准确、安全性好，适用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置。本实用新型的用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置，它是由取样管、控制阀、流量计组成，其特征在于取样管上面有静压测管，取样管与静压测管连接有差压计，冷却水夹套将取样管和静压测管包裹，冷却水夹套外固定有密封法兰，取样管一端开ロ，另ー端连接上截止阀和下截止阀，上截止阀与取样管之间有反吹气ロ，上截止阀和下截止阀之间连接一旁路，在旁路上安装旁通气路控制阀，下截止阀依次连接取样筒，冷凝器，分水器，干燥器，流量控制阀和流量计。如上所述的冷却水夹套有冷却水夹套出水口和冷却水夹套进水管，冷却水夹套进水管深入到冷却水夹套底部。如上所述的取样筒内连接有过滤管，过滤管的孔径小于10 Pm。如上所述的冷凝器有冷凝器出水口和冷凝器进水ロ。[0009]如上所述的分水器的上部有不凝气出ロ，底部是冷凝水出ロ。[0010]本发明粉尘取样和测量的装置应用步骤如下(I)粉尘取样和测量的装置通过密封法兰连接在高温高压气体管路上，保证取样管开ロ正对气体流动方向，并关闭所有阀门；(2)从冷却水夹套进水管给冷却水夹套、冷凝器进水口给冷凝器通入冷却水；通过反吹气ロ吹扫取样管，防止堵塞；(3)取样器中放入恒重的不锈钢过滤管，然后密封取样器；(4)打开上截止阀，控制旁通气路控制阀的开度，调节取样管气量，根据差压计判断取样管和静压测管的静压差，实现静压平衡的等速取样；调节冷却水夹套的冷却水量，使取样系统的气体温度低于400°C，但高于气体的露点温度，防止水蒸汽冷凝；(5)打开流量控制阀和下截止阀，关闭旁通气路控制阀，使取样气体流过取样器，气体中的粉尘被过滤管捕集，打开旁通气路控制阀，并调节其开度，保证等速取样，通过流量计记录气体流量，同时在旁通气路末端记录气体温度和压力。(6)取样10 60min后，依次关闭上截止阀、下截止阀和流量控制阀，打开取样器，取出过滤管，称量过滤管重量，利用差減法，得出粉尘重量，再根据气体流量，计算气体中的粉尘含量；(7)从分水器收集冷凝水量，再根据气体流量，计算气体中的水蒸汽含量。本实用新型具有以下技术优点(I)采用等静压等速取样方法，可准确调控取样气量，测试结果准确；(2)取样管外部有冷却水夹套，可取样管冷却气体至400°C，克服高温高压极端条件下的取样管材质和阀门要求高的难题，保证取样系统安全性；(3)流动气体静压测管并列位于取样管上部，減少粉尘进入和阻塞静压管，且取样管和静压管后部有反吹气管，防止管道堵塞；(4)粉尘收集后的气体经冷却、冷凝水分离、干燥后，计量取样气量，可避免水蒸气冷凝造成的气体流量测试困难，同步测量气体含水量。本发明可用于高温煤气化过程中粉尘浓度的測量，也可用于相关能源化工领域含尘气体粉尘浓度的測量。
图I是实用新型的结构示意图。如图所示，I是取样管；2是静压测管；3是密封法兰；4是冷却水夹套；5是冷却水夹套出水ロ ；6是冷却水夹套进水管；7是差压计；8是反吹气ロ ；9是上截止阀；10是下截止阀；11是取样筒；12是过滤管；13是冷凝器出水ロ ；14是冷凝器进水口 ；15是冷凝器；16是分水器；17是干燥器；18流量控制阀；19是流量计；20是旁通气路控制阀。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出进ー步的详细说明。实施例I一种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置是伸入到气流管道中的取样管1，位于取样管I上部的静压测管2，取样管I与静压测管2连接有差压计7，冷却水夹套4将取样管I和静压测管2包裹，冷却水夹套4外固定有密封法兰3，冷却水夹套4有冷却水夹套出水ロ 5和冷却水夹套进水管6，冷却水夹套进水管6深入到冷却水夹套4底部，取样管I 一端开ロ，另一端连接上截止阀9和下截止阀10，上截止阀9与取样管I之间有反吹气ロ 8，上截止阀9和下截止阀10之间连接ー旁路，在旁路上安装旁通气路控制阀20，下截止阀10依次连接取样筒11，冷凝器15，分水器16，干燥器17，流量控制阀18和流量计19。在取样管11内连接有过滤管12，过滤管12的孔径小于IOy m。冷凝器15有冷凝器出水ロ13和冷凝器进水ロ 14。分水器16的上部有不凝气出ロ，底部是冷凝水出ロ。本发明装置的应用为I.粉尘取样装置通过密封法兰3连接在高温高压气体管路上，保证取样管I开ロ正对气体流动方向，并关闭所有阀门；2.冷却水夹套4、冷凝器15分别从冷却水夹套进水管6和冷凝器进水口 14通入冷却水；通过反吹气ロ 8，吹扫取样管，防止堵塞；3.取样筒11中放入恒重的不锈钢过滤管12 (孔径为8 y m)，然后密封取样筒11。4.打开上截止阀9，控制旁通气路控制阀20开度，调节取样管I气量，根据差压计7判断取样管I和静压管2静压差，实现静压平衡的等速取样；调节冷却水夹套4水量，使取样系统的气体温度为300°C，但高于气体的露点温度，防止水蒸汽冷凝；5.打开流量控制阀18和下截止阀10，关闭旁通气路控制阀20，使取样气体流过取样筒11，气体中的粉尘被过滤管12捕集，调节流量控制阀18开度，保证等速取样，通过流量计19,记录气体流量，同时记录气体温度和压カ；6.取样10 60min后，依次关闭上截止阀9、下截止阀10和流量控制阀18，打开
取样筒11，取出过滤管12，称量过滤管12重量，利用差減法，得出粉尘重量，再根据气体流量，计算气体中的粉尘含量。7.从分水器16收集冷凝水量，再根据气体流量，计算气体中的水蒸汽含量。
权利要求1.一种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置，它是由取样管(I)、控制阀(18)、流量计(19)组成，其特征在于取样管(I)上部有静压测管(2)，取样管(I)与静压测管(2)连接有差压计(7)，冷却水夹套⑷将取样管⑴和静压测管(2)包裹，冷却水夹套⑷外固定有密封法兰(3)，取样管(I) 一端开ロ，另一端连接上截止阀(9)和下截止阀(10)，上截止阀(9)与取样管⑴之间有反吹气ロ(8)，上截止阀(9)和下截止阀(10)之间连接一旁路，在旁路上安装旁通气路控制阀(20)，下截止阀(10)依次连接取样筒(11)，冷凝器(15)，分水器(16)，干燥器(17)，流量控制阀(18)和流量计(19)。
2.如权利要求I所述的ー种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置，其特征在于所述的冷却水夹套(4)有冷却水夹套出水ロ(5)和冷却水夹套进水管出)，冷却水夹套进水管(6)深入到冷却水夹套(4)底部。
3.如权利要求I所述的ー种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置，其特征在于所述的取样筒(11)内连接有过滤管(12),过滤管(12)的孔径小于ΙΟμπι。
4.如权利要求I所述的ー种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置，其特征在于所述的冷凝器(15)有冷凝器出水ロ(13)和冷凝器进水口(14)。
5.如权利要求I所述的ー种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置，其特征在于所述的分水器(16)的上部有不凝气出口，底部是冷凝水出口。
专利摘要一种用于高温高压气体中粉尘取样和测量的装置是由取样管(1)、控制阀(18)、流量计(19)组成，其特征在于取样管(1)上部有静压测管(2)，取样管(1)与静压测管(2)连接有差压计(7)，冷却水夹套(4)将取样管(1)和静压测管(2)包裹，冷却水夹套(4)外固定有密封法兰(3)，取样管(1)一端开口，另一端连接上截止阀(9)和下截止阀(10)，上截止阀(9)与取样管(1)之间有反吹气口(8)，上截止阀(9)和下截止阀(10)之间连接一旁路，在旁路上安装旁通气路控制阀(20)，下截止阀(10)依次连接取样筒(11)，冷凝器(15)，分水器(16)，干燥器(17)，流量控制阀(18)和流量计(19)。本实用新型具有操作方便、测量准确、安全性好，适用于高温高压气体中粉尘取样和测量的优点。
文档编号G01N1/22GK202393629SQ201120493738
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者房倚天, 方惠斌, 杨金权, 董立波, 赵建涛, 黄戒介 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所