分层取样装置的制作方法

本实用新型涉及煤催化气化技术领域，具体而言，涉及一种分层取样装置。

背景技术：

煤催化气化技术，是采用原料煤在气化剂、催化剂作用下进行氧化还原反应而产生合成气的过程。目前，按照气化炉的结构不同可以分为固定床气化炉、流化床气化炉和气流床气化炉三种类型，其中，流化床气化炉的应用最为成熟和广泛，围绕流化床气化炉研发的新工艺层出不穷。

目前常用的催化气化工艺就是一种负载催化剂的煤在流化床中进行催化气化的工艺，在此工艺中，催化剂在流化床中的均匀分布有利于催化气化效率的提升，而实际催化气化过程中，随着流化时间的不同，催化剂在不同煤层的分布不尽相同，为了获得催化剂在不同煤层的分布情况，为优化催化气化工艺提供指导，现有技术中，一般采用将煤粉放在冷模试验台中，向冷模试验台中通入使煤粉流动的气体。当流化时间达到预定时间后停止通气，然后使煤粉在重力作用下排出冷模试验台，根据煤粉排出时间或排出量来粗略判断所取煤样所处的煤层位置，并通过对处于不同煤层的所取煤样进行分析化验，得到不同煤层中催化剂的分布。但是通过该取样方式取样后误差较大，无法直接准确获得不同煤层的催化剂分布。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提出了一种分层取样装置，旨在解决现有技术中在进行煤催化气化时难以准确获得不同煤层的催化剂分布情况的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种分层取样装置，包括：出口端开口且侧壁设有进样孔、用以接收冷模装置的待取样煤层中的煤粉的取样管；紧密套设于所述取样管内部、可相对于所述取样管移动且用以在向所述取样管的出口端移动时为其提供取样空间的封堵部。

进一步地，上述分层取样装置中，所述取样管的两端均开口；所述封堵部为进口端封闭的管状结构。

进一步地，上述分层取样装置中，所述取样管的进口端的截面呈第一斜切面；和/或所述封堵部的进口端的截面呈第二斜切面。

进一步地，上述分层取样装置中，所述第一斜切面与所述第二斜切面形状相同。

进一步地，上述分层取样装置中，所述第一斜切面将所述取样管分为长端侧壁和短端侧壁，所述进样孔开设于所述取样管的长端侧壁上。

进一步地，上述分层取样装置中，所述进样孔为多个，并且，各所述进样孔沿轴向均匀分布于所述取样管的长端侧壁。

进一步地，上述分层取样装置中，距离所述取样管进口端最近的所述进样孔的第一端点与所述取样管短端侧壁的第一端点的连线与所述短端侧壁之间的夹角小于等于煤粉的安息角；和/或距离所述取样管出口端最近的所述进样孔的第二端点与所述取样管短端侧壁的第二端点的连线与所述短端侧壁之间的夹角小于等于煤粉的安息角。

进一步地，上述分层取样装置中，所述取样管靠近出口端处设置有用以使得所述进样孔在进入所述冷模装置时保持竖直向上的第一定位结构。

进一步地，上述分层取样装置中，所述第一定位结构为平行于所述取样管轴线且与各所述进样孔中心点连线共线的直线。

进一步地，上述分层取样装置中，还包括：套设于所述取样管外部且用以密封所述取样管侧壁与所述冷模装置的取样口之间的间隙的密封件。

进一步地，上述分层取样装置中，所述密封件为弹性密封圈。

进一步地，上述分层取样装置中，所述取样管和所述封堵部上对应设置有用以控制所述取样管和所述封堵部在所述冷模装置中移动距离的第二定位结构。

进一步地，上述分层取样装置中，所述第二定位结构为定位孔。

进一步地，上述分层取样装置中，所述取样管具有预设长度，所述预设长度用于使距离所述取样管进口端最近的所述进样孔与所述冷模装置取样口之间的距离大于等于所述待取样煤层截面长度的一半。

进一步地，上述分层取样装置中，所述取样管与所述封堵部同轴设置。

与现有技术相比，本实用新型通过在取样管的侧壁开设进样孔，将封堵部紧密套设于取样管内部，实现密封取样管的同时为取样管提供待取样煤层中的煤粉的容纳空间，使得与取样管上侧壁面接触的煤层中的煤粉在重力作用下落入取样管侧壁开设的进样孔中，从而能准确的提取与取样管上侧壁面接触的煤层中的煤粉，对取出的煤粉进行分析从而能精确的获得催化剂在不同的待取样煤层中的分布情况。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的分层取样装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的分层取样装置中取样管的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的分层取样装置中封堵部的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的密封件的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参阅图1，本实用新型实施例的分层取样装置包括：取样管1和封堵部2；其中，取样管1出口端12开口且侧壁设有进样孔13、用以接收冷模装置4的待取样煤层中的煤粉5；封堵部2紧密套设于取样管1内部、可相对于取样管1移动且用以在向取样管1的出口端12移动时为其提供取样空间。

参阅图2，取样管1可以为圆管、方管等。取样管1的材质可以为金属、玻璃、陶瓷等，取样管1的长度和内径大小可以根据满足化验分析所需要的煤粉5的量进行选择。

取样管1可以为进口端11封闭，出口端12开口的圆管；也可以为进口端11和出口端12均开口的圆管，本实施例对其不做任何限定。优选的，取样管1的两端均开口，一方面，有利于将取出的煤粉5倾倒至待煤样分析仪器中；另一方面，也便于每取一次样后能将取样管1立即清理干净，避免前一次的取样影响到下一次取样的结果。

进样孔13可以为一个或多个，当进样孔为一个时，可以为长形孔等孔径较大的孔。具体实施时，进样孔13的数量和孔径可以根据具体情况进行选择，能使待取样煤层中适量的煤粉5进入取样管1满足后续的样品分析所需要的量即可。进样孔13可以沿轴向设置在取样管1的侧壁上，并在取样过程中保持进样孔13的开口竖直向上。

参阅图3，封堵部2可以为圆柱状、管状等。优选的，封堵部2可以为进口端21封闭的管状结构，以防止冷模装置4中除待取样煤层之外的煤粉进入封堵部2，以造成对取样结果的干扰。

封堵部2的内径可以略小于取样管1，一方面，封堵部2在向取样管1的出口端12移动时，可以使与取样管1上侧壁面接触的待取样煤层中的煤粉5经过进样孔13进入取样管1中；另一方面，封堵部2也能密封取样管1，防止其他煤层中的煤粉进入取样管1中。为了减小取样管1与封堵部2的相对运动的阻力，便于取样过程的进行，优选的，取样管1与封堵部2可以同轴设置。

再次参见图1，本实施例提供的分层取样装置的工作过程为：先将封堵部2放入取样管1中，将取样管1的进口端11和封堵部2的进口端21对齐，调整取样管1使得进样孔13的开口方向保持竖直向上；从气化剂进口41通入气化剂以使42分布板上部的煤粉5流化，当达到工艺要求的时间后停止通入气化剂，稳定一段的时间后，将取样管1和封堵部2组成的分层取样装置推进冷模装置4中，待取样管1进入到冷模装置4中的预设位置时停止推进取样装置；稳定一段时间后，缓慢向外拉出封堵部2，在重力作用下，与取样管1上侧壁面接触的煤层中的煤粉5通过各个进样孔13进入取样管1内；取样完毕后，将取样管1和封堵部2同步推出冷模装置4。将取样装置清理干净后，可以按照上述步骤对其他煤层进行取样，从而获得催化剂在不同煤层的分布情况。

上述显然可以得出，本实施例中提供的分层取样装置，通过在取样管1的侧壁开设进样孔13，将封堵部2紧密套设于取样管内部，实现密封取样管1的同时为取样管1提供待取样煤层中煤粉5的容纳空间，使得与取样管上侧壁面接触的煤层中的煤粉在重力作用下落入取样管1侧壁开设的进样孔13中，从而能准确的提取与取样管1上侧壁面接触的煤层中的煤粉5，对取出的煤粉5进行分析从而能精确的获得催化剂在不同的待取样煤层中的分布情况，进而有效解决了现有技术中难以准确获得不同煤层的催化剂分布情况的问题。

结合图2和图3，为了克服冷模装置4中的待取样煤层的阻力，以将取样管1和封堵部2组成的整体较容易的推进待取样煤层中，取样管1的进口端11的截面可以呈第一斜切面；和/或封堵部2的进口端21的截面可以呈第二斜切面。

具体而言，取样管1的第一斜切面可以为椭圆状，第一斜切面使得取样管1侧壁各处的轴向长度不同。同样的，封堵部2的第二斜切面可以为椭圆状，第二斜切面使得封堵部2侧壁各处的轴向长度不同。第二斜切面的椭圆尺寸可以不同于第一斜切面的椭圆尺寸。

优选的，第一斜切面与第二斜切面形状相同。即：封堵部2和取样管1的斜切面形状完全一致，能使得封堵部2更好的密封取样管1，同时，也进一步减小了封堵部2相对于取样管1的移动阻力。

上述实施例中，由于第一斜切面将取样管1分为长端侧壁和短端侧壁，为了防止待取样煤层中的煤粉5被其他煤层的煤粉污染，各进样孔13开设于取样管1的长端侧壁上。

具体而言，由于第一斜切面将取样管1的侧壁分成了不同长度，本实施例中，将沿取样管1长度最长部分的侧壁作为长端侧壁，长度最短部分的侧壁作为短端侧壁。具体实施时，将取样管1的长端侧壁朝上进入冷模装置4中进行取样。

优选地，进样孔13可以为多个，并且，各进样孔13沿轴向均匀分布于取样管1的长端侧壁。

具体而言，进样孔13可以沿轴向设置在取样管1的侧壁上，并且，各个进样孔13的中心连线与取样管1的轴线方向一致。可以有效避免往外取出该分层取样装置时，冷模装置4中的煤粉5通过取样管1的进口端11进入取样装置，而使取样管1内部的煤样受到取样管1外部煤粉的污染。

为了提取的煤样不少于待取样煤层中煤粉的一半，尤其是在催化剂于待取样煤层中分布不均匀的情况下取样时，使得取样更具有代表性，取样管1具有预设长度，该预设长度用于使距离取样管1进口端最近的进样孔13与冷模装置4取样口之间的距离大于等于待取样煤层截面长度的一半。预设长度可以根据实际情况进行选择，本实施例对其不做任何限定。

继续参阅图2，为了防止冷模装置4中其他煤粉进入取样管1中污染待取样的煤粉5影响取样结果的准确性，距离取样管1进口端11最近的进样孔13的第一端点A与取样管1短端侧壁的第一端点B的连线与短端侧壁之间的夹角小于等于煤粉5的安息角。

为了防止进入取样管1中的煤粉5流出取样管1造成煤样损失，距离取样管1出口端最近的进样孔13的第二端点D与取样管1短端侧壁的第二端点C的连线与短端侧壁之间的夹角小于等于煤粉5的安息角。

上述各实施例中，由于取样管1取样时会进入冷模装置4的煤粉中，在冷模装置4外具有不可视性，因此，在取样管1靠近出口端处设置有用以使得各进样孔13在进入冷模装置4时保持竖直向上的第一定位结构14。

具体而言，第一定位结构可以为片状、板状结构。可以使定位结构平行于取样管1轴线且与各进样孔13中心点连线共线。具体实施时，在取样装置刚进入冷模装置4时，使得第一定位结构与各进样孔13中心点所在的平面在取样管1的同一轴截面上，并在取样过程中通过观察位于冷模装置4外部的第一定位结构不发生偏转即可保证进样孔13的开口方向始终竖直向上而不发生偏转，进而使得取样结构更加准确。

优选的，第一定位结构为平行于取样管1轴线且与进样孔13中心点连线共线的直线，这样设置，结构简单，操作易行。

参阅图4，为了防止冷模装置4中的煤粉在取样过程中流出取样口，上述各实施例中，还可以包括：套设于取样管1外部且用以密封取样管1侧壁与冷模装置4的取样口之间的间隙的密封件3。

具体而言，密封件3可以为任意材质的密封圈，优选的，密封件3为弹性密封圈。具体实施时，弹性密封圈可以套设在取样管1靠近出口端12的部分，当取样管1推进和推出冷模装置4的过程中，弹性密封圈可以紧贴在冷模装置4的取样口。

上述各实施例中，取样管1和封堵部2上对应设置有用以控制取样管1和封堵部2在冷模装置4中移动距离的第二定位结构15。

具体而言，可以根据具体的取样要求，在取样管1和封堵部2上预先设定的位置上作标记，并将标记设置在取样管1上靠近出口端12处且位于密封件3与第一定位结构14之间的位置。具体实施时，在取样管1和封堵部2进入冷模装置4后，由于取样管1和封堵部2之间会产生相对移动，它们各自上的标记也会发生相对位移，当两个标记重合时，可以认为取样管1已经到达预设的取样点，此时即可停止向冷模装置4中与其取样口相对的另一壁面推进取样管1。优选的，第二定位结构可以为定位孔，结构简单，易于实现。

综上所述，本实用新型实施例中，通过在取样管的侧壁开设进样孔，将封堵部紧密套设于取样管内部，实现密封取样管的同时为取样管提供待取样煤层中的煤粉的容纳空间，使得与取样管上侧壁面接触的煤层中的煤粉在重力作用下落入取样管侧壁开设的进样孔中，从而能准确的提取与取样管上侧壁面接触的煤层中的煤粉，对取出的煤粉进行分析从而能精确的获得催化剂在不同的待取样煤层中的分布情况。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。