一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于负压操作装置设备(塔器、管道等)内含尘流体(例如烟气等)的在线等动采样设备。
【背景技术】
[0002]催化裂化装置中，原油经过催化裂化之后产生的烟气中常含有催化剂颗粒，而且催化剂颗粒虽经过多级旋风分离器分离，但依然有一小部分会存在于烟气中，而且通常其粒径已经比较小，对人体健康影响较大的pm2.5含量较高。除此之外，这些催化剂中大多含有对人体有害的化学元素，若这些颗粒、有毒有害物质进入大气，必会对环境造成污染，而且烟气中的这些细微颗粒还会对设备的正常运行产生不利影响。如果催化剂颗粒跑损过多过快，也同样会影响炼厂效益。为能够及时了解烟气中细微颗粒的情况，炼厂常需对排放的烟气中的细微颗粒物的浓度、粒度等情况进行检测。然而经过某些装置处理之后的烟气的静压会低于大气压，因而传统的采样设备对这些负压操作装置(如脱硫塔)内细微颗粒物采样一般需要外加动力设备提供负压操作环境，利用采样设备两端的压差，实现采样管内的气流稳定流动，而且其流速和设备内的气流流速相同，从而实现采样的等动性。此时，采样管内的气流通过颗粒过滤采集元件，换热器、流量计等排入大气。待采样结束后，通过对颗粒过滤采集元件内的颗粒物进行质量称量、粒度分析等操作完成对烟气中颗粒物样品的分析。然而这类采样设备具有以下缺点:需要外加设备提供负压环境，消耗能量；而且在采样位置不方便连接电源的情况下，动力设备常常无法正常运行，从而给采样带来麻烦。
[0003]本发明专利舍弃了传统的外加动力设备，利用在炼油厂非常常见的高压水蒸汽(或仪表风)，在该高压水蒸汽(或仪表风)流经特制含有文丘里喷嘴结构的输送管线时，文丘里结构的喉部会形成低压区，该低压区与采样嘴处形成静压差，利用该静压差为采样设备提供能量。所用介质在炼厂内常见且取材方便、价格低廉。本发明除连接管路、流量计等必要连接测量设备之外，基本无需额外动力装置设备，降低了采样成本，无需使用诸如电能等高品质能源提供动力。从一定意义上讲，降低了能量的浪费。而且在传统设备所不及的地方仍可发挥作用，克服了传统采样设备的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明专利一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备包括采样杆、保护套杆、法兰、短接、耐高温密封垫片、连接管线、流量调节阀门、颗粒采样器、烟气换热器、高效气液旋流分离器、烟气流量计等几个组成部分。
[0005]本发明专利含有的换热器可以将设备内的流体温度转换到常温下，以保护连接在后面的流量计，并且方便使用者测量流量。本发明专利可用于高、低温含尘流体采样。
[0006]本发明专利采样杆的采样嘴是用来对设备流道内含尘流体采样的，而连接在烟气流量计后接管的尾端的文丘里喷嘴结构的作用是产生低压区从而使烟气顺利流经采样杆、颗粒过滤采集元件、流量计等结构或仪表。
[0007]本发明专利采用静压平衡的方式来保证采样的等动性，利用高压水蒸汽(或仪表风)输送管道上的文丘里喷嘴结构设计，造成采样设备进出口两端的静压差，在此静压差下，装置设备流道内的流体可以流经颗粒采样器而保持速度不变。具体是指，烟气流量计后接管的尾端装在位于高压水蒸汽(或仪表风)输送管道上的文丘里喷嘴结构的喉部，高压水蒸汽(或仪表风)流经文丘里结构是在结构喉部产生低压区，从而在采样杆的喷嘴与烟气流量计后接管的尾端之间形成静压差，利用该静压差可实现静压平衡等动采样。
[0008]本发明专利用来产生动力的介质是高压水蒸汽(或仪表风)，无毒无害，可以直接排入大气而不会对环境产生恶劣影响，而且介质取材方便、使用成本低，并且不使用电能等高品质能源，可在一定程度上降低能量浪费，从而使得本设备具有绿色环保经济的特点。
[0009]本发明专利中的采样器主要由颗粒过滤采集元件和密封组件构成。结构简单，操作安装方便。
[0010]本发明专利在冷凝器后安装有高效气液旋流分离器，可以有效地将流体中冷凝下来的液态分离下来，从而对其后面的流量计进行保护。
【附图说明】
[0011]图1是本发明专利一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备的总体结构示意图。
[0012]图2是本发明专利烟气流量计后接管的尾端的文丘里喷嘴结构示意图。
[0013]图3是本发明专利密封压紧端盖的结构示意图。
[0014]图4是本发明专利采样器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示本发明一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备包括将装置设备内的流体导入采样设备内的采样嘴1，之后是连接在采样嘴上的采样杆2以及焊接套装在采样杆上起到支撑和保护采样杆作用的采样杆保护套杆3。连接至装置管道阀门上起到固定和密封作用的法兰4及短接5。采样杆保护套杆与法兰短接之间的空隙由耐高温密封垫片6及压紧端盖7压紧密封。用于调节流量的调节阀8、10和14，起过滤采集颗粒用的颗粒采样器9，起冷却(加热)流体作用的烟气换热器11，用于将流体中冷凝下来的液体分离下来的高效气液旋流分离器12 (如果流体是低温流体则该设备可不使用)，用于测量采样流体流量的烟气流量计13，以及用于输送高压水蒸汽(或仪表风)并产生低压区从而在采样设备两端形成静压差的含文丘里喷嘴结构的管道16。
[0016]图2所示为本发明专利所使用的用以将流道内流体的一部分静压转化为动压从而在采样设备两端形成静压差的文丘里喷嘴结构17的示意图。结构两端截面积较大中间部分为一变径侧壁开孔的圆筒，两端截面积与中间变径圆筒的面积之比可视实际管道内流体静压值的不同而定。
[0017]图3所示为本发明专利的密封压紧端盖7的结构示意图，密封压紧端盖上开有一个通孔，孔的直径比采样杆的保护套杆外径稍大约1?2_。
[0018]图4所示为本发明专利的采样器9的结构示意图。主要包括密封端盖18，中间筒体结构19、密封端盖21、颗粒过滤采集元件20等部分。密封端盖18上有密封螺纹，密封端盖21焊接在中间筒体结构19上以保证流体在采样器处不会发生向外泄露。颗粒主要通过颗粒过滤采集元件20过滤捕集下来。
[0019]使用时，应该先通过法兰4和短接5将采样设备固定在管道阀门接管上，安装时应该保证采样嘴的方向正对来流方向。流体经过采样杆段2后进入采样器9，采样器内的过滤元件将流体内所含的颗粒过滤捕集下来，之后流体流经烟气换热器11换热至常温下，接在换热器11后的高效气液旋流器12将流体内的液体旋流下来，接着流体流经烟气流量计13然后进入含文丘里喷嘴结构的高压水蒸汽(或仪表风)输送管道16排入大气，而烟气流量计后的接管和高压水蒸汽(或仪表风)输送管道16之间由连接法兰15连接。在采样的过程中流体流量的控制是通过调节流量调节阀8和10以及14的开度，观察单位时间内流量计所显示的流量，计算出流体的流速，用它与装置设备管道内流体的流速进行比对，当两者相等时即可停止调节阀门。采出的颗粒样品可以用高精度电子称及激光粒度分析仪进行颗粒浓度计粒度的计量分析。
[0020]综上所述，本发明专利在保证能够完成测样任务的同时，具有结构简单、安装操作方便、维修费用低、环保、低能耗等特点。
【主权项】
1.一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备，包括烟气采样嘴(1)，烟气采样杆(2)，保护套杆(3)，连接法兰⑷和(15)，连接短接(5)，耐高温密封垫片(6)，密封压紧端盖(7)，流量调节阀(8)、(10)和(14)，颗粒采样器(9)，烟气换热器(11)，高效气固旋流分离器(12)，烟气流量计(13)，含文丘里喷嘴结构高压水蒸汽(或仪表风)输送管道(16)等几个组成部分。2.根据权利要求1所述的一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备，其特征还应包括高压水蒸汽(或仪表风)输送管道(16)内的文丘里喷嘴结构(17)，结构两端截面积较大，中间部分为一变径且侧壁开孔的圆筒，两端截面积与中间变径圆筒的面积之比可视实际管道内流体静压值的不同而定。3.根据权利要求1所述的一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备，其特征还应包括用以密封采样杆⑵的保护套杆⑶与短接接管(5)之间空隙的特制密封垫片(6)及密封压紧端盖(7)，该密封压紧端盖应为开有通孔的结构。4.根据权利要求1所述的一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备，其特征还应包括采样器(9)，主要由前密封端盖(18)，中间筒体结构(19)，后密封端盖(21)，颗粒过滤采集元件(20)等部分，前后端盖(18)，(21)上均有密封螺纹以保证流体在采样器处不会发生向外泄露，颗粒主要通过颗粒过滤采集元件(20)过滤捕集下来。
【专利摘要】一种负压操作设备内含尘流体在线等动采样设备，包括烟气采样杆、保护套杆、连接法兰、短接、耐高温密封垫片、密封压紧端盖、连接管线、流量控制阀门、颗粒采样器、烟气换热器、高效气液旋流分离器、烟气流量计、含文丘里喷嘴结构的高压水蒸汽(或仪表风)输送管道等几个组成部分。利用炼油厂常见的高压水蒸汽(或仪表风)在输送管道内的文丘里喷嘴结构形成低压，将流体导入采样器，并保证采样的等动性。含尘流体中的颗粒通过采样器内的颗粒过滤采集元件被捕集。换热器、高效气固旋流分离器均用来保证后续仪表工作稳定性和使用寿命。流量计用来计量流体的流量。之后可用电子天平、激光粒度分析仪分析获得含尘流体内颗粒的浓度和粒径分布。
【IPC分类】G01N1/20
【公开号】CN105300739
【申请号】CN201410312956
【发明人】王建军, 李玉铎, 金有海
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年7月2日