高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統的製作方法
2023-07-25 07:16:36 1
高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統，它包括伴熱過濾型取樣探頭，伴熱過濾型取樣探頭的樣氣出口與伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣入口連接，伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣出口經由初級緩衝脫水器與雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口連接，雙極製冷冷凝脫水器的第一出氣口與第二進氣口之間經由抽氣泵連接，雙極製冷冷凝脫水器的第二出氣口經由精細過濾器與氣體分析儀的樣氣入口連接，伴熱取樣反吹閥組箱的反吹入口與壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，伴熱取樣反吹閥組箱、抽氣泵與控制器連接。本實用新型可在高粉塵及高含水量樣氣環境下可靠運行，伴熱過濾型取樣探頭不會發生阻塞，氣體分析儀內的儀表不會發生水損傷問題，使用壽命長。
【專利說明】高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氣體分析系統，具體地說，是涉及一種在高粉塵及高含水量樣氣環境下使用，具有運行穩定可靠、不易發生取樣探頭阻塞、使用壽命長等特點的氣體分析系統。
【背景技術】
[0002]某些工藝過程要在高粉塵及高含水量的樣氣環境下進行，面對這種特殊工況，大多工程採用了如下氣體分析系統對樣氣進行處理及分析，該氣體分析系統包括氣體預處理系統、氣體分析儀，其中的氣體預處理系統包括伴熱過濾型取樣探頭、反吹掃裝置、冷凝脫水裝置、過濾裝置。具體來說，伴熱過濾型取樣探頭取樣過濾，樣氣經由冷凝脫水裝置、過濾裝置後進入氣體分析儀，由氣體分析儀進行樣氣成分分析，當需要反吹掃時，反吹掃裝置採用冷態反吹掃方式對伴熱過濾型取樣探頭進行反吹掃。
[0003]雖然該氣體分析系統可以較好地實現樣氣取樣、處理及分析的功能，但是，其存在以下幾方面的缺陷:
[0004]其一，伴熱過濾型取樣探頭在正常取樣時處於135°C左右的高溫狀態，而當伴熱過濾型取樣探頭需要吹掃時，反吹掃裝置提供的壓縮空氣處於冷態(20°C左右)，這樣會使伴熱過濾型取樣探頭迅速降溫，因此，在高含水量的樣氣環境下，水會在伴熱過濾型取樣探頭的過濾器筒壁遇冷凝結，經粉塵混合後，極易結塊而造成阻塞，無形中增加了維護成本。
[0005]其二，樣氣僅在冷凝脫水裝置內進行冷凝脫水處理，因此，在高含水量的樣氣環境下，該氣體分析系統的這種單一壓縮機製冷除水方式不能做到完全除水，水會在氣體分析儀內的某些儀表中聚積，從而降低儀表精度並縮短其使用壽命。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於提供一種高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統，該氣體分析系統可在高粉塵及高含水量樣氣環境下穩定可靠的運行，伴熱過濾型取樣探頭不會發生阻塞，氣體分析儀內的儀表不會發生水損傷問題，維護成本低，使用壽命長。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0008]一種高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統，其特徵在於:它包括伴熱過濾型取樣探頭、伴熱取樣反吹閥組箱、初級緩衝脫水器、雙極製冷冷凝脫水器、氣體分析儀，其中:該伴熱過濾型取樣探頭的樣氣出口與該伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣入口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣出口經由該初級緩衝脫水器與該雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口連接，該雙極製冷冷凝脫水器的第一出氣口與第二進氣口之間經由抽氣泵連接，該雙極製冷冷凝脫水器的第二出氣口經由精細過濾器與該氣體分析儀的樣氣入口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱的反吹入口與壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱、該抽氣泵的電磁控制埠分別與控制器的相應控制埠連接。
[0009]所述伴熱過濾型取樣探頭的樣氣出口與所述伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣入口之間經由伴熱管線連接，該伴熱管線的電源埠與220V電源連接。
[0010]所述伴熱取樣反吹閥組箱包括箱體，該箱體內設有第一氣控球閥、第二氣控球閥、加熱裝置，其中:該第一氣控球閥的進氣口、該第二氣控球閥的出氣口均與該箱體的樣氣入口連接，該第一氣控球閥的出氣口與該箱體的樣氣出口連接，該第二氣控球閥的進氣口與該箱體的反吹入口連接，該第一氣控球閥、該第二氣控球閥的電磁控制埠分別與所述控制器的相應控制埠連接，該第一氣控球閥、該第二氣控球閥的輸氣埠均與壓縮氣儲罐的出氣口連接，該壓縮氣儲罐的進氣口與所述壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，該加熱裝置的電源埠與220V電源連接。所述第一氣控球閥為常通氣控球閥，所述第二氣控球閥為常閉氣控球閥。
[0011]所述初級緩衝脫水器的排水口連接有二通閥，該二通閥的電磁控制埠與所述控制器的相應控制埠連接。
[0012]所述初級緩衝脫水器的出氣口與所述雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口之間連接有三通閥，該三通閥的進口與所述初級緩衝脫水器的出氣口連接，該三通閥的第一出口與所述雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口連接，該三通閥的第二出口經由調壓過濾器與所述壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，該三通閥的電磁控制埠與所述控制器的相應控制埠連接。
[0013]所述抽氣泵的出氣口連接有排氣管道。所述排氣管道上連接有第一流量計。
[0014]所述精細過濾器的出氣口與所述氣體分析儀的樣氣入口之間連接有多通閥，該多通閥的出口與所述氣體分析儀的樣氣入口連接，所述精細過濾器的出氣口、零點氣儲罐的出氣口、量程氣儲罐的出氣口分別與該多通閥的相應進口連接。所述氣體分析儀的樣氣入口與所述多通閥的出口之間連接有第二流量計。
[0015]本實用新型的優點是:
[0016]本實用新型可在高粉塵及高含水量樣氣環境下穩定可靠的運行，伴熱過濾型取樣探頭不會發生阻塞，氣體分析儀內儀表不會發生水損傷問題，維護成本低，使用壽命長。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1，本實用新型提供了 一種可應用於高粉塵、高含水量樣氣環境下的氣體分析系統，該氣體分析系統包括伴熱過濾型取樣探頭10、伴熱取樣反吹閥組箱20、初級緩衝脫水器50、雙極製冷冷凝脫水器60、氣體分析儀90，其中:該伴熱過濾型取樣探頭10的樣氣出口與該伴熱取樣反吹閥組箱20的樣氣入口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱20的樣氣出口經由該初級緩衝脫水器50與該雙極製冷冷凝脫水器60的第一進氣口連接，該雙極製冷冷凝脫水器60的第一出氣口與第二進氣口之間經由抽氣泵70連接，該雙極製冷冷凝脫水器60的第二出氣口經由精細過濾器80與該氣體分析儀90的樣氣入口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱20的反吹入口與壓縮空氣供給裝置30的出氣口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱20和該抽氣泵70的電磁控制埠分別與控制器(圖中未示出)的相應控制埠連接。
[0019]如圖1，伴熱過濾型取樣探頭10的樣氣出口與伴熱取樣反吹閥組箱20的樣氣入口之間經由伴熱管線11連接，該伴熱管線11的電源埠與220V電源(圖中未示出)連接，伴熱過濾型取樣探頭10的電源埠同樣也與220V電源連接，220V電源對伴熱過濾型取樣探頭10及伴熱管線11內的加熱絲供電，加熱絲髮熱，使伴熱過濾型取樣探頭10內部、伴熱管線11內部的溫度都保持在135 °C左右。
[0020]如圖1，伴熱取樣反吹閥組箱20包括箱體，該箱體內設有第一氣控球閥21、第二氣控球閥22、加熱裝置23，其中:該第一氣控球閥21的進氣口、該第二氣控球閥22的出氣口均與該箱體的樣氣入口連接，實現該第一氣控球閥21的進氣口、該第二氣控球閥22的出氣口均經由伴熱管線11與該伴熱過濾型取樣探頭10的樣氣出口連接，該第一氣控球閥21的出氣口與該箱體的樣氣出口連接，實現該第一氣控球閥21的出氣口與該初級緩衝脫水器50的進氣口連接，該第二氣控球閥22的進氣口與該箱體的反吹入口連接，實現該第二氣控球閥22的進氣口與該壓縮空氣供給裝置30的出氣口連接，該第一氣控球閥21、該第二氣控球閥22的電磁控制埠分別與控制器的相應控制埠連接，該第一氣控球閥21、該第二氣控球閥22的輸氣埠均與壓縮氣儲罐40的出氣口連接，該壓縮氣儲罐40的進氣口與壓縮空氣供給裝置30的出氣口連接，該加熱裝置23的電源埠與220V電源連接，該220V電源對加熱裝置23供電，加熱裝置23使箱體內部的溫度保持在135°C左右。在實際設計中，第一氣控球閥21可選為常通氣控球閥，第二氣控球閥22可選為常閉氣控球閥。當然，伴熱取樣反吹閥組箱20的內部構成並不局限於上述，還可有其它組成形式。
[0021]如圖1，初級緩衝脫水器50的排水口可連接有二通閥53，該二通閥53的電磁控制埠與控制器的相應控制埠連接。初級緩衝脫水器50的出氣口與雙極製冷冷凝脫水器60的第一進氣口之間連接有三通閥51，該三通閥51的進口與初級緩衝脫水器50的出氣口連接，該三通閥51的第一出口與雙極製冷冷凝脫水器60的第一進氣口連接，該三通閥51的第二出口經由調壓過濾器52與壓縮空氣供給裝置30的出氣口連接，該三通閥51的電磁控制埠與控制器的相應控制埠連接。
[0022]如圖1，抽氣泵70的出氣口連接有排氣管道71。排氣管道71上可連接有第一流量計72。
[0023]在實際設計中，雙極製冷冷凝脫水器60也可用單極製冷冷凝脫水器替代，抽氣泵70接在單極製冷冷凝脫水器的入氣口上，同樣，抽氣泵70的出氣口也可連接有排氣管道71，排氣管道71上連接有第一流量計72，但是需要提及的是，與雙極製冷冷凝脫水器60相比，單極製冷冷凝脫水器在高粉塵、高含水量樣氣環境下使用時的效果較差。
[0024]如圖1，精細過濾器80的出氣口與氣體分析儀90的樣氣入口之間可連接有多通閥91，該多通閥91具有一個出口和多個進口，該多通閥91的出口與氣體分析儀90的樣氣入口連接，精細過濾器80的出氣口、零點氣儲罐92的出氣口、量程氣儲罐93的出氣口分別與該多通閥91的相應進口連接。該多通閥91例如可選為五通閥，可為電控或手控，若為電控，則該多通閥91的電磁控制埠與控制器的相應控制埠連接。如圖1，氣體分析儀90的樣氣入口與多通閥91的出口之間可連接有第二流量計94。
[0025]在實際設計中，控制器可選為PLC控制器等。
[0026]在本實用新型中，伴熱過濾型取樣探頭10、伴熱管線11、壓縮空氣供給裝置30、精細過濾器80、雙極製冷冷凝脫水器60、初級緩衝脫水器50、調壓過濾器52、氣體分析儀90等均為本領域的熟知產品，第一、第二氣控球閥21、22均為一種氣控球閥，氣控球閥、二通閥53、三通閥51、多通閥91等均為本領域的熟知產品，故它們的具體結構不在這裡詳述。
[0027]本實用新型的工作過程為:
[0028]通過220V電源的供電，使伴熱過濾型取樣探頭10、伴熱管線11、伴熱取樣反吹閥組箱20的內部溫度始終保持在135°C左右的高溫，壓縮空氣供給裝置30向壓縮氣儲罐40供氣。
[0029]取樣作業時，控制第一氣控球閥21處於打開狀態，控制第二氣控球閥22、二通閥53處於關閉狀態，控制三通閥51的進口與第一出口連通，控制多通閥91的出口與連接有精細過濾器80的進口連通。啟動抽氣泵70，煙道100內的樣氣經由伴熱過濾型取樣探頭10採集，在伴熱過濾型取樣探頭10內被加熱至135°C左右，樣氣中的水分以氣態保持，然後經由伴熱過濾型取樣探頭10中的過濾器對樣氣中的粉塵進行大批量過濾,過濾後的樣氣經由伴熱管線11送入伴熱取樣反吹閥組箱20，經由第一氣控球閥21送入初級緩衝脫水器50進行初級除水，然後送入雙極製冷冷凝脫水器60進行再次的冷凝脫水，其中，在抽氣泵70的動力帶動下，部分含水樣氣經由排氣管道71排出，以確保雙極製冷冷凝脫水器60中的第二個脫水器的高工作效率(水分由雙極製冷冷凝脫水器60的排水口自行排出)，然後，從雙極製冷冷凝脫水器60送出的樣氣經由精細過濾器80進行粉塵精細過濾後送入氣體分析儀90，由氣體分析儀90進行樣氣成分分析後從樣氣出口排出。
[0030]需要反吹掃作業時，控制第二氣控球閥22處於打開狀態，控制第一氣控球閥21處於關閉狀態。壓縮空氣供給裝置30向外送出的壓縮空氣在通過第二氣控球閥22的過程中被加熱，而後經由伴熱管線11被二次加熱保溫後送入伴熱過濾型取樣探頭10，以處於135°C左右高溫的壓縮空氣對伴熱過濾型取樣探頭10的樣氣入口位置進行反吹掃作業。
[0031]在反吹掃作業的同時，可進行排水作業，即控制二通閥53處於打開狀態，控制三通閥51的進口與第二出口連通，於是，壓縮空氣供給裝置30向外送出的壓縮空氣經由調壓過濾器52調壓後，經由三通閥51送入初級緩衝脫水器50，利用吹掃氣的壓力使含水量達到一定程度的初級緩衝脫水器50進行排水。
[0032]當需要校準時，控制第一氣控球閥21、第二氣控球閥22處於關閉狀態，控制多通閥91的出口與連接有零點氣儲罐92或量程氣儲罐93的進口連通，於是，零點氣或量程氣進入氣體分析儀90，以進行相應的標定作業。
[0033]本實用新型的優點是:
[0034]1、本實用新型採取取樣、反吹掃全程伴熱方式，即伴熱過濾型取樣探頭10、伴熱管線11、伴熱取樣反吹閥組箱20的內部溫度都保持在135°c左右，因此，取樣、反吹掃作業均在高溫下執行，有效避免了伴熱過濾型取樣探頭10在反吹掃作業時的迅速降溫，排除了伴熱過濾型取樣探頭10的過濾器內的粉塵與液態水接觸的可能，使其始終處於乾燥狀態，增強了反吹效果，從而降低了伴熱過濾型取樣探頭10因阻塞而產生的維護成本，解決了已有氣體分析系統在高含水量的樣氣環境下伴熱過濾型取樣探頭易阻塞的問題。
[0035]2、本實用新型在雙極製冷冷凝脫水器60之前增加了初級緩衝脫水器50，由於樣氣進入初級緩衝脫水器50後，容積和溫度快速變化，樣氣中的水分子會迅速液化，凝結在初級緩衝脫水器50的罐底，並且結合初級緩衝脫水器50的定時排水，有效除掉了樣氣中的部分飽和水分，再經由雙極製冷冷凝脫水器60進行精除水，從而使得氣體分析儀90內的儀表不再有液態水析出，有效解決了已有氣體分析系統在高含水量的樣氣環境下氣體分析儀內儀表發生水聚積而造成儀表水損傷、降低儀表精度、縮短使用壽命的問題。
[0036]以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術原理，對於本領域的技術人員來說，在不背離本實用新型的精神和範圍的情況下，任何基於本實用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬於本實用新型保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高粉塵、高含水量樣氣環境用氣體分析系統，其特徵在於:它包括伴熱過濾型取樣探頭、伴熱取樣反吹閥組箱、初級緩衝脫水器、雙極製冷冷凝脫水器、氣體分析儀，其中:該伴熱過濾型取樣探頭的樣氣出口與該伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣入口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣出口經由該初級緩衝脫水器與該雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口連接，該雙極製冷冷凝脫水器的第一出氣口與第二進氣口之間經由抽氣泵連接，該雙極製冷冷凝脫水器的第二出氣口經由精細過濾器與該氣體分析儀的樣氣入口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱的反吹入口與壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，該伴熱取樣反吹閥組箱、該抽氣泵的電磁控制埠分別與控制器的相應控制埠連接。
2.如權利要求1所述的氣體分析系統，其特徵在於: 所述伴熱過濾型取樣探頭的樣氣出口與所述伴熱取樣反吹閥組箱的樣氣入口之間經由伴熱管線連接，該伴熱管線的電源埠與220V電源連接。
3.如權利要求1或2所述的氣體分析系統，其特徵在於: 所述伴熱取樣反吹閥組箱包括箱體，該箱體內設有第一氣控球閥、第二氣控球閥、加熱裝置，其中:該第一氣控球閥的進氣口、該第二氣控球閥的出氣口均與該箱體的樣氣入口連接，該第一氣控球閥的出氣口與該箱體的樣氣出口連接，該第二氣控球閥的進氣口與該箱體的反吹入口連接，該第一氣控球閥、該第二氣控球閥的電磁控制埠分別與所述控制器的相應控制埠連接，該第一氣控球閥、該第二氣控球閥的輸氣埠均與壓縮氣儲罐的出氣口連接，該壓縮氣儲罐的進氣口與所述壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，該加熱裝置的電源埠與220V電源連接。
4.如權利要求3所述的氣體分析系統，其特徵在於: 所述第一氣控球閥為常通氣控球閥，所述第二氣控球閥為常閉氣控球閥。
5.如權利要求1所述的氣體分`析系統，其特徵在於: 所述初級緩衝脫水器的排水口連接有二通閥，該二通閥的電磁控制埠與所述控制器的相應控制埠連接。
6.如權利要求5所述的氣體分析系統,其特徵在於: 所述初級緩衝脫水器的出氣口與所述雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口之間連接有三通閥，該三通閥的進口與所述初級緩衝脫水器的出氣口連接，該三通閥的第一出口與所述雙極製冷冷凝脫水器的第一進氣口連接，該三通閥的第二出口經由調壓過濾器與所述壓縮空氣供給裝置的出氣口連接，該三通閥的電磁控制埠與所述控制器的相應控制埠連接。
7.如權利要求1所述的氣體分析系統，其特徵在於: 所述抽氣泵的出氣口連接有排氣管道。
8.如權利要求7所述的氣體分析系統，其特徵在於: 所述排氣管道上連接有第一流量計。
9.如權利要求1所述的氣體分析系統，其特徵在於: 所述精細過濾器的出氣口與所述氣體分析儀的樣氣入口之間連接有多通閥，該多通閥的出口與所述氣體分析儀的樣氣入口連接，所述精細過濾器的出氣口、零點氣儲罐的出氣口、量程氣儲罐的出氣口分別與該多通閥的相應進口連接。
10.如權利要求9所述的氣體分析系統，其特徵在於:所述氣體分析儀的樣氣入口`與所述多通閥的出口之間連接有第二流量計。
【文檔編號】G01N1/28GK203385599SQ201320490673
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】孫新春 申請人:西克麥哈克（北京）儀器有限公司