一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，包括通过管路依序连通的粉尘颗粒采样单元、分级冷凝单元、低温急冷单元以及抽气泵；所述低温急冷单元与抽气泵之间的管路上设有流量计；所述粉尘颗粒采样单元包括采样头、采样管以及采样管外侧的第一加热保温单元；所述采样管内设有石英滤筒以及安装石英滤筒的容纳腔。该装置能够对高温含油含尘气体中的粉尘颗粒进行采样和准确测量粉尘浓度，此外能够避免焦油在流量计及抽气泵上凝结。

A device for measuring concentration of particles in high temperature oily and dusty gas

The invention relates to a particle concentration measuring device for high temperature oil-bearing dust gas, which comprises a dust particle sampling unit, a staged condensing unit, a cryogenic quenching unit and a pumping pump connected sequentially by a pipeline; a flowmeter is arranged on the pipeline between the cryogenic quenching unit and the pumping pump; and the dust particle sampling unit is arranged. The element comprises a sampling head, a sampling tube and a first heating and insulation unit outside the sampling tube, wherein the sampling tube is provided with a quartz filter tube and a holding cavity for installing the quartz filter tube. The device can sample and accurately measure dust particles in high temperature oil-bearing dust gas, and avoid tar condensation on flowmeter and pump.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置
本专利技术涉及气体中颗粒采样及浓度测量装置，具体涉及一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置。
技术介绍
以煤炭热解为基础的煤基多联产技术是一种煤炭高效清洁利用的重要技术手段，在高温缺氧环境下对富含挥发分的煤炭进行热解气化，可获得煤气、焦油和半焦，煤气经分离提纯可获得高品质气体燃料，焦油通过进一步深加工可获得高品质的化工产品，半焦可直接用于燃烧发电，从而实现煤炭分级转化清洁利用，具有广阔的应用前景。煤炭经热解气化产生的粗煤气中含有大量的飞灰、煤炭等颗粒物，当前对这些颗粒物进行脱除的主要技术手段是，将高温含油含尘煤气直接送入急冷塔中冷却，将焦油和粉尘一起脱除。然而，这种颗粒物脱除方法会导致焦油中含尘量过高，不利于焦油的后续利用，进而限制了煤基多联产技术的大规模工业化应用。高温含油含尘气体除尘技术是一种在高温环境下对颗粒物进行脱除的技术，包括高温旋风分离技术、颗粒床过滤技术以及高温静电除尘技术等。高温旋风分离技术是利用含尘气体进行高速旋转时所产生的离心力，将固体从气体中分离出来的除尘设备，但是高温旋风分离技术对小粒度的颗粒无效，故一般只能作为预除尘设备。高温静电除尘技术是在高压静电力作用下，使灰尘粒带有负电荷后，在电场力的作用下，向带有正电荷的极板方向运动，但是静电除尘技术目前在高温高压下运行时材料的稳定性和热涨性存在问题。高温含油含尘气体具有温度高(400℃以上)，含有易冷凝气体(冷凝温度范围广，350℃左右就开始冷凝)的特点。在对颗粒物进行采样及浓度测量时，焦油冷凝会导致采集/测量的粉尘颗粒上含有较多液态焦油，影响采样及测量的准确性，除此之外，焦油在流量计及抽气泵上凝结，会损坏仪器，导致采样及测量工作无法正常进行。传统的烟气采样及浓度测量系统均是针对不含油且温度较低的烟气，而对于含油含尘高温气体还没有很好的采样及测量手段。如中国专利技术专利申请(CN107144505A)公开一种湿烟气粉尘的测量装置，包括采用单元，其用于采集烟道中的湿烟气；以及测量单元，其与所述采样单元连通，且用于对采集后的湿烟气中的粉尘重量进行测量。由于结构上的限制，该装置只能用于对燃煤电厂的尾部湿烟气进行在线测量和采样测量，而无法用于高温含油含尘气体的测量。鉴于上述缺陷，有必要提供一种用于高温含油含尘气体的颗粒采样及浓度测量系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，能够对高温含油含尘气体中的粉尘颗粒进行采样和准确测量粉尘浓度，此外能够避免焦油在流量计及抽气泵上凝结。本专利技术所提供的技术方案为：一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，包括通过管路依序连通的粉尘颗粒采样单元、分级冷凝单元、低温急冷单元以及抽气泵；所述低温急冷单元与抽气泵之间的管路上设有流量计；所述粉尘颗粒采样单元包括采样头、采样管以及采样管外侧的第一加热保温单元；所述采样管内设有石英滤筒以及安装石英滤筒的容纳腔。本专利技术中采样管外侧设有第一加热保温单元，第一加热保温单元对采样管进行辅助加热及保温，确保整个采样过程在高温(大于400℃)环境中进行，使高温含油含尘气体中可凝结组分以气态形式存在，避免焦油冷凝造成粉尘颗粒采样及测量过程无法进行。作为优选，所述第一加热保温单元包括电加热机构和保温层，通过调节电加热功率，保证采样管温度在400℃以上，确保焦油不会在管内凝结，影响采样测量精度及稳定性。保温层的材料选用岩棉板，厚度为100-200mm，控制保温层外侧温度不高于50℃。进一步优选，所述第一加热保温单元采用可拆卸结构，方便采样管中石英滤筒的装卸，例如螺纹、卡扣结构等。本专利技术中分级冷凝单元可确保高温含油气体按冷凝点不同分级冷凝，保证冷凝焦油的流动性，防止焦油过冷造成管内堵塞。本专利技术中低温急冷单元可保证高温含油气体中可凝结组分冷凝完全，避免焦油粘附在流量计及抽气泵中，影响设备稳定运行。本专利技术中采样管的直径可以为5-20mm，石英滤筒的直径可以为20-50mm。作为优选，所述容纳腔与采样管的进气连接处为锥形结构。采样管与容纳腔之间采用锥形结构连接，有助于减少含尘气流从采样管到石英滤筒时由于流速骤然降低而造成的湍流，增加粉尘颗粒采样的精度。优选地，锥形结构的角度不超过20°，较小的圆锥角可以减少气流经过产生的湍流。本专利技术中所述容纳腔采用可拆式结构。作为优选，所述容纳腔可以由两个连接管通过螺纹连接得到，其中一个连接管具有锥形结构。该结构可以实现石英滤筒的装卸，同时保证高温下的密封性。本专利技术中所述分级冷凝单元由1-5级冷凝单元组成，相互之间通过冷凝管连通；所述冷凝单元包括焦油收集瓶，设置在焦油收集瓶上的冷凝管，以及设置在冷凝管外侧的第二加热保温单元。采用分级冷凝单元可防止遇冷凝结的焦油在局部低温区流动性不好，堵塞冷凝管，从而影响采样装置的稳定运行。根据高温含油气体中可凝气体的液化温度及流动特性，可布置1-5级。所述分级冷凝单元设有1-5级，相互之间通过冷凝管连通。作为优选，相邻的冷凝单元之间通过冷凝进气端与冷凝出气端连通。作为优选，所述冷凝管为三通管，包括冷凝进气端、冷凝出气端与焦油收集端；所述冷凝进气端与冷凝出气端采用V字型结构，V字型结构底部为焦油收集端。第1级冷凝单元的冷凝进气端与粉尘颗粒采样单元连通，末端的冷凝单元的冷凝出气端与低温急冷单元连通。高温含油气体从冷凝进气端进气，从冷凝出气端出气，在此过程中冷凝的液体由于重力作用经过焦油收集端流入焦油收集瓶中。作为优选，所述分级冷凝单元设有3级，冷凝温度依次为300℃，200℃，100℃。第二加热保温单元同样包括加热机构和保温层，通过调节加热机构功率，保证冷凝管的温度为设置温度，保温层采用岩棉板，厚度50-150mm，控制保温层外侧温度不高于50℃。作为优选，所述焦油收集端与焦油收集瓶之间采用橡皮塞密封。本专利技术中所述低温急冷单元包括装有二氯甲烷的洗气瓶以及套设在洗气瓶外侧的低温恒温槽；所述冷凝管的冷凝出气端插入到洗气瓶中的二氯甲烷液面下，所述低温急冷单元与抽气泵通过排气管连通，在洗气瓶内的排气管位于二氯甲烷液面上。洗气瓶中装有二氯甲烷溶液，用于吸收经分级冷凝单元尚未冷凝的可凝结气体，防止其在后续的流量计和抽气泵中冷凝，影响仪器的正常运行。作为优选，低温恒温槽设定温度为-10-0℃，保证可凝气体能够吸收完全。作为优选，所述抽气泵为真空泵，用于抽取高温含油含尘气体。所述抽气泵连接储气罐。煤炭热解产生的高温含油含尘气体中的不可凝煤气具有有毒、易爆等特点，不能随意排放。采用真空泵及储气罐有利于防止高危煤气的泄露。作为优选，所述流量计为高精度质量流量计。通过测量石英滤筒中粉尘的质量，以及读取流量计中流量示数，从而计算得出高温含油含尘气体中粉尘浓度。本专利技术中所述的用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置还包括动压平衡测量单元；所述动压平衡测量单元包括皮托管，微压计，热电偶，全压测量管以及静压测量管；所述皮托管、全压测量管与静压测量管分别与微压计连接。热电偶用于分别测量含油含尘气体管道，以及经低温急冷单元后气体的温度。皮托管用于测量高温含油含尘气体管道中的全压和静压，全压测量管和静压测量管用于测量经低温急冷单元后气体的全压和静压，皮托本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，其特征在于，包括通过管路依序连通的粉尘颗粒采样单元、分级冷凝单元、低温急冷单元以及抽气泵；所述低温急冷单元与抽气泵之间的管路上设有流量计；所述粉尘颗粒采样单元包括采样头、采样管以及采样管外侧的第一加热保温单元；所述采样管内设有石英滤筒以及安装石英滤筒的容纳腔。

【技术特征摘要】
1.一种用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，其特征在于，包括通过管路依序连通的粉尘颗粒采样单元、分级冷凝单元、低温急冷单元以及抽气泵；所述低温急冷单元与抽气泵之间的管路上设有流量计；所述粉尘颗粒采样单元包括采样头、采样管以及采样管外侧的第一加热保温单元；所述采样管内设有石英滤筒以及安装石英滤筒的容纳腔。2.根据权利要求1所述的用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，其特征在于，所述容纳腔与采样管的进气连接处为锥形结构。3.根据权利要求1所述的用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，其特征在于，所述分级冷凝单元由1-5级冷凝单元组成，相互之间通过冷凝管连通；所述冷凝单元包括焦油收集瓶，设置在焦油收集瓶上的冷凝管，以及设置在冷凝管外侧的第二加热保温单元。4.根据权利要求3所述的用于高温含油含尘气体的颗粒浓度测量装置，其特征在于，所述冷凝管为三通管，包括冷凝进气端、冷凝出气端与焦油收集端；所述冷凝进气端与冷凝出气端采用V字型结构，V字型结构底部为焦油收集端。5.根据权利要求3所述的用于高温含油含尘气...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泉霖，方梦祥，张建国，吕有厂，李广民，周文生，张登跃，王勤辉，姚仁亭，周云辉，齐化多，李志越，杨旭，岑建孟，刘国锴，澹台姝娴，谷小虎，李飞，
申请(专利权)人：浙江大学，中国平煤神马能源化工集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33