一种定压送气的气体取样器及其控制方法技术

本发明专利技术属于气体成分检测领域，公开了一种定压送气的气体取样器及其控制方法。相对现有技术，同时改进了气源样品降温、定量、定压输送，可以包括脱水，装置使用简单易行，具备良好的通用性，能够自动运行，降低操作成本。通过对较大范围变化的不同的温度、压力的管道气体或反应器气体进行温度、压力、取样体积控制，为检测器提供满足直接使用的气体样品，以适应多种应用场合的气体取样装置，特别是满足SOFC开发和产品评测的自动取样工具，用于原料、脱硫、重整、发电、燃烧等环节的评价。对样品的自动处理将大大提高处理速度和减轻人员占用，改进现有技术在小型气源处理、自动化和通用性等方面的不足。不足。不足。

【技术实现步骤摘要】
一种定压送气的气体取样器及其控制方法


[0001]本专利技术属于气体成分检测领域，具体涉及一种对高温气体样品自动取样、处理，并通过样品管道定压定量送达检测器的取样器及其控制方法。

技术介绍

[0002]高压管道或者高压容器中的气体样品分析，特别是对于许多反应装置内气样，需要快速取得并送检测分析，尤其是很多应用需要长期连续监测样品气体，所以希望其自动完成降温、压力变换和定量输送等环节，部分具有脱湿或其它要求，装置应具备无需人工持续参与的特性。
[0003]以使用天然气重整的SOFC为例，从重整器获得待测气体样品，脱水或不脱水，处理成常规温度、指定压力的气样，气体成分的检测器可以使用FID、TCD、FPD等一种或多种检测仪器。气体检测主要包括气体原料、脱硫产物、重整制氢各环节产物、低温发电或高温发电产物、尾气燃烧(包括催化燃烧)等多个基本反应过程，具体包括含硫量、甲烷、乙烷、其它烷烃烯烃、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气、氢气、水等，需要对反应进行的程度和催化剂活性等技术评价，对原料和产物进行成分分析，包括现场在线、离线分析，气量处于一般气样袋规格，用于多种要求，例如多种检测和留存，需要处理的体积超过一般的定量环体积。因此，需要对气体，特别是高温气体进行快速有效、可控制的处理，并送达检测器，包括样品取样保存。这些预处理一般是将温度调节成室温，压力改为某定压，例如调节成 0.4MPag，气体体积按标准状态定量，如100mL、200mL、500mL等可定量检测或留样待检。送达色谱后，色谱再次定量选用其中规定一部分，如10μL、100μL、1mL等，根据检测器自身设置。对于痕量物质的分析，经常采用富集处理，如定量后的100mL气体样品吸附解吸到1mL中，得到100倍富集，可以提高对微量成分的检测能力，因此，气样的定量又具有明确的意义。
[0004]对于上述特点的自动取样技术目前还比较缺乏，已知应用技术存在不足。
[0005]如，专利CN102937627B，在线经过初步分离柱，将制氢的混合气中大部分氢气排放掉，其余气体进入分析仪器，不针对全组分分析方法和保留方法，作用类似于吸附柱的富集方式。
[0006]CN107957359B提供一种反应过程气体取样装置，特别适合于高压气体减压取样，但是对于气源压力低于色谱进气要求的，则不适应，并且缺乏对于系统的吹扫清洗。
[0007]CN203688323U公开一种气体分析的自动化处理系统，适合于大流量气源，对小流量气源取样将对气源造成流量和压力的较大波动。
[0008]专利CN103454362B是一类采用活塞气缸的技术，精度要求高，对于内壁吸附的清理不易进行，并可能容易出现漏气问题。
[0009]上述技术对高温带压气源的压力调整和定压、定量输送、内壁污染清理等，尚需要改进。

技术实现思路

[0010]针对上述不足，本专利技术提供一种定压送气的气体取样器及其控制方法。
[0011]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0012]一种定压送气的气体取样器，包括定量与输送单元、取样与处理单元、气体吹扫单元以及系统控制器。
[0013]定量与输送单元，包括管路上顺次连接的增压气源、增压过滤器、减压阀、增压压力计、增压阀、限流器B，连接到增压罐，增压罐内设有储气袋；
[0014]增压罐还连接有排空阀B一路、计量器一路、五通阀一路，计量器一路从增压罐连接出，依次连接计量阀、计量器和位移检测器；五通阀的公用位与储气袋连接；
[0015]取样与处理单元，由管路上顺次连接的原料压力计、原料口测温器、原料阀、过滤器、限流器A、冷却器、分液器组成，分液器还带有排空阀A，其中原料阀及其至原料气源5之间设有原料口伴热器；
[0016]气体吹扫单元的管路上依次顺序连接吹扫气源、吹扫过滤器和吹扫压力计，然后分为包括吹扫阀A一路和吹扫阀B一路，吹扫阀A 一路，由管路上顺次连接的吹扫阀A、限流器C，连接到储气袋与五通阀之间的管道上；吹扫阀B一路，由管道上连接的吹扫阀B，连接到原料阀与过滤器之间的管道上；
[0017]其中，所述原料口伴热器、原料口测温器、原料压力计、冷却器、排空阀A、五通阀、位移检测器、排空阀B，储气压力计、增压阀、增压压力计、吹扫阀A和吹扫阀B分别与系统控制器线路连接。
[0018]进一步的，所述增压罐为耐压的快开式容器。
[0019]进一步的，所述计量器为气体体积流量计，可以为气缸、湿式浮筒、波纹膨胀器中的任意一种，优选为湿式浮筒。
[0020]优选的，所述五通阀按顺时针方向依次设有色谱位、手动位、公用位、取气位、封闭位，手动位设有手动取样阀。
[0021]优选的，所述限流器A、限流器B和限流器C，使用针阀或毛细管限制气体流速。
[0022]进一步的，所述增压气源压力高于目标色谱指定的输送压力。
[0023]进一步的，所述增压气源的压力大于吹扫气源的压力。
[0024]根据上述取样器，样品自动控制方法如下：
[0025]一种定压送气的控制方法，包括如下步骤：
[0026]步骤S1：启动归零
[0027](1)默认状态是手动取样阀置于关闭，五通阀置于手动位，其它自动阀是常闭阀位；
[0028](2)开排空阀A、五通阀置取气位，开增压阀，将储气袋气体挤压，通过五通阀、分液器、排空阀A放空；
[0029](3)关排空阀A、关增压阀、开排空阀B，将增压罐排空；
[0030](4)开计量阀，将计量器归零；
[0031](5)关计量阀、关排空阀B，归零调整完毕；
[0032]步骤S2：吹扫
[0033](1)开排空阀A、五通阀置取气位，开增压阀，将增压罐充压完成、储气袋排气完成；
[0034](2)开吹扫阀A、关增压阀，将吹扫阀A至五通阀、分液器、排空阀A沿路吹扫；
[0035](3)五通阀置手动位、开手动取样阀，关手动取样阀，将手动取样阀路吹扫；
[0036](4)调节外部
‑
本装置外的色谱仪器，其进气阀位置于放空；
[0037](5)五通阀置色谱位，将去向色谱的气路吹扫；
[0038](6)五通阀置手动位；
[0039](7)调节外部
‑
本装置外的色谱仪器，其进气阀位置于进气准备；
[0040](8)关吹扫阀A、五通阀置取气位，将吹扫阀A至五通阀、分液器、排空阀A沿路放空；
[0041](9)五通阀置手动位；
[0042](10)开吹扫阀B，将吹扫阀B至冷却器、分液器、排空阀A 沿路吹扫；
[0043](11)关吹扫阀B、关排空阀A；
[0044](12)开排空阀B，将增压罐放空；
[0045](13)开计量阀，将计量器放空归零；
[0046]此时可以打开增压罐更换储气袋，必须确认完成更换后增压罐罐体的闭合恢复；
[0047](14)关排空阀B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定压送气的气体取样器，其特征是，包括定量与输送单元(38)、取样与处理单元(39)、气体吹扫单元(40)以及系统控制器(37)；定量与输送单元(38)，包括管路上顺次连接的增压气源(31)、增压过滤器(30)、减压阀(29)、增压压力计(28)、增压阀(27)、限流器B(25)，连接到增压罐(24)，增压罐(24)内设有储气袋(23)；增压罐(24)还连接有排空阀B(21)一路、计量器(18)一路、五通阀(13)一路，计量器(18)一路从增压罐(24)连接出，依次连接计量阀(20)、计量器(18)和位移检测器19；五通阀(13)的公用位(14)与储气袋(23)连接；取样与处理单元(39)，由管路上顺次连接的原料压力计(4)、原料口测温器(3)、原料阀(1)、过滤器6、限流器A7、冷却器(8)、分液器(9)组成，分液器(9)还带有排空阀A(10)，其中原料阀(1)及其至原料气源(5)之间设有原料口伴热器(2)；气体吹扫单元(40)的管路上依次顺序连接吹扫气源(36)、吹扫过滤器(35)和吹扫压力计(34)，然后分为吹扫阀A(32)一路和吹扫阀B(33)一路，吹扫阀A(32)一路，由管路上顺次连接的吹扫阀A(32)、限流器C(26)，连接到储气袋(23)与五通阀(13)之间的管道上；吹扫阀B(33)一路，由管道上连接的吹扫阀B(33)，连接到原料阀(1)与过滤器(6)之间的管道上；其中，所述原料口伴热器(2)、原料口测温器(3)、原料压力计(4)、冷却器(8)、排空阀A(10)、五通阀(13)、位移检测器(19)、排空阀B(21)，储气压力计(22)、增压阀(27)、增压压力计(28)、吹扫阀A(32)和吹扫阀B(33)分别与系统控制器(37)线路连接。2.如权利要求1所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述增压罐(24)为耐压的快开式容器。3.如权利要求1所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述计量器(18)为气体体积流量计。4.如权利要求3所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述所述计量器(18)为气缸、湿式浮筒、波纹膨胀器中的任意一种。5.如权利要求1所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述五通阀(13)按顺时针方向依次设有色谱位(17)、手动位(15)、公用位(14)、取气位(12)、封闭位(11)，手动位(15)设有手动取样阀(16)。6.如权利要求1所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述限流器A(7)、限流器B(25)和限流器C(26)，使用针阀或毛细管限制气体流速。7.如权利要求1所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述增压气源(31)的压力高于目标色谱指定的输送压力。8.如权利要求1所述的一种定压送气的气体取样器，其特征是，所述增压气源(31)的压力大于吹扫气源(36)的压力。9.一种定压送气的控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤S1：启动归零a.默认状态是手动取样阀(16)置于关闭，五通阀(13)置于手动位(15)，其它自动阀是常闭阀位；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，盛武林，
申请(专利权)人：大连锐格新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：