CN108507839A - 沉降炉恒温取样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沉降炉恒温取样方法，涉及煤燃烧烟气用取样枪领域。本发明包括以下步骤：步骤A：准备好热管相变换热恒温取样枪；步骤B：在控制单元上设定恒温取样的温度预设值，当测温机构检测的温度值大于温度预设值时，控制电磁阀打开，一旦测温机构检测的温度值等于温度预设值时，控制电磁阀关闭；步骤C：烟气在取样筒内部的贯通部被冷却至指定温度后通入烟气分析仪内。本发明的目的在于克服现有取样装置无法确保取样时取样烟气温度统一的不足，提供了一种沉降炉恒温取样方法，通过工质相变换热不断将取样筒贯通部内流动的取样烟气进行高效降温，且确保取样出的烟气温度保持一致。

Description

沉降炉恒温取样方法
技术领域
本发明涉及煤燃烧烟气用取样枪领域，更具体地说，涉及一种沉降炉恒温取样方法。
背景技术
煤粉燃烧过程中会产生破坏环境的污染物，加强对燃烧污染物种类和煤燃烧过程分析，深入了解污染物形成机理是研究控制污染物产生的基础。
取样枪是对燃烧产物进行取样及收集的装置，通过将取样枪按照设定的高度伸入沉降炉内不同位置抽取燃烧产生的烟气及煤焦颗粒，以便对燃烧过程进行深入分析。现有技术中关于燃烧烟气取样装置已有相关专利方案公开，例如专利公开号：CN 105466732 A，公开日：2016年04月06日，发明创造名称为：一种高效可伸缩烟尘取样装置，该申请案公开了一种高效可伸缩烟尘取样装置，采样头通过皮托管和滤筒连接，滤筒和加热防倒流装置连接，导气管和过滤吸附网连通，吸附网底部设置有制冷除湿器，制冷除湿器通过反吹电磁阀控制，保护管和加长管连接，加长管内部设置有自动伸缩杆和伸缩导管，加长管通过护管套和自动伸缩杆连接，自动伸缩杆的移动带动伸缩导管前后伸缩，外管的外壁上缠绕加热带，温度传感器设置在外管和加热带之间。该申请案的取样装置将取样管与加热控制***集成在一起，增设除湿功能、加热烘干功能、防冷凝水倒流功能，保证分析准确率，提高工作效率，整体可伸缩，为使用、携带、运输或存放时都带来便捷。但是，该申请案的不足之处在于：现有取样装置往往需要对燃烧设备内各个部分不同温度状态的烟气分别进行取样，该申请案的取样装置无法确保取样时取样烟气温度的统一，从而不利于取样烟气的准确研究分析。
综上所述，如何克服现有取样装置无法确保取样时取样烟气温度统一的不足，是现有技术中亟需解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有取样装置无法确保取样时取样烟气温度统一的不足，提供了一种沉降炉恒温取样方法，通过工质相变换热不断将取样筒贯通部内流动的取样烟气进行高效降温，且确保取样出的烟气温度保持一致。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的沉降炉恒温取样方法，包括以下步骤：
步骤A：准备好热管相变换热恒温取样枪；
步骤B：将取样筒伸入沉降炉中需要进行烟气取样的位置，并在控制单元上设定恒温取样的温度预设值，当测温机构检测的温度值大于温度预设值时，控制电磁阀打开，一旦测温机构检测的温度值等于温度预设值时，控制电磁阀关闭；
步骤C：烟气在取样筒内部的贯通部被冷却至指定温度后通入烟气分析仪内，沉降炉内煤粉燃烧产生的固体颗粒物通过煤焦收集瓶收集。
作为本发明更进一步的改进，所述热管相变换热恒温取样枪包括：
取样部，所述取样部包括取样筒，该取样筒包括中部的贯通部以及位于所述贯通部四周的环形空腔；所述环形空腔内侧壁的外表面贴合有内安装环，所述环形空腔外侧壁的内表面贴合有外安装环；所述内安装环以及所述外安装环内均分别设置有毛细管；所述贯通部的顶部安装有测温机构，所述测温机构与控制单元连接；
底座，所述取样筒安装于所述底座上方，所述取样筒的贯通部向下延伸并贯穿底座后与连通管的进口连通，所述连通管的出口一路向下方引出与煤焦收集瓶连通，所述连通管的出口另一路向一侧引出与烟气分析仪连通；
以及工质收集瓶，所述工质收集瓶内填充有工质；所述工质收集瓶通过连接管道与所述环形空腔的底部连通，所述连接管道上安装有电磁阀；所述电磁阀的控制电路与所述控制单元连接。
作为本发明更进一步的改进，所述外安装环与所述内安装环的内部分别连接有编制网，所述编制网的网结处拴有竖直方向设置的毛细管。
作为本发明更进一步的改进，所述外安装环与所述内安装环之间通过若干连接杆连接。
作为本发明更进一步的改进，所述环形空腔内部的底部设有底部浸润环，所述底部浸润环为与所述工质相浸润的固体材料，所述底部浸润环上设有若干通孔；所述连接管道与所述环形空腔的连通处位于底部浸润环的外圆周面上。
作为本发明更进一步的改进，所述外安装环沿其长度方向上分为若干段，相邻两段外安装环之间设置有外浸润环；所述内安装环沿其长度方向上分为若干段，相邻两段内安装环之间设置有内浸润环；所述外浸润环与所述内浸润环均为与所述工质相浸润的固体材料，所述外浸润环与所述内浸润环上设有若干通孔。
作为本发明更进一步的改进，所述取样筒底部的四周罩有冷却罩，所述冷却罩的一端设有进风口，该进风口与所述鼓风机连通，所述冷却罩的另一端设有出风口。
作为本发明更进一步的改进，所述冷却罩内部靠近进风口的位置安装有竖直设置的分隔板，所述进风口沿所述分隔板所在平面对称。
作为本发明更进一步的改进，所述取样筒的外表面设置有刻度线。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明中，取样部包括取样筒，该取样筒包括中部的贯通部以及位于贯通部四周的环形空腔；环形空腔内侧壁的外表面贴合有内安装环，环形空腔外侧壁的内表面贴合有外安装环；内安装环以及外安装环内均分别设置有毛细管，工质收集瓶内填充有工质，工质收集瓶通过连接管道与环形空腔的底部连通，实际使用时，整个取样部发挥热管换热的作用，取样筒上部的环形空腔吸收周围的热量，对应位置的工质在吸收大量热量后蒸发气化并向下方流动，流至取样筒底部的气化工质在与周围环境换热后发生冷凝液化，液化后的工质顺着外安装环以及内安装环中的毛细管向上运输到达取样筒上部，然后继续发生蒸发气化，以此往复，通过工质相变换热不断将取样筒贯通部内流动的取样烟气进行高效降温。
(2)本发明中，贯通部的顶部安装有测温机构，测温机构与控制单元连接，连接管道上安装有电磁阀，电磁阀的控制电路与控制单元连接，通过测温机构反馈的温度与控制单元中设置的温度预设值进行比较，从而调控电磁阀的开闭，可以将贯通部内的温度控制在指定值，从而可确保取样出的烟气温度保持一致，以利于取样烟气科学、准确地研究分析。
(3)本发明中，取样筒安装于底座上方，取样筒的贯通部向下延伸并贯穿底座后与连通管的进口连通，连通管的出口一路向下方引出与煤焦收集瓶连通，连通管的出口另一路向一侧引出与烟气分析仪连通，在取样筒中被冷却的烟气通过连通管直接引入烟气分析仪中进行统一分析，煤焦收集瓶可收集沉降炉内煤粉燃烧产生的固体颗粒物，再对收集的固体颗粒分析、测量相关数据。
(4)本发明中，外安装环与内安装环的内部分别连接有编制网，编制网的网结处拴有竖直方向设置的毛细管，从而有效解决了毛细管在外安装环以及内安装环内部的安装问题，且毛细管被拴在编制网的网结处，制作工艺大大简化；内安装环可方便地嵌套在环形空腔内侧壁的外表面，外安装环与内安装环之间通过若干连接杆连接，使得外安装环在内安装环的支撑下有效贴合在环形空腔外侧壁的内表面。
(5)本发明中，环形空腔内部的底部设有底部浸润环，底部浸润环为与工质相浸润的固体材料，底部浸润环上设有若干通孔；连接管道与环形空腔的连通处位于底部浸润环的外圆周面上，外安装环沿其长度方向上分为若干段，相邻两段外安装环之间设置有外浸润环，内安装环沿其长度方向上分为若干段，相邻两段内安装环之间设置有内浸润环，外浸润环与内浸润环均为与工质相浸润的固体材料，外浸润环与内浸润环上设有若干通孔，其中，底部浸润环、外浸润环以及内浸润环均为与对应工质相浸润的固体材料，工质收集瓶内的工质首先通过连接管道通入底部浸润环内，然后在外安装环以及内安装环中毛细管的毛细作用下向上运输，由于取样筒的长度较长，本发明中，在相邻两段外安装环之间设置有外浸润环，相邻两段内安装环之间设置有内浸润环，使得工质通过毛细管上升一定高度后即在外浸润环以及内浸润环中浸润、储存，然后继续通过上方的毛细管向上运送，从而有利于液体工质不断被提升至取样部上部被气化，从而维持热管换热的连续工作循环。
(6)本发明中，取样筒底部的四周罩有冷却罩，冷却罩的一端设有进风口，该进风口与鼓风机连通，冷却罩的另一端设有出风口，冷却罩内部靠近进风口的位置安装有竖直设置的分隔板，进风口沿分隔板所在平面对称，从进风口吹入的冷却风在分隔板的作用下分两路在冷却罩内通过，并将对应位置的取样筒底部进行冷却，然后从出风口排出，以便于取样筒内气体工质的冷却液化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例的热管相变换热恒温取样***构示意图；
图2为图1中沿A-A的剖视结构示意图；
图3为图2中C处的局部放大结构示意图；
图4为图1中沿B-B的剖视结构示意图；
图5为实施例的沉降炉恒温取样方法的流程图。
示意图中的标号说明：1、取样部；101、取样筒；102、底部浸润环；103、连接杆；104、毛细管；105、编制网；106、外浸润环；107、内浸润环；108、外安装环；109、内安装环；2、底座；3、连通管；4、烟气分析仪；5、煤焦收集瓶；6、冷却罩；601、进风口；602、出风口；603、分隔板；7、电磁阀；8、工质收集瓶。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1-4，本实施例的热管相变换热恒温取样枪，包括：取样部1，取样部1包括取样筒101(取样筒101可采用304不锈钢或314不锈钢制作)，该取样筒101包括中部的贯通部以及位于贯通部四周的环形空腔；环形空腔内侧壁的外表面贴合有内安装环109，环形空腔外侧壁的内表面贴合有外安装环108；内安装环109以及外安装环108内均分别设置有毛细管104；贯通部的顶部安装有测温机构，测温机构与控制单元连接；底座2，取样筒101安装于底座2上方，取样筒101的贯通部向下延伸并贯穿底座2后与连通管3的进口连通，连通管3的出口一路向下方引出与煤焦收集瓶5连通，连通管3的出口另一路向一侧引出与烟气分析仪4连通；以及工质收集瓶8，工质收集瓶8内填充有工质；工质收集瓶8通过连接管道与环形空腔的底部连通，连接管道上安装有电磁阀7；电磁阀7的控制电路与控制单元连接。具体本实施例中，外安装环108与内安装环109的内部分别连接有编制网105，编制网105的网结处拴有竖直方向设置的毛细管104；外安装环108与内安装环109之间通过若干连接杆103连接。环形空腔内部的底部设有底部浸润环102，底部浸润环102为与工质相浸润的固体材料，底部浸润环102上设有若干通孔；连接管道与环形空腔的连通处位于底部浸润环102的外圆周面上。外安装环108沿其长度方向上分为若干段，相邻两段外安装环108之间设置有外浸润环106；内安装环109沿其长度方向上分为若干段，相邻两段内安装环109之间设置有内浸润环107；外浸润环106与内浸润环107均为与工质相浸润的固体材料，外浸润环106与内浸润环107上设有若干通孔。取样筒101底部的四周罩有冷却罩6，冷却罩6的一端设有进风口601，该进风口601与鼓风机连通，冷却罩6的另一端设有出风口602。冷却罩6内部靠近进风口601的位置安装有竖直设置的分隔板603，进风口601沿分隔板603所在平面对称。
结合图5，本实施例的沉降炉恒温取样方法，包括以下步骤：
步骤A：准备好热管相变换热恒温取样枪；
步骤B：将取样筒101伸入沉降炉中需要进行烟气取样的位置，并在控制单元上设定恒温取样的温度预设值，当测温机构检测的温度值大于温度预设值时，控制电磁阀7打开，更多的工质进入取样筒101内参与换热，换热效果提升，一旦测温机构检测的温度值等于温度预设值时，控制电磁阀7关闭；
步骤C：烟气在取样筒101内部的贯通部被冷却至指定温度后通入烟气分析仪4内，沉降炉内煤粉燃烧产生的固体颗粒物通过煤焦收集瓶5收集；
步骤D：当测量完成后，将取样筒101从沉降炉中取出，考虑安全和实验效果起见，将取样筒101放在难以接触且通风的地方，以便加快取样筒101的散热，从而保证下一次取样的真实性。
现有的滴管炉、沉降炉等沉降炉取样枪或高温取样装置采用水冷管壁的方式，由于水冷管壁采用了水的显热吸热，很难保证能将这种高温取样枪的取样管壁温度降到理想条件，尤其是对1000摄氏度以上的烟气，利用水冷取样枪很难冻结高温环境中的气态颗粒在取样过程中发生的物理化学反应，从而无法保证颗粒取样的真实性和准确性；同时，现有取样装置往往需要对燃烧设备内各个部分不同温度状态的烟气分别进行取样，而现有取样装置无法确保取样时取样烟气温度的统一，从而不利于取样烟气的准确研究分析，因此，如何对需要取样的烟气进行有效降温并确保取样出的烟气温度保持一致，以利于取样烟气科学、准确地研究分析，是现有技术中亟需解决的技术问题。
本实施例中，取样部1包括取样筒101，该取样筒101包括中部的贯通部以及位于贯通部四周的环形空腔；环形空腔内侧壁的外表面贴合有内安装环109，环形空腔外侧壁的内表面贴合有外安装环108；内安装环109以及外安装环108内均分别设置有毛细管104，工质收集瓶8内填充有工质，工质收集瓶8通过连接管道与环形空腔的底部连通，实际使用时，整个取样部1发挥热管换热的作用，取样筒101上部的环形空腔吸收周围的热量，对应位置的工质在吸收大量热量后蒸发气化并向下方流动，流至取样筒101底部的气化工质在与周围环境换热后发生冷凝液化，液化后的工质顺着外安装环108以及内安装环109中的毛细管104向上运输到达取样筒101上部，然后继续发生蒸发气化，以此往复，通过工质相变换热不断将取样筒101贯通部内流动的取样烟气进行高效降温。
本实施例中，贯通部的顶部安装有测温机构，测温机构与控制单元连接，连接管道上安装有电磁阀7，电磁阀7的控制电路与控制单元连接，通过测温机构反馈的温度与控制单元中设置的温度预设值进行比较，从而调控电磁阀7的开闭，可以将贯通部内的温度控制在指定值，从而可确保取样出的烟气温度保持一致，以利于取样烟气科学、准确地研究分析。
本实施例中，取样筒101安装于底座2上方，取样筒101的贯通部向下延伸并贯穿底座2后与连通管3的进口连通，连通管3的出口一路向下方引出与煤焦收集瓶5连通，连通管3的出口另一路向一侧引出与烟气分析仪4连通，在取样筒101中被冷却的烟气通过连通管3直接引入烟气分析仪4中进行统一分析，煤焦收集瓶5可收集沉降炉内煤粉燃烧产生的固体颗粒物，再对收集的固体颗粒分析、测量相关数据。
本实施例中，外安装环108与内安装环109的内部分别连接有编制网105，编制网105的网结处拴有竖直方向设置的毛细管104，从而有效解决了毛细管104在外安装环108以及内安装环109内部的安装问题，且毛细管104被拴在编制网105的网结处，制作工艺大大简化；内安装环109可方便地嵌套在环形空腔内侧壁的外表面，外安装环108与内安装环109之间通过若干连接杆103连接，使得外安装环108在内安装环109的支撑下有效贴合在环形空腔外侧壁的内表面。
本实施例中，环形空腔内部的底部设有底部浸润环102，底部浸润环102为与工质相浸润的固体材料，底部浸润环102上设有若干通孔；连接管道与环形空腔的连通处位于底部浸润环102的外圆周面上，外安装环108沿其长度方向上分为若干段，相邻两段外安装环108之间设置有外浸润环106，内安装环109沿其长度方向上分为若干段，相邻两段内安装环109之间设置有内浸润环107，外浸润环106与内浸润环107均为与工质相浸润的固体材料，外浸润环106与内浸润环107上设有若干通孔，其中，工质可采用纯化学物质(氮、氩、氦)和化合物(乙烷、氟利昂)等，液体在与固体接触时，沿固体表面扩展而相互附着的现象，又称为液体浸润固体，也可称为润湿，底部浸润环102、外浸润环106以及内浸润环107均为与对应工质相浸润的固体材料，工质收集瓶8内的工质首先通过连接管道通入底部浸润环102内，然后在外安装环108以及内安装环109中毛细管104的毛细作用下向上运输，由于取样筒101的长度较长，本实施例中，在相邻两段外安装环108之间设置有外浸润环106，相邻两段内安装环109之间设置有内浸润环107，使得工质通过毛细管104上升一定高度后即在外浸润环106以及内浸润环107中浸润、储存，然后继续通过上方的毛细管104向上运送，从而有利于液体工质不断被提升至取样部1上部被气化，从而维持热管换热的连续工作循环。具体本实施例中，毛细管104为内径小于等于0.01mm的直管。
本实施例中，取样筒101底部的四周罩有冷却罩6，冷却罩6的一端设有进风口601，该进风口601与鼓风机连通，冷却罩6的另一端设有出风口602，冷却罩6内部靠近进风口601的位置安装有竖直设置的分隔板603，进风口601沿分隔板603所在平面对称，从进风口601吹入的冷却风在分隔板603的作用下分两路在冷却罩6内通过，并将对应位置的取样筒101底部进行冷却，然后从出风口602排出，以便于取样筒101内气体工质的冷却液化。
实施例2
本实施例的热管相变换热恒温取样枪，其结构与实施例1基本相同，更进一步的：取样筒101的外表面设置有刻度线。本实施例中，根据取样筒101外表面标注的刻度来对沉降炉内不同位置处进行烟气取样，方便了操作。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.沉降炉恒温取样方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：准备好热管相变换热恒温取样枪；
步骤B：将取样筒(102)伸入沉降炉中需要进行烟气取样的位置，并在控制单元上设定恒温取样的温度预设值，当测温机构检测的温度值大于温度预设值时，控制电磁阀(7)打开，一旦测温机构检测的温度值等于温度预设值时，控制电磁阀(7)关闭；
步骤C：烟气在取样筒(101)内部的贯通部被冷却至指定温度后通入烟气分析仪(4)内，沉降炉内煤粉燃烧产生的固体颗粒物通过煤焦收集瓶(5)收集。
2.根据权利要求1或2所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述热管相变换热恒温取样枪包括：
取样部(1)，所述取样部(1)包括取样筒(101)，该取样筒(101)包括中部的贯通部以及位于所述贯通部四周的环形空腔；所述环形空腔内侧壁的外表面贴合有内安装环(109)，所述环形空腔外侧壁的内表面贴合有外安装环(108)；所述内安装环(109)以及所述外安装环(108)内均分别设置有毛细管(104)；所述贯通部的顶部安装有测温机构，所述测温机构与控制单元连接；
底座(2)，所述取样筒(101)安装于所述底座(2)上方，所述取样筒(101)的贯通部向下延伸并贯穿底座(2)后与连通管(3)的进口连通，所述连通管(3)的出口一路向下方引出与煤焦收集瓶(5)连通，所述连通管(3)的出口另一路向一侧引出与烟气分析仪(4)连通；
以及工质收集瓶(8)，所述工质收集瓶(8)内填充有工质；所述工质收集瓶(8)通过连接管道与所述环形空腔的底部连通，所述连接管道上安装有电磁阀(7)；所述电磁阀(7)的控制电路与所述控制单元连接。
3.根据权利要求2所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述外安装环(108)与所述内安装环(109)的内部分别连接有编制网(105)，所述编制网(105)的网结处拴有竖直方向设置的毛细管(104)。
4.根据权利要求3所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述外安装环(108)与所述内安装环(109)之间通过若干连接杆(103)连接。
5.根据权利要求4所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述环形空腔内部的底部设有底部浸润环(102)，所述底部浸润环(102)为与所述工质相浸润的固体材料，所述底部浸润环(102)上设有若干通孔；所述连接管道与所述环形空腔的连通处位于底部浸润环(102)的外圆周面上。
6.根据权利要求5所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述外安装环(108)沿其长度方向上分为若干段，相邻两段外安装环(108)之间设置有外浸润环(106)；所述内安装环(109)沿其长度方向上分为若干段，相邻两段内安装环(109)之间设置有内浸润环(107)；所述外浸润环(106)与所述内浸润环(107)均为与所述工质相浸润的固体材料，所述外浸润环(106)与所述内浸润环(107)上设有若干通孔。
7.根据权利要求6所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述取样筒(101)底部的四周罩有冷却罩(6)，所述冷却罩(6)的一端设有进风口(601)，该进风口(601)与所述鼓风机连通，所述冷却罩(6)的另一端设有出风口(602)。
8.根据权利要求7所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述冷却罩(6)内部靠近进风口(601)的位置安装有竖直设置的分隔板(603)，所述进风口(601)沿所述分隔板(603)所在平面对称。
9.根据权利要求2-8任意一项所述的沉降炉恒温取样方法，其特征在于：所述取样筒(101)的外表面设置有刻度线。
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