CN108872480A - 一种对高硫氛围中气体进行分析的装置 - Google Patents

一种对高硫氛围中气体进行分析的装置 Download PDF

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Abstract

一种对高硫氛围中气体进行分析的装置，其中，包括取样探头1、导气管、冷藏库2、检测探头3，所述取样探头1用于提取第一气体样品；所述导气管与所述取样探头1连接，用于输送所述第一气体样品；所述冷藏库2与所述导气管连接，用于分离所述第一气体样品中的二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；所述检测探头3与所述冷藏库2连接，用于接收并检测第二气体样品。能够方便的检测所述装置封闭状态是否完好，避免气体中的水分对检测结果产生影响，实现实时监测，避免气体中的固体颗粒对检测结果的影响，避免气体中的含硫成分对检测装置造成腐蚀，方便的回收经检测的气体。

Description

一种对高硫氛围中气体进行分析的装置
技术领域
本发明涉及用于从气体或蒸气中分离粒子的组合器械的领域，尤其涉及将含硫烟气中的气体进行脱硫后分析的装置。
背景技术
在工业生产中，有些烟气的含硫量很高。在硫含量很高的(约10％左右酸浓度)气体氛围中检测烟气各成分含量是困难的，例如检测氧含量。烟气中的SO2和O2、H2O进行化学反应后会产生很多腐蚀性物质，例如SO2+O2→SO3、SO2+H2O→H2SO3、SO3+H2O→H2SO4，这些物质会腐蚀检测装置，导致无法准确测出烟气含量。所以，需要在检测烟气各成分含量之前，对烟气进行脱硫处理。
目前烟气脱硫处理的方法一般采用两种方法：一是物理吸附法，二是化学法。这些方法虽然能有效的进行烟气脱硫，但其缺点是，会源源不断的产生大量含硫垃圾，不环保，需要后续对含硫垃圾进行处理。另外，上述方法所需要的脱硫装置体积都比较大。
发明内容
本发明需要解决的问题是提供一种可以在高硫氛围中检测气体的成分，并避免含硫成分对气体传感器造成腐蚀，且体积比较小的检测的装置。
本发明提供一种对高硫氛围中气体进行分析的装置，其中，包括取样探头1、导气管、冷藏库2、检测探头3，所述取样探头1用于提取第一气体样品；所述导气管与所述取样探头1连接，用于输送所述第一气体样品；所述冷藏库2与所述导气管连接，用于分离所述第一气体样品中的二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；所述检测探头3与所述冷藏库2连接，用于接收并检测第二气体样品。
根据本发明的一种实施方式，所述冷藏库2包括冷冻室4，所述冷冻室4温度≤-18℃。
根据本发明的一种实施方式，还包括集液桶5，所述集液桶5与所述冷冻室4连接，用于接收所述液态的二氧化硫。
根据本发明的一种实施方式，还包括回路导气管(6)，所述回路导气管(6)分别与所述检测探头(3)和所述集液桶(5)连接，用于回收所述二氧化硫和所述第二气体样品，并输送至被测环境中。
根据本发明的一种实施方式，所述冷藏库2还包括冷藏室7，所述冷藏室7用于将所述第一气体样品中的水分冷凝为液态的水。
根据本发明的一种实施方式，所述冷藏室7温度为2-4℃。
根据本发明的一种实施方式，还包括第一集水桶8，所述第一集水桶8与所述冷藏室7连接，用于接收来自冷藏室7的冷凝水。
根据本发明的一种实施方式，包括过滤器9，所述过滤器9安装在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间，用于过滤所述气体样品中的粉尘。
根据本发明的一种实施方式，包括第一流量计10，所述第一流量计10安装在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间，用于检测所述第一气体样品瞬间流量值。
根据本发明的一种实施方式，所述第一流量计10安装在所述导气管上，位于所述过滤器9和所述冷藏库2之间。
根据本发明的一种实施方式，包括第二流量计11，所述第二流量计11安装在所述导气管上，位于所述冷藏库2和所述检测探头3之间，用于检测所述第二气体样品瞬间流量值。
根据本发明的一种实施方式，还包括抽气泵12，所述抽气泵12安装在所述导气管上，用于提供输送气体的动力。
根据本发明的一种实施方式，所述抽气泵12位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间。
根据本发明的一种实施方式，所述抽气泵12配备有旁路及旁路阀门，所述旁路及旁路阀门用作所述抽气的主管道的抽力平衡部件。
根据本发明的一种实施方式，还包括第二集水桶13，所述第二集水桶13连接在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏室7之间，用于接收所述第一气体样品中的水分在所述导气管中自然冷却冷凝成的水。
根据本发明的一种实施方式，所述导气管在与所述第二集水桶13的衔接处向下弯曲，用以使所述导气管中的冷凝水自流入所述第二集水桶13。
根据本发明的一种实施方式，还包括三通阀14，所述三通阀14安装在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间，用于提供检验口，检测所述装置的运行情况。
根据本发明的一种实施方式，其中，包括三通阀14、过滤器9、抽气泵12以及第一流量计10，所述三通阀14、过滤器9、抽气泵12、第一流量计10依次安装在所述导气管上。
根据本发明的另一个方面，一种对高硫氛围中气体进行分析的方法，包括提取气体样品，得到第一气体样品；将所述第一气体样品经过冷冻除去二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；对所述第二气体样品进行检测。
根据本发明的一个实施方式，所述冷冻除去二氧化硫，所采用的温度为≤-18℃。
根据本发明的一个实施方式，将所述地位气体样品和所述二氧化硫进行回收并送回检测环境中。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品通过低温冷凝除去其中含有的水分。
根据本发明的一个实施方式，所述低温冷凝的温度为2-4℃。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品通过过滤，除去其中携带的固体颗粒。
根据本发明的一个实施方式，分别检测所述第一气体样品和第二气体样品的流量值。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品通过自然冷凝除去其中含有的水分。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品先通过自然冷凝除去水分、再通过过滤除去固体颗粒、再通过低温冷凝除去水分、再通过冷冻除去二氧化硫，从而得到第二气体样品。
采用本发明所述的装置，在检测高硫含量气体成分过程中，能够方便的检测所述装置封闭状态是否完好，能够避免气体中的水分对检测结果产生影响，能够实现实时监测，能够避免气体中的固体颗粒对检测结果的影响，能够避免气体中的含硫成分对检测装置造成腐蚀，能够方便的回收经检测的气体。所述的装置体积小，可用在较小的作业空间中使用。
附图说明
图1是本发明所提供的装置的示意图；
图2是冷冻室的示意图；
图3是集液桶的示意图；
图4是回路导气管的示意图；
图5是冷藏室的示意图；
图6是第一集水桶的示意图；
图7是过滤器的示意图；
图8是第一流量计和第二流量计的示意图；
图9是抽气泵的示意图；
图10是第二集水桶的示意图；
图11是三通阀的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
图1示出了本发明所提供的装置的示意图。
如图1所示，一种对高硫氛围中气体进行分析的装置，其中，包括取样探头1、导气管、冷藏库2、检测探头3，所述取样探头1用于提取第一气体样品；所述导气管与所述取样探头1连接，用于输送所述第一气体样品；所述冷藏库2与所述导气管连接，用于分离所述第一气体样品中的二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；所述检测探头3与所述冷藏库2连接，用于接收并检测第二气体样品。
所述取样探头1、所述导气管以及所述冷藏库2均直接与所述第一气体样品接触，所以其材质优选抗腐蚀性的材料。所述取样探头1是指能够从烟气管道或者其他生产设备中提取气体样品的装置，可以使用现有的及将来发明的各种烟气取样探头1。
所述导气管是用来输送第一气体样品的通道，所述导气管上可以安装各种设备，用以对所述第一气体样品进行处理。所述导气管内部通道需要有一定程度的抗腐蚀、抗高温等特性，还要保持一定的刚性，在所述导气管内外压强不同的情况下，仍能够保障内部通道的畅通。
所述冷藏库2是指能够预设一定温度范围的装置，内部有冷凝管，以供气体样品通过，通过换热过程，使得所述通过的气体被冷凝或冷冻。
因为SO2的沸点为-10℃，含有SO2的所述第一气体样品通过冷藏库2，气体中的SO2被冷凝成液态，从而从所述第一气体样品中分离出来，达到气体脱硫的效果，得到第二气体样品。
所述检测探头3是指用于检测气体中某一种或多种成分的装置，比如检测氧含量、二氧化碳含量等等，所述检测探头3的型号和类型在不受限制。经过脱硫操作的第二气体样品被输送至所述检测探头3进行检测，从而避免了所述检测探头3被硫化物腐蚀。
图2示出了本发明所述的冷冻室的示意图。
如图2所示，所述冷藏库2包括冷冻室4，所述冷冻室4温度≤-18℃。
所述冷冻室4的温度设置在-10℃时，因为二氧化硫的沸点在-10℃，可以使二氧化硫液化，但所述二氧化硫液化需要释放大量的液化热，所以冷冻的温度应该调节低于-10℃，逐步调整温度的范围，所述冷冻室4的温度设置在-18℃的时候，能够将所述二氧化硫气体比较彻底的液化。也可以根据所述第一气体样品中各成分的含量比例，进一步的调节所述冷冻室4的温度，可以使其低于-18℃。
图3示出了集液桶的示意图。
如图1所示，所述的装置还包括集液桶5，所述集液桶5与所述冷冻室4连接，用于接收所述液态的二氧化硫。
所述集液桶5是处于室温环境的，具有两个接口，其中一个进水口与所述冷冻室4内的冷冻管连接，二氧化硫在所述冷冻管内被液化，液态的二氧化硫沿着所述进水口流入所述集液桶5。集液桶5的另一个接口设置有阀门，和后文提到的回路导气管6连接。
图4示出了回路导气管的示意图。
如图4所示，所述装置还包括回路导气管6，所述回路导气管6分别与所述检测探头3和所述集液桶5连接，用于回收所述二氧化硫和所述第二气体样品。
所述回路导气管6与所述集液桶5的带有阀门的接口连接，所述集液桶5处于室温状态，其内部的二氧化硫液体吸热重新气化，重新气化的二氧化硫就可以进入所述回路导气管6中。
所述回路导气管6还接收所述检测探头3所检测的第二气体样品，从而所述二氧化硫和所述第二气体样品重新混合后，由所述回路导气管6输送回原***利用或用于其他途径。
图5示出了冷藏室的示意图。
如图5所示，所述冷藏库2还包括冷藏室7，所述冷藏室7用于将所述第一气体样品中的水分冷凝为液态的水。
所述第一气体样品中含有水分，低温状态下可以使其中的水分冷凝成液态的水，如图5所示，所述冷藏室7温度为2-4℃。当处于2-4℃的时候，冷凝除水的效果最佳。
图6示出了第一集水桶的示意图。
如图6所示，所述的装置，还包括第一集水桶8，所述第一集水桶8与所述冷藏室7连接，用于接收来自冷藏室7的冷凝水。
所述第一集水桶8安装有阀门，可以向其他装置输送所述第一集水桶8收集的冷凝水。
图7示出了过滤器的示意图。
如图7所示，所述的装置包括过滤器9，所述过滤器9安装在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间，用于过滤所述气体样品中的粉尘。
所述过滤器9可以用现有的或将来发明的气体过滤器9，对过滤器9的型号不做限制，可通过选择合适的过滤器9，将气体样品中的粉尘阻挡在外，避免粉尘对后续设备以及检测探头3造成损害。
图8示出了第一流量计和第二流量计的示意图。
如图8所示，所述的装置，其中，包括第一流量计10，所述第一流量计10安装在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间，用于检测所述第一气体样品瞬间流量值。所述第一流量计10安装在所述导气管上，位于所述过滤器9和所述冷藏库2之间。
所述的装置，包括第二流量计11，所述第二流量计11安装在所述导气管上，位于所述冷藏库2和所述检测探头3之间，用于检测所述第二气体样品瞬间流量值。
所述第一流量计10置于所述过滤器9和所述冷藏库2之间，是为了避免第一气体样品中的粉尘对所述第一流量计10造成损伤。
所述第一流量计10和第二流量计的设置，是为了对所述装置中的气体进行流量控制，也是为了测定气体成分，得出量化的结果。
图9示出了抽气泵的示意图。
如图9所示，还包括抽气泵12，所述抽气泵12安装在所述导气管上，用于提供输送气体的动力。所述抽气泵12位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间。所述抽气泵12配备有旁路及旁路阀门，所述旁路及旁路阀门用作所述抽气的主管道的抽力平衡部件。
所述抽气泵12可以安装在所述导气管的任意部位，但优选的，安装在所述过滤器9之后，会延长抽气泵12的使用寿命，避免固体颗粒对抽气泵12造成损害。
所述抽气泵12前面的装置及管路可能会发生部分堵塞或管路变细，就会造成由于抽气泵12抽力过大，对管路沿线各设备造成很大的压力，用旁路阀门，打开旁路，可以缓解整个装置内的压力，同时不影响后续测量的浓度。
图10示出了第二集水桶的示意图。
如图10所示，所述的装置，还包括第二集水桶13，所述第二集水桶连接在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏室7之间，用于接收所述第一气体样品中的水分在所述导气管中自然冷却冷凝成的水。
进一步的，所述导气管在与所述第二集水桶13的衔接处向下弯曲，用以使所述导气管中的冷凝水自流入所述第二集水桶13。
所述第一气体样品从其他生产***中取出的时候，一般情况下具有较高的温度、含有水分、烟尘以及其他气体成分，当气体在导气管中输送的时候，会在导气管中自然冷凝降温，其中的水分会冷凝成液态的水，容易造成导气管中各装置的故障，所以需要排出导气管。将所述第二集水桶13与所述导气管连接，并使所述导气管向下弯曲，可以使所述液态的水更好的自流到所述第二集水桶13中。
图11示出了三通阀的示意图。
如图11所示，所述的装置，还包括三通阀14，所述三通阀14安装在所述导气管上，位于所述取样探头1和所述冷藏库2之间，用于提供检验口，检测所述装置的运行情况。
进一步的，所述的装置包括三通阀14、过滤器9、抽气泵12以及第一流量计10，所述三通阀14、过滤器9、抽气泵12、第一流量计10依次安装在所述导气管上。
所述三通阀14水平接通时，可以进行所述第一气体样品的正常检测；所述三通阀14垂直接通时，可以进行所述装置的漏气性检测或标定。
过滤器9的作用是用于除尘，灰尘不能进入SO2处理***。
所述第一气体样品先通过导气管自然冷凝，除去部分水分，收集到所述第二集水桶13。再通过三通阀14，三通阀14水平接通，可以正常检测所述第一气体样品，三通阀14右侧关闭可检测所述装置前半段的封闭性，三通阀14左侧关闭可检测所述装置右半段的封闭性。接下来，所述第一气体样品通过过滤器9，滤除固体颗粒，然后通过抽气泵12，再通过第一流量计10进入所述冷藏库2，再冷藏库2的冷藏室7再次进行冷凝操作，除去水分的同时对所述第一气体样品进行第一级冷却，接下来进入冷冻室4进行第二级冷却的同时，进行除硫操作，分离成液态的二氧化硫和第二气体样品，第二气体样品输送至检测探头3，用于检测，液态二氧化硫进入集液桶5。集液桶5中的二氧化硫气化之后，与经检测过的第二气体样品混合，进入到回路导气管6，由回路导气管6输送至生产***或其他***以作他用。
根据本发明的另一个方面，一种对高硫氛围中气体进行分析的方法，包括提取气体样品，得到第一气体样品；将所述第一气体样品经过冷冻除去二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；对所述第二气体样品进行检测。
根据本发明的一个实施方式，所述冷冻除去二氧化硫，所采用的温度为≤-18℃。
根据本发明的一个实施方式，将所述地位气体样品和所述二氧化硫进行回收。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品通过低温冷凝除去其中含有的水分。
根据本发明的一个实施方式，所述低温冷凝的温度为2-4℃。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品通过过滤，除去其中携带的固体颗粒。
根据本发明的一个实施方式，分别检测所述第一气体样品和第二气体样品的流量值。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品通过自然冷凝除去其中含有的水分。
根据本发明的一个实施方式，将所述第一气体样品先通过自然冷凝除去水分、再通过过滤除去固体颗粒、再通过低温冷凝除去水分、再通过冷冻除去二氧化硫，从而得到第二气体样品。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种对高硫氛围中气体进行分析的装置，其中，包括取样探头(1)、导气管、冷藏库(2)、检测探头(3)，
所述取样探头(1)用于提取第一气体样品；
所述导气管与所述取样探头(1)连接，用于输送所述第一气体样品；
所述冷藏库(2)与所述导气管连接，用于分离所述第一气体样品中的二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；
所述检测探头(3)与所述冷藏库(2)连接，用于接收并检测第二气体样品。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述冷藏库(2)包括冷冻室(4)，所述冷冻室(4)温度≤-18℃；
所述的装置，还包括集液桶(5)，所述集液桶(5)与所述冷冻室(4)连接，用于接收所述液态的二氧化硫。
3.根据权利要求3所述的装置，其中，还包括回路导气管(6)，所述回路导气管(6)分别与所述检测探头(3)和所述集液桶(5)连接，用于回收所述二氧化硫和所述第二气体样品，并输送至被测环境中。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的装置，其中，还包括第一集水桶(8)，所述冷藏库(2)还包括冷藏室(7)，所述冷藏室(7)温度为2-4℃，所述冷藏室(7)用于将所述第一气体样品中的水分冷凝为液态的水，所述第一集水桶(8)与所述冷藏室(7)连接，用于接收来自冷藏室(7)的冷凝水。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，包括过滤器(9)，所述过滤器(9)安装在所述导气管上，位于所述取样探头(1)和所述冷藏库(2)之间，用于过滤所述气体样品中的粉尘。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，包括第一流量计(10)和包括第二流量计(11)，所述第一流量计(10)安装在所述导气管上，位于所述取样探头(1)和所述冷藏库(2)之间，用于检测所述第一气体样品瞬间流量值，所述第二流量计(11)安装在所述导气管上，位于所述冷藏库(2)和所述检测探头(3)之间，用于检测所述第二气体样品瞬间流量值。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括抽气泵(12)，所述抽气泵(12)安装在所述导气管上，位于所述取样探头(1)和所述冷藏库(2)之间，用于提供输送气体的动力，所述抽气泵(12)配备有旁路及旁路阀门，所述旁路及旁路阀门用作所述抽气的主管道的抽力平衡部件。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括第二集水桶(13)，所述第二集水桶(13)连接在所述导气管上，位于所述取样探头(1)和所述冷藏室(7)之间，用于接收所述第一气体样品中的水分在所述导气管中自然冷却冷凝成的水，所述导气管在与所述第二集水桶(13)的衔接处向下弯曲，用以使所述导气管中的冷凝水自流入所述第二集水桶(13)。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括三通阀(14)，所述三通阀(14)安装在所述导气管上，位于所述取样探头(1)和所述冷藏库(2)之间，用于提供检验口，检测所述装置的运行情况。
10.一种对高硫氛围中气体进行分析的方法，其中，包括
提取气体样品，得到第一气体样品；
将所述第一气体样品经过≤-18℃冷冻除去二氧化硫，得到第二气体样品和液态的二氧化硫；
对所述第二气体样品进行检测。
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