[发明专利]粗燃气焦油含量的快速分析系统及方法

说明书

本发明公开了一种粗燃气焦油含量快速分析的装置，其包括过滤器，六通阀，真空泵，煤气表，FID检测器，信号放大器，记录仪以及载气He或N₂。本发明还提供了一种粗燃气焦油含量快速分析方法，当处于进样状态时，除所述六通阀取样环设置于3到‑10℃外，其余所有管路及器件保温于300±50℃以上，粗燃气的焦油被冷凝吸附于定量环上；当处于分析状态时，FID检测器置于350±50℃以上，其余所有管路及器件加热至300±50℃，定量环上焦油随温度上升脱附，呈气态的焦油在载气He或N₂的夹带作用下进入FID检测器进行定量分析。本发明将定量环系统及FID检测器系统集成，省去传统方法所使用的溶剂溶解、蒸发等繁琐步骤，出峰时间为0.2‑1.0min，可实现粗燃气焦油含量在线的快速分析。

技术领域

本发明涉及到一种生物质气化粗燃气焦油含量快速分析的系统与方法，尤其是一种焦油在线测量的系统及方法。

背景技术

焦油含量是衡量生物质气化粗燃气质量的一个重要物理特征参数，快速并准确测定该参数有利于工作人员了解气化炉的操作状况，并以此调节气化炉的操作参数到达最佳的气化效率和碳转化率；还有利于及时评价粗燃气净化设备的焦油净化效果，尤其当下游燃气利用设备对焦油含量要求较高时，可预先采取相应的降低焦油措施，从而避免焦油带来的如堵塞管路、腐蚀设备、毒害催化剂等各种不利影响。

迄今为止，有2类重要的焦油取样-分析方法，即1)先采用液体溶剂把燃气中的焦油冷凝；或2)采用固体材料吸附焦油后，收集到的样品采用重量法或者气相色谱进行分析：

1)液体溶剂吸收法：该方法采用3-6只气体吸收瓶，吸收瓶内放置玻璃珠和有机溶剂，配备真空泵以从燃气主管路抽取30-500L粗燃气，粗燃气中的焦油被有机溶剂所冷凝吸收。再将吸附了焦油的有机溶剂完全蒸发，称量蒸发后的残渣即是焦油的质量。其缺点在于步骤繁琐，分析一个焦油样品需耗时2-3h；且溶剂蒸发的过程不可避免出现焦油损失，此外空气中的水分也可能导致误差，所以测量结果不准确。

2)固相吸附法：该将氨丙基硅烷键合在硅胶颗粒的表面后，填充于玻璃管中，作为粗燃气焦油的固相吸附材料。采集的粗燃气体积为100-500mL，采样完成后将其用二氯甲烷和异丙醇依次洗涤溶解，然后采用气相色谱进行定量分析。其缺点在于当用于粗燃气流量为1000Nm³/h的场合，固相吸附玻璃管的体积有限，粗燃气采集体积较小，测量精度不高；另外焦油吸附于固相材料后需经历溶剂洗涤过程，因此分析过程耗时较长，难以满足在线快速分析要求。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的之一在于提供一种粗燃气焦油含量快速分析系统，其通过六通阀和定量环组成的取样/分析系统，将粗燃气中的焦油快速冷凝吸附和快速加热脱附，可满足焦油含量在线快速分析的要求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种粗燃气焦油含量的快速分析系统，其包括：过滤器，用于过滤粗燃气所含粉尘；六通阀及定量环，用于粗燃气焦油冷凝吸附/脱附；真空泵，用于使粗燃气克服过滤器阻力流向煤气表；煤气表，用于粗燃气总体积的计量；FID检测器，用于得到粗燃气中所含焦油质量的分析结果，并将分析结果通过信号放大器放大后由记录仪进行显示；载气He或N₂，用于夹带从六通阀定量环上脱附下的气态焦油进入FID检测器；其中，六通阀通过气体管路分别与定量环、载气He或N₂、过滤器、真空泵以及FID检测器连接，六通阀并与一用于控制六通阀状态的六通阀切换开关连接。

所述定量环连接于六通阀的第Ⅱ端口和第Ⅴ端口之间，所述过滤器、载气He或N₂、FID检测器、真空泵分别连接于六通阀的第Ⅰ端口、第Ⅲ端口、第Ⅳ端口、第Ⅵ端口。

所述六通阀切换开关将六通阀置于进样状态时，所述六通阀的第Ⅰ端口依次通过第Ⅱ端口、定量环、第Ⅴ端口与第Ⅵ端口连通，所述六通阀的第Ⅲ端口与第Ⅳ端口连通。