[发明专利]高温及高尘防堵塞取样探头

说明书

本发明涉及一种在工业过程中对高温高粉尘气体进行取样时所采用的高温及高尘防堵塞取样探头。

在高温高尘状况下进行气体采样分析，必须对烟尘进行过滤及对过滤器及取样系统采用防堵塞的技术，但由于高温颗粒烟尘中往往含有水气，使烟尘极易在过滤器等上凝结成附作力很强的块状层，很难去掉，解决的方法除经常更换过滤器外，还须采用防堵塞的装置和技术，申请号为86107696，名称为“含尘烟气取样系统的防堵塞装置”的专利申请，公开了一种带有多级过滤的取样系统的防堵塞装置，即在取样系统内设特定的阀门，能使取样系统内的压力憋至6～10kg/cm²的高压，待系统压力稳定一段时间后，突然释放，产生一定的爆破力击碎附着在系统管道等上的块状层，而后产生比常规大5～10倍的强大气流对烟尘进行冲刷，这样多次集中能量对系统进行吹扫或分段吹扫，从而达到除尽烟尘防止系统被堵塞的目的，但是这种防堵塞装置仍存在着以下不足之处：

1）由于系统设置了多级过滤，增加了成本也使设备结构复杂化。

2）由于在系统内设置了许多专门通入高压气流的阀门，通过对高压的集中和突然释放而产生强大的气流对系统进行冲刷，不但增加了设备的成本，使结构复杂化，同时也增加了对系统耐压性的需求;吹扫过程繁琐，并且不可能将烟尘完全清除掉。

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种能在高温高尘条件下取样的探头，由于配用了特殊的防堵塞吹扫器和吹扫方式，使探头长期使用而不堵塞。

为实现上述目的，本发明应用一次过滤除净粉尘的原则，并辅以防止过滤器被堵塞的吹扫器及吹扫方法。本发明所指的高温及高尘防堵塞取样探头包括取样管（1），气动球阀（2），过滤腔（3），过滤器（4），吹扫器（5）以及样气出口连接器（14），其特征在于过滤器（4）的过滤介质体（12）采用Ni质粉末冶金制成，由于过滤器的负荷极大，很快被堵塞，因而特为过滤器专门设计了环状的吹扫器，吹扫器的环形管（17）套在过滤器上，其上均布有至少四个口部方向与样气进气方向相反的反吹气喷气嘴（16）和至少一个反吹气进气管（15），喷气嘴的管体向环形管中心倾斜12°～18°，当需要对过滤器进行吹扫时，采用了持续内吹扫加时序脉冲外吹和侧吹方式，即先由样气出口连接管（14）通入0.4MPa的氮气，使反吹气从过滤器里向外吹出，将附着在过滤器外表面的积尘顶松;三分钟后又在反吹气进气口（15）通入0.4MPa，周期为10秒的脉冲氮气，使反吹气喷气嘴（16）喷出的多道瞬时射流，形成巨大爆发能量，对过滤器外表进行刮洗，使烟尘由取样管（1）吹出，3分钟后将气动阀（2）关闭，使反冲气流能达到过滤介质体的各部分和过滤腔的各个角落，这时积尘随着气流从被开启的排尘孔（11）排出，一分钟后整个吹扫过程结束。

同现有技术相比，本发明有如下优点：

1.由于应用超细Ni粉末冶金过滤器替代传统的陶瓷过滤器，对粒径≥1um的粉尘的一级过滤效率在99%以上，避免了多级过滤庞大的过滤装置和繁琐的吹扫过程;由于透过过滤器的粉尘量极少，不会造成分析管道的阻塞。

2.采用了特殊设计的吹扫结构，吹扫时形成的高压射流对过滤器外表面进行全方位吹刮，解决了高负荷过滤器的再生问题，使探头能在高温、高尘下长期连续采样，寿命可达1000小时以上，不需更换和维修任何零部件。

3.可以把吹扫气的压力从传统的0.6～1MPa降低到0.4MPa，降低了对系统耐压能力的要求，从而降低了设备的成本。

4.尽管气样中含有一定的湿度会降低过滤器的再生效率，但本发明采用了一次过滤除尽烟尘的原则，采用了特殊设计的吹扫结构及与它配合的吹扫方法，使探头可适用于50℃以下饱和水汽的样气的长期采样而不至于堵塞。

本发明可广泛地用于冶金工业转炉炼钢，煤气分析及各合金炉的气体采样，以下给出本发明的一个优先的实施方案，并结合附图给予说明。

附图1是取样探头的剖面面构示意图;

附图2是过滤器（4）剖面结构示意图;

附图3是吹扫器（5）的结构主视图;

附图4是吹扫器（5）的结构侧示图。

如图所示：取样管（1）与气动球阀（2）以及过滤腔（3）直接采用螺纹紧密连接，气动球阀（2）的密封件采用黄铜制成;过滤器（4）为由过滤介质体（12），不锈钢底座（13），样气出口连接管（14）三者组成的，并用氩弧焊焊接成的整体，过滤介质体（12）直径为62mm，长度为330mm，壁厚为2mm，由Ni质粉末冶金压制而成。样气出口连接管（14）穿过过滤腔上盖上的管座（9），通过螺帽（8）和密封圈，将过滤器（4）与过滤腔上盖（10）紧密连接。吹扫器（5）的环形管（17）套在过滤器（4）上，环形管（17）上均布有四个直径为6mm的金属管喷嘴（16），喷嘴口的端面为呈45°的斜面，其管体向环形管（17）的中心倾斜15°，环形管（17）上的反吹气进气管（15）穿过过滤腔上盖上的管座（6），通过螺帽（7）和密封圈，将吹扫器（5）与过滤腔上盖紧密连接。最后过滤腔上盖（10）与过滤腔（3）通过法兰紧固在一起。