[发明专利]取出废气的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于连续取出废气尤其含尘热气体及其分析的设备和方法以及涉及一种连续取出废气尤其含尘热气体的方法。

由WO95/28628已知一种用于含尘热气流的水冷式取样探头，其中，吸入的粉尘沉降在探头的陶瓷过滤器上并通过高压气体冲洗应使探头重新洁净。

在EP0135205中介绍了用于含尘热气体的水冷式取气探头，它通过锥形探头的绕流防止吸入较大的尘粒。

在US5344122中介绍了一种含尘热废气的取气及分析方法，其中，借助于一个水冷式取样探头逆热气体的入流方向取出热气体，并通过规定的测量和控制方法输入分析仪。探头紧接着可通过高压气体冲洗吹净。

对于许多排放含尘热气体的工厂例如钢厂有利的是延长分析测量装置的寿命，因为这种测量结果往往用作炉子控制的控制参数。

在工业的燃烧过程中由于反应组分的不良混合或由于温度过低导致局部不完全燃烧。由于不完全燃烧会产生剩余碳氢化合物和尤其是一氧化碳，它们便包含在烟气内，这无论从经济上还是从生态学上考虑都是有害的。

为了能在需空气量或需氧量波动的情况下转化部分未完全燃烧的废气以及为了能最佳地利用蓄能量，需要尽可能适时评估燃烧程度，以便经一个尽可能短的延迟时间后进行复燃。复燃可例如通过在燃烧室内有目的地引入氧气实现。

为了实施有控制的复燃，要求直接在炉子后面进行烟气分析。由此带来的问题在于烟气的提取及紧接其后的分析，因为直接来自炉子的烟气通常还有很高的温度和不干净。

本发明的目的是提供用于连续取出废气尤其含尘热气体及其分析的设备和方法，以及提供连续取出此废气的方法，用这种方法可以作更长时间的测量，在此期间无需维护设备。

按本发明为达到此目的通过一种用于连续取出废气尤其含尘热气体的设备，它包括a)取样探头，取样探头有孔、测量气体输出管、冲洗介质输入管、水套、至少一个用于微粒分离的气流屏障，b)护套，c)冲洗装置，冲洗装置有冲洗介质输入管，设备的特征在于，冲洗装置通过冲洗介质输入管与测量气体输出管连接，以及通过冲洗介质输入管与取样探头连接。

按本发明设备的优点是，与迄今已知的方法相比，甚至用于热的和含尘的废气也能保证有长的使用寿命。

水冷式取样探头最好用耐热钢作材料。水冷应设计为能充分散热或能使材料充分冷却并实现反应的快速冷却。

取样探头最好逆废气流动方向定向并装在护套内，从而形成一个狭窄的间隙，在测量期间废气通过间隙吸入。较大的颗粒由于其惯性而未被吸入。

按本发明规定，测量气体输出管的直径d_B在孔直径d_E的1.2至1.6倍范围内。

按本发明，护套的进口直径D在取样探头的孔直径d_E的15至20倍的范围内。这样设计的优点在于降低了被吸入的废气在护套内的流动速度，从而保证气体在护套内极迅速地降温，防止CO转化成CO₂。此外，这样做还可避免吸入大的颗料。

按本发明规定，气流屏障的总长度选择为，它至少是所涉及的取样探头外径d_A处周长的75％。这样做的优点在于，进一步防止将颗粒吸入取样探头中。在这里，术语“气流屏障”主要是指在护套内的进口处相对于废气流动方向基本上垂直固定的内部配件，例如挡板，通过它迫使进入的废气改变运动方向，与此同时固体物质由于冲撞在气流屏障上而从废气流分离出来。

按本发明规定，两个各约有在取样探头外表面与护套内表面之间环形间隙50％长度的气流屏障沿探头纵轴线互相错开布置，在这种情况下它们两个的面积完全覆盖此环形间隙的横截面积。最好是第一个气流屏障从护套底部后退护套直径D的0.8倍至1.6倍，特别优先的是约1.2倍，而第二个气流屏障从护套底部后退护套直径D的1.7倍至2.5倍，特别优先的是约2.1倍。这样做的结果是，在吹洗时沉降在护套内的颗粒能重新排出。

按本发明，气流屏障作为定距器设在护套与取样探头之间。在具有直径D的护套壁与具有外径d_A的取样探头外壁之间的环形间隙状的孔内，气流屏障设计为环段状的定距器。采取此措施导致吸入的废气的温度有利地比较均匀和非常迅速地下降。

按本发明，取样探头的测量气体孔再一次地借助于至少一个气流屏障防止被尘粒污染。作为气流屏障可采用挡板，借助于挡板可促使颗粒分离。

按本发明，护套有冷却水套。由此造成良好的散热和材料冷却，以及迅速和充分地冷却反应，以便能获得可靠的测量结果。