Устройство для отбора и подготовки проб газа Советский патент 1992 года по МПК G01N1/22 

Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение достоверности пробы и надежности устройства, сокращение энергозатрат.

На фиг. 1 изображено устройство для отбора и подготовки проб газа; на фиг. 2 - конструкция запорного узла.

Устройство включает в себя газоотборную камеру 1 и термостатированный фильтр 2 грубой очистки, который через клапан 3 соединен с линией сжатого газа (воздуха), а

через запорный узел 4 соединен с рабочей камерой 5 газоанализатора.

Запорный узел 4 содержит два последовательно соединенных между собой сосуда 6 и 7. Сосуды 6 и 7 разделены отражателями 8 на две емкости 9,10 и 11,12 соответственно. Отражатели 8 и сосуды 6 и 7 охлаждаются проточной водой. В емкостях 10 и 11 расположены фильтрующие элементы 13, причем эти емкости, относящие к разным сосудам, непосредственно соединены друг с другом.

Сосуды 6 и 7 сужающейся частью соеди- неныструбками 14и 15 герметичного затвоч

I4D О)

4 О W

pa (в качестве его использован гидрозатвор), к корпусу 16 которого подведены линии подачи и слива воды, образующие столб воды 17. Газовый тракт устройства со стороны выхода рабочей камеры 5 соединен с линией сжатого воздуха через клапан 18 и через последовательно соединенные воздушный эжектор 19 (побудитель расхода газа) и редуктор 20 давления, параллельно которому включен клапан 21.

Редуктор 20 и клапан 21 представляют собой задатчик режима работы побудителя расхода.

Фильтр 2, запорный узел 4, рабочая камера 5 и эжектор 19 соединены между собой газопроводом 22, 23 и 24. Электромагнитные клапаны 3, 18 и 21 соединены с блоком 25 управления. Рабочая каера газоанализатора 5 соединена со схемой изменения (не показана).

Устройство работает в режимах очистки и отбора и подготовки пробы газа. В режиме отбора и подготовки пробы клапаны 3,18 и 2.1 закрыты и пылегазовый поток из технологического объекта благодаря эжектору 19 поступает через газоотборную камеру 1, фильтр 2, газопровод 22 в запорный узел 4 и далее через емкости 12,11,10 и 9, газопровод 23 в рабочую камеру 5, откуда через газопровод 24 и эжектор 19 удаляется в атмосферу или обратно в технологический объект.

В режиме очистки по команде с блока 25 управления на 2-5 с открываются клапаны 3 и 18. Одна часть потока сжатого газа, проходящего через клапан 3, поступает в фильтр 2 и камеру 1, вторая часть поступает по газопроводу 22 в сосуд 12, а из него - в трубку 15 гидрозатвора. При этом происхо- дит-рчистка фильтра от пыли, а газопровода

22и газоотборной камеры - от грязи и конденсата, которые благодаря скоростному напору потока и отражателю 8 попадают в корпус 16 гидрозатвора и с проточной водой выводятся в канализацию.

Одна часть потока сжатого газа, проходящего через клапан 18, поступает в газопровод 24 и эжектор 19, а другая часть поступает в рабочую камеру 5, газопровод

23и емкость 9, а из нее - в трубку 14 гидрозатвора. При этом происходит очистка рабочей камеры 5, газопровода 23 от грязи и конденсата, которые благодаря скоростному напору потока и отражателю 8 через емкость 9 и трубку 14 попадают в корпус 16 гидрозатвора и с проточной водой выводятся в канализацию.

В тех случаях, когда рабочая камера газоанализатора термостатируется, наиболее целесообразно линию сжатого газа подключить через электромагнитный клапан к газовому тракту не со стороны выхода рабочей камеры, а со стороны ее входа. При этом эффективность очистки газопровода 23 возрастает за счет повышения скоростного напора сжатого газа на этом участке газового тракта. Это особенно важно, когда длина газопровода 23 может достигать нескольких десятков метров.

0 Применение данного устройства наиболее эффективно при отборе и подготовке проб агрессивных отходящих газов автогенных процессов (кислород-факельная плавка, плавка в жидкой ванне и др.), которые

5 содержат в своем составе пыль, влагу и сернистые соединения.

При анализе отходящих газов автогенных процессов наиболее целесообразно использование в устройстве гидравлического

0 затвора, т.е. его конструкцию проще выполнить коррозионно-стойкой, например из фторопласта. Кроме того, удаление конденсата из гидравлического затвора идет постоянно и не создает опасность заполнения

5 сосуда запорного узла, а при применении электромагнитного клапана эту особенность необходимо учитывать.

Запорный узел может быть расположен в любом месте на участке газового тракта

0 между пробоотборником и рабочей камерой газоанализатора. Но если газоотборная камера и фильтр расположены по уровню ниже рабочей камеры, то запорный узел наиболее целесообразно располагать рядом с

5 газоотборной камерой и ниже ее уровня; если наоборот, то запорный узел необходимо располагать рядом с рабочей камерой газоанализатора и тоже ниже ее уровня. При анализе отходящих газов автоген0 ных процессов внутреннюю поверхность участков газового тракта устройства (где температура газа ниже точки росы) необходимо выполнить из фторопласта с целью повышения эффективности очистки и увели5 чения срока службы.

Запорный узел выполнен в виде сосуда, к которому подключен герметичный затвор. При этом побудитель расхода газа снабжен задатчиком режима его работы, соединен0 ным с линией сжатого газа. Сосуд запорного узла разделен отражателем на две емкости, сообщающиеся между собой у входа в гидрозатвор. К газопроводу устройства последовательно с первым подключен второй

5 сосуд с отражателем, соединенный с герметичным затвором, при этом в смежных емкостях обоих сосудов расположены фильтрующие элементы.

Введение в устройство клапана, соединяющего линию сжатого газа с газовым

трактом со стороны рабочей камеры газоанализатора, а запорного узла в виде сосуда, соединенного с герметичным затвором, позволяет быстро и эффективно чистить весь газовый тракт устройства, а также частично удалять влагу из газа за счет его адиабатического расширения.

При подаче сжатого газа через клапаны в газовый тракт со стороны рабочей камеры и в газоотборную камеру находящиеся там отложения грязи и конденста под действием скоростного напора переносятся в сосуд запорного узла и через открытый на время очистки герметичный затвор удаляются в канализацию.

Особенностью предложенной конструкции устройства является то, что она позволяет обеспечить при очистке встречное движение потоков сжатого газа в газовом тракте по направлению к запорному узлу. В этом случае грязь и конденсат не скапливаются в узлах устройства, а полностью удаляются из него, что повышает его надежность. Герметичный затвор обеспечивает во время отбора пробы газа на анализ герметичность газового тракта по отношению к окружающей среде (атмосфере) и является сборником конденсата в интервале между очистками устройства.

В качестве герметичного затвора может быть использован гидравлический затвор или электромагнитный клапан, включаемый во время очистки по команде с блока управления.

Применение в запорном узле сосуда вызывает адиабатическое расширение газа и выделение из него влаги, а охлаждение сосуда и отражателя, например, проточной водой усиливает этот эффект.

Для охлаждения сосуда и отражателя могут быть использованы также термоэлектрические холодильники.

Дополнительная конденсация влаги в сосуде снижает вероятность образования гидравлических пробок в узлах устройства и повышает его надежность.

После проведения очистки газового тракта он оказывается заполненным сжатым газом, который необходимо быстро-уда- лить оттуда с целью уменьшения времени искажения пробы.

Для этого в устройство введен задатчик режима работы побудителя расхода, который обеспечивает увеличение расхода газа в десятки раз, чтц во столько же раз снижает время искажения пробы (разбавление ее сжатым газом).

Например, очистка устройства длится, как правило, 5-10 с, а вытеснение сжатого газа из газового тракта анализируемым газом в режиме отбора проб без применения такого задатчика может длиться несколько минут в зависимости от длины и диаметра газопровода, а также величины расхода ана- 5 лизируемого газа.

Для более качественного удаления пыли и конденсата из сосуда запорного узла и повышения его эффективности за счет исключения столкновения между собой двух

0 встречных потоков сжатого газа в сосуде установлен отражатель.

Благодаря отражателю встречные потоки сжатого газа, падающие на него под углом (90°), получают одинаковое

5 направление в сторону герметичного затвора, в результате чего появляется дополнительный эффект, улучшающий очистку запорного узла за счет согласованного сложения скоростного напора двух потоков.

0 При анализе агрессивных газов, содержащих большое количество пыли, влаги и сернистых соединений,наиболее целесообразно применение воздушного эжектора в качестве побудителя расхода газа.

5Кроме того, повышение производительности эжектора в предлагаемом устройстве осуществляется путем существенного (в десятки раз) повышения давления на его входе. При этом в десятки раз увеличивается

0 скоростной напор сжатого газа внутри эжектора, что способствует эффективной очистке его внутренних поверхностей от отложений грязи и конденсата и повышение надежности его работы.

5 При анализе влажных запыленных газов большое внимание уделяется удалению аэрозолей из пробы газа. Применение в запорном узле двух сосудов с отражателями позволяет установить дополнительные

0 фильтрующие элементы в смежных для этих сосудов емкостях.

При этом исключается при очистке устройства загрязнение фильтрующих элементов, так как сжатый газ, несущий грязь и

5 конденсат, не попадает в них. Фильтрующие элементы в этом случае могут использоваться для более тонкой очистки проб газа иулавливдния аэрозолей.

Применение данного устройства позво0 ляет повысить надежность отбора проб газа за счет автоматической очистки скоростным напором сжатого газа узлов устройства и удаления грязи и конденсата за его пределы.

5 При этом возрастает достоверность полученной информации о составе анализируемого газа за счет поддержания быстродействия устройства в заданных пределах и существенного снижения частоты искажения пробы во время очистки.

Формула изобретения 1. Устройство для отбора и подготовки проб газа, содержащее газовый тракт, состоящий из запорного узла, рабочей камеры газоанализатора, побудителя расхода, газоотборной камеры и фильтра грубой очистки, соединенных между собой газопроводом, и линию сжатого газа, соединенную через клапан с выходом фильтра, отличающее- с я тем, что, с целью повышения достоверности пробы и надежности, сокращения энергозатрат, оно снабжено герметичным затвором, присоединенным к запорному узлу, выполненному в виде сосуда, разделенного отражателем на две сообщающиеся

0

5

емкости, при этом линия сжатого газа соединена с газовым каналом через клапан со стороны рабочей камеры газоанализатора.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что последовательно к первому сосуду подключен второй сосуд с отражателем, соединенный с герметичным затвором, при этом в смежных для обоих сосудов емкостях расположены фильтрующие элементы,

3.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено задатчиком режима работы, установленным между побудителем расхода и линией сжатого газа.

С Г V| -S-ГГГГГ-г:

77

77

Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии, химической промышленности для отбора проб газа на анализ из технологических аппаратов. Цель изобретения - повышение достоверности пробы и надежности, сокращение энергозатрат. Устройство содержит газовый тракт, запорный узел, рабочую камеру газоанализатора, побудитель расхода, газоотборную камеру и фильтр грубой очистки, соединенных между собой газопроводом, линию сжатого газа, соединенную через клапан с выходом фильтра, снабжено герметичным затвором и отражателем, запорный узел выполнен в виде сообщающихся сосудов, разделенных отражателем, внутри которого расположен фильтрующий элемент, в нижней части каждого сосуда расположены герметичные затворы, при этом линия сжатого газа соединена с газовым трактом через клапан со стороны рабочей камеры газоанализатора, снабжено задатчиком режима работы, установленным между побудителем расхода и линией сжатого газа. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. СП с

te/