專利名稱：一種便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物質熱解氣化檢測領域，具體涉及一種便攜式生物質氣化氣焦油采
樣裝置。
背景技術：
生物質氣化技術作為一種有效利用生物質資源的途徑，可以減少化石燃料燃燒所帶來的環境污染與破壞，近年來得到了廣泛的研究和利用。但是焦油作為氣化過程中產生的副產物，一直困擾著生物質氣化技術的發展和大規模應用。焦油是在生物質氣化過程中產生的各種大分子有機物的混合物，其成分復雜、難分解，同時又具有很高的黏性和腐蝕性，極易附著在設備的管路及動力部件上，給整個氣化系統及后續設備的安全運行帶來極大的隱患。因此，有必要設計一種方便快捷的生物質氣化氣焦油采樣裝置，對于氣化產品中的焦油的含量進行監測，為實驗結果的檢驗和運行條件的改善提供依據。
發明內容
本發明的主要目的在于提供具有焦油收集效率高、采樣條件可控、操作簡單、攜帶方便，可廣泛適用于各采樣條件的一種便攜式生物質氣化氣焦油采樣箱。一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，該裝置包括采樣箱箱體1、采樣入口 2、采樣出口 3、采樣箱提手4、采樣箱鎖扣5、顆粒過濾器6、抽吸泵旁路開關 7、抽吸泵8、流量指示計9、流量調節旋鈕10、溫度顯示器11、尾氣燃燒嘴12、第一水浴槽 13、第二水浴槽14、水浴槽保溫層15、絕熱層16、收納槽17、水浴槽蓋板18、熱電偶19、采樣管路20、采樣瓶21 ；第一水浴槽13、第二水浴槽14、水浴槽保溫層15、絕熱層16、收納槽 17、水浴槽蓋板18 —起組成雙獨立絕熱水浴槽單元；采樣入口 2和采樣出口 3位于采樣箱體1兩側，采樣箱提手4位于采樣箱箱體1頂部中間位置，采樣箱鎖扣5位于采樣箱箱體1 前部；顆粒過濾器6、尾氣燃燒嘴12分別與采樣入口 2、采樣出口 3連接，在不需使用時，放入收納槽17中保存；抽吸泵旁路開關7通過三通閥與采樣管路20、抽吸泵8、流量指示計9 組成兩條氣體通道；流量指示計9入口分別連接采樣出口 3和抽吸泵旁路開關7，連接管路隱藏于收納槽17 ；流量調節旋鈕10安裝于流量指示計9 ；溫度顯示器11與放置入第一水浴槽13和第二水浴槽14中的熱電偶19相連，鑲嵌在采樣箱箱體1外部；第一水浴槽13和第二水浴槽14的四周及底部敷設水浴槽保溫層15，第一水浴槽13和第二水浴槽14之間加設絕熱層16 ；水浴槽蓋板18位于水浴槽保溫層15上方；第一水浴槽13和第二水浴槽14內分別并列放置2 4個采樣瓶21。所述采樣箱箱體1為上開蓋或側開蓋形式，其材質為塑料、木頭或不銹鋼；所述采樣入口 2內徑為1 15mm;所述采樣出口 3內徑為1 15mm ；所述顆粒過濾器6直徑為 20 60mm，其外殼由石英玻璃或耐熱不銹鋼制成；所述抽吸泵旁路開關7由玻璃或不銹鋼材料制成；所述尾氣燃燒嘴12由金屬燒嘴與引氣軟管組成；所述第一水浴槽13和第二水浴槽14由塑料或不銹鋼材料制成，其體積為0. 002 0. Olm3 ；所述的水浴槽保溫層15采用保溫材料制成，常溫下導熱系數不大于0. 15ff/(m.K)；所述絕熱層16可使用成型材料或由不定形材料澆注或填充制成，常溫下其導熱系數不大于0. 08ff/(m · K)，絕熱層厚度不小于20mm ；所述的采樣管路20由普通玻璃管或石英玻璃管組成，或由普通玻璃管、石英玻璃管與硅膠軟管共同連接而成，管路內徑為2 IOmm ；所述采樣瓶21采用帶膠塞廣口瓶或標準洗氣瓶，其公稱容量在50 250mL。所述兩條氣體通道為采樣氣體壓力較高的通道；及采樣氣體壓力較低，需要抽吸泵(8)提供外部壓力以完成整個采樣過程的通道；通過調節抽吸泵旁路開關(7)實現在兩條氣體通道之間任意切換。所述抽吸泵8的工作電壓由外部電源或自帶電池組供給，且同時具備抽氣與打氣功能，抽氣時的真空度為30 200Kpa，流量為1 50L/min。所述流量指示計9使用玻璃或塑料轉子流量計，所指示的量程為0. 1 lm3/h或 100 1000L/h。所述第一水浴槽13和第二水浴槽14水浴溫度范圍分別為10 30 V 和-10 -30°c，在實際采樣時，分別裝入相應溫度的水浴液。所述第二水浴槽14的水溶液由低溫冷凍的NaCl溶液或CaCl2溶液制成。所述水浴槽蓋板18所用材料與采樣箱箱體1 一致，布置高度不超過采樣瓶21頂部。本發明的有益效果通過對生物質氣化氣焦油采樣所需要的實驗裝置的集成優化，設計了雙獨立絕熱水浴槽單元及采樣條件控制單元，使得整個生物質氣化氣焦油采樣流程可在一個采樣箱內完成。實際采樣時，只需要將產氣管路與加裝了顆粒過濾器的采樣入口連接，便可完成整個生物質氣化氣焦油采樣流程。整個采樣過程直觀可控，采樣數據有效可靠。并且通過合理的優化布局，使得整個采樣箱方便實用、美觀整潔。
圖1是本發明的外觀示意圖；圖2是本發明具體實施示意圖；圖3是雙獨立絕熱水域槽單元結構示意圖；圖4是本發明的內部剖視圖；圖5是本發明的整體布置示意圖；其中，1-采樣箱箱體、2-采樣入口、3-采樣出口、4-采樣箱提手、5-采樣箱鎖扣、 6-顆粒過濾器、7-抽吸泵旁路開關、8-抽吸泵、9-流量指示計、10-流量調節旋鈕、11-溫度顯示器、12-尾氣燃燒嘴、13-第一水浴槽、14-第二水浴槽、15-水浴槽保溫層、16-絕熱層、 17-收納槽、18-水浴槽蓋板、19-熱電偶、20-采樣管路、21-采樣瓶。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明實施例1本實施例生物質氣化氣焦油采樣裝置由采樣箱箱體1、采樣入口 2、采樣出口 3、采樣箱提手4、采樣箱鎖扣5、顆粒過濾器6、抽吸泵旁路開關7、抽吸泵8、流量指示計9、流量調節旋鈕10、溫度顯示器11、尾氣燃燒嘴12、第一水浴槽13、第二水浴槽14、水浴槽保溫層 15、絕熱層16、收納槽17、水浴槽蓋板18、熱電偶19、采樣管路20、采樣瓶21組成；第一水浴槽13、第二水浴槽14、水浴槽保溫層15、絕熱層16、收納槽17、水浴槽蓋板18 —起組成雙獨立絕熱水浴槽單元；采樣采樣入口 2和采樣出口 3位于采樣箱體1兩側，采樣箱提手4 位于采樣箱箱體1頂部中間位置，采樣箱鎖扣5位于采樣箱箱體1前部；顆粒過濾器6通過螺紋與采樣入口 2連接，在不需使用時，將其放入收納槽17中保存；尾氣燃燒嘴12安裝在采樣出口 3末端；抽吸泵旁路開關7通過三通閥與采樣管路20、抽吸泵8、流量指示計9組成兩條氣體通道，連接管路隱藏于收納槽17 ；流量調節旋鈕10安裝于流量指示計9 ；溫度顯示器11與放置入第一水浴槽13和第二水浴槽14中的熱電偶19相連，鑲嵌在采樣箱箱體1外部；第一水浴槽13和第二水浴槽14的四周及底部敷設水浴槽保溫層15，第一水浴槽13和第二水浴槽14之間加設絕熱層16 ；水浴槽蓋板18位于水浴槽保溫層15上方；第一水浴槽13和第二水浴槽14內分別并列放置2 4個采樣瓶21 (圖1 圖5)。具體實施采樣時，將本發明背部面向采樣人員放置，根據實際工況在采樣入口 2 和采樣出口 3外加裝顆粒過濾器6和尾氣燃燒嘴12。準備完畢后，于采樣入口 2通入采樣氣體(為了保證更好的采樣結果，應通過電加熱等方式保證采樣氣體中的成分在進入采樣箱前不冷凝)，采樣氣體在壓力作用下依次通過各裝有有機溶液的采樣瓶21，其中的焦油組分在較寬的溫度范圍內被稀釋、冷卻和收集。實際采樣時，第一水浴槽13加入溫度范圍為10 30°的水溶液，第二水浴槽14加入溫度范圍-10 -30°C的NaCl溶液或CaCl2溶液，水浴溫度通過鑲嵌在采樣箱外的溫度顯示器11顯示。采樣瓶21內裝入起冷凝、收集及干燥的作用的溶劑或化學品。若采用較少數量的裝有有機溶劑的采樣瓶時，在最后一個采樣瓶中裝入吸附能力較強的，如活性炭等吸附材料，以保證揮發性物質不會泄露。采樣氣體流動所需的壓力可由反應器內部壓力或抽吸泵8提供，當氣體壓力足以完成采樣流程時， 可通過調節抽吸泵旁路開關7，關閉抽吸泵旁路，使得氣體直接通入流量指示計9 ；若氣體壓力不足，則需打開抽吸泵旁路開關7，由抽吸泵8提供氣體流動所需壓力，氣體流經抽吸泵8后進入流量指示計9。采樣氣體流量可通過布置在采樣箱外的氣體流量計9直觀顯示， 并通過流量調節旋鈕10對氣體流量加以控制。采樣后的尾氣由采樣出口 3排出，可通過連接其它實驗儀器進行后續分析，若無后續分析采樣尾氣可通過尾氣燃燒嘴12直接燃燒，或以其它方式加以處理，不能直接排入環境中。采樣結束后，使用有機溶劑對采樣管路進行清洗，并對洗液進行回收，以保證采樣結果的準確。將各收集瓶內的溶液與清洗管路后的溶液混合，即獲得含有全部生物質氣化氣中焦油成分的溶液。最后將該混合溶液通過萃取蒸發等方式處理，即可得到生物質氣化氣中的焦油，以便對焦油的產率及組分等特征進行進一步的分析。通過以上的集成優化可以實現方便高效的生物質氣化氣焦油采樣，焦油在較寬的溫度范圍內逐級冷凝，可以保證良好的焦油收集效果，且采樣過程直觀可控，采樣裝置美觀整潔，方便實用。
權利要求
1.一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，該裝置包括采樣箱箱體 (1)、采樣入口 (2)、采樣出口 (3)、采樣箱提手(4)、采樣箱鎖扣(5)、顆粒過濾器(6)、抽吸泵旁路開關(7)、抽吸泵(8)、流量指示計(9)、流量調節旋鈕(10)、溫度顯示器(11)、尾氣燃燒嘴(12)、第一水浴槽(13)、第二水浴槽(14)、水浴槽保溫層(15)、絕熱層(16)、收納槽(17)、水浴槽蓋板(18)、熱電偶(19)、采樣管路(20)、采樣瓶；第一水浴槽(13)、第二水浴槽(14)、水浴槽保溫層(15)、絕熱層(16)、收納槽(17)、水浴槽蓋板(18) —起組成雙獨立絕熱水浴槽單元；采樣入口( 和采樣出口( 位于采樣箱體(1)兩側，采樣箱提手(4)位于采樣箱箱體(1)頂部中間位置，采樣箱鎖扣( 位于采樣箱箱體(1)前部；顆粒過濾器(6)通過螺紋與采樣入口( 連接，在不需使用時，將其放入收納槽(17)中保存； 尾氣燃燒嘴(12)安裝在采樣出口(3)末端；抽吸泵旁路開關(7)通過三通閥與采樣管路 (20)、抽吸泵(8)、流量指示計(9)組成兩條氣體通道；流量指示計(9)入口分別連接采樣出口(3)和抽吸泵旁路開關(7)，連接管路隱藏于收納槽(17)；流量調節旋鈕(10)安裝于流量指示計(9)；溫度顯示器(11)與放置入第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)中的熱電偶(19)相連，鑲嵌在采樣箱箱體(1)外部；第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)的四周及底部敷設水浴槽保溫層(15)，第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)之間加設絕熱層(16)； 水浴槽蓋板(18)位于水浴槽保溫層(1 上方；第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)內分別并列放置2 4個采樣瓶。
2.根據權利要求1所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述采樣箱箱體(1)為上開蓋或側開蓋形式，其材質為塑料、木頭或不銹鋼；所述采樣入口 ⑵內徑為1 15mm ；所述采樣出口(3)內徑為1 15mm ；所述顆粒過濾器(6)直徑為 20 60mm，其外殼由石英玻璃或耐熱不銹鋼制成；所述抽吸泵旁路開關(7)由玻璃或不銹鋼材料制成；所述尾氣燃燒嘴(1 由金屬燒嘴與引氣軟管組成；所述第一水浴槽(13)和第二水浴槽(14)由塑料或不銹鋼材料制成，其體積為0. 002 0. Olm3 ；所述的水浴槽保溫層(15)采用保溫材料制成，常溫下導熱系數不大于0. 15ff/(m · K)；所述絕熱層(16)可使用成型材料或由不定形材料澆注或填充制成，常溫下其導熱系數不大于0. 08ff/(m · K)，絕熱層厚度不小于20mm;所述的采樣管路00)由普通玻璃管或石英玻璃管組成，或由普通玻璃管、石英玻璃管與硅膠軟管共同連接而成，管路內徑為2 IOmm;所述采樣瓶Ql)采用帶膠塞廣口瓶或標準洗氣瓶，其公稱容量在50 250mL。
3.根據權利要求1所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述兩條氣體通道為采樣氣體壓力較高的通道；及采樣氣體壓力較低，需要抽吸泵(8)提供外部壓力以完成整個采樣過程的通道；通過調節抽吸泵旁路開關(7)實現在兩條氣體通道之間任意切換。
4.根據權利要求1所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述抽吸泵(8)的工作電壓由外部電源或自帶電池組供給，且同時具備抽氣與打氣功能，抽氣時的真空度為30 200Kpa，流量為1 50L/min。
5.根據權利要求1所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述流量指示計(9)使用玻璃或塑料轉子流量計，所指示的量程為0 lm3/h或0 1000L/ h。
6.根據權利要求1所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述第一水浴槽(13)和第二水浴槽(14)水浴溫度范圍分別為10 30°C和-10 _30°C，在實際采樣時，分別裝入相應溫度的水浴液。
7.根據權利要求6所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述第二水浴槽(14)的水溶液由低溫冷凍的NaCl溶液或CaCl2溶液制成。
8.根據權利要求1所述一種新型便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置，其特征在于，所述水浴槽蓋板(18)所用材料與采樣箱箱體(1) 一致，布置高度不超過采樣瓶頂部。
全文摘要
本發明公開了屬于生物質熱解氣化檢測領域的一種便攜式生物質氣化氣焦油采樣裝置。該裝置由采樣箱箱體、采樣入口、采樣出口、采樣箱提手、采樣箱鎖扣、顆粒過濾器、抽吸泵旁路開關、抽吸泵、流量指示計、流量調節旋鈕、溫度顯示器、尾氣燃燒嘴、第一水浴槽、第二水浴槽、水浴槽保溫層、絕熱層、收納槽、水浴槽蓋板、熱電偶、采樣管路、采樣瓶組成。該便攜式生物質氣化氣焦油采樣箱具有焦油收集效率高、采樣條件可控、操作簡單、攜帶方便等特點，可廣泛適用于實驗室規模和工業規模的各種生物質氣化裝置。
文檔編號G01N1/42GK102175494SQ20111002159
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者張俊姣, 楊勇平, 楊曉初, 董長青, 陸強 申請人:華北電力大學