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专利名称：一种便携式生物质气化气焦油采样装置的制作方法
技术领域：
本发明属于生物质热解气化检测领域，具体涉及一种便携式生物质气化气焦油采
样装置。
背景技术：
生物质气化技术作为一种有效利用生物质资源的途径，可以减少化石燃料燃烧所带来的环境污染与破坏，近年来得到了广泛的研究和利用。但是焦油作为气化过程中产生的副产物，一直困扰着生物质气化技术的发展和大规模应用。焦油是在生物质气化过程中产生的各种大分子有机物的混合物，其成分复杂、难分解，同时又具有很高的黏性和腐蚀性，极易附着在设备的管路及动力部件上，给整个气化系统及后续设备的安全运行带来极大的隐患。因此，有必要设计一种方便快捷的生物质气化气焦油采样装置，对于气化产品中的焦油的含量进行监测，为实验结果的检验和运行条件的改善提供依据。

发明内容
本发明的主要目的在于提供具有焦油收集效率高、采样条件可控、操作简单、携带方便，可广泛适用于各采样条件的一种便携式生物质气化气焦油采样箱。一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，该装置包括采样箱箱体1、采样入口 2、采样出口 3、采样箱提手4、采样箱锁扣5、颗粒过滤器6、抽吸泵旁路开关 7、抽吸泵8、流量指示计9、流量调节旋钮10、温度显示器11、尾气燃烧嘴12、第一水浴槽 13、第二水浴槽14、水浴槽保温层15、绝热层16、收纳槽17、水浴槽盖板18、热电偶19、采样管路20、采样瓶21 ；第一水浴槽13、第二水浴槽14、水浴槽保温层15、绝热层16、收纳槽 17、水浴槽盖板18 —起组成双独立绝热水浴槽单元；采样入口 2和采样出口 3位于采样箱体1两侧，采样箱提手4位于采样箱箱体1顶部中间位置，采样箱锁扣5位于采样箱箱体1 前部；颗粒过滤器6、尾气燃烧嘴12分别与采样入口 2、采样出口 3连接，在不需使用时，放入收纳槽17中保存；抽吸泵旁路开关7通过三通阀与采样管路20、抽吸泵8、流量指示计9 组成两条气体通道；流量指示计9入口分别连接采样出口 3和抽吸泵旁路开关7，连接管路隐藏于收纳槽17 ；流量调节旋钮10安装于流量指示计9 ；温度显示器11与放置入第一水浴槽13和第二水浴槽14中的热电偶19相连，镶嵌在采样箱箱体1外部；第一水浴槽13和第二水浴槽14的四周及底部敷设水浴槽保温层15，第一水浴槽13和第二水浴槽14之间加设绝热层16 ；水浴槽盖板18位于水浴槽保温层15上方；第一水浴槽13和第二水浴槽14内分别并列放置2 4个采样瓶21。所述采样箱箱体1为上开盖或侧开盖形式，其材质为塑料、木头或不锈钢；所述采样入口 2内径为1 15mm;所述采样出口 3内径为1 15mm ；所述颗粒过滤器6直径为 20 60mm，其外壳由石英玻璃或耐热不锈钢制成；所述抽吸泵旁路开关7由玻璃或不锈钢材料制成；所述尾气燃烧嘴12由金属烧嘴与引气软管组成；所述第一水浴槽13和第二水浴槽14由塑料或不锈钢材料制成，其体积为0. 002 0. Olm3 ；所述的水浴槽保温层15采用保温材料制成，常温下导热系数不大于0. 15ff/(m.K)；所述绝热层16可使用成型材料或由不定形材料浇注或填充制成，常温下其导热系数不大于0. 08ff/(m · K)，绝热层厚度不小于20mm ；所述的采样管路20由普通玻璃管或石英玻璃管组成，或由普通玻璃管、石英玻璃管与硅胶软管共同连接而成，管路内径为2 IOmm ；所述采样瓶21采用带胶塞广口瓶或标准洗气瓶，其公称容量在50 250mL。所述两条气体通道为采样气体压力较高的通道；及采样气体压力较低，需要抽吸泵(8)提供外部压力以完成整个采样过程的通道；通过调节抽吸泵旁路开关(7)实现在两条气体通道之间任意切换。所述抽吸泵8的工作电压由外部电源或自带电池组供给，且同时具备抽气与打气功能，抽气时的真空度为30 200Kpa，流量为1 50L/min。所述流量指示计9使用玻璃或塑料转子流量计，所指示的量程为0. 1 lm3/h或 100 1000L/h。所述第一水浴槽13和第二水浴槽14水浴温度范围分别为10 30 V 和-10 -30°c，在实际采样时，分别装入相应温度的水浴液。所述第二水浴槽14的水溶液由低温冷冻的NaCl溶液或CaCl2溶液制成。所述水浴槽盖板18所用材料与采样箱箱体1 一致，布置高度不超过采样瓶21顶部。本发明的有益效果通过对生物质气化气焦油采样所需要的实验装置的集成优化，设计了双独立绝热水浴槽单元及采样条件控制单元，使得整个生物质气化气焦油采样流程可在一个采样箱内完成。实际采样时，只需要将产气管路与加装了颗粒过滤器的采样入口连接，便可完成整个生物质气化气焦油采样流程。整个采样过程直观可控，采样数据有效可靠。并且通过合理的优化布局，使得整个采样箱方便实用、美观整洁。


图1是本发明的外观示意图；图2是本发明具体实施示意图；图3是双独立绝热水域槽单元结构示意图；图4是本发明的内部剖视图；图5是本发明的整体布置示意图；其中，1-采样箱箱体、2-采样入口、3-采样出口、4-采样箱提手、5-采样箱锁扣、 6-颗粒过滤器、7-抽吸泵旁路开关、8-抽吸泵、9-流量指示计、10-流量调节旋钮、11-温度显示器、12-尾气燃烧嘴、13-第一水浴槽、14-第二水浴槽、15-水浴槽保温层、16-绝热层、 17-收纳槽、18-水浴槽盖板、19-热电偶、20-采样管路、21-采样瓶。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明实施例1本实施例生物质气化气焦油采样装置由采样箱箱体1、采样入口 2、采样出口 3、采样箱提手4、采样箱锁扣5、颗粒过滤器6、抽吸泵旁路开关7、抽吸泵8、流量指示计9、流量调节旋钮10、温度显示器11、尾气燃烧嘴12、第一水浴槽13、第二水浴槽14、水浴槽保温层 15、绝热层16、收纳槽17、水浴槽盖板18、热电偶19、采样管路20、采样瓶21组成；第一水浴槽13、第二水浴槽14、水浴槽保温层15、绝热层16、收纳槽17、水浴槽盖板18 —起组成双独立绝热水浴槽单元；采样采样入口 2和采样出口 3位于采样箱体1两侧，采样箱提手4 位于采样箱箱体1顶部中间位置，采样箱锁扣5位于采样箱箱体1前部；颗粒过滤器6通过螺纹与采样入口 2连接，在不需使用时，将其放入收纳槽17中保存；尾气燃烧嘴12安装在采样出口 3末端；抽吸泵旁路开关7通过三通阀与采样管路20、抽吸泵8、流量指示计9组成两条气体通道，连接管路隐藏于收纳槽17 ；流量调节旋钮10安装于流量指示计9 ；温度显示器11与放置入第一水浴槽13和第二水浴槽14中的热电偶19相连，镶嵌在采样箱箱体1外部；第一水浴槽13和第二水浴槽14的四周及底部敷设水浴槽保温层15，第一水浴槽13和第二水浴槽14之间加设绝热层16 ；水浴槽盖板18位于水浴槽保温层15上方；第一水浴槽13和第二水浴槽14内分别并列放置2 4个采样瓶21 (图1 图5)。具体实施采样时，将本发明背部面向采样人员放置，根据实际工况在采样入口 2 和采样出口 3外加装颗粒过滤器6和尾气燃烧嘴12。准备完毕后，于采样入口 2通入采样气体(为了保证更好的采样结果，应通过电加热等方式保证采样气体中的成分在进入采样箱前不冷凝)，采样气体在压力作用下依次通过各装有有机溶液的采样瓶21，其中的焦油组分在较宽的温度范围内被稀释、冷却和收集。实际采样时，第一水浴槽13加入温度范围为10 30°的水溶液，第二水浴槽14加入温度范围-10 -30°C的NaCl溶液或CaCl2溶液，水浴温度通过镶嵌在采样箱外的温度显示器11显示。采样瓶21内装入起冷凝、收集及干燥的作用的溶剂或化学品。若采用较少数量的装有有机溶剂的采样瓶时，在最后一个采样瓶中装入吸附能力较强的，如活性炭等吸附材料，以保证挥发性物质不会泄露。采样气体流动所需的压力可由反应器内部压力或抽吸泵8提供，当气体压力足以完成采样流程时， 可通过调节抽吸泵旁路开关7，关闭抽吸泵旁路，使得气体直接通入流量指示计9 ；若气体压力不足，则需打开抽吸泵旁路开关7，由抽吸泵8提供气体流动所需压力，气体流经抽吸泵8后进入流量指示计9。采样气体流量可通过布置在采样箱外的气体流量计9直观显示， 并通过流量调节旋钮10对气体流量加以控制。采样后的尾气由采样出口 3排出，可通过连接其它实验仪器进行后续分析，若无后续分析采样尾气可通过尾气燃烧嘴12直接燃烧，或以其它方式加以处理，不能直接排入环境中。采样结束后，使用有机溶剂对采样管路进行清洗，并对洗液进行回收，以保证采样结果的准确。将各收集瓶内的溶液与清洗管路后的溶液混合，即获得含有全部生物质气化气中焦油成分的溶液。最后将该混合溶液通过萃取蒸发等方式处理，即可得到生物质气化气中的焦油，以便对焦油的产率及组分等特征进行进一步的分析。通过以上的集成优化可以实现方便高效的生物质气化气焦油采样，焦油在较宽的温度范围内逐级冷凝，可以保证良好的焦油收集效果，且采样过程直观可控，采样装置美观整洁，方便实用。
权利要求
1.一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，该装置包括采样箱箱体 (1)、采样入口 (2)、采样出口 (3)、采样箱提手(4)、采样箱锁扣(5)、颗粒过滤器(6)、抽吸泵旁路开关(7)、抽吸泵(8)、流量指示计(9)、流量调节旋钮(10)、温度显示器(11)、尾气燃烧嘴(12)、第一水浴槽(13)、第二水浴槽(14)、水浴槽保温层(15)、绝热层(16)、收纳槽(17)、水浴槽盖板(18)、热电偶(19)、采样管路(20)、采样瓶；第一水浴槽(13)、第二水浴槽(14)、水浴槽保温层(15)、绝热层(16)、收纳槽(17)、水浴槽盖板(18) —起组成双独立绝热水浴槽单元；采样入口( 和采样出口( 位于采样箱体(1)两侧，采样箱提手(4)位于采样箱箱体(1)顶部中间位置，采样箱锁扣( 位于采样箱箱体(1)前部；颗粒过滤器(6)通过螺纹与采样入口( 连接，在不需使用时，将其放入收纳槽(17)中保存； 尾气燃烧嘴(12)安装在采样出口(3)末端；抽吸泵旁路开关(7)通过三通阀与采样管路 (20)、抽吸泵(8)、流量指示计(9)组成两条气体通道；流量指示计(9)入口分别连接采样出口(3)和抽吸泵旁路开关(7)，连接管路隐藏于收纳槽(17)；流量调节旋钮(10)安装于流量指示计(9)；温度显示器(11)与放置入第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)中的热电偶(19)相连，镶嵌在采样箱箱体(1)外部；第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)的四周及底部敷设水浴槽保温层(15)，第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)之间加设绝热层(16)； 水浴槽盖板(18)位于水浴槽保温层(1 上方；第一水浴槽(1 和第二水浴槽(14)内分别并列放置2 4个采样瓶。
2.根据权利要求1所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述采样箱箱体(1)为上开盖或侧开盖形式，其材质为塑料、木头或不锈钢；所述采样入口 ⑵内径为1 15mm ；所述采样出口(3)内径为1 15mm ；所述颗粒过滤器(6)直径为 20 60mm，其外壳由石英玻璃或耐热不锈钢制成；所述抽吸泵旁路开关(7)由玻璃或不锈钢材料制成；所述尾气燃烧嘴(1 由金属烧嘴与引气软管组成；所述第一水浴槽(13)和第二水浴槽(14)由塑料或不锈钢材料制成，其体积为0. 002 0. Olm3 ；所述的水浴槽保温层(15)采用保温材料制成，常温下导热系数不大于0. 15ff/(m · K)；所述绝热层(16)可使用成型材料或由不定形材料浇注或填充制成，常温下其导热系数不大于0. 08ff/(m · K)，绝热层厚度不小于20mm;所述的采样管路00)由普通玻璃管或石英玻璃管组成，或由普通玻璃管、石英玻璃管与硅胶软管共同连接而成，管路内径为2 IOmm;所述采样瓶Ql)采用带胶塞广口瓶或标准洗气瓶，其公称容量在50 250mL。
3.根据权利要求1所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述两条气体通道为采样气体压力较高的通道；及采样气体压力较低，需要抽吸泵(8)提供外部压力以完成整个采样过程的通道；通过调节抽吸泵旁路开关(7)实现在两条气体通道之间任意切换。
4.根据权利要求1所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述抽吸泵(8)的工作电压由外部电源或自带电池组供给，且同时具备抽气与打气功能，抽气时的真空度为30 200Kpa，流量为1 50L/min。
5.根据权利要求1所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述流量指示计(9)使用玻璃或塑料转子流量计，所指示的量程为0 lm3/h或0 1000L/ h。
6.根据权利要求1所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述第一水浴槽(13)和第二水浴槽(14)水浴温度范围分别为10 30°C和-10 _30°C，在实际采样时，分别装入相应温度的水浴液。
7.根据权利要求6所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述第二水浴槽(14)的水溶液由低温冷冻的NaCl溶液或CaCl2溶液制成。
8.根据权利要求1所述一种新型便携式生物质气化气焦油采样装置，其特征在于，所述水浴槽盖板(18)所用材料与采样箱箱体(1) 一致，布置高度不超过采样瓶顶部。
全文摘要
本发明公开了属于生物质热解气化检测领域的一种便携式生物质气化气焦油采样装置。该装置由采样箱箱体、采样入口、采样出口、采样箱提手、采样箱锁扣、颗粒过滤器、抽吸泵旁路开关、抽吸泵、流量指示计、流量调节旋钮、温度显示器、尾气燃烧嘴、第一水浴槽、第二水浴槽、水浴槽保温层、绝热层、收纳槽、水浴槽盖板、热电偶、采样管路、采样瓶组成。该便携式生物质气化气焦油采样箱具有焦油收集效率高、采样条件可控、操作简单、携带方便等特点，可广泛适用于实验室规模和工业规模的各种生物质气化装置。
文档编号G01N1/42GK102175494SQ20111002159
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者张俊姣, 杨勇平, 杨晓初, 董长青, 陆强 申请人:华北电力大学