在线分析样品处理技术-取样探头类型选择

（1）直通式取样探头

对于含尘量低于10 mg/m3的气体样品和洁净的液体样品，可采用直通式（敞开式）取样探头。直通式取样探头一般是剖口呈45°的杆式探头，如图2.1所示，开口背向流体流动方向安装，利用惯性分离原理，将探头周围的颗粒物从流体中分离出来，但不能分离粒径较小的颗粒物。在线分析中使用的取样探头大多是这种类型。

图2.1　直通式取样探头

（2）不停车带压插拔式取样探头

当液样中含有少量颗粒物、黏稠物、聚合物、结晶物时，易造成堵塞，可采用不停车带压插拔式取样探头。这种探头也可用于含有少量易堵塞物（冷凝物、黏稠物）的气体样品。

图2.2所示的取样探头就是一种不停车带压插拔式取样探头，又称可拆探管式取样探头，可在工艺不停车的情况下，将取样管从带压管道中取出来进行清洗。它是在直通式探头中增加一个密封接头和一个闸阀（或球阀）构成的。

图2.2　可拆探管式取样探头结构图

CONEX GLAND密封接头的结构见图2.3。其结构可分为两部分，一是取样管的夹持和固定部分，采用卡套式压紧结构；二是与闸阀法兰的连接部分，采用螺纹连接方式，依靠密封件实现二者之间的密封。安装时注意应使取样管的坡口朝向和法兰上的箭头指向（流体流动方向）一致。为便于插拔操作和保证安全，取样管的前端焊有一块凸台，以免取样管在拔出过程中被管道内的压力吹出，发生安全事故。当凸台到达法兰盘端部时，即可将闸阀关闭，然后旋开密封接头，将取样管取出。

图2.3　CONEX GLAND密封接头

（3）过滤式取样探头

对于含尘量较高（超过10 mg/m3）的气体样品，可采用过滤式取样探头。所谓过滤式取样探头是指带有过滤器的探头，过滤元件视样品温度分别采用烧结金属或陶瓷（低于800℃）、碳化硅（高于800℃）。

过滤器装在探管头部（置于工艺管道或烟道内）的称为内置过滤器式探头，装在探管尾部（置于工艺管道或烟道外）的称为外置过滤器式探头。内置过滤器式探头的缺点是不便于将过滤器取出清洗，只能靠反吹方式进行吹洗，过滤器的孔径也不能过小，以防微尘频繁堵塞。这种探头用于样品的初级粗过滤比较适宜。

普遍使用的是外置过滤器式探头，如图2.4所示，这种探头可以很方便地将过滤器取出进行清洗。当用于烟道气取样时，由于过滤器置于烟道之外，为防止高温烟气中的水分冷凝对滤芯造成堵塞（这种堵塞是由冷凝水与颗粒物结块造成的），对过滤部件应采用电加热或蒸汽加热方式保温，使取样烟气温度保持在其露点温度以上。这种探头广泛用于锅炉、加热炉、焚烧炉的烟道气取样。(www.xing528.com)

图2.4　一种外置过滤器式取样探头

无论是内置还是外置过滤器式探头，都存在过滤器堵塞问题。用高压气体对过滤器进行“反吹”可使堵塞现象减至最低。反吹气体一般使用0.4～0.7 MPa的仪表空气或蒸气，反向（与烟气流动方向相反）吹扫过滤器。反吹可以采取脉冲方式产生，使用一个预先加压的储气罐，突然释放的高压气流可以将过滤器孔隙中的颗粒物冲击出来。反吹管路应短而粗，管径采用1/2 in或12 mm为宜，不可和气样管线共用（烟气样品管线管径为1/4 in或6 mm）。根据颗粒物的特性和含量，过滤器的反吹周期间隔时间为15～480 min，反吹持续时间为5～10 s。

使用反吹系统时必须注意，反吹气体不可将探头冷却到酸性气体或水蒸气能够冷凝析出的温度，即反吹气体应当预先加热。

（4）加热过滤取样探头

正压取样过滤时，高压样品经过滤器过滤压力迅速降低，引起过滤器降温，可以采用加热过滤取样探头。

当样品以较高的压力经过滤器过滤后压力迅速降低；或对过滤器反吹时，反吹空气压力（0.4～0.6 MPa）经过滤器时压力急剧降低，这两种情况都有可能发生焦耳-汤普森热衰减效应。从而引起过滤器降温，样品温度降低冷凝出水分，并与样品的其他固体颗粒混合，形成各种黏性物质进而板结成型，造成过滤器的堵塞。为降低此类问题发生，必须对过滤器加热保温到远高于样品露点，吹扫用反吹气，也要预热保温，从而确保探头过滤器吹扫时，过滤器加热保温在原有的温度。过滤器采用的加热方式为筒式的电加热器，或采用盘形蒸汽伴热蛇管。采用电加热方式时，需采用温度调节器对加热温度进行控制，常见的加热过滤器探头恒温范围在150～180℃（如脱硫取样探头）。

外置加热过滤取样探头的过滤器装在烟道外部与法兰连接的圆筒内，加热器被埋装在圆筒筒体内或绕装在筒体外。基本的加热保温过滤取样探头外形如图2.5所示。

图2.5　加热保温过滤取样探头外形图

对于要求不能间断取样分析的系统，可以采用双探头取样技术，即一个取样探头处于工作状态，另一个取样探头处于反吹状态。这样，可以确保系统的分析数据是连续的，系统取样的可靠性增加。

（5）直通式探头

脏污液样不得采用过滤式探头，因为湿性污物附着力强，难以靠流体的冲刷达到自清洗目的。一般采用口径较大的直通式探头，将液样取出后再加以除污。

（6）特殊设计的专用取样装置

对于乙烯裂解气、催化裂化再生烟气、硫黄回收尾气、管输高压天然气、煤或重油气化气、炼铁高炉炉顶气、水泥回转窑尾气等复杂条件样品的取样，应采用特殊设计的专用取样装置。