本实用新型涉及一种水解炉尾气取样装置及包含所述水解炉尾气取样装置的气相二氧化硅生产系统。
背景技术：
四氯化硅在高温火焰中水解生成气相二氧化硅，在生产过程中需要的水是在水解炉内由氢气与空气燃烧产生的，在反应过程中需要对空气的进料量进行精准控制，可以通过对水解炉内反应尾气中氧气含量进行在线检测，为空气进料量控制提供依据。现有的检测装置为氧分析仪，由于气相二氧化硅水解炉内温度高，如果将氧分析仪直接插入水解炉进行检测，会造成氧分析仪直接被烧坏；此外，由于气相二氧化硅水解炉内为负压，直接对水解炉内的尾气通过自然引流的方式进行取样难以实现，且容易造成外界空气进入水解炉内；另外，现有技术中无法对气相二氧化硅水解炉内尾气中氧含量进行在线实时分析。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种水解炉尾气取样装置及气相二氧化硅生产系统，所述水解炉尾气取样装置能够实现对水解炉内的高温尾气的自动取样。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种水解炉尾气取样装置，包括取样泵和取样池；
所述取样泵包括文丘里设备和引流管，所述文丘里设备包括文丘里管，所述引流管一端与所述文丘里管中真空区连通，另一端与所述取样池连通；
所述取样池的另一侧与水解炉本体连通。
优选的，所述取样池包括分析腔室和取样腔室，所述分析腔室与所述取样腔室连通；
所述分析腔室设置在靠近所述文丘里管的一侧，且所述分析腔室的内部设置有分析仪器，用于对水解炉本体中输出的反应尾气进行检测；
所述取样腔室与所述水解炉本体连通。
优选的，水解炉本体的中部设有开口，所述取样池与该开口连通，
所述分析仪器包括氧分析仪，所述氧分析仪的传感器设置在所述分析腔室与所述取样腔室的连通位置，并处于引流管与水解炉本体上的开口之间。
优选的，所述分析腔室的底部设置有排污口，所述排污口由堵头密封。
优选的，所述水解炉尾气取样装置还包括取样导管，所述取样导管横置于水解炉本体内并处于水解炉本体和取样池的连通处，其一端与所述取样池连通，另一端伸入所述水解炉本体内部；
所述取样导管与所述引流管的位置对应。
优选的，所述取样导管采用的材质为氧化铝陶瓷。
优选的，所所述装置还包括连接管，所述连接管一端与所述文丘里管的混合室底部连通，另一端与所述水解炉本体和取样池的连通处连通，且所述连接管与水解炉本体连通一端的端口设置在所述取样导管下部。
优选的，所述文丘里设备还包括氮气气源，所述氮气气源与所述文丘里管的输入端连通。
优选的，所述水解炉本体与所述取样池的连通处采用盲法兰密封，所述盲法兰的中心位置开有第二螺纹孔洞，用于连接所述取样导管上的金属接头；
所述盲法兰的侧面设置第三螺纹孔洞，所述第三螺纹孔洞与所述连接管的螺纹接头连接，所述盲法兰上还设置有与水解炉本体连通的导气孔，且所述导气孔与所述第三螺纹孔洞连通。
一种气相二氧化硅生产系统，包括水解炉，所述水解炉包括水解炉本体，还包括上述的水解炉尾气取样装置。
本实用新型的水解炉尾气取样装置，能够实现水解炉内高温尾气的自动取样，且结构简单，易制作使用，节约成本，具体来说，其有益效果如下：
1.本实用新型的水解炉尾气取样装置，通过文丘里设备的文丘里效应，使得真空区为负压，且该负压小于水解炉内的负压，因此，水解炉内的尾气能够自动进入至取样池内，实现水解炉内尾气的自动取样；
2.作为一个优选实施例，本实用新型的水解炉尾气取样装置设置分析腔室和取样腔室，从水解炉中取出的高温尾气首先进入取样腔室进行冷却降温，再进入分析腔室，由分析腔室内的分析仪器进行分析，有利于保护分析仪器，使得高温尾气不会对分析仪器造成损伤；
3.作为一个优选实施例，本实用新型的水解炉尾气取样装置将氧分析仪设置在分析腔室内，且尾气在流通的情况下进行监测，能够实现尾气中氧气含量的在线分析，且检测无盲区；
4.作为一个优选实施例，本实用新型的水解炉尾气取样装置中的连接管一端与文丘里管中混合室相连，另一端与所述水解炉本体和取样池的连通处连通，用于将压缩气体和尾气的混合气体排放至水解炉内，确保压缩气体不会对水解炉内反应及产品质量产生影响，能够实现取样、分析、废弃闭式循环处理，且分析后的反应气不会直接排入大气中，防止环境污染。
本实用新型的气相二氧化硅生产系统，由于包括有上述水解炉尾气取样装置，能够实现水解炉内尾气的自动取样，并实现氧分析仪的在线监测，便于实时监控水解炉内的工况。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的水解炉尾气取样装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中的取样泵的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中的取样池的结构示意图；
图4为本实用新型实施例中的水解炉的结构示意图。
图中：1-氧分析仪；2-减压阀；3-取样泵；31-第一气源卡套接头；32-喷嘴；33-混合室；34-引流管；35-真空区；36-第二气源卡套接头；37-不锈钢管；4-连接管；5-取样池；51-通径法兰；52-分析腔室；53-取样腔室；54-盲法兰；55-第一螺纹孔洞；56-排污口；57-堵头；58-第二螺纹孔洞；59-导气孔；60-第三螺纹孔洞；6-传感器；7-取样导管；8-金属接头；9-水解炉本体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型提供一种水解炉尾气取样装置，包括取样泵和取样池；
所述取样泵包括文丘里设备和引流管，所述文丘里设备包括文丘里管，所述引流管一端与所述文丘里管中真空区连通，另一端与所述取样池连通；
所述取样池的另一侧与水解炉本体连通。
本实用新型还提供了一种气相二氧化硅生产系统，包括水解炉，所述水解炉包括水解炉本体，还包括上述的水解炉尾气取样装置。
实施例1：
本实施例提供一种水解炉尾气取样装置，用于水解炉内高温尾气的取样，如图1所示，包括取样泵3和取样池5；如图2所示，取样泵3包括文丘里设备和引流管34，其中，文丘里设备包括文丘里管，引流管34一端与文丘里管中真空区35连通，另一端与取样池5连通；且取样池5的另一侧与水解炉本体9连通。本实施例中的水解炉尾气取样装置能够通过文丘里设备中的文丘里效应，使得真空区35为负压，且通过使真空区35的负压压力小于水解炉内的负压，由于压力差，能够自动将水解炉内的高温尾气取样至取样池5中，实现对水解炉内的尾气的取样。该取样装置的结构简单，易制作使用，能够节约成本。
如图3所示，取样池5包括分析腔室52和取样腔室53，其中，分析腔室52与取样腔室53连通；分析腔室52设置在靠近文丘里管的一侧，且分析腔室52的内部设置有分析仪器，分析仪器用于对水解炉本体9中输出的反应尾气进行检测；取样腔室53与水解炉本体9连通；高温尾气通过取样腔室53到分析腔室52，在这一过程中尾气自然冷却，能够保护分析腔室52内部的分析仪器，延长分析仪器的使用时间。
本实施例中，水解炉本体9侧面的中部设有开口，取样池5与该开口连通，此外，分析仪器包括氧分析仪1，其中，氧分析仪1的传感器6设置在分析腔室52与取样腔室53的连通位置，并处于引流管34与水解炉本体9上的开口之间，优选的，传感器6与分析腔室52底部的距离范围为20-50mm，在该距离范围内，能够保证传感器6对尾气样气的快速反应，进一步优选的，传感器6与分析腔室52底部的距离为30mm。
本实施例中，分析腔室52的底部设置有排污口56，排污口56由堵头57密封；在分析腔室52底部设置排污口56，能够将随着尾气进入并沉积在取样池5内部的固体杂质等进行清除，避免大量固体杂质堆积，影响传感器6的测量。
本实施例中，水解炉尾气取样装置还包括取样导管7，取样导管7设于取样池5与水解炉本体9的连通处，且取样导管7横置于水解炉本体9内，其一端与取样池5连通，另一端伸入水解炉本体9内部；可选的，取样导管7与引流管34的位置对应，使得尾气直接对流，便于尾气的收集。优选的，水解炉本体9上的开口处于水解炉本体的中部位置，取样导管7的一端设置在该开口内，确保收集的气体为反应器内流动的气体，所取的样品气体更具代表性。
本实施例中，取样导管7采用的材质为氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷能够耐受1200℃的高温，确保本实施例中的水解炉尾气取样装置在高温的条件下也能收集尾气。优选的，取样导管7的壁厚为1-5mm，能够确保取样导管7的物理强度，进一步优选的，取样导管7的壁厚为3mm；此外，取样导管7的直径选用的范围为10-20mm，在该范围内，不但能够确保尾气样气流通能力，还能够降低取样导管堵塞的概率，进一步优选的，取样导管7的直径为15mm。
如图1所示，水解炉尾气取样装置还包括连接管4，其中，连接管4一端与文丘里管的混合室33底部连通，另一端与水解炉本体9和取样池的连通处连通，且连接管4的出口(连接管与水解炉本体连通一端的端口)设置在取样导管7下部，从水解炉中取出的尾气与向文丘里管中通入的压缩气体(不含氧气)在文丘里管中的混合室33混合，随后通过连接管4排放至水解炉本体9内，确保从连接管4内排出的压缩气体不会对水解炉内反应及产品质量产生影响，能够实现取样、分析、废弃闭式循环处理，且分析后的反应气不会直接排入大气中，防止环境污染。
本实施例中，文丘里设备还包括氮气气源，氮气气源与文丘里管的输入端连通；即本实施例中的压缩气体选用氮气，采用氮气作为压缩气体相对于其他压缩气体如压缩惰性气体等，成本低，易于操作。
具体的，水解炉本体9与取样池5的连通处采用盲法兰54密封，其中，盲法兰54的中心位置开有第二螺纹孔洞58，用于连接取样导管7上的金属接头8；盲法兰54的侧面设置第三螺纹孔洞60，其中，第三螺纹孔洞60与连接管的螺纹接头连接，盲法兰54上还设置有与水解炉本体连通的导气孔59，且导气孔59与第三螺纹孔洞60连通，导气孔59用于将连接管4中的混合气体排放至水解炉本体9内。
本实施例中，以一个具体的尺寸对本实施例中的水解炉尾气取样装置进行阐述：
本实施例中，取样导管7为氧化铝陶瓷材质，可耐水解炉内1200℃高温，且取样导管7的长度为1m，可插入水解炉本体9的中心位置进行取样，且取样导管7的直径为15mm、壁厚为3mm，其中，直径15mm保证了取样尾气气量的流通能力，且不易造成堵塞；壁厚3mm用于保证取样导管7的物理强度。在取样导管7靠近取样池5的一端设置金属接头8，其中金属接头8采用1/2″npt外螺纹金属接头，此外，为使取样导管7与金属接头8连接紧固，在金属接头8与取样导管7之间使用粘合剂进行填充，其中粘合剂为无机粘合剂或有机粘合剂，且粘合剂能够耐受1300℃的温度。
水解炉尾气取样装置中的取样池5为两段直径为100mm的钢管呈l型焊接而成，其中l型的横端为取样腔室53，l型的竖端为分析腔室52，且取样腔室53的长度为200mm，分析腔室52的长度为800mm。在取样池5的分析腔室52的侧壁开一个第一螺纹孔洞55，其中第一螺纹孔洞55为1/4″npt内螺纹孔洞，在此孔洞处接入引流管34，其中引流管34为1/4″npt外螺纹引流管。
分析腔室52的上端焊接直径为100mm的通径法兰51，氧分析仪1插入分析腔室52后，氧分析仪1自身携带的法兰与分析腔室52上的通径法兰51连接密封，氧分析仪1的传感器6与分析腔室52的底部距离为30mm，可保证传感器6与尾气快速反应。在传感器中心线位置的分析腔室52的侧壁开第一螺纹孔洞55，第一螺纹孔洞55与取样泵3连接，其中第一螺纹孔洞55为1/4″npt内螺纹孔洞，当取样泵3运行时，通过分析腔室52侧壁孔洞，对分析腔室52产生抽吸力，取样腔室53内部形成负压，通过插入水解炉本体9内的取样导管7，将水解炉本体9中部位置的尾气抽吸至分析腔室52中，由氧分析仪分析气体氧含量。此外，取样腔室53靠近分析腔室52下壁处开1/2″npt内螺纹排污口，在取样过程中使用1/2″npt外螺纹堵头封堵，排污时可拆卸堵头排污。
水解炉本体9与取样池5的连接处采用盲法兰54密封，在盲法兰54的中心位置设置有第二螺纹孔洞58，该第二螺纹孔洞58能够与金属接头8连接，其中，第二螺纹孔洞58为1/2″npt内螺纹孔；盲法兰54的侧面设置第三螺纹孔洞60，第三螺纹孔洞60与连接管的螺纹接头连接，盲法兰54上还设置有与水解炉本体连通的导气孔59，且在距盲法兰54中心位置20mm处，导气孔59与第三螺纹孔洞60连通，用于混合气体的排放；其中，第三螺纹孔洞60为深度为10mm的1/4″npt内螺纹孔洞，导气孔59为φ6mm导气孔。
在取样泵3的进口端预留第一气源卡套接头31，第一气源卡套接头31与不锈钢管37的一端连接，此外，不锈钢管37的另一端与减压阀2的出口端连接，减压阀2的进口端与压缩气体管连接，其中压缩气体不含氧气，通常压缩气体选用压缩氮气；第一气源卡套接头31为φ8mm气源卡套接头，不锈钢管37为φ8mm不锈钢管。取样泵3的出口预留第二气源卡套接头36，且第二气源卡套接头36与连接管4连接。
连接管4与盲法兰54侧壁的第三螺纹孔洞60连接，能够将混合室33中的压缩气体与尾气的混合物重新排放至水解炉本体9内，其中，第二气源卡套接头36为φ8mm气源卡套接头，连接管4为φ8mm不锈钢管，第三螺纹孔洞60为1/4″npt内螺纹孔洞。当0.5mpa压力氮气进入减压阀2后，通过减压阀2将压缩气体(如压缩氮气)压力调整至0.3mpa，压缩气体通过减压阀2进入取样泵3的进口，在流经喷嘴32时，由于文丘里效应在真空区35产生负压且此负压小于水解炉本体9内的负压，通过取样池5的取样腔室53及取样导管7将水解炉本体9内的反应气体抽吸至取样泵3的混合室33内，在混合室33内，为取样泵3提供能量的压缩气体与水解炉本体9内的尾气混合，随后在取样泵3出口端通过盲法兰54内部孔洞(导气孔59和第三螺纹孔洞60)，将混合气体排入水解炉本体9内。在此过程中通过取样泵3抽吸的水解炉本体9反应气在经过取样池5时由氧分析仪进行样气检测，因取样气体具有流动性，则样气分析具有实时性，不存在检测盲区。
本实施例中的水解炉尾气取样装置能够实现水解炉内高温尾气的自动取样，能够在线对尾气中的氧气含量进行监测，实现实时监控，同时还能够实现取样、分析、尾气处理闭式循环，避免空气污染，且结构简单，易制作使用，节约成本。
实施例2：
本实施例提供了一种气相二氧化硅生产系统，包括水解炉，水解炉包括水解炉本体9，还包括实施例1中的水解炉尾气取样装置。其中，取样装置中的取样池5的一侧与水解炉本体9连通。
本实施例的气相二氧化硅生产系统，能够实现水解炉内尾气的自动取样，并实现氧分析仪的在线监测，便于实时监控气相二氧化硅生产系统中水解炉内的工况。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
1.一种水解炉尾气取样装置，其特征在于，包括取样泵(3)和取样池(5)；
所述取样泵(3)包括文丘里设备和引流管(34)，所述文丘里设备包括文丘里管；
所述取样池包括分析腔室(52)和取样腔室(53)，所述分析腔室(52)与所述取样腔室(53)连通；
所述分析腔室(52)设置在靠近所述文丘里管的一侧，所述引流管(34)一端与所述文丘里管中真空区(35)连通，另一端与所述分析腔室连通；
所述取样腔室与水解炉本体(9)连通；
所述分析腔室(52)的内部设置有分析仪器，用于对水解炉本体中输出的反应尾气进行检测。
2.根据权利要求1所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，水解炉本体(9)的中部设有开口，所述取样池与该开口连通，
所述分析仪器包括氧分析仪(1)，所述氧分析仪(1)的传感器(6)设置在所述分析腔室(52)与所述取样腔室(53)的连通位置，并处于引流管(34)与水解炉本体(9)上的开口之间。
3.根据权利要求1或2所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，所述分析腔室(52)的底部设置有排污口(56)，所述排污口(56)由堵头(57)密封。
4.根据权利要求1或2所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，
所述水解炉尾气取样装置还包括取样导管(7)，所述取样导管(7)横置于水解炉本体(9)内并处于水解炉本体(9)和取样池(5)的连通处，其一端与所述取样池(5)连通，另一端伸入所述水解炉本体(9)内部；
所述取样导管(7)与所述引流管(34)的位置对应。
5.根据权利要求4所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，所述取样导管(7)采用的材质为氧化铝陶瓷。
6.根据权利要求4所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，所述装置还包括连接管(4)，所述连接管(4)一端与所述文丘里管的混合室(33)底部连通，另一端与所述水解炉本体(9)和取样池的连通处连通，且所述连接管(4)与水解炉本体(9)连通一端的端口设置在所述取样导管(7)下部。
7.根据权利要求6所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，所述文丘里设备还包括氮气气源，所述氮气气源与所述文丘里管的输入端连通。
8.根据权利要求6所述的水解炉尾气取样装置，其特征在于，所述水解炉本体(9)与所述取样池(5)的连通处采用盲法兰(54)密封，所述盲法兰(54)的中心位置开有第二螺纹孔洞(58)，用于连接所述取样导管(7)上的金属接头(8)；
所述盲法兰(54)的侧面设置第三螺纹孔洞(60)，所述第三螺纹孔洞(60)与所述连接管的螺纹接头连接，所述盲法兰(54)上还设置有与水解炉本体连通的导气孔(59)，且所述导气孔(59)与所述第三螺纹孔洞(60)连通。
9.一种气相二氧化硅生产系统，包括水解炉，所述水解炉包括水解炉本体(9)，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的水解炉尾气取样装置。
技术总结