DE102009031365B3

DE102009031365B3 - Water-cooled gas sampling lance

Info

Publication number: DE102009031365B3
Application number: DE102009031365A
Authority: DE
Inventors: Jens Walther; Helmut Reis; Michael Nolte; Hans-Joachim Dr. Gehrmann; Thomas Prof. Dr. Kolb; Helmut Prof. Dr. Seifert
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-07-03

Abstract

Gasbeprobungslanze umfassend ein Absaugrohr (1) zur Absaugung einer Gasprobe, einen Heizmantel (3) als Ummantelung um das Absaugrohr, ein Hüllrohr (4) als Ummantelung des Heizmantels, wobei zwischen Hüllrohr und Heizmantel ein Ringspaltvolumen (19) besteht, das Hüllrohr den Heizmantel vollständig überspannt sowie an mindestens einem Ende mit dem Absaugrohr fest verbunden ist sowie eine fluidische Kühlung für das Hüllrohr. Die Aufgabe liegt darin, die Gasbeprobungslanze so zu gestalten, dass eine weitere Reduzierung der vorgenannten Kondensationsgefahr für leicht auskondensierbare Bestandteile zu erwarten ist sowie insbesondere flexibel den Bedingungen einer untersuchten Hochtemperaturanlage angepasst werden kann. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Heizmantel (3) als lokale Ummantelung auf dem Absaugrohr bewegbar ist.Gas sampling probe comprising a suction tube (1) for sucking a gas sample, a heating jacket (3) as a sheath around the suction tube, a cladding tube (4) as a jacket of the heating jacket, wherein between the cladding tube and heating jacket an annular gap volume (19), the cladding tube the heating jacket completely spanned and fixedly connected to the suction tube at least one end and a fluidic cooling for the cladding tube. The object is to design the gas sampling lance so that a further reduction of the aforementioned condensation risk for easily auskondensierbare components is expected and in particular can be flexibly adapted to the conditions of a high-temperature system under investigation. The object is achieved in that the heating jacket (3) is movable as a local sheathing on the suction tube.

Description

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Gasbeprobungslanze gemäß des ersten Patentanspruchs.The The invention relates to a water-cooled gas sampling lance according to the first Claim.

Zur Beurteilung des Gasphasenausbrandes bei Verbrennungsprozessen sowie zu deren Optimierung werden an Hochtemperaturanlagen (Temperatur über 800°C) häufig kontinuierliche Gasbeprobungen und Gasanalysen durchgeführt. Gängige Praxis ist dabei der Einsatz von Gasbeprobungslanzen oder -sonden, mit denen über eine Pumpe kontinuierlich ein Gasstrom aus der Hochtemperaturanlage abgezogen wird. Dieser wird einer Gasaufbereitung zugeführt und anschließend mittels verschiedener Analysatoren analysiert.to Assessment of gas phase burnout in combustion processes as well for their optimization, high temperature systems (temperature above 800 ° C) are often continuous Gas sampling and gas analyzes performed. Common practice is the Use of gas sampling lances or probes with which a Pump continuously withdrawn a gas stream from the high-temperature plant becomes. This is fed to a gas treatment and then by means of analyzed by different analyzers.

Durch mechanisches Verschieben der Lanzenspitze im Brennraum sind über Gasbeprobungslanzen nicht nur punktuelle Entnahmen sondern auch Messungen über gesamte Querschnitte (Querschnittsprofile) durchführbar. Dadurch lassen sich ungleichmäßige Konzentrations- und Temperaturverteilungen sowie Schadgas- oder Sauerstoffsträhnen im untersuchten Anlagenbereich nachweisen. Aus den gewonnenen Messergebnissen kann der Betreiber der untersuchten Hochtemperaturanlage Maßnahmen ableiten, um beispielsweise den Gasphasenausbrand bei Verbrennungsprozessen und/oder die Betriebsfahrweise der Hochtemperaturanlage zu verbessern. Gleichzeitig können die Ergebnisse derartiger Messungen wichtige Informationen für die Weiterentwicklung und den Bau neuer Hochtemperaturanlagen liefern.By Mechanical shifting of the lance tip in the combustion chamber are via gas sampling lances not only selective sampling but also measurements over whole Cross sections (cross-sectional profiles) feasible. This allows uneven concentration and temperature distributions and Schadgas- or oxygen strands in prove the investigated plant area. From the results obtained The operator of the investigated high-temperature facility can take action derive, for example, the gas phase burnout in combustion processes and / or to improve the operating mode of the high temperature system. At the same time the results of such measurements are important information for further development and the construction of new high temperature equipment.

Schwierigkeiten bei der Gasbeprobung und -analytik bereiten jedoch Gaskomponenten, die leicht auskondensieren wie z. B. Wasserdampf (H₂O) oder organische Kohlenwasserstoffe, welche in der Regel durch den Gehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff (C_org) bestimmt werden. Um ein Auskondensieren der zu bestimmenden Gaskomponenten zu vermeiden, müssen bei der kontinuierlichen Gasbeprobung Mindesttemperaturen (Wasserdampf > 100°C; organisch gebundener Kohlenstoff > 180°C) eingehalten werden. Gleichzeitig dürfen die nachgeschalteten Elemente der Gasbeprobungslanze wie Gasaufbereitung und Analysatoren nicht durch zu hohe Gastemperaturen oder Verstopfungen in der Lanze (z. B. durch Auskondensationen) beschädigt werden. Die Gasbeprobungslanze selbst muss gegen thermische Verformungen geschützt (gekühlt) und zugleich gut handhabbar sein.Difficulties in gas sampling and analysis, however, prepare gas components that easily condense out such. As water vapor (H ₂ O) or organic hydrocarbons, which are usually determined by the content of organically bound carbon (C _org ). In order to avoid condensation of the gas components to be determined, minimum temperatures (water vapor> 100 ° C, organically bound carbon> 180 ° C) must be maintained during continuous gas sampling. At the same time, the downstream elements of the gas sampling lance such as gas treatment and analyzers must not be damaged by excessive gas temperatures or blockages in the lance (eg due to condensation). The gas sampling lance itself must be protected against thermal deformation (cooled) and at the same time easy to handle.

Beispielsweise finden wassergekühlte Gasbeprobungslanzen im Bereich kontinuierlicher Gasbeprobungen breite Anwendung. Aufgrund der Wasserkühlung wird das beprobte Gas innerhalb der Absaugleitung jedoch in der Regel schon auf Temperaturen unter 80°C abgekühlt.For example find water cooled Gas sampling lances in the field of continuous gas sampling wide Application. Due to the water cooling However, the sampled gas within the suction line in the Usually already cooled to temperatures below 80 ° C.

Beispielsweise offenbaren DE 296 08 694 U1 und DD 147 966 wassergekühlte Gasbeprobungslanzen für eine kontinuierliche Beprobung heißer Gasströme (z. B. in Feuerräumen) mit oder ohne gleichzeitiger Temperaturmessung. Eine mit einem Innenrohr, dem Absaugrohr der Gasbeprobungslanze verbundene Pumpe zieht kontinuierlich heiße Gasproben ab, während außen ein mit Wasser durchspültes Hüllrohr die Gasbeprobungslanze vor thermischen Verformungen schützt und einen sicheren Umgang ohne Verbrennungsgefahr für den Anwender ermöglichtFor example, disclose DE 296 08 694 U1 and DD 147 966 Water-cooled gas sampling lances for continuous sampling of hot gas streams (eg in fireboxes) with or without simultaneous temperature measurement. A pump connected to an inner tube, the suction tube of the gas sampling lance continuously draws hot gas samples, while outside a water-purged casing protects the gas sampling lance from thermal deformation and enables safe handling without risk of burns to the user

Ferner ist aus der DE 27 51 727 C2 eine fluidgekühlte Gasbeprobungslanze mit integriertem Kühlkreislauf bekannt, dessen Konzept und Aufbau weitgehend dem von wassergekühlten Gasbeprobungslanzen entspricht. Anstelle von Wasser kommt jedoch ein anderes Fluid wie z. B. Thermalöl als Kühlmittel zum Einsatz. Beim Durchspülen des Hüllrohres wird das Fluid durch das heiße Umgebungsmedium zunächst aufgeheizt und anschließend mit Hilfe eines Kühlaggregates wieder auf die Ausgangstemperatur abgekühlt. Durch Temperaturfühler und Kühlaggregat können gezielt Mindesttemperaturen innerhalb der Absaugleitung eingehalten werden. Aufgrund des geschlossenen Kühlkreislaufes besteht zwischen Fluid und Umgebung kein direkter Kontakt.Furthermore, from the DE 27 51 727 C2 a fluid-cooled Gasbeprobungslanze with integrated cooling circuit known, the concept and structure of which largely corresponds to that of water-cooled gas sampling lances. Instead of water, however, another fluid such. B. thermal oil as a coolant used. When flushing the cladding tube, the fluid is first heated by the hot ambient medium and then cooled by means of a cooling unit back to the starting temperature. The temperature sensor and cooling unit allow targeted minimum temperatures within the suction line to be maintained. Due to the closed cooling circuit there is no direct contact between the fluid and the environment.

Leicht auskondensierbare Komponenten wie Wasserdampf oder langkettige Kohlenwasserstoffe (gemessen als C_org) kondensieren jedoch bevorzugt in einer gekühlten Gasbeprobungslanze aus und sind damit nur eingeschränkt erfassbar. Auch steigt mit der Konzentration dieser Komponenten im Gasstrom die Verstopfungsgefahr der Gasbeprobungsleitung. Fluidgekühlte Gasbeprobungslanzen ermöglichen im Gegensatz zu wassergekühlten Systemen die kontinuierliche Gasbeprobung unter Einhaltung von Mindesttemperaturen über 100°C, was die Gefahr von vorgenannter Kondensation grundsätzlich reduziert, aber nicht vermeidet.However, easily condensable components such as water vapor or long-chain hydrocarbons (measured as C _org ) preferentially condense in a cooled gas sampling lance and can therefore only be detected to a limited extent. Also increases with the concentration of these components in the gas stream, the risk of clogging the gas sampling line. Fluid-cooled gas sampling lances, unlike water-cooled systems, allow continuous gas sampling while maintaining minimum temperatures above 100 ° C, which generally reduces but does not avoid the risk of condensation.

Die EP 1 767 920 A1 , EP 0 324 330 A1 sowie DD 256 372 A5 beschreiben eine Gasbeprobungslanze mit äußerem Kühlmantel sowie einem fest auf dem inneren Gasentnahmerohr aufgesetzten Heizmantel.The EP 1 767 920 A1 . EP 0 324 330 A1 such as DD 256 372 A5 describe a gas sampling lance with outer cooling jacket and a fixed on the inner gas sampling tube heating mantle.

Auch die DE 101 37 106 A1 offenbart ein derartiges Konzept, wobei eine separate Temperaturregelung der Heizung mit Hilfe eines Termoelement am Kopf der Lanze vorgesehen ist.Also the DE 101 37 106 A1 discloses such a concept, wherein a separate temperature control of the heating is provided by means of a Termoelement at the head of the lance.

Dagegen offenbaren DE 102 30 714 A1 und DD 205 004 Gasbeprobungslanzen für eine kontinuierliche Beprobung von Gasströmen aus Umgebungen mit niedrigeren Temperaturen, bei denen nicht mit thermischen Verformungen zu rechnen ist.On the other hand reveal DE 102 30 714 A1 and DD 205 004 Gas sampling lances for continuous sampling of gas streams from lower temperature environments where not with thermal deformations is expected.

Ungekühlte Gasbeprobungslanzen eignen sich lediglich zur Beprobung von Gasströmen mit Temperaturen unterhalb von ca. 300°C, wie sie z. B. bei Emissionsmessungen an Kaminen auftreten. Für den Einsatz innerhalb von Hochtemperaturanlagen sind ungekühlte Lanzen dagegen ungeeignet. Zudem ist eine Einhaltung von Mindesttemperaturen innerhalb der Absaugleitung aufgrund fehlender Regelungsmöglichkeiten ebenfalls nicht vorgesehen; leicht auskondensierbare Gaskomponenten sind damit nicht oder nur unzureichend erfassbar.Uncooled gas sampling lances are only suitable for sampling gas flows with temperatures below of about 300 ° C, as they are z. B. occur in emission measurements on chimneys. For use however, uncooled lances are unsuitable within high-temperature systems. In addition, compliance with minimum temperatures within the Suction line also not due to lack of control options intended; easily auskondensierbare gas components are not or insufficiently detectable.

Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine fluid- oder wassergekühlte Gasbeprobungslanze so zu modifizieren, dass eine weitere Reduzierung der vorgenannten Kondensationsgefahr für leicht auskondensierbare Bestandteile zu erwarten ist sowie insbesondere flexibel den Bedingungen einer untersuchten Hochtemperaturanlage angepasst werden kann.From that Based on the object of the invention is a fluid or water-cooled Gas sampling lance so modify that further reduction the aforementioned condensation risk for easily auskondensierbare Ingredients can be expected and in particular flexible conditions can be adapted to a high temperature system under investigation.

Die Aufgabe wird mit einer wassergekühlten Gasbeprobungslanze mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen wiedergegeben.The Task is with a water-cooled gas sampling lance solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments are in the subclaims played.

Die Lösung der Aufgabe sieht eine Gasbeprobungslanze, eine beheizte Absaugleitung zur Einhaltung von Mindesttemperaturen und einer wasser- oder fluidgekühlte Ummantelung außen zur thermischen Stabilität und sicheren Handhabung vor.The solution the task sees a gas sampling lance, a heated suction line to comply with minimum temperatures and a water- or fluid-cooled casing Outside for thermal stability and safe handling.

Die Gasbeprobungslanze umfasst folglich ein Absaugrohr mit einem Ansaugkanal zur Ansaugung einer Gasprobe, einen Heizmantel als lokale Ummantelung um das Absaugrohr, ein Hüllrohr als Ummantelung des Heizmantels sowie eine Kühlung für das Hüllrohr.The Gas sampling lance thus comprises a suction tube with a suction channel for aspirating a gas sample, a heating jacket as local jacket around the suction tube, a cladding tube as a jacket of the heating jacket as well as a cooling for the cladding tube.

Das Absaugrohr steht in direktem Kontakt, vorzugsweise Festkörperkontakt mit einem Heizmantel. Der Heizmantel erstreckt sich axial vorzugsweise über einen mittleren Bereich des Absaugrohrs. Der angrenzende distale, bei einer Messung im Brennraum der Prozesszone direkt ausgesetzte Bereich des Absaugrohrs sowie der ebenfalls angrenzende proximale Bereich des Absaugrohrs außerhalb der Brennkammer sind nicht von dem Heizmantel überdeckt. Die im Heizmantel erzeugte Wärme wird direkt auf das Absaugrohr übertragen und temperiert damit die Wandungen zum Ansaugkanal, womit sich dort eine Kondensation insbesondere von leicht auskondensierbaren Gaskomponenten reduzieren lässt.The Suction tube is in direct contact, preferably solid state contact with a heating jacket. The heating jacket extends axially preferably via a middle area of the suction tube. The adjacent distal, at a measurement in the combustion chamber of the process zone directly exposed area of the Extraction tube and the adjacent proximal region of the Extraction pipe outside the combustion chamber are not covered by the heating jacket. The in the heating jacket generated heat is transferred directly to the suction tube and thus tempered the walls to the intake, bringing there a Condensation in particular of easily auskondensierbaren gas components can be reduced.

Eine optionale Temperaturerfassung am Absaugrohr erfolgt vorzugsweise durch ein Thermoelement direkt am Rohr im proximalen Bereich, vorzugsweise außen axial unmittelbar nach dem Ende des Heizmantels. An dieser Stelle des Absaugrohrs verlässt die Gasprobe im Absaugkanal den Einflussbereich des Heizmantels, d. h. sie weist nach einer Beeinflussung durch den Heizmantel eine nahezu konstant bleibende Temperatur auf, die sich auf das Absaugrohr überträgt.A optional temperature detection on the suction tube is preferably carried out by a thermocouple directly on the tube in the proximal region, preferably Outside axially immediately after the end of the heating mantle. At this point of the suction tube leaves the gas sample in the suction channel the area of influence of the heating jacket, d. H. it has after being influenced by the heating jacket almost constant temperature, which transfers to the suction tube.

Der Heizmantel weist vorzugsweise eine elektrische Widerstandsbeheizung mit einem oder mehreren Heizelementen auf. Mit mehreren axial auf dem Absaugrohr hintereinander angeordneten und über eine Heizungsregelung individuell ansteuerbaren Heizelementen sind individuell einstellbare axiale Heizleistungsgradienten über den Ansaugkanal generierbar. Fest einstellbare Heizleistungsgradienten lassen sich zudem auch durch eine axial unterschiedlich dichte Anordnung von Heizwendeln im Heizmantel erzielen.Of the Heating jacket preferably has an electrical resistance heating with one or more heating elements. With several axially on the Suction tube arranged one behind the other and individually via a heating control controllable heating elements are individually adjustable axial Heizleistungsgradienten on the Suction channel can be generated. Allow fixed heating power gradients also by an axially different density arrangement of heating coils in the heating jacket achieve.

Durch den variabel verschiebbaren Heizmantel um die Absaugleitung wird zudem nur der Bereich beheizt, der aufgrund der Gasabkühlung innerhalb der Lanze beheizt werden muss.By the variable displacement heating jacket around the suction is Moreover, only the area heated due to the gas cooling within the lance must be heated.

Das Hüllrohr dient als formstabiles Tragelement für das Absaugrohr und ummantelt dieses vorzugsweise vollständig. Zur Sicherstellung der Formstabilität weist das Hüllrohr eine fluidische Kühlung auf, entweder als separaten Kühlmantel oder mittels fluidischer Kühlleitungen im Hüllrohr. Ferner ist zwischen Hüllrohr und dem darin angeordneten Heizmantel ein Ringspaltvolumen vorgesehen, das entweder als Hohlraum leer oder mit einer thermischen Isolierung wie einer feuerfesten porösen oder faserigen Isolierung z. B. aus Keramik und/oder Reflexionsflächen wie optisch spiegelnde Strahlungsspiegelflächen z. B. als Innenfläche des Hüllrohrs gestaltet ist.The cladding tube serves as a dimensionally stable support element for the suction tube and sheathed this preferably completely. To ensure dimensional stability, the cladding tube has a fluidic cooling on, either as a separate cooling jacket or by means of fluidic cooling lines in the cladding tube. Further, between cladding tube and the heating jacket arranged therein, an annular gap volume is provided, either as a void or with a thermal insulation like a refractory porous or fibrous insulation z. B. ceramic and / or reflective surfaces such optically reflecting radiant mirror surfaces z. B. as the inner surface of cladding tube is designed.

Das Hüllrohr ist an mindestens einem Ende mit dem Absaugrohr fest verbunden. Eine Ausführung sieht vor, die feste Verbindung als geschlossenes Rohrendstück mit einem zentralen Austritt für das Absaugrohr, d. h. als Hitzeschild zu gestalten, die einen Zugang von Brenngasen in den Bereich des Heizmantels verhindert.The cladding tube is firmly connected at least one end to the suction tube. An execution provides the solid connection as a closed pipe end with a central exit for the Suction tube, d. H. as a heat shield to shape the access of fuel gases in the area of the heating mantle prevented.

In einem gefüllten Ringspaltvolumen wird das Absaugrohr mit dem Heizmantel in der Isolierung geführt und abgestützt. Ist das Ringspaltvolumen dagegen ein Hohlraum, entfällt diese Abstützung und muss, sofern die Temperaturen im Absaugrohr eine thermische Verformung (z. B. Abknicken oder Durchbiegung) erwarten lassen durch separate Elemente wie z. B. eine oder mehrere axiale Rutschführungen im Hüllrohr zum Heizmantel oder zum Absaugrohr hin ersetzt werden.In a filled one Annular gap volume, the suction pipe is guided with the heating jacket in the insulation and supported. On the other hand, if the annular gap volume is a cavity, this is eliminated support and, provided that the temperatures in the exhaust pipe a thermal Allow deformation (eg kinking or deflection) to be expected separate elements such. B. one or more axial slide guides in cladding tube be replaced to the heating jacket or to the suction tube out.

Eine mögliche Ausführung sieht vor, dass das Hüllrohr an dem vorgenannten Ende fest auf dem Heizmantel aufsitzt und auf diese Weise im Rahmen der Erfindung mit dem Absaugrohr verbunden ist.A possible embodiment provides that the cladding tube at the aforementioned end firmly on the Heating jacket is seated and connected in this way in the invention with the suction tube.

Die Gasbeprobungslanze ermöglicht es, kontinuierlich Gasproben aus Umgebungen mit hohen Temperaturen (z. B. Feuerräume) zu entnehmen, wobei trotz einer äußeren Wasserkühlung eine vorgegebene Temperatur im Absaugrohr einhaltbar ist, sodass Taupunktunterschreitungen insbesondere leicht auskondensierbarer Bestandteile vermieden werden. Mindesttemperaturen im Absaugkanal sind exakt einstellbar.The Gas sampling lance allows it continuously gas samples from high temperature environments (eg fire chambers) to be taken, wherein despite an external water cooling a predetermined Temperature in the suction tube is maintainable, so that dew point undershoots especially easily auskondensierbarer components are avoided. Minimum temperatures in the suction channel are precisely adjustable.

Die Erfindung ermöglicht eine sichere Handhabung und begünstigt eine quantiative Erfassung auch von leicht auskondensierbaren Gaskomponenten bei der kontinuierlichen Gasbeprobung. Viele Spezieskonzentrationen im kontinuierlich abgesaugten Gas sind ferner parallel bestimmbar. Gleichzeitig sind durch mechanisches Verschieben der Lanze Profilmessungen zur Beurteilung des Gasphasenausbrandes und/oder zur Optimierung der Anlagenfahrweise möglich. Durch ein wassergekühltes Hüllrohr wird eine thermische Stabilität der Lanze erreicht und ein sicherer Umgang ohne Verbrennungsgefahr ermöglicht. Die Gefährdung durch auslaufendes Kühlmedium (z. B. Thermalöl) bei Leckagen sowie hohe Investitionskosten für die Anschaffung von Kühlaggregaten wird vermieden. The Invention allows safe handling and favors a quantitative assessment of easily condensable gas components in continuous gas sampling. Many species concentrations In the continuously extracted gas can also be determined in parallel. At the same time by mechanical displacement of the lance profile measurements for the assessment of gas phase burnout and / or for optimization the system operation possible. By a water-cooled cladding tube becomes a thermal stability reaches the lance and allows safe handling without risk of burns. The danger due to leaking coolant (eg thermal oil) in case of leaks as well as high investment costs for the purchase of refrigeration units is avoided.

Die Erfindung wird im Folgenden mit einem Ausführungsbeispiel und den folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigenThe Invention will be described below with an embodiment and the following Figures closer explained. Show it

1 eine unterbrochene Schnittdarstellung einer Gasbeprobungslanze sowie 1 a broken sectional view of a gas sampling lance and

2 eine Ansicht der Gasbeprobungslanze gem. 1 in voller Länge sowie in einem Diagramm der im Ansaugkanal vorherrschenden Gastemperaturen mit und ohne Temperierung durch den Heizmantel. 2 a view of the gas sampling lance gem. 1 in full length and in a diagram of the gas temperatures prevailing in the intake channel with and without temperature control by the heating jacket.

Die in 1 und 2 dargestellte Gasbeprobungslanze besteht im Wesentlichen aus einem inneren Teil mit beheiztem Absaugrohr 1 mit Ansaugkanal 2 und Heizmantel 3 zur kontinuierlichen Gasbeprobung sowie einem äußeren Teil mit wassergekühlten Hüllrohr 4 und Wasserein- und -auslass 5 und 6 zum Schutz vor thermischen Verformungen und zur sicheren Handhabung. Die Schnittlinien 10 in 1 geben die Unterbrechung in der Schnittdarstellung wieder. Die Länge der Ausführungsform geht aus 2 hervor.In the 1 and 2 illustrated gas sampling lance consists essentially of an inner part with heated suction tube 1 with intake channel 2 and heating mantle 3 for continuous gas sampling and an outer part with water-cooled cladding 4 and water inlet and outlet 5 and 6 for protection against thermal deformation and safe handling. The cut lines 10 in 1 give the interruption in the sectional view again. The length of the embodiment goes out 2 out.

Das Absaugrohr weist einen unbeheizten distalen Bereich 7 auf, der bei einer Beprobung in den Brenn- oder Prozessraum hineinragt und damit eine Temperatur oberhalb der Kondensationstemperatur der Gasbestandteile aufweist. Ferner umfasst das Hüllrohr 4 einen Lanzenkopf 11 als axiales und zum distalen Bereich weisendes Hitzeschild, der nicht nur das Hüllrohr dichtend abschließt, sondern auch als feste Verbindung zum Absaugroh 1 dient.The suction tube has an unheated distal area 7 on, which protrudes in a sampling in the combustion or process space and thus has a temperature above the condensation temperature of the gas components. Furthermore, the cladding tube comprises 4 a lance head 11 as an axial and distal region facing heat shield, which seals not only the cladding tube, but also as a solid connection to Absaugroh 1 serves.

Zwischen Absaugrohr 1 und Heizmantel 3 ist eine Gleitbeschichtung 9 vorgesehen, die ein axiales Verschieben des Heizmantels 3 auf dem Absaugrohr 1 ermöglicht. Die Gleitbeschichtung 9 ist zur Förderung eines guten Wärmeübergangs zwischen Heizmantel 3 und Absaugrohr 1 aus einem Metall gefertigt. Die Positionierung des Heizmantels 3 erfolgt manuell je nach Umgebungstemperatur der Lanze. Liegt die Temperatur oberhalb der maximalen Temperaturbeständigkeit des eingesetzten Heizleiters (vorzugsweise >800°C), wird der Heizmantel entsprechend aus den heißen Bereich zurückgeschoben, um ein Versagen der Heizung durch Übertemperaturen zu vermeiden. Durch die Verschiebbarkeit ist der Heizmantel bei Störungen oder Ausfällen vom Absaugrohr ohne größeren Aufwand axial über den proximalen Bereich 8 entfernbar und austauschbar.Between suction tube 1 and heating mantle 3 is a lubricious coating 9 provided, which is an axial displacement of the heating jacket 3 on the suction tube 1 allows. The sliding coating 9 is to promote a good heat transfer between the heating jacket 3 and suction tube 1 made of a metal. The positioning of the heating jacket 3 is done manually depending on the ambient temperature of the lance. If the temperature is above the maximum temperature resistance of the heating conductor used (preferably> 800 ° C), the heating jacket is accordingly pushed back out of the hot area, in order to avoid a failure of the heating due to excess temperatures. Due to the displaceability of the heating jacket in case of faults or failures of the suction tube without much effort axially over the proximal region 8th removable and interchangeable.

Die bevorzugt elektrische Beheizung mit im Rahmen des Ausführungsbeispiels mehreren Heizelementen im Heizmantel ist regelbar. Mit einem Temperaturfühler im proximalen Bereich des Absaugrohrs sowie einem Heizungsregler erfolgt die Temperaturregelung z. B. innerhalb der Absaugleitung, d. h. im Absaugkanal 2. Durch die Temperaturregelung und -erfassung ist eine nahezu konstante Gastemperatur am Austritt 12 der Gasbeprobungslanze erzielbar. Thermische Überbelastungen in der nachgeschalteten Gasaufbereitung und Analyse sind hiermit vorteilhaft vermeidbar. Optional besteht auch die Möglichkeit, ein zusätzliches Thermoelement durch den Absaugkanal zu legen, um die Gastemperatur am distalen Ende der Gasbeprobungslanze am Probennahmeort 13 zu ermitteln.The preferred electrical heating with in the context of the embodiment a plurality of heating elements in the heating jacket is adjustable. With a temperature sensor in the proximal region of the suction tube and a heating controller, the temperature control z. B. within the suction, ie in the suction 2 , Due to the temperature control and detection is a nearly constant gas temperature at the outlet 12 the gas sampling lance achievable. Thermal overloads in the downstream gas treatment and analysis are hereby advantageously avoidable. Optionally, it is also possible to place an additional thermocouple through the suction channel to the gas temperature at the distal end of the gas sampling lance at the sampling site 13 to investigate.

Zwischen dem Heizmantel 3 und dem darüber befindlichen wassergekühltem Hüllrohr 4 (Kühlmantel) befindet sich ein Ringspaltvolumen 19 zur thermischen Isolierung. Nicht näher dargestellte Abstandshalter, die auf dem Heizmantelumfang angeordnet sind, dienen als weitere Verbindungen zwischen Heizmantel 3 und Hüllrohr 4 Sie sorgen dafür, dass kein direkter Kontakt zwischen Heiz- und Kühlmantel besteht. Der Kühlmantel selbst dient zur Stabilisierung der Lanze und verhindert thermische Verformungen. Gleichzeitig erleichtert der Kühlmantel das Handling der Gasbeprobungslanze. Verletzungen in Form von Verbrennungen können so vermieden werden.Between the heating jacket 3 and the overlying water-cooled cladding tube 4 (Cooling jacket) there is an annular gap volume 19 for thermal insulation. Spacers not shown in detail, which are arranged on the Heizmantelumfang serve as further connections between the heating jacket 3 and cladding 4 They ensure that there is no direct contact between the heating and cooling jacket. The cooling jacket itself stabilizes the lance and prevents thermal deformation. At the same time, the cooling jacket facilitates the handling of the gas sampling lance. Injuries in the form of burns can be avoided.

Ein Kompensator 14 in Form von zwei sich übereinander schiebenden Rohrelementen dient der axialen Kompensation von thermischen Dehnungsunterschieden zwischen Absaugrohr 1 und Hüllrohr 4. Der Kompensator ist Teil des Hüllrohrs. Vorzugsweise ist zwischen Kompensator 14 und Heizmantel 3 oder Absaugrohr 1 eine Gleitführung 20 die zugleich das proximale Ende des Ringspaltvolumens 19 abdichtet vorgesehen.A compensator fourteen in the form of two superimposed sliding tube elements is used for the axial compensation of thermal expansion differences between the suction tube 1 and cladding 4 , The compensator is part of the cladding tube. virtue wise is between compensator fourteen and heating mantle 3 or suction tube 1 a sliding guide 20 at the same time the proximal end of the annular gap volume 19 provided seals.

Eine Gasbeprobungslanze des vorgenannten Ausführungsbeispiels wurde an einer Flugstromvergaser-Versuchsanlage bei Umgebungstemperaturen von ca. 860°C erfolgreich getestet. 2 zeigt in einem Diagramm beginnend am Probennahmenort 13 die Verläufe der Gastemperatur 15 in [°C] im Absaugkanal in Abhängigkeit der darin zurückgelegten Strecke 16 in [mm] bei einer kontinuierlichen Gasbeprobung sowohl mit Becheizung (18) als auch ohne Beheizung des Absaugrohrs 17.A gas sampling lance of the aforementioned embodiment was successfully tested on an air flow gasifier pilot plant at ambient temperatures of about 860 ° C. 2 shows in a diagram starting at the sampling location 13 the curves of the gas temperature 15 in [° C] in the extraction duct depending on the distance traveled in it 16 in [mm] in a continuous gas sampling with both beech ( 18 ) as well as without heating the suction tube 17 ,

Ohne Beheizung (17) fällt die Gastemperatur innerhalb der Absauglanze relativ schnell ab und unterschreitet eine beispielhaft vorgegebene Solltemperatur von 180°C bereits nach ca.Without heating ( 17 ), the gas temperature drops relatively quickly within the suction lance and falls below an exemplary predetermined target temperature of 180 ° C already after approx.

400 mm zurückgelegter Strecke (16). Mit Beheizung (18) des Absaugkanals 2 und einer Temperaturregelung auf 180°C bleibt die Gastemperatur entlang der gesamten Absaugleitung stets > 180°C. Der Temperaturfühler für die Temperaturregelung befindet sich dabei am Ende der Absaugleitung, d. h. am Austritt 12.400 mm covered distance ( 16 ), With heating ( 18 ) of the suction channel 2 and a temperature control to 180 ° C, the gas temperature along the entire suction always> 180 ° C. The temperature sensor for the temperature control is located at the end of the suction line, ie at the outlet 12 ,

Claims

Gas sampling lance comprising a) a suction tube ( 1 ) for the extraction of a gas sample, b) a heating jacket ( 3 ) as a casing around the suction tube, c) a cladding tube ( 4 ) as a jacket of the heating jacket, wherein between cladding tube and heating jacket an annular gap volume ( 19 ), the cladding tube completely spans the heating jacket and is firmly connected to the suction tube at at least one end, and d) a fluidic cooling for the cladding tube, characterized in that e) between the suction tube ( 1 ) and heating mantle ( 3 ) a lubricious coating ( 9 ) is arranged so that the heating mantle ( 3 ) axially on the suction tube ( 1 ) is movable.

Gas sampling lance according to claim 1, characterized in that the heating mantle ( 3 ) has an electrical heating with at least one heating element.

Gas sampling lance according to claim 1 or 2, characterized in that the cladding tube ( 4 ) at one end with an axial sliding guide ( 20 ) with the suction tube ( 1 ) connected is.

Gas sampling lance according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the annular gap volume ( 19 ) a thermal insulation and / or reflective surfaces are present.