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用于综合煤气分析的煤气预处理系统及其控制方法.pdf

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用于 综合 煤气 分析 预处理 系统 及其 控制 方法
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摘要
申请专利号:

CN201610946060.1

申请日:

2016.11.02

公开号:

CN106483003A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 1/34申请日:20161102|||公开
IPC分类号: G01N1/34; G01N1/22 主分类号: G01N1/34
申请人: 重庆钢铁集团电子有限责任公司
发明人: 李玉才; 蔡海峰; 邓勇; 罗贤舒; 钟林; 汤建英; 郝翠霞; 宋红英
地址: 400081 重庆市大渡口区?#21482;?#36335;5号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 重庆志合专利事务所 50210 代理人: 胡荣珲;代婵
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610946060.1

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种用于综合煤气分析的煤气预处理系统及其控制方法,其系统包括两取样装置,取样装置包括取样壳体,取样壳体设有煤气进口,取样壳体内设有滤芯,滤芯的内腔与取样壳体的内腔之间通过滤芯设有的过滤孔相通,滤芯的内腔与煤气出口相通,取样壳体上固定有气体分配器,气体分配器的出气口设有喷嘴,喷嘴的喷气口朝向滤芯,第一、第二取样装置的气体分配器的进气口分别通过第一、第二吹扫管路与气源连接,第一取样装置的煤气出口通过第一取样管路分别与排气口、冷凝器的进口连接,第二取样装置的煤气出口通过第二取样管路分别与排气口、冷凝器的进口连接,冷凝器的出气口与分析仪连接。其精简了系统,实现吹扫、取样无缝切换。

权利要求书

1.一种用于综合煤气分析的煤气预处理系统,其特征在于:包括两取样装置,所述取样
装置包括取样壳体,所述取样壳体设有煤气进口和煤气出口,所述取样壳体内设有滤芯,所
述煤气进口与煤气出口之间通过滤芯设有的过滤孔相通,所述取样壳体上固定有气体分配
器,所述气体分配器的出气口设有喷嘴,所述喷嘴的喷气口朝向滤芯,第一取样装置的气体
分配器的进气口通过第一吹扫管路与气源连接,第二取样装置的气体分配器的进气口通过
第二吹扫管路与气源连接,第一取样装置的煤气出口通过第一取样管路分别与排气口、冷
凝器的进口连接,第二取样装置的煤气出口通过第二取样管路分别与排气口、冷凝器的进
口连接,所述冷凝器的出气口与分析仪连接。
2.根据权利要求1所述的煤气预处理系统,其特征在于:所述滤芯采用筒状结构,所述
滤芯的轴心线与取样壳体的轴心线平行。
3.根据权利要求2所述的煤气预处理系统,其特征在于:所述气体分配器设有一个进气
口和多个出气口,多个出气口环滤芯的外周设置,每个出气口均设有多个喷嘴与之连通,每
个出气口的多个喷嘴沿滤芯轴向布置,所述喷嘴设置在滤芯的外壁与取样壳体的内壁之
间。
4.根据权利要求2或3所述的煤气预处理系统,其特征在于:所述滤芯的轴向两端分别
设有轴端板,所述滤芯轴向两端设有的轴端板之间通过长螺栓固定连接,将滤芯定位在轴
向两端设有的轴端板之间。
5.根据权利要求2所述的煤气预处理系统,其特征在于:所述取样壳体的内腔内设有第
一滤芯,所述第一滤芯的内腔内设有第二滤芯,所述第二滤芯的内腔与煤气出口相通。
6.根据权利要求1所述的煤气预处理系统,其特征在于:所述滤芯采用微孔陶瓷材料,
所述滤芯的过滤孔孔径为0.1微米。
7.根据权利要求1所述的煤气预处理系统,其特征在于:所述取样装置上固定有加热装
?#29028;?#28201;度传感器,所述温度传感器用于采集取样装置内部的温度,并将采集的温度信号传
递给控制器,所述控制器用于控制加热装置的通电或?#31995;紓?#23454;现取样装置内部温度的控制。
8.根据权利要求1所述的煤气预处理系统,其特征在于:第一取样管路包括第二电磁换
向阀,所述第二电磁换向阀(Dd2)的第一出口经第一流量计(PL1)连接排气口,所述第二电
磁换向阀(Dd2)的第二出口与冷凝器的进口连接,第二电磁换向阀(Dd2)的进口与第一取样
装置的煤气出口连接;第二取样管路包括第三电磁换向阀(Dd3),所述第三电磁换向阀
(Dd3)的第一出口经第一流量计(PL1)连接排气口,所述第三电磁换向阀(Dd3)的第二出口
与冷凝器的进口连接,第三电磁换向阀(Dd3)的进口与第二取样装置的煤气出口连接;所述
第二电磁换向阀(Dd2)的进口与第一取样装置的煤气出口之间设有第七电磁阀(Dd7),所述
第三电磁换向阀(Dd3)的进口与第二取样装置的煤气出口之间设有第八电磁阀(Dd8),所述
第一取样装置的气体分配器的进气口与第一电磁换向阀(Dd1)的第一出口连接,所述第二
取样装置的气体分配器的进气口与第一电磁换向阀(Dd1)的第二出口连接,第一电磁换向
阀(Dd1)的进口与连接,所述冷凝器的出水口与储水罐连接,所述储水罐设有排水口,所述
冷凝器的出气口与分析仪之间设有第六电磁阀(Dd6)。
9.根据权利要求1所述的煤气预处理系统,其特征在于:还包括控制器,所述控制器用
于根据预设程序或手动操作指令控制第一吹扫管路、第二吹扫管?#20998;?#38400;门的通断,实现第
一吹扫管路与第二吹扫管?#20998;?#38388;进行切换,所述控制器用于根据预设程序或手动操作指令
控制第一取样管路、第二取样管?#20998;?#38400;门的通断,实现两路取样管路取样无缝衔接。
10.一种权利要求1所述的煤气预处理系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)控制开始,控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫;
2)如此一段时间后,控制第二吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第二取样管路
通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第二取样管?#26041;?#34892;取样,将第
二取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路取样管路都有煤气进入分析仪,如此
一段时间后,控制第一吹扫管?#26041;?#34892;吹扫,此时第一吹扫管路吹扫,第二取样管路取样;
3)如此一段时间后,控制第一吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第一取样管路
通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,将第
一取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路取样管路都有煤气进入分析仪,如此
一段时间后,控制第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫,此时第二吹扫管路吹扫,第一取样管路取样;
4)重复步骤2)、3),直至控制结束。

说明书

用于综合煤气分析的煤气预处理系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及煤气分析领域,具体涉及一种用于综合煤气分析的煤气预处理系统及
其控制方法。

背景技术

高炉生产中对炉顶综合煤气中的CO、C02、H2、O2进行分析,对判断高炉炉况和设备
工作情况,完成高炉高效操作非常重要。炉顶综合煤气连续分析系统的难点在于样气的取
样净化处理。?#22771;?#22269;内主要采用的预处理装置有以下几种:

1、利用抽气泵将煤气抽入除尘过滤器,经过多级除尘,除去大部分?#39029;荊?#20877;经过气水分
离器除去大部分水分,最后经过精过滤器进入分析仪器。另外,现有技术中常用的高炉综合
煤气连续分析系统其样气预处理系统均需要定时N2反吹,以保证样气预处理系统的管道畅
通,这样使得在氮气吹扫期间不能连续取样。由于过滤和脱水?#26041;?#36739;多,预处理系统复杂,
维护量大,投资费用高(在国外,预处理系统与煤气分析仪价格相近),而且安装、调试、维护
都较复杂,对维护人员技术水平要求也较高,给使用带来不便。

2、湿法炉顶煤气除尘系统样气净化处理装置。该煤气清洗采用的是湿式串联文氏
管系统。由于各部位样气其含尘、温度和含水量不一样,故对其处理与净化方法也不可能一
样。在重力除尘器出口取样,取样管道易结露堵塞,故要对样气进行保温,对取样管道要进
行反吹扫,样气除尘负荷重。在二级文氏管出口取样,主要任务是要除样气的水分,其次是
除样气的含尘。该系统采用了多级净化装置,系统很复杂,系统维护工作量大,对维护人员
专业知识要求高和系统关键器件(如电动、气动阀门、滤芯)寿命短?#28909;?#28857;。

3、?#19981;?#24037;业大学发明的“一种高炉综合煤气连续分析系统?#20445;?#20854;预处理取样装置利
用煤气中附带的水分,将其冷凝后对取样装置积灰进行自动清洗,虽有一定效果,但其存在
冷凝水不足的情况下无法及时将积灰清洗干净,当积灰量越来越大后会形成板结堵塞取样
装置进气口,取样装置将无法正常取样,影响系统工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种用于综合煤气分析的煤气预处
理系统及其控制方法,其简化了预处理流程,精简了系统,且解决氮气吹扫时取样中断问
题,实现吹扫、取样无缝切换,并解决取样装置积灰问题。

本发明的目的是这样实现的:一种用于综合煤气分析的煤气预处理系统,包括两
取样装置,包括两取样装置,所述取样装置包括取样壳体,所述取样壳体设有煤气进口和煤
气出口,所述取样壳体内设有滤芯,所述煤气进口与煤气出口之间通过滤芯设有的过滤孔
相通,所述取样壳体上固定有气体分配器,所述气体分配器的出气口设有喷嘴,所述喷嘴的
喷气口朝向滤芯,第一取样装置的气体分配器的进气口通过第一吹扫管路与气源连接,第
二取样装置的气体分配器的进气口通过第二吹扫管路与气源连接,第一取样装置的煤气出
口通过第一取样管路分别与排气口、冷凝器的进口连接,第二取样装置的煤气出口通过第
二取样管路分别与排气口、冷凝器的进口连接,所述冷凝器的出气口与分析仪连接。所述冷
凝器的出水口与储水罐连接,所述储水罐设有排水口。

滤芯可以采用各种结构,使煤气进口与煤气出口之间仅仅通过滤芯设有的过滤孔
相通即可,即可以通过滤芯过滤煤气即可。优选地,取样壳体具有内腔,滤芯具有内腔。所述
取样壳体的内腔与取样壳体上设有的煤气进口相通,所述取样壳体的内腔内设有滤芯,所
述滤芯的内腔与取样壳体的内腔之间仅通过滤芯设有的过滤孔相通,所述滤芯的内腔与煤
气出口相通。优选地,所述滤芯采用筒状结构。所述滤芯的轴心线与取样壳体的轴心线平
行,优选地,滤芯的轴心线与取样壳体的轴心线重合。

用于综合煤气分析的煤气预处理系统还包括控制器,所述控制器用于根据预设程
序或手动操作指令控制第一吹扫管路、第二吹扫管?#20998;?#38400;门的通断,实现第一吹扫管路与
第二吹扫管?#20998;?#38388;进行切换,所述控制器用于根据预设程序或手动操作指令控制第一取样
管路、第二取样管?#20998;?#38400;门的通断,实现两路取样管路取样无缝衔接。

所述气体分配器设有一个进气口和多个出气口,多个出气口环滤芯的外周设置,
每个出气口均设有多个喷嘴与之连通,每个出气口的多个喷嘴沿滤芯轴向布置。所述喷嘴
设置在滤芯的外壁与取样壳体的内壁之间。所述气体分配器包括分配器本体,所述分配器
本体上设有一个进气口和多个出气口,所述分配器本体的进气口通过分配器本体内部设有
的气体通道分别与各出气口连通。分配器本体的进气口与出气口分别位于分配器本体的两
侧。所述分配器本体的进气口连接有进气管,分配器本体的各出气口均连接有气体分配管。
气体分配管与取样壳体的端板固定连接,并与位于取样壳体内腔内的多个喷嘴连通。各气
体分配管与多个喷嘴的上游端之间通过接头连接。

所述取样装置上固定有加热装?#29028;?#28201;度传感器,所述温度传感器用于采集取样装
置内部的温度,并将采集的温度信号传递给控制器,所述控制器用于控制加热装置的通电
或?#31995;紓?#23454;现取样装置内部温度的控制。所述加热装置为加热片,所述加热片固定在取样壳
体的外壁上。所述取样壳体外设有防护罩。

所述滤芯的轴向两端分别设有轴端板,所述滤芯轴向两端设有的轴端板之间通过
长螺栓固定连接,将滤芯定位在轴向两端设有的轴端板之间。所述滤芯与轴端板通过止口
定位。所述轴端板上设有定位凹槽。所述定位凹槽内设有密封圈。

所述滤芯采用微孔陶瓷材料,所述滤芯的过滤孔孔径为0.1微米。

所述取样壳体的内腔内设有第一滤芯,所述第一滤芯的内腔内设有第二滤芯,所
述第二滤芯的内腔与煤气出口相通。第一滤芯、第二滤芯形成两级过滤。本专利还可以根据
设置需要设置一级过滤、三级过滤等?#21462;?#25152;述第一滤芯、第二滤芯定位在轴向两端设有的轴
端板之间。第一滤芯的轴向两端分别插接在两端轴端板的定位凹槽中。所述第二滤芯的一
端插接第一轴端板的定位凹槽中,第二滤芯的另一端与第二轴端板之间设置?#23157;椋?#23558;第二
滤芯定位在第一轴端板与第二轴端板之间。所述第一轴端板设有煤气出口,与第二滤芯的
内腔相通。

所述取样壳体的煤气进口通过取样总管与煤气主管道连通,所述取样总管上设有
截止阀。所述取样总管用于将煤气引入取样壳体的内腔。所述取样壳体包括取样筒体,所述
取样筒体设有大圆柱段、小圆柱段和圆锥段,所述圆锥段位于大圆柱段和小圆柱段之间,所
述取样筒体的小圆柱段与截止阀的下游端连接,截止阀的上游端与取样总管连接,所述取
样筒体的大圆柱段的端头固定有一端板,该端板设有中心通孔,所述滤芯的第一轴端板位
于取样壳体的端板的中心通孔中,与端板固定连接。

第一取样管路包括第二电磁换向阀,所述第二电磁换向阀Dd2的第一出口经第一
流量计PL1连接排气口,所述第二电磁换向阀Dd2的第二出口与冷凝器的进口连接,第二电
磁换向阀Dd2的进口与第一取样装置的煤气出口连接;第二取样管路包括第三电磁换向阀
Dd3,所述第三电磁换向阀Dd3的第一出口经第一流量计PL1连接排气口。所述第三电磁换向
阀Dd3的第二出口与冷凝器的进口连接,第三电磁换向阀Dd3的进口与第二取样装置的煤气
出口连接;所述第二电磁换向阀Dd2的进口与第一取样装置的煤气出口之间设有第七电磁
阀Dd7,所述第三电磁换向阀Dd3的进口与第二取样装置的煤气出口之间设有第八电磁阀
Dd8。

第二电磁换向阀Dd2的第二出口、第三电磁换向阀Dd3的第二出口通过第一三通管
ST1与冷凝器的进口连接。第二电磁换向阀Dd2的第一出口、第三电磁换向阀Dd3的第一出口
通过第二三通管ST2与第一流量计PL1的上游端连接。第一流量计是浮子流量计,用于控制
排空管道的煤气量,手动旋钮设置流量大小,一般设置为1000ml/min。第二电磁换向阀Dd2
的进口与第一取样装置的煤气出口之间设有第二单向阀DX2,所述第二单向阀DX2的上游端
与第一取样装置的煤气出口连接,所述第二单向阀DX2的下游端与第二电磁换向阀Dd2的进
口连接。第三电磁换向阀Dd3的进口与第二取样装置的煤气出口之间设有第三单向阀DX3,
所述第三单向阀DX3的上游端与第二取样装置的煤气出口连接,所述第三单向阀DX3的下游
端与第三电磁换向阀Dd3的进口连接。

所述第一取样装置的气体分配器的进气口与第一电磁换向阀Dd1的第一出口连
接,所述第二取样装置的气体分配器的进气口与第一电磁换向阀Dd1的第二出口连接,第一
电磁换向阀Dd1的进口与连接。

第一电磁换向阀Dd1的进口与气源之间设有第一单向阀DX1,所述第一单向阀DX1
的上游端与气源连接,所述第一单向阀DX1的下游端与第一电磁换向阀Dd1的进口连接。

所述冷凝器的出气口与分析仪之间设有第六电磁阀Dd6。第六电磁阀Dd6的下游端
与分析仪之间设有第四单向阀DX4,第四单向阀DX4的下游端与分析仪之间连接有标定单
元。第六电磁阀Dd6的下游端与第四单向阀DX4的上游端连接,第四单向阀DX4的下游端与第
二流量计PL2的上游端连接。第四单向阀DX4的下游端与分析仪之间设有第二流量计PL2。该
第二流量计用于控制进入分析仪的煤气量,手动旋钮设置流量大小,一般设置为400ml/
min。标定单元设置在第四单向阀DX4的下游端与第二流量计PL2的上游端之间。第二流量计
PL2的下游端与分析仪连接。所述标定单元通过第三三通管ST3连接在第四单向阀DX4的下
游端与第二流量计PL2的上游端之间。

所述标定单元设有零点标气口、量程标气口,所述零点标气口通过第五单向阀
DX5、第四电磁阀Dd4与第四三通管ST4的第一端口连接,所述量程标气口通过第六单向阀
DX6、第五电磁阀Dd5与第四三通管ST4的第二端口连接,第四三通管ST4的第三端口与第三
三通管ST3的第一端口连接,第三三通管ST3的第二端口、第三端口分别与第四单向阀DX4的
下游端、第二流量计PL2的上游端连接。

上述煤气预处理系统的控制方法,包括如下步骤:

1)控制开始,控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫;

2)如此一段时间后,控制第二吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第二取样管路
通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第二取样管?#26041;?#34892;取样,将第
二取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路取样管路都有煤气进入分析仪,如此
一段时间后,控制第一吹扫管?#26041;?#34892;吹扫,此时第一吹扫管路吹扫,第二取样管路取样;

3)如此一段时间后,控制第一吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第一取样管路
通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,将第
一取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路取样管路都有煤气进入分析仪,如此
一段时间后,控制第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫,此时第二吹扫管路吹扫,第一取样管路取样;

4)重复步骤2)、3),直至控制结束。

步骤1)中控制开始时,将综合煤气引进至第一取样管路通过排气口对其内部的气
体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,将第一取样管路内的煤气引入
分析仪的进气口,同时控制第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫。

本发明的有益效果为:1、本发明采用取样装置简化预处理流程,精简系统。本发明
摒弃了传统的利用抽气泵进行抽取样气的工作方式,采用新型的取样装置,利用高炉煤气
自身的压力,煤气进入取样装置内部,通过滤芯过滤后再通过与之连接的取样管?#26041;?#20837;冷
凝器进行脱水处理,然后直接进入煤气分析仪。由于取样装置的滤芯的过滤孔孔径仅有0.1
微米,可将99.9%的?#39029;?#36827;行过滤,因此经过取样装?#29028;?#30340;煤气不再需要进行二次除尘处
理,也?#31570;?#20877;需要二次除尘装置,极大的简化了预处理装置。

2、本发明解决?#35828;?#27668;吹扫时取样中断问题,实现吹扫、取样无缝衔接。本发明在传
统的单回路反吹、取样管路基础上增加了一套反吹、取样管路,配合本发明的控制方法实现
两条管路的吹扫、取样无缝切换,分析仪得以连续取样分析。上述切换过程采用自编的PLC
程序进行控制,如需对工作流程进行改变,只需对控制程序进行修改即可,不需要对?#24067;?#35774;
备进行改动。

3、本发明解决了取样装置积灰问题。本发明在传统的取样装置内增加了加热装
置,使取样装置温度保持在200℃左右,让?#39029;?#19982;水无法凝结成泥浆,从而保持粉末状态,通
过氮气的持续吹扫,快速将滤芯内外的?#39029;?#21561;离,让?#39029;?#26080;法长期粘连在滤芯上。

本发明在传统的预处理系统的基础上,采用了新型的陶瓷过滤取样装置,精简了
样气处理流程,组成部件更少,系统成本更?#20572;?#31995;统?#25910;?#30340;判断与处理更为快捷。对取样装
置积灰的处理方式上进行了革新,取样工作更加稳定,取样装置使用寿命也更长。采用自编
的PLC程序对系统进行控制,如需对工作流程进行改变,只需对控制程序进行修改即可,不
需要对?#24067;?#35774;备进行改动,因此功能实现更加灵活。通过近5年的使用情况观察,该系统运
行稳定,维护量小,极大减轻?#23435;?#25252;人员的劳动强度,为高炉高效生产提供帮助,其直接、间
接的经济效益是十分可观的。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的用于综合煤气分析的煤气预处理系统的原理示意图;

图2为本发明的煤气预处理系统的取样装置的结构示意图。

附图中,1为取样壳体,1a为取样筒体,1b为端板,2为滤芯,3为轴端板,4为煤气出
口,5为气体分配器,5a为进气口,5b为气体分配管,6为喷嘴,7为加热片,8为防护罩,9为截
止阀,10为取样总管,11为?#23157;椋?2为长螺栓。

具体实施方式

参见图1和图2,一种用于综合煤气分析的煤气预处理系统,包括两取样装置,所述
取样装置包括取样壳体1,所述取样壳体1设有煤气进口和煤气出口4,所述取样壳体1内设
有滤芯2,所述煤气进口与煤气出口4之间通过滤芯2设有的过滤孔相通。滤芯2可以采用各
种结构,使煤气进口与煤气出口4之间仅仅通过滤芯2设有的过滤孔相通即可。取样装置内
设置滤芯2用于过滤煤气中的杂质。优选地,取样壳体1具有内腔,滤芯2具有内腔。所述取样
壳体1的内腔与取样壳体1上设有的煤气进口相通,所述取样壳体1的内腔内设有滤芯2,所
述滤芯2的内腔与取样壳体1的内腔之间仅通过滤芯2设有的过滤孔相通,所述滤芯2的内腔
与煤气出口4相通。本实施例的所述滤芯2采用筒状结构。所述滤芯2的轴心线与取样壳体1
的轴心线平行,优选地,滤芯2的轴心线与取样壳体1的轴心线重合。所述取样壳体1上固定
有气体分配器5,所述气体分配器5的出气口设有喷嘴6,所述喷嘴6设置在滤芯2的外壁与取
样壳体1的内壁之间,所述喷嘴6的喷气口朝向滤芯2,第一取样装置的气体分配器5的进气
口通过第一吹扫管路与气源连接,第二取样装置的气体分配器5的进气口通过第二吹扫管
路与气源连接,第一取样装置的煤气出口4通过第一取样管路分别与排气口、冷凝器的进口
连接,第二取样装置的煤气出口4通过第二取样管路分别与排气口、冷凝器的进口连接,所
述冷凝器的出水口与储水罐连接,所述储水罐设有排水口,所述冷凝器的出气口与分析仪
连接。冷凝器将煤气中的水汽进行冷凝去除,保持煤气?#31245;錚?#24182;将冷凝后的水收集在储水罐
中,在PLC程序控制下定时排水。

用于综合煤气分析的煤气预处理系统还包括控制器,所述控制器用于根据预设程
序或手动操作指令控制第一吹扫管路、第二吹扫管?#20998;?#38400;门的通断,实现第一吹扫管路与
第二吹扫管?#20998;?#38388;进行切换,所述控制器用于根据预设程序或手动操作指令控制第一取样
管路、第二取样管?#20998;?#38400;门的通断,实现两路取样管路取样无缝衔接。两个取样装置定时切
换运行。控制器采用PLC控制器,用于对反吹、取样管路等各部件运行过程进行控制,根据实
际运行需求可对程序进行修改,改动预处理装置控制方式。分析仪对经过预处理装?#29028;?#30340;
煤气成分进行检测,分析煤气中各种气体成分的含量,并将分析的结果通过4~20mA信号送
至中控室上位机,供操作人员查?#30784;?br />

所述气体分配器5设有一个进气口和多个出气口,多个出气口环滤芯2的外周设
置,每个出气口均设有多个喷嘴6与之连通,每个出气口的多个喷嘴6沿滤芯2轴向布置。所
述气体分配器5包括分配器本体,所述分配器本体上设有一个进气口和多个出气口,所述分
配器本体的进气口通过分配器本体内部设有的气体通道分别与各出气口连通。分配器本体
的进气口与出气口分别位于分配器本体的两侧。所述分配器本体的进气口连接有进气管,
分配器本体的各出气口均连接有气体分配管。气体分配管与取样壳体1的端板1b固定连接,
并与位于取样壳体1内腔内的多个喷嘴6连通。各气体分配管与多个喷嘴6的上游端之间通
过接头连接。本实施例的气体分配器5用于将输入的氮气分为四路,分别对过滤芯2不同部
位进行吹扫,防止?#39029;?#36807;多堵塞过滤孔。同一气体分配管连接的多个喷气管的长度不同,分
别对过滤芯2不同部位进行吹扫,喷气管的喷气出口端?#25910;?#24367;状,喷气管的喷气进口端与接
头连接,通过接头与气体分配管连通。本实施例喷气管的喷气出口端呈90度折弯。

所述取样装置上固定有加热装?#29028;?#28201;度传感器,所述温度传感器用于采集取样装
置内部的温度,并将采集的温度信号传递给控制器,所述控制器用于控制加热装置的通电
或?#31995;紓?#23454;现取样装置内部温度的控制,确保滤芯2表面的?#39029;?#20445;持?#31245;?#29366;态,?#25442;?#26495;结在
滤芯2表面,?#26723;?#36807;滤效果,确保氮气反吹?#24065;?#20110;将?#39029;?#28165;洁干净。所述加热装置为加热片
7,所述加热片7固定在取样壳体1的外壁上。所述取样壳体1外设有防护罩8。取样装置内设
有加热装置,确保煤气中的杂?#26102;?#25345;粉末状,取样装置内设有的喷嘴6对滤芯2进行反吹清
洁工作,防止?#39029;?#38271;时间堆积在滤芯2表面,堵塞滤芯2的过滤微孔。反吹与取样工作在两条
管路正常情况下定时交叉进行,如遇特殊情况,通过修改控制程序可实现两条管路同时反
吹或者同时取样。

所述取样壳体1的煤气进口通过取样总管10与煤气主管道连通,所述取样总管10
上设有截止阀9。所述取样总管10用于将煤气引入取样壳体1的内腔。截止阀9采用球阀,用
于检修时用于切断主管道煤气。取样总管10深入煤气主管道内部,将煤气引入取样壳体1内
腔中。所述取样壳体1包括取样筒体1a,所述取样筒体1a设有大圆柱段、小圆柱段和圆锥段,
所述圆锥段位于大圆柱段和小圆柱段之间,所述取样筒体1a的小圆柱段与截止阀9的下游
端连接,截止阀9的上游端与取样总管10连接,所述取样筒体1a的大圆柱段的端头固定有一
端板1b,该端板1b设有中心通孔,所述滤芯2的第一轴端板3位于取样壳体1的端板1b的中心
通孔中,与端板1b固定连接,所述滤芯2的轴心线与取样壳体1的轴心线重合。大圆柱段、圆
锥段、小圆柱?#25105;来?#36830;接。防护罩8为筒状结构,其有一端密封,防护罩8的轴端面设有用于
供取样筒体1a的小圆柱?#26410;?#36807;的过孔,取样筒体1a的小圆柱段伸入防护罩8轴端面的过孔
中与防护罩8轴端面固定连接。取样筒体1a大圆柱段端的端板1b与防护罩8敞口端固定连
接。

所述滤芯2采用筒状结构,所述滤芯2的轴向两端分别设有轴端板3,所述滤芯2轴
向两端设有的轴端板3之间通过长螺栓12固定连接,将滤芯2定位在轴向两端设有的轴端板
3之间。所述滤芯2与轴端板3通过止口定位。所述轴端板3上设有定位凹槽。所述定位凹槽内
设有密封圈。所述滤芯2采用微孔陶瓷材料,过滤煤气中的杂质。所述滤芯2的过滤孔孔径为
0.1微米。优选地,所述取样壳体1的内腔内设有第一滤芯2,所述第一滤芯2的内腔内设有第
二滤芯2,所述第二滤芯2的内腔与煤气出口4相通。第一滤芯2、第二滤芯2形成两级过滤。本
专利还可以根据设置需要设置一级过滤、三级过滤等?#21462;?#25152;述第一滤芯2、第二滤芯2定位在
轴向两端设有的轴端板3之间。第一滤芯2的轴向两端分别插接在两端轴端板3的定位凹槽
中。所述第二滤芯2的一端插接第一轴端板3的定位凹槽中,第二滤芯2的另一端与第二轴端
板3之间设置?#23157;?1,将第二滤芯2定位在第一轴端板3与第二轴端板3之间。所述第一轴端
板3设有煤气出口4,与第二滤芯2的内腔相通。

第一取样管路包括第二电磁换向阀,所述第二电磁换向阀Dd2的第一出口经第一
流量计PL1连接排气口,所述第二电磁换向阀Dd2的第二出口与冷凝器的进口连接,第二电
磁换向阀Dd2的进口与第一取样装置的煤气出口4连接;第二取样管路包括第三电磁换向阀
Dd3,所述第三电磁换向阀Dd3的第一出口经第一流量计PL1连接排气口,所述第三电磁换向
阀Dd3的第二出口与冷凝器的进口连接,第三电磁换向阀Dd3的进口与第二取样装置的煤气
出口4连接;所述第二电磁换向阀Dd2的进口与第一取样装置的煤气出口4之间设有第七电
磁阀Dd7,所述第三电磁换向阀Dd3的进口与第二取样装置的煤气出口4之间设有第八电磁
阀Dd8。第二电磁换向阀Dd2的第二出口、第三电磁换向阀Dd3的第二出口通过第一三通管
ST1与冷凝器的进口连接。第二电磁换向阀Dd2的第一出口、第三电磁换向阀Dd3的第一出口
通过第二三通管ST2与第一流量计PL1的上游端连接。第二电磁换向阀Dd2的进口与第一取
样装置的煤气出口4之间设有第二单向阀DX2,所述第二单向阀DX2的上游端与第一取样装
置的煤气出口4连接,所述第二单向阀DX2的下游端与第二电磁换向阀Dd2的进口连接。第三
电磁换向阀Dd3的进口与第二取样装置的煤气出口4之间设有第三单向阀DX3,所述第三单
向阀DX3的上游端与第二取样装置的煤气出口4连接,所述第三单向阀DX3的下游端与第三
电磁换向阀Dd3的进口连接。所述第一取样装置的气体分配器5的进气口与第一电磁换向阀
Dd1的第一出口连接,所述第二取样装置的气体分配器5的进气口与第一电磁换向阀Dd1的
第二出口连接,第一电磁换向阀Dd1的进口与连接。第一电磁换向阀Dd1的进口与气源之间
设有第一单向阀DX1,所述第一单向阀DX1的上游端与气源连接,所述第一单向阀DX1的下游
端与第一电磁换向阀Dd1的进口连接。

所述冷凝器的出气口与分析仪之间设有第六电磁阀Dd6。第六电磁阀Dd6的下游端
与分析仪之间设有第四单向阀DX4,第四单向阀DX4的下游端与分析仪之间连接有标定单
元。第六电磁阀Dd6的下游端与第四单向阀DX4的上游端连接,第四单向阀DX4的下游端与第
二流量计PL2的上游端连接。第四单向阀DX4的下游端与分析仪之间设有第二流量计PL2。标
定单元设置在第四单向阀DX4的下游端与第二流量计PL2的上游端之间。第二流量计PL2的
下游端与分析仪连接。所述标定单元通过第三三通管ST3连接在第四单向阀DX4的下游端与
第二流量计PL2的上游端之间。所述标定单元设有零点标气口、量程标气口,所述零点标气
口通过第五单向阀DX5、第四电磁阀Dd4与第四三通管ST4的第一端口连接,所述量程标气口
通过第六单向阀DX6、第五电磁阀Dd5与第四三通管ST4的第二端口连接,第四三通管ST4的
第三端口与第三三通管ST3的第一端口连接,第三三通管ST3的第二端口、第三端口分别与
第四单向阀DX4的下游端、第二流量计PL2的上游端连接。

上述煤气预处理系统的控制方法,包括如下步骤:

1)控制开始,控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫。优选地,步骤1)中
控制开始时,将综合煤气引进至第一取样管路通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空
一段时间后控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,将第一取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,
同时控制第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫。

2)如此一段时间后,控制第二吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第二取样
管路通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第二取样管?#26041;?#34892;取样,
将第二取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路取样管路都有煤气进入分析仪,
如此一段时间后,控制第一吹扫管?#26041;?#34892;吹扫,此时第一吹扫管路吹扫,第二取样管路取
样;

3)如此一段时间后,控制第一吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第一取样管路
通过排气口对其内部的气体进?#20449;?#31354;,排空一段时间后控制第一取样管?#26041;?#34892;取样,将第
一取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路取样管路都有煤气进入分析仪,如此
一段时间后,控制第二吹扫管?#26041;?#34892;吹扫,此时第二吹扫管路吹扫,第一取样管路取样;

4)重复步骤2)、3),直至控制结束。

采用本发明的控制方法,本实施例?#26800;?#31532;一取样管路要切换至第二取样管路取样
时,提前20秒控制第二吹扫管路停止吹扫,并将综合煤气引进至第二取样管路对其内部的
氮气进?#20449;?#31354;,然后将第二取样管路内的煤气引入分析仪的进气口,此时两路管道都有煤
气进入分析仪,5秒后关闭第一取样管路取样,控制第一吹扫管?#26041;?#34892;反吹,此时分析系统
的工作状态为第二取样管路取样,第一吹扫管路反吹,每间隔3分钟重复上述动作。

本发明不仅仅局限于上述实施例,在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进
行些许改动的技术方案,应落入本发明的保护?#27573;А?br />

关于本文
本文标题:用于综合煤气分析的煤气预处理系统及其控制方法.pdf
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