專利名稱：一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高爐綜合煤氣連續(xù)分析技術領域，更具體地說，涉及一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)。
背景技術：
高爐操作中檢測爐頂煤氣成分是一項非常重要的工作。準確連續(xù)自動檢測高爐爐頂煤氣中的CO、C02、H2含量，對判斷高爐爐況和設備工作情況，完成高爐高效操作非常重要。爐頂綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)的難點在于樣氣的取樣凈化處理。傳統(tǒng)高爐綜合煤氣分析系統(tǒng)取樣裝置安裝在重力除塵器后面，樣氣處理一般需要經(jīng)過兩個階段:過濾與脫水。即取樣的煤氣在抽氣泵的作用下進入除塵過濾器，經(jīng)過多級除塵，除去大部分灰塵，再經(jīng)過氣水分離器(或干燥器)除去大部分水分，最后經(jīng)過精過濾器進入分析儀器。另外，由于除塵后灰塵量大，需要增加定時N2反吹裝置保證管道暢通(謝永平.高爐綜合煤氣分析成套系統(tǒng).分析儀器，1998，N0.3:28 30 ;用爐頂煤氣成分分析控制高爐操作.冶金譯叢.1995，N0.1:6 7)，現(xiàn)有技術中常用的高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)中，其樣氣預處理系統(tǒng)均需要定時N2反吹，以保證樣氣預處理系 統(tǒng)的管道暢通，這樣使得樣氣預處理系統(tǒng)不能長期連續(xù)穩(wěn)定的工作，這是一直困擾鋼鐵企業(yè)連續(xù)檢測高爐爐頂煤氣的重大難題。目前，國內(nèi)外高爐爐頂煤氣連續(xù)在線分析系統(tǒng)運轉效果好的不多，其主要原因在于樣氣預處理系統(tǒng)過于復雜，維護量大，投資費用高(在國外，預處理系統(tǒng)與煤氣分析儀價格相近)，而且安裝、調試、維護都較復雜，對維護人員技術水平要求也較高，給使用帶來不便。關于高爐爐頂煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)的開發(fā)，已有相關的技術文獻公開，如:王平、李家新、周莉英等人研發(fā)的高爐爐頂綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)能夠為高爐值班室提供連續(xù)在線的高爐煤氣成分分析，取得了較好的應用效果(王平，李家新，周莉英等.高爐爐頂綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)的開發(fā)與應用.鋼鐵，2004，N0.6:6、)，該論文中指出爐頂煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)開發(fā)的難點在于樣氣的凈化處理，具體分析如下:
(I)濕法爐頂煤氣除塵系統(tǒng)樣氣凈化處理難點:馬鋼新I號高爐(有效容積為2545 m3)煤氣清洗采用的是濕式串聯(lián)文氏管系統(tǒng)。重力除塵器出口煤氣含塵量為2.32^3.28 g/m3，煤氣含水量為5%，溫度10(Γ300 V ;二級文氏管出口含塵量為2 4 mg/m3,出口煤氣含水量為6 10 g/m3 (其中含機械水)，溫度為3(Γ60 V (龔義書，丁寶忠，凌紹業(yè)等.馬鋼2500 m3高爐煤氣清洗系統(tǒng)的測試與研究.煉鐵，1996，15(2):26 28)。由于各部位樣氣其含塵、溫度和含水量不一樣，故對其處理與凈化方法也不可能一樣。在重力除塵器出口取樣，取樣管道易結露堵塞，故要對樣氣進行保溫，對取樣管道要進行反吹掃，樣氣除塵負荷重。在二級文氏管出口取樣，主要任務是要除樣氣的水分，其次是除樣氣的含塵。(2)維護工作量:許多取樣裝置與分析儀器在實驗室能用得很好且分析精度較高，但在現(xiàn)場用不了多久就不能正常運轉、分析誤差較大。究其主要原因是系統(tǒng)維護工作量大，對維護人員專業(yè)知識要求高和系統(tǒng)關鍵器件(如電動、氣動閥門、濾芯)壽命短等。(3)對異常爐況的適應性:爐況不正常時爐頂溫度高,爐頂打水多，煤氣含水量增大。故樣氣采集與凈化裝置要能應付煤氣壓力、溫度與含水量波動大等異常情況。但是，該公開的技術文獻中僅介紹了煤氣成分分析系統(tǒng)的框架構成，對于樣氣預處理裝置這一關鍵結構設計，該公開文獻只簡要寫明了工作原理，并未公開具體的結構設計，冶金領域的工作人員無法根據(jù)該文獻的介紹再現(xiàn)該煤氣成分分析系統(tǒng)，本專利的發(fā)明人在該研究論文的基礎上，經(jīng)過長期試驗和分析，改進后重新設計出本發(fā)明的技術方案。此外，通過專利檢索，關于樣氣分析測試的預處理技術已有相關技術方案公開。如，中國專利申請?zhí)?01110217370.7，申請日:2011年7月21日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種用于煙氣過濾、除濕、混合的裝置，該申請案包括煙氣引入管、煙氣引出管、混合腔，整體裝置呈圓筒狀，裝置分成上部分為除濕腔，下部分為混合腔，二者之間設置集水隔板，所述混合腔內(nèi)分別裝煙氣引入管和煙氣引出管穿過除濕腔通向外部，所述煙氣引出管的下部連有過濾腔，混合腔的下部開有放灰口。另:中國專利號ZL201010548826.3，發(fā)明名稱為:煙氣采樣脫水裝置。上述的技術方案在一定程度上對煙氣進行了預處理，但是其結構設計不盡合理，一般都需要采用N2反吹 裝置以保證管道暢通，且維護成本大，不方便使用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術問題
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中高爐爐頂煤氣連續(xù)在線分析系統(tǒng)較為復雜，其煤氣預處理裝置需要增加定時N2反吹裝置保證管道暢通，且價格昂貴的不足，提供了一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，采用本發(fā)明的技術方案，預處理裝置的性能好、價格低、壽命長、維護簡單，符合氣相色譜儀對樣氣質量要求，且煤氣預處理裝置無需進行定時N2反吹操作。技術方案
為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為:
本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，包括煤氣預處理裝置、二次凈化裝置、氣相色譜儀和數(shù)據(jù)處理單元，所述的煤氣預處理裝置底部連接有樣氣取樣管，該樣氣取樣管的插入深度為煤氣管道管徑的1/2 1/3，樣氣取樣管的破口與煤氣流方向相反，所述的煤氣預處理裝置頂部與二次凈化裝置的入口相連，該二次凈化裝置的出口連接至氣相色譜儀，所述的數(shù)據(jù)處理單元與氣相色譜儀相連接，其中:
所述的煤氣預處理裝置，包括柱體、柱帽、樣氣進口、樣氣出口、保溫層和脫水除塵組件，所述的柱體為中空結構且豎直設置，該柱體的底部固連有圓錐體結構的柱帽，所述的柱帽底部設置有樣氣進口，所述的柱體頂部設置有樣氣出口 ；所述的柱體內(nèi)設置有保溫層，該保溫層內(nèi)部設置有脫水除塵組件，所述的脫水除塵組件包括固定套筒、第一夾臂、第二導熱夾臂、樣氣管道、濾芯更換口、致冷片、冷卻水管、傳熱片和電控單元，其中:所述的柱體內(nèi)部豎直設置有樣氣管道，所述的樣氣管道下部穿過固定套筒，該樣氣管道下端與樣氣進口相連通，樣氣管道上端設置有濾芯更換口，該上端與樣氣出口相連通，且該樣氣管道內(nèi)設置有濾芯；所述的樣氣管道的一側安裝有第一夾臂，另一側安裝有第二導熱夾臂，上述的第一夾臂和第二導熱夾臂共同包裹著樣氣管道的外周沿，所述的第二導熱夾臂與致冷片的冷端相接觸，所述的致冷片的熱端與傳熱片的一側相接觸，傳熱片的另一側設置有冷卻水管，上述的致冷片與電控單元相連，該電控單元用于控制致冷片工作。更進一步地，所述的二次凈化裝置為兩端設有端蓋的無縫鋼管，該無縫鋼管內(nèi)部裝有鋼絲清潔球。 更進一步地，所述樣氣管道內(nèi)的濾芯為鋼絲清潔球。更進一步地，所述的第二導熱夾臂和傳熱片的材質為銅質材料。更進一步地，所述的固定套筒和第一夾臂的材質為尼龍材料。有益效果
采用本發(fā)明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
(1)本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其除塵采用濾芯過濾方式，且濾芯位于樣氣管道內(nèi)，煤氣流經(jīng)樣氣管道，灰塵被濾芯過濾，同時致冷片通電致冷，使煤氣中水的溫度降低，從而冷凝脫水，實現(xiàn)了樣氣過濾和脫水一體化，使得灰塵含量由4mg/m3降到0.5mg/m3，水分含量由8g/m3降到0.5g/m3，本發(fā)明關鍵的創(chuàng)新點之一在于:待處理的煤氣經(jīng)過樣氣管道時，灰塵附著在濾芯上，同時制冷脫水冷凝的水也附在濾芯上，使得過濾下來的的灰塵隨著制冷的水一同流向樣氣管道的底部，最終返回到煤氣管道中，這個過程恰巧也是對濾芯的清洗過程，所以本發(fā)明中過濾和脫水一體化的煤氣預處理裝置具有自清洗功能，無需進行定時N2反吹操作，能實現(xiàn)連續(xù)取樣凈化，且結構簡單，安裝方便，只要不斷水、不斷電就能連續(xù)工作，無須人工干預和維護；
(2)本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其樣氣管道內(nèi)的濾芯為鋼絲清潔球，該鋼絲清潔球成本低，只需八個月左右更換一次，與其它價格昂貴(國外，煤氣預處理裝置一般幾萬至數(shù)十萬元)、體積龐大、結構復雜的爐頂煤氣連續(xù)分析預處理裝置相比，本發(fā)明的煤氣預處理裝置成本僅需300(Γ5(ΚΚ)元，且性能好、安裝使用、維護都很方便，系統(tǒng)一次性投資低；
(3)本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其采用取樣與凈化一體化的樣氣預處理裝置，能連續(xù)取樣凈化，處理后樣氣達到氣相色譜儀正常工作的要求，本發(fā)明的煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)對高爐長期穩(wěn)定順行、改善煤氣利用效率、降低焦比具有重要作用，具有顯著的經(jīng)濟效益，是高爐工長不可或缺的監(jiān)測工具。


圖1為本發(fā)明中煤氣預處理裝置的結構示意 圖2為圖1中煤氣預處理裝置的截面 圖3為本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)的構成示意圖。不意圖中的標號說明:
1、樣氣進口 ；2、固定套筒；3、第一夾臂；4、保溫層；5、樣氣管道；6、樣氣出口 ；7、濾芯更換口 ；8、第二導熱夾臂；9、致冷片；10、冷卻水管；11、柱體；12、傳熱片、13、柱帽；14、煤氣管道；15、電控單元；16、二次凈化裝置；17、氣相色譜儀；18、數(shù)據(jù)處理單元。
具體實施例方式為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。實施例1
結合圖3，本實施例一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，包括煤氣預處理裝置(圖中未標號)、二次凈化裝置16、氣相色譜儀17和數(shù)據(jù)處理單元18，所述的煤氣預處理裝置底部連接有樣氣取樣管，為獲取有代表性的煤氣樣，該樣氣取樣管的插入深度為煤氣管道14管徑的1/2^1/3均可，本實施例中的樣氣取樣管由五根直徑為50mm的無縫鋼管并列組成，樣氣取樣管的破口與煤氣流方向相反(如圖3所示)，所述的煤氣預處理裝置頂部與二次凈化裝置16的入口相連，該二次凈化裝置16的出口連接至氣相色譜儀17，所述的數(shù)據(jù)處理單元18與氣相色譜儀17相連接。本實施例中的二次凈化裝置16為兩端設有端蓋的無縫鋼管，該無縫鋼管內(nèi)部裝有鋼絲清潔球，鋼絲清潔球作為濾芯制備而成的二次凈化裝置16具有良好的二次凈化效果，能進一步為樣氣除塵。如圖1和圖2所示，本實施例中的煤氣預處理裝置，包括柱體11、柱帽13、樣氣進口 1、樣氣出口 6、保溫層4和脫水除塵組件，所述的柱體11為中空結構且豎直設置，該柱體11的底部固連有圓錐體結構的柱帽13，所述的柱帽13底部設置有樣氣進口 1，該樣氣進口I用于連接樣氣取樣管，所述的柱體11頂部設置有樣氣出口 6，從該樣氣出口 6出來的樣氣進入二次凈化裝置16進一步除塵。在本實施例中，中空結構的柱體11內(nèi)設置有保溫層4，該保溫層4內(nèi)部設置有脫水除塵組件，該脫水除塵組件包括固定套筒2、第一夾臂3、第二導熱夾臂8、樣氣管道5、 濾芯更換口 7、致冷片9、冷卻水管10、傳熱片12和電控單元15，其中:柱體11內(nèi)部豎直設置有樣氣管道5，所述的樣氣管道5下部穿過固定套筒2，固定套筒2的材質為尼龍材料，該固定套筒2對樣氣管道5起固定支撐作用，樣氣管道5下端與樣氣進口 I相連通，樣氣管道5上端設置有濾芯更換口 7，且樣氣管道5的上端與樣氣出口 6相連通，該樣氣管道5內(nèi)設置有濾芯，本實施例中的濾芯采用鋼絲清潔球，即具體實施時，將多個鋼絲清潔球從濾芯更換口 7塞入樣氣管道5則構成濾芯。本實施例中的樣氣管道5的一側安裝有第一夾臂3，另一側安裝有第二導熱夾臂8 (如圖2所示)，上述的第一夾臂3和第二導熱夾臂8共同包裹著樣氣管道5的外周沿，值得說明的是:本實施例中的第一夾臂3和第二導熱夾臂8分別包裹樣氣管道5外周沿的一半，且第二導熱夾臂8的材質為銅質材料，第一夾臂3的材質為尼龍材料，實驗證明這種結構有利于提高樣氣管道5內(nèi)的煤氣流冷凝效果，且成本最低。此外，第二導熱夾臂8與致冷片9的冷端相接觸，所述的致冷片9的熱端與傳熱片12的一側相接觸，傳熱片12的另一側設置有冷卻水管10，該冷卻水管10用于將致冷片9熱端的熱量及時帶出煤氣預處理裝置，本實施例中的傳熱片12的材質為銅質材料，上述的致冷片9與電控單元15相連，該電控單元15用于控制致冷片9工作。本實施例中的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)在使用過程中，煤氣流經(jīng)過樣氣管道5內(nèi)的鋼絲清潔球時，灰塵附著在鋼絲清潔球上，同時，致冷片9冷凝的作用使得煤氣流中的水分冷凝為水滴，該水滴也附著于鋼絲清潔球上，由于整個樣氣管道5豎直設置，水滴因重力的原因流向樣氣管道5的底端，在此過程中，水滴將附著在鋼絲清潔球上的灰塵帶走，一起返回到高爐煤氣管道14中，水滴可以起到清潔鋼絲清潔球的作用，整個過程實現(xiàn)了煤氣預處理裝置的自清洗功能，使得本發(fā)明的煤氣預處理裝置無需進行定時N2反吹操作，能實現(xiàn)連續(xù)取樣凈化，再經(jīng)過二次凈化裝置16處理后的樣氣即可進入氣相色譜儀17分析。針對本發(fā)明中的煤氣預處理裝置進行實驗分析，煤氣流經(jīng)過該煤氣預處理裝置處理后，灰塵含量由4mg/m3降到0.5mg/m3,水分含量由8g/m3降到0.5g/m3,處理效果顯著。本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了連續(xù)在線提供高爐爐頂煤氣成分，與人工取樣化驗相比，具有實時性、連續(xù)性、準確直觀等優(yōu)點，對高爐工長及時判斷爐況、調節(jié)爐況、監(jiān)測噴煤、判斷冷卻器漏水以及輔助熱風工燒好熱風爐等都有極大幫助。該高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)不僅分析準確，結構簡單，維護量小，而且投資少，運行穩(wěn)定，對高爐長期穩(wěn)定順行、改善煤氣利用效率、降低焦比等具有重要作用，具有顯著的經(jīng)濟效益。
以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例， 均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，包括煤氣預處理裝置、二次凈化裝置(16)、氣相色譜儀(17)和數(shù)據(jù)處理單元(18)，其特征在于:所述的煤氣預處理裝置底部連接有樣氣取樣管，該樣氣取樣管的插入深度為煤氣管道(14)管徑的1/2 1/3，樣氣取樣管的破口與煤氣流方向相反，所述的煤氣預處理裝置頂部與二次凈化裝置(16)的入口相連，該二次凈化裝置(16)的出口連接至氣相色譜儀(17)，所述的數(shù)據(jù)處理單元(18)與氣相色譜儀(17)相連接，其中: 所述的煤氣預處理裝置，包括柱體(11)、柱帽(13)、樣氣進口(I)、樣氣出口(6)、保溫層(4)和脫水除塵組件，所述的柱體(11)為中空結構且豎直設置，該柱體(11)的底部固連有圓錐體結構的 柱帽(13)，所述的柱帽(13)底部設置有樣氣進口(1)，所述的柱體(11)頂部設置有樣氣出口(6);所述的柱體(11)內(nèi)設置有保溫層(4)，該保溫層(4)內(nèi)部設置有脫水除塵組件，所述的脫水除塵組件包括固定套筒(2)、第一夾臂(3)、第二導熱夾臂(8)、樣氣管道(5)、濾芯更換口(7)、致冷片(9)、冷卻水管(10)、傳熱片(12)和電控單元(15)，其中:所述的柱體(11)內(nèi)部豎直設置有樣氣管道(5)，所述的樣氣管道(5)下部穿過固定套筒(2),該樣氣管道(5)下端與樣氣進口( I)相連通，樣氣管道(5)上端設置有濾芯更換口(7)，該上端與樣氣出口(6)相連通，且該樣氣管道(5)內(nèi)設置有濾芯；所述的樣氣管道(5)的一側安裝有第一夾臂(3)，另一側安裝有第二導熱夾臂(8)，上述的第一夾臂(3)和第二導熱夾臂(8)共同包裹著樣氣管道(5)的外周沿，所述的第二導熱夾臂(8)與致冷片(9)的冷端相接觸，所述的致冷片(9)的熱端與傳熱片(12)的一側相接觸，傳熱片(12)的另一側設置有冷卻水管(10)，上述的致冷片(9)與電控單元(15)相連，該電控單元(15)用于控制致冷片(9)工作。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述的二次凈化裝置(16)為兩端設有端蓋的無縫鋼管，該無縫鋼管內(nèi)部裝有鋼絲清潔球。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述樣氣管道(5)內(nèi)的濾芯為鋼絲清潔球。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二導熱夾臂(8)和傳熱片(12)的材質為銅質材料。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述的固定套筒(2)和第一夾臂(3)的材質為尼龍材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)，屬于高爐煤氣連續(xù)分析技術領域。本發(fā)明中煤氣預處理裝置頂部與二次凈化裝置的入口相連，二次凈化裝置的出口連接至氣相色譜儀，數(shù)據(jù)處理單元與氣相色譜儀相連接，煤氣預處理裝置包括柱體、柱帽、樣氣進口、樣氣出口、保溫層和脫水除塵組件，柱帽底部設置有樣氣進口，柱體頂部設置有樣氣出口，柱體內(nèi)設置有保溫層，該保溫層內(nèi)部設置有脫水除塵組件，脫水除塵組件包括固定套筒、第一夾臂、第二導熱夾臂、樣氣管道、濾芯更換口、致冷片、冷卻水管、傳熱片和電控單元。本發(fā)明中的煤氣預處理裝置處理后的樣氣能達到氣相色譜儀正常工作的要求，該系統(tǒng)對高爐長期穩(wěn)定順行、改善煤氣利用效率等具有重要作用。
文檔編號C21B7/24GK103225006SQ20131011399
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權日2013年4月3日
發(fā)明者王平, 李家新, 周莉英, 龍紅明 申請人:安徽工業(yè)大學