專利名稱：一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐綜合煤氣連續(xù)分析技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置。
背景技術(shù)：
高爐操作中檢測(cè)爐頂煤氣成分是一項(xiàng)非常重要的工作。準(zhǔn)確連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)高爐爐頂煤氣中的CO、C02、H2含量，對(duì)判斷高爐爐況和設(shè)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(diǎn)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(guò)兩個(gè)階段:過(guò)濾與脫水。即取樣的煤氣在抽氣泵的作用下進(jìn)入除塵過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)多級(jí)除塵，除去大部分灰塵，再經(jīng)過(guò)氣水分離器(或干燥器)除去大部分水分，最后經(jīng)過(guò)精過(guò)濾器進(jìn)入分析儀器。另外，由于除塵后灰塵量大，需要增加定時(shí)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(shù)中常用的高爐綜合煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)中，其樣氣預(yù)處理系統(tǒng)均需要定時(shí)凡反吹，以保證樣氣預(yù) 處理系統(tǒng)的管道暢通，這樣使得樣氣預(yù)處理系統(tǒng)不能長(zhǎng)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(cè)高爐爐頂煤氣的重大難題。目前，國(guó)內(nèi)外高爐爐頂煤氣連續(xù)在線分析系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效果好的不多，其主要原因在于樣氣預(yù)處理系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，維護(hù)量大，投資費(fèi)用高(在國(guó)外，預(yù)處理系統(tǒng)與煤氣分析儀價(jià)格相近)，而且安裝、調(diào)試、維護(hù)都較復(fù)雜，對(duì)維護(hù)人員技術(shù)水平要求也較高，給使用帶來(lái)不便。
關(guān)于高爐爐頂煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，已有相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)公開(kāi)，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?yàn)楦郀t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(yīng)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(kāi)發(fā)與應(yīng)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(kāi)發(fā)的難點(diǎn)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(diǎn):馬鋼新I號(hào)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(jí)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(jī)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(cè)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(duì)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(jié)露堵塞，故要對(duì)樣氣進(jìn)行保溫，對(duì)取樣管道要進(jìn)行反吹掃，樣氣除塵負(fù)荷重。在二級(jí)文氏管出口取樣，主要任務(wù)是要除樣氣的水分，其次是除樣氣的含塵。
(2)維護(hù)工作量:許多取樣裝置與分析儀器在實(shí)驗(yàn)室能用得很好且分析精度較高，但在現(xiàn)場(chǎng)用不了多久就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、分析誤差較大。究其主要原因是系統(tǒng)維護(hù)工作量大，對(duì)維護(hù)人員專業(yè)知識(shí)要求高和系統(tǒng)關(guān)鍵器件(如電動(dòng)、氣動(dòng)閥門、濾芯)壽命短等。
(3)對(duì)異常爐況的適應(yīng)性:爐況不正常時(shí)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(yīng)付煤氣壓力、溫度與含水量波動(dòng)大等異常情況。
但是，該公開(kāi)的技術(shù)文獻(xiàn)中僅介紹了煤氣成分分析系統(tǒng)的框架構(gòu)成，對(duì)于樣氣預(yù)處理裝置這一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該公開(kāi)文獻(xiàn)只簡(jiǎn)要寫明了工作原理，并未公開(kāi)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，冶金領(lǐng)域的工作人員無(wú)法根據(jù)該文獻(xiàn)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(chǔ)上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)和分析，改進(jìn)后重新設(shè)計(jì)出本發(fā)明的技術(shù)方案。
此外，通過(guò)專利檢索，關(guān)于樣氣分析測(cè)試的預(yù)處理技術(shù)已有相關(guān)技術(shù)方案公開(kāi)。如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110217370.7，申請(qǐng)日:2011年7月21日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種用于煙氣過(guò)濾、除濕、混合的裝置，該申請(qǐng)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(shè)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(guò)除濕腔通向外部，所述煙氣引出管的下部連有過(guò)濾腔，混合腔的下部開(kāi)有放灰口。另:中國(guó)專利號(hào)ZL201010548826.3，發(fā)明名稱為:煙氣采樣脫水裝置。上述的技術(shù)方案在一定程度上對(duì)煙氣進(jìn)行了預(yù)處理，但是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(hù)成本大，不方便使用。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中高爐爐頂煤氣連續(xù)在線分析的煤氣預(yù)處理裝置較為復(fù)雜，需要增加定時(shí)N2反吹裝置保證管道暢通，且價(jià)格昂貴的不足，提供了一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，預(yù)處理裝置的性能好、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單，符合氣相色譜儀對(duì)樣氣質(zhì)量要求，且無(wú)需進(jìn)行定時(shí)N2反吹操作。
技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為: 本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，包括柱體、柱帽、樣氣進(jìn)口和樣氣出口，還包括保溫層和脫水除塵組件，所述的柱體為中空結(jié)構(gòu)且豎直設(shè)置，該柱體的底部固連有圓錐體結(jié)構(gòu)的柱帽，所述 的柱帽底部設(shè)置有樣氣進(jìn)口，所述的柱體頂部設(shè)置有樣氣出口 ；所述的柱體內(nèi)設(shè)置有保溫層，該保溫層內(nèi)部設(shè)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(dǎo)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(shè)置有樣氣管道，所述的樣氣管道下部穿過(guò)固定套筒，該樣氣管道下端與樣氣進(jìn)口相連通，樣氣管道上端設(shè)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(shè)置有濾芯；所述的樣氣管道的一側(cè)安裝有第一夾臂，另一側(cè)安裝有第二導(dǎo)熱夾臂，上述的第一夾臂和第二導(dǎo)熱夾臂共同包裹著樣氣管道的外周沿，所述的第二導(dǎo)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(cè)相接觸，傳熱片的另一側(cè)設(shè)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(jìn)一步地，所述樣氣管道內(nèi)的濾芯為鋼絲清潔球。
更進(jìn)一步地，所述的第二導(dǎo)熱夾臂和傳熱片的材質(zhì)為銅質(zhì)材料。
更進(jìn)一步地，所述的固定套筒和第一夾臂的材質(zhì)為尼龍材料。
有益效果 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)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)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，其除塵采用濾芯過(guò)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(guò)濾，同時(shí)致冷片通電致冷，使煤氣中水的溫度降低，從而冷凝脫水，實(shí)現(xiàn)了樣氣過(guò)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(guān)鍵的創(chuàng)新點(diǎn)之一在于:待處理的煤氣經(jīng)過(guò)樣氣管道時(shí)，灰塵附著在濾芯上，同時(shí)制冷脫水冷凝的水也附在濾芯上，使得過(guò)濾下來(lái)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(gè)過(guò)程恰巧也是對(duì)濾芯的清洗過(guò)程，所以本發(fā)明中過(guò)濾和脫水一體化的煤氣預(yù)處理裝置具有自清洗功能，無(wú)需進(jìn)行定時(shí)N2反吹操作，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)取樣凈化，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，只要不斷水、不斷電就能連續(xù)工作，無(wú)須人工干預(yù)和維護(hù)； (2)本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，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(gè)月左右更換一次，與其它價(jià)格昂貴(國(guó)外，煤氣預(yù)處理裝置一般幾萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)元)、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的爐頂煤氣連續(xù)分析預(yù)處理裝置相比，本發(fā)明的煤氣預(yù)處理裝置成本僅需300(Γ5000元，且性能好、安裝使用、維護(hù)都很方便，系統(tǒng)一次性投資低。


圖1為本發(fā)明的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中煤氣預(yù)處理裝置的截面圖。
示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明: 1、樣氣進(jìn)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(dǎo)熱夾臂；9、致冷片；10、冷卻水管；11、柱體；12、傳熱片、13、柱帽。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
實(shí)施例1 結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，包括柱體11、柱帽13、樣氣進(jìn)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(jié)構(gòu)且豎直設(shè)置，該柱體11的底部固連有圓錐體結(jié)構(gòu)的柱帽13，所述的柱帽13底部設(shè)置有樣氣進(jìn)口 I，該樣氣進(jìn)口 I用于插入高爐煤氣管道將煤氣流取樣并引入本發(fā)明的煤氣預(yù)處理裝置，所述的柱體11頂部設(shè)置有樣氣出口 6，從該樣氣出口 6出來(lái)的樣氣即可進(jìn)入煤氣分析儀。
在本實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)的柱體11內(nèi)設(shè)置有保溫層4，該保溫層4內(nèi)部設(shè)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(dǎo)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(圖中未示出)，其中:柱體11內(nèi)部豎直設(shè)置有樣氣管道5，所述的樣氣管道5下部穿過(guò)固定套筒2，固定套筒2的材質(zhì)為尼龍材料，該固定套筒2對(duì)樣氣管道5起固定支撐作用，樣氣管道5下端與樣氣進(jìn)口 I相連通，樣氣管道5上端設(shè)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(shè)置有濾芯，本實(shí)施例中的濾芯采用鋼絲清潔球，即具體實(shí)施時(shí)，將多個(gè)鋼絲清潔球從濾芯更換口 7塞入樣氣管道5則構(gòu)成濾芯。本實(shí)施例中的樣氣管道5的一側(cè)安裝有第一夾臂3，另一側(cè)安裝有第二導(dǎo)熱夾臂8 (如圖2所示)，上述的第一夾臂3和第二導(dǎo)熱夾臂8共同包裹著樣氣管道5的外周沿，值得說(shuō)明的是:本實(shí)施例中的第一夾臂3和第二導(dǎo)熱夾臂8分別包裹樣氣管道5外周沿的一半，且第二導(dǎo)熱夾臂8的材質(zhì)為銅質(zhì)材料，第一夾臂3的材質(zhì)為尼龍材料，實(shí)驗(yàn)證明這種結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(cè)相接觸，傳熱片12的另一側(cè)設(shè)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(shí)帶出煤氣預(yù)處理裝置，本實(shí)施例中的傳熱片12的材質(zhì)為銅質(zhì)材料，上述的致冷片9與電控單元相連，該電控單元用于控制致冷片9工作。
本實(shí)施例中的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置在使用過(guò)程中，煤氣流經(jīng)過(guò)樣氣管道5內(nèi)的鋼絲清潔球時(shí)，灰塵附著在鋼絲清潔球上，同時(shí)，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(gè)樣氣管道5豎直設(shè)置，水滴因重力的原因流向樣氣管道5的底端，在此過(guò)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中，水滴可以起到清潔鋼絲清潔球的作用，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了煤氣預(yù)處理裝置的自清洗功能，使得本發(fā)明的煤氣預(yù)處理裝置無(wú)需進(jìn)行定時(shí)N2反吹操作，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)取樣凈化，且處理后的樣氣符合氣相色譜儀對(duì)樣氣質(zhì)量要求。實(shí)驗(yàn)得知，煤氣流經(jīng)過(guò)本實(shí)施例的煤氣預(yù)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。
以上示意性 的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，包括柱體(11)、柱帽(13)、樣氣進(jìn)口(I)和樣氣出口(6)，其特征在于:還包括保溫層(4)和脫水除塵組件，所述的柱體(11)為中空結(jié)構(gòu)且豎直設(shè)置，該柱體(11)的底部固連有圓錐體結(jié)構(gòu)的柱帽(13)，所述的柱帽(13)底部設(shè)置有樣氣進(jìn)口(1)，所述的柱體(11)頂部設(shè)置有樣氣出口(6)； 所述的柱體(11)內(nèi)設(shè)置有保溫層(4)，該保溫層(4)內(nèi)部設(shè)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(dǎo)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，其中:所述的柱體(11)內(nèi)部豎直設(shè)置有樣氣管道(5)，所述的樣氣管道(5)下部穿過(guò)固定套筒(2)，該樣氣管道(5)下端與樣氣進(jìn)口( I)相連通，樣氣管道(5 )上端設(shè)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(shè)置有濾芯；所述的樣氣管道(5)的一側(cè)安裝有第一夾臂(3)，另一側(cè)安裝有第二導(dǎo)熱夾臂(8)，上述的第一夾臂(3)和第二導(dǎo)熱夾臂(8)共同包裹著樣氣管道(5)的外周沿，所述的第二導(dǎo)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(cè)相接觸，傳熱片(12)的另一側(cè)設(shè)置有冷卻水管(10)，上述的致冷片(9 )與電控單元相連，該電控單元用于控制致冷片(9 )工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，其特征在于:所述樣氣管道(5)內(nèi)的濾芯為鋼絲清潔球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的第二導(dǎo)熱夾臂(8)和傳熱片(12)的材質(zhì)為銅質(zhì)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的固 定套筒(2)和第一夾臂(3)的材質(zhì)為尼龍材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高爐綜合煤氣連續(xù)分析樣氣取樣的煤氣預(yù)處理裝置，屬于高爐煤氣連續(xù)分析技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括柱體、柱帽、樣氣進(jìn)口、樣氣出口、保溫層和脫水除塵組件，脫水除塵組件包括固定套筒、第一夾臂、第二導(dǎo)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，柱體內(nèi)部豎直設(shè)置有樣氣管道，樣氣管道下端與樣氣進(jìn)口相連通，樣氣管道上端與樣氣出口相連通，該樣氣管道內(nèi)設(shè)置有濾芯，樣氣管道的一側(cè)安裝有第一夾臂，另一側(cè)安裝有第二導(dǎo)熱夾臂，第一夾臂和第二導(dǎo)熱夾臂共同包裹著樣氣管道的外周沿，第二導(dǎo)熱夾臂與致冷片的冷端相接觸。本發(fā)明處理后的樣氣符合氣相色譜儀對(duì)樣氣質(zhì)量要求，且無(wú)需進(jìn)行定時(shí)N2反吹操作。
文檔編號(hào)C21B7/22GK103215401SQ20131011425
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者王平, 李家新, 周莉英, 龍紅明 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)