CN102564820A - 全自动样气安全处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体分析领域，特别适用于高粉尘、高温、高油雾、高水分、高中压条件或者低压条件领域的安全型全自动样气安全处理装置，包括样气引入管、样气水冷器、样气分离器和自动排污器与排污口，样气引入管与水冷器之间、样气水冷器与清洁样气出口之间、冷却水入口截止阀和三通之间、冷却水入口管路三通和自动排污器之间、样气分离器和自动排污器之间均设有电磁阀开关。本发明的优点在于当水冷器发生带压样气泄漏时，列管式双节流膨胀水冷器中的冷却水出口中，电导传感器的电导输出值发生重大变化。此变化经电导仪变送器传送至PLC，PLC控制相关电磁阀联锁，有效避免在线分析成套系统中的分析结果严重失真。

Description

全自动样气安全处理装置

技术领域

本发明涉及气体分析领域，是适用于石油化工、天然气化工、煤化工、冶金、制药、环境保护等防爆现场，特别适用于高粉尘、高温、高油雾、高水分、高中压条件或者低压条件领域的安全型全自动样气安全处理装置。

背景技术

现有的样气处理装置中，广泛使用的水冷器冷却样气，若在较高压力下应用过程中或因部件质量问题、或在检修除垢过程中、或在长期使用中会不可避免产生泄漏，一旦发生泄漏，造成在线分析数据产生严重失真，导致工艺生产误操作。若样气本身含有可燃性、有毒气体，随冷却水排放至地沟的可燃有毒气体给生产装置造成严重安全隐患。若这类气体进入流动循环使用的冷却水网路中、给生产装置直接造成重大安全事故和人身安全事故。给企业造成极其严重的后果。

高温高压高水含量下的样气中，若夹带大量的粉尘，极易堵塞样气管路，造成在线分析中断，这类气体采用一般过滤方法和反吹技术往往不能满足使用要求。

高温下夹带大量粉尘的样气，经水冷器冷却后的样气中，凝析出大量液态水分，采用自动安全排污器进行水气分离，可对水分进行安全排污。若样气本身压力较高，选用能耐压力较高的自动排污器，对冷凝析出的液体进行安全排污。它的工作原理是采用一个杠杆支撑的不锈钢圆球，在无水情况下，气体通过杠杆在此被封闭。一旦有水时，圆球借助于水的浮力，水通过排污口进行自动排放。当水排尽后，圆球恢复原状，阻止气体从此通道排出。样气中的大量粉尘一旦涌入自动排污器，将会造成排水通道堵塞，而不能正常排放。一旦此通道被堵塞，样气处理装置中其他处理部件均不能正常工作。将很快导致出口的清洁样气夹带大量粉尘，并堵塞出口管道，样气处理装置很快会被迫停运。

而在某些低压环境的实际工作状况下，现有的样气安全处理装置也存在易泄漏以及排污易堵塞、不能正常排放的问题。

如申请号为200810069516.6，申请日为2008年3月25日，名称为“本安型样气处理系统”的发明专利申请，该发明技术方案公开了一种本安型样气处理系统，包括样气采集装置和样气处理装置。样气采集装置包括可拆式取样探头和气动采样泵,所述样气处理装置包括水冷却除水装置、自洁式样气过滤器和渗透式样气干燥器。所述可拆式取样探头、水冷却除水装置、自洁式样气过滤器、渗透式样气干燥器和气动采样泵按顺序依次连接。虽然上述发明专利对于探头、水冷装置和样气过滤器做出了结构和连接方式上的改变，但是没有对广泛存在的样气处理装置、水冷装置如果发生泄漏，以及样气处理装置中被粉尘堵塞的问题进行解决。

发明内容

具有带压的样气，若水含量高，需通过水冷器或其他冷却装置对样气进行冷却，特别是对高温、高压、高粉尘、高水分油污样气进行冷却的水冷器或其他冷却装置，或因质量问题、或在检修除垢过程中、或在长期使用中产生泄漏和气路被堵塞广泛存在，而至今未能有效解决的问题，现提出一种安全性能高，可避免样气泄漏和堵塞的全自动样气安全处理装置。

本发明所采用的技术方案如下：

一种全自动样气安全处理装置，包括样气引入管、样气水冷器、样气分离器和自动排污器与排污口，上述各部分依次连通。样气水冷器连接有清洁样气出口，样气分离器还连接有去火炬燃烧排放管的快速回路。样气水冷器设置有冷却水入口管和冷却水出口管，其特征在于：所述样气引入管与水冷器之间、样气水冷器与清洁样气出口之间、冷却水入口截止阀和三通之间、冷却水入口管路三通和自动排污器之间、样气分离器和自动排污器之间均设有电磁阀开关。冷却水出口处设有电导仪传感器，电导仪传感器与电导仪变送器相连、电导仪变送器与可编程逻辑控制器PLC通过电缆相连。

自动排污器的第一种方案为所述自动排污器，包括壳体，壳体上端开有进水口，壳体下端设有排污口，进水口向壳体内延伸设置有进水管，进水管的下端接近但高于壳体底端内表面。所述壳体内还设有出水管，出水管的直径为Φ6-Φ14mm，出水管的上端接近但低于壳体上端内表面，出水管下端通过壳体下端设置的排污口伸出壳体，出水管下端连接有球阀或可控防爆电磁阀；所述壳体底端还设有清洗口，清洗口连接有清洗口堵头。

自动排污器的第二种方案为所述自动排污器设置有入水口和出水口，入水口和出水口之间设置有采用杠杆支撑的不锈钢圆球。

所述水冷器为列管式双节流膨胀水冷器，所述水冷器部件内设置有并列列管，列管上下设置有节流膨胀腔体。

所述样气水冷器下端的冷却水入口管路串接有冷却水截止阀、电磁阀、三通，再连水冷器本体。设置的三通另一端通过电磁阀与自动排污器相连。 

所述由PLC控制的电磁阀有五个，通过PLC设定逻辑控制程序所述电磁阀，分别控制样气在正常的运行入出、自动排污器的定时冲洗、冷却水的进入和切断、样气分离器和自动排污器之间对排放带液粉尘的样气通断。

所述样气水冷器与样气分离器之间设有针阀。

所述样气引入管尺寸为φ1/4″～1″。

所述列管式双节流膨胀水冷器规格为φ100～φ500，列管式双节流膨胀水冷器内的水冷却不锈钢列管规格为φ1/4″~φ1/2″。

    本发明的优点在于：

1、当水冷器发生带压样气泄漏时，列管式双节流膨胀水冷器中的冷却水出口中，电导传感器的电导输出值发生重大变化。此变化经电导仪变送器传送至PLC，PLC控制相关电磁阀联锁，有效避免在线分析成套系统中的分析结果严重失真。否则将导致人工调节工艺失误，由计算机闭环控制工艺严重失衡，甚至引起工艺联锁可怕后果，给生产造成重大损失。此装置可有效避免因泄漏引发的灾难性后果。

2、自动排污器可有效实现水气、油污、粉尘和样气分离。

3、采用列管式双节流膨胀水冷器，在狭小的空间内可将高温样气进行充分冷却。在双节流膨胀腔体结构中，通过物理方法，可将样气进一步冷却，减少冷却水耗量。

4、当自动排污器被过多粉尘堵住时，通过冷却水入水管上的三通引出一路冷却水经电磁阀进入自动排污器中，根据粉尘含量的多少，通过PLC控制电磁阀周期性向自动排污器冲水，将沉积在此的粉尘自动排放出，确保排放粉尘水通道畅通，实现全自动样气处理长周期安全运行。

5、第一种方案的自动排污器适用于压力高于水压的低压样气、第二种方案的自动排污器适用于高粉尘、高温、高油雾、高水分、高中压环境。

附图说明    

图1为本发明结构示意图。

图2为实施例1自动排污器结构示意图。

附图中为1样气引入管、2第一电磁阀、3样气水冷器；4水冷却不锈钢列管、5第二电磁阀、6清洁样气出口、7针阀、8样气分离器、9去火炬燃烧排放管、10第三电磁阀、11自动排污器、12排污口、13冷却水入口管、14冷却水第一截止阀、15第四电磁阀、16三通、17第五电磁阀、18冷却水第二截止阀、 19冷却水出口、20电导仪传感器、21电导仪变送器、22PLC、23进水口、24进水管、25壳体、26清洗口堵头、27出水管、28球阀。

具体实施方式

实施例1

全自动样气安全处理装置，包括样气引入管1、样气水冷器3、 针阀7、样气分离器8和自动排污器11与排污口12，上述各部分依次连通，样气水冷器3连接有清洁样气出口6，样气分离器8还连接有去火炬燃烧排放管9的快速回路，样气水冷器3还设置有冷却水入口管13和冷却水出口19，所述样气引入管1与样气水冷器3之间设置有第一电磁阀、样气水冷器3与清洁样气出口6之间设置有第二电磁阀、冷却水入口第一截止阀14和三通16之间设置有第四电磁阀、冷却水入口管13串接的通路三通16和自动排污器11之间设置有第五电磁阀、样气分离器8和自动排污器11之间设有电磁阀三，冷却水出口19处设有电导仪传感器20，电导仪传感器20与电导仪变送器21相连、电导仪变送器21与可编程逻辑控制器PLC22通过电缆相连。

样气水冷器3为列管式双节流膨胀水冷器，所述水冷器部件内设置有并列列管，列管上下设置有节流膨胀腔体。样气水冷器3与冷却水入口管13之间串接有冷却水第一截止阀14、第四电磁阀15、三通16。三通16另一端通过第五电磁阀17与自动排污器11相连。由PLC22控制的电磁阀有五个，通过PLC22设定逻辑控制所述电磁阀，分别控制样气在正常的运行入出电磁阀2、电磁阀5、自动排污器11的定时冲洗的第五电磁阀17和冷却水第一截止阀14的进入和切断。样气水冷器3与样气分离器8之间设有针阀7。样气引入管1尺寸为φ1/4″～1″。列管式双节流膨胀水冷器规格为φ100～φ500，列管式双节流膨胀水冷器内的水冷却不锈钢列管4规格为φ1/4″~φ1/2″。

自动排污器11包括壳体25，壳体25上端开有进水口23，壳体25下端设有排污口12，进水口23向壳体25内延伸设置有进水管24，进水管24的下端接近但高于壳体25底端内表面，所述壳体25内还设有出水管27，出水管27的直径为Φ6-Φ14mm.，出水管27的上端接近但低于壳体25上端内表面，出水管27下端通过壳体25下端设置的排污口12伸出壳体25，出水管27下端连接有球阀28或可控防爆电磁阀；所述壳体25底端还设有清洗口堵头26，清洗口堵头26连接有清洗密封螺帽。

大于水压的低压样气经φ1/2″~φ1″引入管1，经第一电磁阀2引入列管式双节流膨胀水冷器中，样气进入节流膨胀上腔体后，样气进入列管4中，在列管外流动冷却水冷却状态下，被冷却样气中的水分、油雾被冷凝析出，在重力作用下冷凝析出液将样气中大量粉尘流入列管式双节流膨胀水冷器下腔体。清洁样气向上流动，通过第二电磁阀5被送出，供样气进一步净化处理。夹带大量粉尘的冷凝液和样气再通过可控排放针阀7后，进入样气分离器8中，夹带粉尘的冷凝液和样气在此进行分离，样气经可控排放针阀7将排放样气引入生产装置中的火炬回路管网中燃烧。在样气分离器8中被分离出来的水分油污和粉尘通过第三电磁阀10引入自动排污器11中，再通过排放口12排出。

冷却水入口管13通过冷却水第一截止阀14再经第四电磁阀15后，经三通16引入列管式双节流膨胀水冷器3中对列管中的样气进行冷却，冷却水出口19经过冷却水第二截止阀18排放至地沟或进入冷却水管网循环流动使用，或进行冷却水回收。在冷却水排放出口孔19下端设有一个电导变送器20的传感器，用于检测冷却水的水质。列管式双节流膨胀水冷器的样气在使用中若发生泄漏，电导变送器20电导值发生变化，若样气中含有可燃性有毒气性气体，此可燃有毒气体无论随冷却水排放至地沟将给生产装置造成重大安全隐患，若样气随着循环使用的冷却水进入生产装置的管网中，这些可燃性有毒气体随循环冷却水流向至各生产设备中，将给生产装置造成重大安全和毒害事故。此电导仪的变化量通过电导仪变送器21传送至PLC22，PLC22及时将异常变动事故信息传送到DCS和中央控制室中发出安全报警信息，避免重大安全事故发生。同时PLC22及时联锁及时发出指令使第一电磁阀2、5、10、15截止，防止重大安全事故和中毒事故发生。

实施例2

全自动样气安全处理装置，包括样气引入管1、样气水冷器3、样气分离器8和自动排污器11与排污口12，上述各部分依次连通，样气水冷器3连接有清洁样气出口6，样气分离器8还连接有去火炬燃烧排放管9的快速回路，样气水冷器3还设置有冷却水入口管13和冷却水出口19，所述样气引入管1与样气水冷器3之间设置有第一电磁阀2、样气水冷器3与清洁样气出口6之间设置有第二电磁阀5、冷却水入口第一截止阀14和三通16之间设置有第四电磁阀15、冷却水入口管13串接通路三通16和自动排污器11之间设置有第五电磁阀17、样气分离器8和自动排污器11之间设有第三电磁阀10，冷却水出口19处设有电导仪传感器20，电导仪传感器20与电导仪变送器21相连、电导仪变送器21与可编程逻辑控制器PLC22通过电缆相连。

样气水冷器3为列管式双节流膨胀水冷器，所述水冷器部件内设置有并列列管，列管上下设置有节流膨胀腔体。样气水冷器3与冷却水入口管13之间串接有冷却水第一截止阀14、第四电磁阀15、三通16。三通16另一端通过第五电磁阀17与自动排污器11相连。由PLC22控制的电磁阀有五个，通过PLC22设定逻辑控制所述电磁阀，分别控制样气在正常的运行入出的第一电磁阀2、5、自动排污器11的定时冲洗的第五电磁阀17和冷却水第一截止阀14的进入和切断。样气水冷器3与样气分离器8之间设有针阀7。样气引入管1尺寸为φ1/4″～1″。列管式双节流膨胀水冷器规格为φ100～φ500，列管式双节流膨胀水冷器内的水冷却不锈钢列管4规格为φ1/4″~φ1/2″。

自动排污器11设置有入水口和出水口，入水口和出水口之间设置有采用杠杆支撑的不锈钢圆球。

高温高压、高粉尘、高水分油污样气经φ1/2″~φ,1″引入管1，再经第一电磁阀2引入列管式双节流膨胀水冷器3中，样气进入节流膨胀上腔体后，样气进入列管4中，在列管外流动冷却水冷却状态下，被冷却样气中的水分，油雾被冷凝析出，在重力作用下冷凝析出液将样气中大量粉尘流入列管式双节流膨胀水冷器下腔体。清洁样气向上流动，通过第二电磁阀5被送出，供样气进一步净化处理。夹带大量粉尘的冷凝液和样气再通过可控排放针阀7后，进入样气分离器8中，夹带粉尘的冷凝液和样气在此进行分离，样气经可控排放针阀7将排放样气引入生产装置中的火炬回路管网中燃烧。在样气分离器8中被分离出来的水分油污和粉尘通过第三电磁阀10引入自动排污器11中，再通过排放口12排出。

冷却水入口管13通过冷却水第一截止阀14再经第四电磁阀15后，经三通16引入列管式双节流膨胀水冷器3中对列管中的样气进行冷却，冷却水出口19经过冷却水第二截止阀18排放至地沟或进入冷却水管网循环流动使用，或进行冷却水回收。在冷却水排放出口孔19下端设有一个电导变送器20的传感器，用于检测冷却水的水质。由于样气压力高于冷却水的水压，列管式双节流膨胀水冷器的样气在使用中若产生泄漏，电导变送器20电导发生变化，若样气中含有可燃性有毒气性气体，此可燃有毒气体无论随冷却水排放至地沟，将给生产装置造成重大安全隐患，若样气随着循环使用的冷却水进入生产装置的管网中，这些可燃性有毒气体随循环冷却水流向至各生产设备中，将给生产装置造成重大安全和毒害事故。此电导仪的变化量通过电导仪变送器21传送至PLC22，PLC22及时将异常变动事故信息传送到DCS和中央控制室中发出安全报警信息。避免重大安全事故发生。同时PLC22及时联锁发出指令使第一电磁阀2、5、10、15截止，防止重大安全事故和中毒事故发生。自动排污器11中可在高中压下工作，它里面有一个杠杆支撑的不锈钢或工程塑料空心圆球，在无水情况下气体通过自身压力将样气排污口12封闭。一旦有水时，圆球借助于水的浮力，水通过排污口12进行自动排放。当水排尽后，圆球恢复封闭排污器，阻止气体从排污器通道排出。样气中的大量粉尘一旦涌入自动排污器11中，粉尘使圆球浮力发生变化导致排水通道堵塞。一旦出现这种情况样气分离器8不能正常工作，去火炬燃烧排放管9和列管式双节流膨胀水冷器均不能正常工作，并将很快导致出口的清洁样气夹带大量粉尘流出，并进一步堵塞出口管道，装置很快被迫停运。通过冷却水入水管13上的三通16引出一路冷却水经第五电磁阀17进入自动排污器11送水冲洗，将沉积在此的粉尘自动排放出。确保沉积在自动排污器11内的粉尘被排出，实现全自动样气的取样装置长周期安全运行。

装置用于可燃、有毒的石油化工、天然气化工、煤化工、冶金、制药及环境保护等工艺生产装置等防爆生产现场，配置的电磁阀、电导仪、PLC22控制系统等，均需配置符合防爆现场等级要求的各类防爆部件。

Claims (10)

1.一种全自动样气安全处理装置，包括样气引入管（1）、样气水冷器（3）、样气分离器（8）和自动排污器（11）与排污口（12），上述各部分依次连通，样气水冷器（3）连接有清洁样气出口（6），样气分离器（8）还连接有去火炬燃烧排放管（9）的快速回路，样气水冷器（3）还设置有冷却水入口管（13）和冷却水出口（19），其特征在于：所述样气引入管（1）与样气水冷器（3）之间设置有第一电磁阀（2）、样气水冷器（3）与清洁样气出口（6）之间设置有第二电磁阀（5）、冷却水入口管（13）依次连接有第一截止阀（14），第四电磁阀（15）、三通（16）；三通（16）和自动排污器（11）之间设置有第五电磁阀（17），样气分离器（8）和自动排污器（11）之间设有第三电磁阀（10），冷却水出口（19）处设有电导仪传感器（20），电导仪传感器（20）与电导仪变送器（21）相连、电导仪变送器（21）与可编程逻辑控制器PLC（22）通过电缆相连。

2.根据权利要求1所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述自动排污器（11）包括壳体（25），壳体（25）上端开有进水口（23），壳体（25）下端设有排污口，进水口（23）向壳体（25）内延伸设置有进水管（24），进水管（24）的下端接近但高于壳体（25）底端内表面，所述壳体（25）内还设有出水管（27），出水管（27）的直径为Φ6-Φ14mm，出水管（27）的上端接近但低于壳体（25）上端内表面，出水管（27）下端通过壳体（25）下端设置的排污口伸出壳体（25），出水管（27）下端连接有球阀（28）或可控防爆电磁阀；所述壳体（25）底端还设有清洗口，清洗口连接有清洗口堵头（26）。

3.根据权利要求1所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述自动排污器（11）设置有入水口和出水口，入水口和出水口之间设置有采用杠杆支撑的不锈钢或工程塑料圆球。

4.根据权利要求1所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述样气水冷器（3）为列管式双节流膨胀水冷器，所述水冷器部件内设置有并列列管，列管上下设置有节流膨胀腔体。

5.根据权利要求4所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述样气水冷器（3）与冷却水入口管（13）之间串接设置有冷却水第一截止阀（14）、第四电磁阀（15）、三通（16），三通（16）另一端通过电磁阀（17）与自动排污器（11）相连。

6.根据权利要求5所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述进入样气水冷器的冷却水依次通过冷却水第一截止阀（14）、第四电磁阀（15）、三通（16）后进入水冷器，三通（16）的另一通路通过相应电磁阀（17）进入自动排污器（11）。

7.根据权利要求1所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述由PLC（22）控制的电磁阀有五个，通过PLC（22）设定逻辑控制程序所述电磁阀，分别控制样气在正常的运行入出、自动排污器（11）的定时冲洗和冷却水的进入和切断、样气分离器（8）和自动排污器（11）之间对排放带液粉尘的样气通断。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述样气水冷器（3）与样气分离器（8）之间设有针阀（7）。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述样气引入管（1）尺寸为φ1/4″～1″。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的全自动样气安全处理装置，其特征在于：所述列管式双节流膨胀水冷器规格为φ100～φ500，列管式双节流膨胀水冷器内的水冷却不锈钢列管（4）规格为φ1/4″~φ1/2″。

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