CN103675209B - 一种煤气净化实验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气净化实验装置及其使用方法，属于煤气净化设备技术领域。煤气净化实验装置包括进口流量统计设备、进口煤气取样设备、气体吸收仓和出口煤气取样设备；其中，进口流量统计设备通过进口管道与气体吸收仓的一侧相连，进口煤气取样设备与进口管道相连，出口煤气取样设备通过出口管道与气体吸收仓的另一侧相连。本发明通过实验测量出不同品质煤气在不同吸附材料中煤气净化情况、吸附材料吸附效率和使用寿命等数据。测试不同煤气在不同吸附材料中的净化效果和吸附效率，吸附材料的寿命周期等实验数据，通过这些实验数据可为后期的煤气净化装置设计通过实验依据，以保证装置投产后可满足用户的生产和维护要求，并最大程度的降低运行和维护成本。

Description

一种煤气净化实验装置及其使用方法

技术领域

本发明属于煤气净化设备技术领域，特别涉及一种煤气净化实验装置及其使用方法。

背景技术

在很多工矿企业，特别是钢铁企业、炼焦厂等，在生产中均伴有大量煤气的发生，包括有高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气。为了充分利用煤气的热能，很多企业将煤气回收后，作为加热炉、发电厂等设备的燃料。然而，由于这些煤气不仅含有大量粉尘、同时还伴有焦油、萘、苯、H2S、水等杂质，这些杂质不仅降低煤气的热值和纯度，同时造成燃烧设备堵塞、燃烧器故障、煤气系统测量仪器仪表堵塞等问题，这些问题将严重影响机组的安全、稳定运行。

目前国内的吸附式煤气净化装置在设计和运行中存在以下缺点：

每台煤气净化装置的结构设计和吸附材料选择，均由设计院根据相关经验数据和规范进行设计，这样不仅造成一些煤气净化装置容积设计不合理、吸附材料效果不够理想等问题，将影响煤气净化的维护周期、以及煤气的品质。

由于市场上的吸附材料都较为昂贵，而净化装置内的吸附材料更换周期制定不科学，仅根据经验进行更换，造成运行成本升高。

每个工厂所产生的煤气杂质各不相同，同时每台机组对煤气中杂质成分的要求也各不相同，这需要根据实际情况，设计不同的煤气净化装置和吸附材料，但是在设计中，我们所选的吸附材料是否满足现场需要，净化装置的容积是否满足规定的维护周期，只能靠后期的运行情况进行判断，这样将面临设备投产是否满足要求的风险，以及后期维护费用的增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤气净化实验装置及其使用方法，解决而来现有技术中的煤气净化装置针对不同煤气杂质净化效果不好的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种煤气净化实验装置，包括进口流量统计设备、进口煤气取样设备、气体吸收仓和出口煤气取样设备；

其中，所述进口流量统计设备通过进口管道与所述气体吸收仓的一侧相连，所述进口煤气取样设备与所述进口管道相连，所述出口煤气取样设备通过出口管道与所述气体吸收仓的另一侧相连；

所述气体吸收仓的内部包括入口滤网、出口滤网、填料仓和吸附材料；所述填料仓的顶部为出口滤网，所述填料仓的底部为入口滤网，所述吸附材料放置在所述填料仓内。

进一步地，所述气体吸收仓的顶部有顶部端盖。

进一步地，还包括热点偶，所述热点偶与所述进口管道相连，并在所述进口流量统计设备前。

进一步地，还包括压差表，所述压差表的一侧与所述进口管道相连，所述压差表的另一侧与所述出口管道相连。

进一步地，所述入口滤网和所述出口滤网包括蜂窝孔钢板和钢丝网，所述钢丝网通过蜂窝孔钢板支撑所述吸附材料。

进一步地，还包括进口阀和出口阀，所述进口阀固定在进口管道上，所述出口阀固定在出口管道上。

一种煤气净化实验装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤101：根据进口煤气取样设备，测量进口管道中气体中杂质，得到进口杂质含量，根据进口煤气取样设备，测量进口管道中气体中杂质的含量，得到出口杂质含量；

步骤102：根据所述进口杂质含量、所述出口杂质含量和吸附材料的体积，得到所述吸附材料的吸附效率；

步骤103：当所述吸附材料的吸附效率降低10-20%，计算得到所述吸附材料的失效时间；

步骤104:根据进口流量统计设备，测量所述进口管道的气体，得到总净化煤气量；

步骤105：根据所述吸附材料的体积、所述总净化煤气量和所述失效时间，得到所述吸附材料的容尘率；

步骤106：根据所述吸附材料的容尘率、一个周期需净化的煤气总量和设定的更换周期，计算得到煤气净化装置的填料仓容积。

进一步地，在所述步骤102中，得到所述吸附材料的吸附效率的方法如式（1）所示：

η_O=（Q_Z1-Q_Z2）÷V₀ （1）

式中，η_O为吸附材料的吸附效率，单位为%，Q_Z1为进口杂质含量，单位为%，Q_Z2为出口杂质含量，单位为%，V₀为吸附材料的体积，单位为立方米。

进一步地，在所述步骤105中，所述得到吸附材料的容尘率的方法如式（2）所示：

η_R=Q₀÷V₀÷T₀ （2）

式中，V₀为吸附材料的体积，单位为立方米，T₀为吸附材料的失效时间，单位为小时，Q₀为总净化煤气量，单位为立方米，η_R为吸附材料的容尘率，单位为%。

进一步地，在所述步骤106中，得到煤气净化装置的填料仓容积的方法如式（3）所示：

V_S=Q_S÷η_R÷T_S （3）

式中，V_S为煤气净化装置的填料仓容积，单位为立方米，η_R为吸附材料的容尘率，单位为%，Q_S为一个周期需净化的煤气总量，单位为立方米，T_S为更换周期，单位为小时。

本发明提供的煤气净化实验装置及其使用方法，通过实验测量出不同品质煤气在不同吸附材料中煤气净化情况、吸附材料吸附效率和使用寿命等数据。测试不同煤气在不同吸附材料中的净化效果和吸附效率，吸附材料的寿命周期等实验数据，通过这些实验数据可为后期的煤气净化装置设计通过实验依据，以保证装置投产后可满足用户的生产和维护要求，并最大程度的降低运行和维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的煤气净化实验装置结构示意图；

附图标记：

1、气体吸收仓，2、顶部端盖，3、入口滤网、4、填料仓，5、出口滤网，6、底部焦油观察室，7、人孔门，8、进口流量统计机，9、进口煤气取样仪，10、出口煤气取样仪，11、压差表，12、进口阀，13、出口阀，14、热电偶。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种煤气净化实验装置，包括进口流量统计机8、进口煤气取样仪9、气体吸收仓1和出口煤气取样仪10；

其中，进口流量统计机8通过进口管道与气体吸收仓1的一侧相连，进口煤气取样仪9与进口管道相连，出口煤气取样仪10通过出口管道与气体吸收仓1的另一侧相连，进口煤气取样仪9和出口煤气取样仪10可定期测量净化前后煤气的杂质含量，并分析出吸附材料的使用周期和吸附效果。

其中，气体吸收仓1的内部包括入口滤网3、出口滤网5、填料仓4和吸附材料；填料仓4的顶部为出口滤网5，填料仓4的底部为入口滤网3，吸附材料放置在所述填料仓内，气体吸收仓1的顶部有顶部端盖2。

在实际使用中，通过进口管道引入不同品质的煤气，先经过进口流量统计机8，记录出煤气的流速和累计煤气量，并在进入气体吸收仓1前通过进口煤气取样仪9确定煤气的品质和煤气各杂质的含量，再通过人孔门7进入气体吸收仓1下部的入口滤网3，煤气穿过入口滤网3进入一个固定容积的填料仓4，填料仓4内装有不同种类的吸附材料，通过这些吸附材料实现煤气净化，最后从出口滤网5中流出，流向吸收仓1的出口管，出口管设有出口煤气取样仪10，可分析进过净化后的煤气品质和杂质。另外，气体吸收仓1容积、煤气进口管道和出口管道的尺寸均可按现场实际位置进行设计，同时为了数据更精确，可采用多个煤气净化实验装置并联使用。

进口流量统计机8可根据条件选择文丘里、阿牛巴、孔板等形式的流量计，该进口流量统计机不仅可以现实瞬时流量，还应具有流量累计功能，另外，该煤气净化实验装置还包括热点偶14，热点偶14与进口管道相连，并在进口流量统计设备前，进口流量统计机8可以根据热电偶14进行流量修正。

在本发明实施例中，入口滤网3和出口滤网5均可以是钢丝滤网，入口滤网3和出口滤网5包括蜂窝孔钢板和钢丝网，钢丝网通过蜂窝孔钢板支撑吸附材料以及防止吸附材料吹出。入口滤网3和出口滤网5将调料仓进行分隔，其内部尺寸必须经过所装吸附材料的体积来确定。

其中，该煤气净化实验装置还包括压差表11，压差表11的一侧与进口管道相连，压差表11的另一侧与出口管道相连，压差表11是测量气体吸收仓1前后的压力变化，并反应出吸附材料对煤气产生阻力的变化情况，以及失效后产生的最大压损。

另外，该煤气净化实验装置还包括进口阀12和出口阀13，进口阀12固定在进口管道上，出口阀13固定在出口管道上。

基于不同企业所产生的煤气品质不同，不同吸附材料对该品质的煤气吸附效果也不尽相同，当依据实验过程的数据分析确定。

一种煤气净化实验装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤101：根据进口煤气取样设备，测量进口管道中气体中杂质，得到进口杂质含量，根据进口煤气取样设备，测量进口管道中气体中杂质的含量，得到出口杂质含量；

步骤102：根据所述进口杂质含量、所述出口杂质含量和吸附材料的体积，得到所述吸附材料的吸附效率；

其中，在步骤102中，得到所述吸附材料的吸附效率的方法如式（1）所示：

η_O=（Q_Z1-Q_Z2）÷V₀ （1）

式中，η_O为吸附材料的吸附效率，单位为%，Q_Z1为进口杂质含量，单位为%，Q_Z2为出口杂质含量，单位为%，V₀为吸附材料的体积，单位为立方米。

步骤103：当所述吸附材料的吸附效率降低10-20%，计算得到所述吸附材料的失效时间；

步骤104:根据进口流量统计设备，测量所述进口管道的气体，得到总净化煤气量；

步骤105：根据所述吸附材料的体积、所述总净化煤气量和所述失效时间，得到所述吸附材料的容尘率；

其中，在步骤105中，所述得到吸附材料的容尘率的方法如式（2）所示：

η_R=Q₀÷V₀÷T₀ （2）

式中，V₀为吸附材料的体积，单位为立方米，T₀为吸附材料的失效时间，单位为小时，Q₀为总净化煤气量，单位为立方米，η_R为吸附材料的容尘率，单位为%。

步骤106：根据所述吸附材料的容尘率、一个周期需净化的煤气总量和设定的更换周期，计算得到煤气净化装置的填料仓容积；

其中，在步骤106中，得到煤气净化装置的填料仓容积的方法如式（3）所示：

V_S=Q_S÷η_R÷T_S （3）

式中，V_S为煤气净化装置的填料仓容积，单位为立方米，η_R为吸附材料的容尘率，单位为%，Q_S为一个周期需净化的煤气总量，单位为立方米，T_S为更换周期，单位为小时。

在本发明实施例中，通过对填料仓内布置一定体积的不同吸附材料V₀，由进口煤气取样仪测量出的某种杂质的含量Q_Z1、出口煤气取样仪测出的该杂质含量Q_Z2，进行含量对比，可确定不同材料的吸附效率η_O：

通过不同材料的吸附效率对比，可筛选出满足用户要求的吸附材料。在填料仓内布置一定体积、且满足要求的吸附材料V₀，通过煤气实验，并定期分析该吸附材料的吸附效率，如果吸附效率出现下降（一般低于原吸附效率η_O的90%），则为该吸附材料的失效时间T₀，通过流量计测量出总净化煤气量Q₀，就可算出吸附材料的容尘率η_R：

用户可根据各种材料对不同杂质的吸附效率、容尘率、以及吸附材料的成本等数据进行综合对比，选取合适的吸附材料。

根据计算，煤气净化装置容积越大，内部的吸附材料更换周期越长。但是从初期的投资成本、煤气压损、以及吸附材料的更换成本综合分析，则盲目的增加净化装置的容积是不科学的。为此，则需要通过煤气净化实验装置进行分析、确定。

根据现场用户设备所需煤气流量（v_s），以及用户要求的更换周期（即使用寿命T_S），可确定一个周期需净化的煤气总量Q_S：

通过确定煤气净化总量，以及所选吸附材料的容尘率，可确定煤气净化装置的填料仓容积V_S：

通过以上的实验和数据分析，即可准确的制定煤气净化装置的结构尺寸和吸附材料的种类。

在本发明实施例中，通过用户对煤气品质要求，我们通过实验不同的吸附材料可得出相应的吸附效率和容尘率，并通过综合分析，确定选用容尘率为100的吸附材料。

根据用户设备所需煤气流量为5万m³/h，用户要求的更换周期为4000小时，可计算出需净化的煤气总量：

Q_S=5×4000=2亿m³

通过确定煤气净化总量，以及所选吸附材料的容尘率，可确定煤气净化装置的填料仓容积V_S：

V_S=2×10⁸÷100÷4000=500m³

通过以上计算，可确定煤气净化装置的设计容积为500m³

本发明提供的煤气净化实验装置及其方法，通过实验测量出不同品质煤气在不同吸附材料中煤气净化情况、吸附材料吸附效率和使用寿命等数据。此发明必须在运行现场执行，通过实验、数据分析，为后期的煤气净化装置设计确定吸附材料、容积尺寸和维护周期。通过此发明，可通过较小的成本为煤气净化装置的设计提供准确的依据，确保煤气净化装置投产后可满足用户的生产和维护要求，并最大程度的降低运行和维护成本。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种煤气净化实验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤101：根据进口煤气取样设备，测量进口管道中气体中杂质，得到进口杂质含量，根据出口煤气取样设备，测量出口管道中气体中杂质的含量，得到出口杂质含量；

步骤102：根据所述进口杂质含量、所述出口杂质含量和吸附材料的体积，得到所述吸附材料的吸附效率；

步骤103：当所述吸附材料的吸附效率降低10-20％，计算得到所述吸附材料的失效时间；

步骤104:根据进口流量统计设备，测量所述进口管道的气体，得到总净化煤气量；

步骤105：根据所述吸附材料的体积、所述总净化煤气量和所述失效时间，得到所述吸附材料的吸附率；

步骤106：根据所述吸附材料的吸附率、一个周期需净化的煤气总量和设定的更换周期，计算得到煤气净化装置的填料仓容积；

其中，所述填料仓容积如式所示：

V_S＝Q_S÷η_R÷T_S (Ⅰ)

式中，V_S为煤气净化装置的填料仓容积，单位为立方米，η_R为吸附材料的吸附率，单位为％，Q_S为一个周期需净化的煤气总量，单位为立方米，T_S为更换周期，单位为小时。

2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤102中，得到所述吸附材料的吸附效率的方法如式(1)所示：

η_O＝(Q_Z1-Q_Z2)÷V₀ (1)

式中，η_O为吸附材料的吸附效率，单位为％，Q_Z1为进口杂质含量，单位为立方米，Q_Z2为出口杂质含量，单位为立方米，V₀为吸附材料的体积，单位为立方米。