CN105606242B - 一种活性炭脱硫系统及其温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度检测装置，包括保护套管及设于所述保护套管中的热电偶，还包括导热环，多个所述导热环在所述保护套管内部沿轴向间隔设置于各检测点位，并且与所述保护套管内壁相接触；各所述热电偶的测温端部固定在与之相应的所述导热环上部，并位于同一水平面上。该温度检测装置可以检测同一水平面上的活性炭温度，能够快速测量到吸附塔内的温度，而且，更接近真实的活性炭温度，保证了温度检测的可靠性、准确性、实时性，避免了现有温度检测装置存在的滞后、响应慢、误差大等问题。本发明还公开了设有所述温度检测装置的活性炭脱硫系统。

Description

一种活性炭脱硫系统及其温度检测装置

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，特别是用于检测活性炭吸附塔内部温度的温度检测装置。本发明还涉及设有所述温度检测装置的活性炭脱硫系统。

背景技术

目前，烧结工序烟气产生的SO₂和NO_X占钢铁企业排放总量的绝大部分，为了达到烟气SO₂和NO_X的国家排放标准，必须对烧结烟气进行脱硫、脱硝处理。

对于钢铁工业的烧结机烟气而言，采用活性炭吸附塔和解析塔的脱硫、脱硝装置和工艺是比较理想的。

活性炭吸附塔用于从烧结烟气吸附包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物，而解析塔用于活性炭的热再生。活性炭法脱硫具有脱硫率高、可同时实现脱硝、脱二恶英、除尘、不产生废水废渣等优点，是极有前景的烟气净化方法。

吸附塔内的温度对活性炭的脱硫脱硝效果起着关键作用，若塔内温度超过最高温度限制，容易造成吸附塔内的活性炭燃烧，发生吸附塔烧塔重大安全事故，若塔内温度低于最低限制，则活性炭的脱硫脱硝效果不理想，最高温度和最低温度根据目前的工艺条件及活性炭特性决定，目前最高温度不超过165℃，最低温度不低于115℃。因此吸附塔内的温度检测至关重要，吸附塔内的温度控制对整个系统的正常运行起着关键作用。

目前，一般用多点式热电偶检测吸附塔内的温度。如图1、图2所示，热电偶1插入事先预埋好的保护套管2内，保护套管2全封闭，检测点处没有开孔，吸附塔内的活性炭从上向下移动时与保护套管2进行热交换，保护套管2温度变化后，再影响套管内部检测点处的环境温度，最后热电偶1检测套管内的环境温度，来反映吸附塔内检测点处活性炭的温度。

这种通过检测套管内的环境温度，来间接获得吸附塔内部温度的方法，存在以下缺点：

其一，多点式热电偶从一个保护套管插入，保护套管的口径必然很大，热电偶不与保护套管接触，单纯依靠保护套管与内部空间的空气进行热交换，检测到的是套管内的环境温度，滞后时间会比较长，温度检测的延迟较大，响应速度慢，也难以反应该位置活性炭的实时温度。

其二，烟气进入吸附塔，是从吸附塔中部通道进入，然后从水平方向经过活性炭层往两侧排出，与活性炭进行热交换，以及发生相关的化学反应，工艺要求检测同一水平面上不同区域的温度，而上述热电偶的测温端部没有保持在同一水平面，因此检测不到吸附塔内的同一水平面上的活性炭温度。

其三，活性炭从上往下移动与保护套管进行热交换，为了快速反应吸附塔同一水平面的活性炭温度，工艺要求检测其保护套管上部的温度。活性炭从上往下移动速度相当缓慢，并且保护套管口径比较大，一般达到80mm～150mm，活性炭移动到保护套管下端部需要较长的时间，因此保护套管的上端部温度和下端部温度有较大差别，而上述热电偶插入保护套管后，由于没有支撑，其测温端部都会自然下垂，接近套管内的下部，结果热电偶检测到的是套管内下部的环境温度，而实际需要检测套管内的上部温度，这样才更接近上部活性炭温度，因此该方法检测的温度不仅滞后、响应慢，而且与实际活性炭温度误差较大。

对此，授权公告号为CN204188287U的实用新型专利公开了一种带靠壁结构的单点或多点式热电偶或热电阻，其包括感温元件和保护套管，感温元件的测量端设有靠壁紧固件，感温元件的测量端通过靠壁紧固件与保护套管的内壁相贴合，可提高热电偶的反应灵敏度和测量温度性。但是，其作为靠壁紧固件的弹簧滚珠紧固件、弹簧片紧固件、加强杆紧固件或垫块弹簧片紧固件的结构过于复杂，不仅零部件较多，成本较高，组装难度大，而且只能采用上下错位的方式交替与保护套管的上部和下部接触，依然检测不到吸附塔内的同一水平面上及保护套管上部的活性炭温度。

因此，如何及时、准确地检测吸附塔内的活性炭温度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度检测装置。该温度检测装置可保证对吸附塔内部活性炭温度进行检测的可靠性、准确性、实时性，避免上述温度检测装置存在的诸多问题。

本发明的另一目的是提供一种设有所述温度检测装置的活性炭脱硫系统。

为实现上述目的，本发明提供一种温度检测装置，包括保护套管及设于所述保护套管中的热电偶，还包括导热环，多个所述导热环在所述保护套管内部沿轴向间隔设置于各检测点位，并且与所述保护套管内壁相接触；各所述热电偶的测温端部固定在与之相应的所述导热环上部。

优选地，各所述热电偶的测温端部位于同一水平面上。

优选地，各所述导热环固定在所述保护套管内部，其外环面与所述保护套管的内壁紧密接触。

优选地，所述导热环外径小于所述保护套管的内径，并在轴向上具有一定宽度。

优选地，所述导热环外径比保护套管内径小1～2mm，宽度为20mm～50mm。

优选地，所述热电偶通过焊接或者螺栓固定在所述导热环的上部。

优选地，所述热电偶的测温端部直接焊接在所述导热环的轴向端面。

优选地，所述导热环上部开设有轴向的测温孔，所述热电偶的测温端部插入所述测温孔中。

优选地，所述热电偶的测温端部在所述测温孔中由所述螺栓从所述导热环内侧向外旋紧固定。

优选地，各所述热电偶的前端呈直线形或弯折呈折弯角为钝角的“Z”字形。

为实现上述第二目的，本发明还提供一种活性炭脱硫系统，包括内部填充有活性炭的吸附塔及设于所述吸附塔的温度检测装置，所述温度检测装置为上述任一项所述的温度检测装置。

本发明通过导热环来安装固定热电偶，所设置的导热环一方面可以起到支撑作用，将各热电偶的测温端部保持在同一水平面上，从而可以检测同一水平面上的活性炭温度，另一方面导热环与保护套管相接触起到传导热量的作用，能够快速将保护套管内壁上的热量传递给热电偶测温端，从而使热电偶快速测量到吸附塔内的温度，而且，热电偶测温端固定在导热环的上部，通过检测出导热环的上部温度，来反应套管外活性炭的温度，更接近真实的活性炭温度，保证了温度检测的可靠性、准确性、实时性，避免了现有温度检测装置存在的滞后、响应慢、误差大等问题。此外，与现有技术中的各种靠壁紧固件相比，导热环结构更为简单，具有零部件数量少、成本低、易于组装等优势。

在一种优选方案中，所述导热环外径比保护套管内径稍小，导热环沿保护套管方向上有一定的宽度，与保护套管内壁有足够的接触面积，从而保证了导热环与保护套管内壁可靠接触，可有效防止其倾翻，且传热速度快。

本发明所提供的活性炭脱硫系统设有所述温度检测装置，由于所述温度检测装置具有上述技术效果，设有该温度检测装置的活性炭脱硫系统也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的温度检测装置的结构示意图；

图2为图1的A向剖视图；

图3为本发明所提供温度检测装置安装于活性炭吸附塔的结构示意图；

图4为热电偶通过导热环插入保护套管的结构示意图；

图5为图4的B-B截面图。

图中：

11.第一星型卸灰阀 12.缓冲罐 13.吸附塔 14.圆辊给料机 15.第二星型卸灰阀

1.热电偶 2.保护套管 3.导热环 4.接线盒 5-1.第一法兰盘 5-2.第二法兰盘6.插座 7.热电偶延长导线 8.挠性软管 9.螺栓

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3，图3为本发明所提供温度检测装置安装于活性炭吸附塔的结构示意图。

如图所示，活性炭吸附塔在工作时，其活性炭通过第一星型卸灰阀11排放到缓冲罐12，缓冲罐12内的活性炭再排放到吸附塔内室，活性炭在吸附塔13中与烟气进行复杂的化学反应，吸附烟气中的SO₂和氮氧化物，然后通过圆辊给料机14以及第二星型卸灰阀15排放到输送机上。

温度检测装置安装在吸附塔内，主要组成部分有多点式热电偶1、保护套管2、导热环3、接线盒4、插座6、热电偶延长导线7、挠性软管8等，采用多支热电偶1弯折至同一水平面，来检测吸附塔的同一水平面的温度，是因为工艺要求知道吸附塔内同一水平面的各个不同位置处的活性炭温度。实际工艺一般要求采用八支长度不一的热电偶1检测同一水平面的活性炭温度，下面就以八支热电偶1为例进行介绍。

请一并参考图4、图5，图4为热电偶通过导热环插入保护套管的结构示意图；图5为图4的B-B截面图。

如图所示，多点式热电偶1插入保护套管2中，在安装吸附塔时，事先预埋好保护套管2，保护套管2一端带第一法兰盘5-1，第一法兰盘5-1用于安装固定热电偶1，热电偶1连同导热环3插入保护套管2，通过第二法兰盘5-2与保护套管2的第一法兰盘5-1对接，拧螺丝固定。

热电偶1通过导热环3测量吸附塔内的温度，导热环3上部开设有轴向的测温孔，热电偶1的测温端部插入测温孔中，并在测温孔中由螺栓9从导热环内侧向外旋紧固定，当然热电偶1的测温端部也可以焊接固定在导热环3上部，导热环3沿保护套管2轴向有一定的宽度。由于导热环3有一定的宽度，因此保证了与保护套管2的内壁可靠接触，并且能够快速将保护套管2内壁上的热传递给热电偶1的测温端部，从而使热电偶1能快速测量到吸附塔内的温度。

热电偶1的测温端部通过螺栓9固定或者焊接在导热环3的上部，可以检测套管内壁的上部温度，因为活性炭是从上往下依次接触保护套管2的上部和下部，工艺要求检测其套管内壁上部温度。

多点式热电偶1相当于使用多支长度不同的热电偶1测量吸附塔内同一水平面的不同位置温度，如果每支热电偶1都独自带有一个接线盒，占用的空间会太大，而且安装也不方便。为了便于安装和施工，本发明中将多支热电偶1的延长导线引到接线盒4内，接线盒4安装在吸附塔热电偶对法兰附近，方便接线及线路检查。

由插座6、热电偶延长导线7和挠性软管8组成一套信号连接装置，把热电偶1的信号引到接线盒4处。现场施工时，热电偶延长导线7一端直接接在接线盒4处，另一端接在热电偶1测温模块的端子处。

下面对以上各主要组成部分分别进行更为详细的说明：

吸附塔内通烟气后，内部腐蚀严重，因此保护套管2的材料必须选择耐腐蚀性材质，优选使用316不锈钢，安装焊接时，套管端部及接缝处要焊接完好，要求保证良好的密封性，防止外部空气通过套管内壁进入吸附塔，影响吸附塔的脱硫脱硝效率以及造成吸附塔内的氧气含量偏高。套管直径应根据热电偶1的数量以及热电偶1的直径确定，一般热电偶1的外径为Φ8mm～20mm，以保证多点热电偶1能够完全插入到保护套管2内，同时注意保护套管2直径不能无限大，套管口径大，会占用吸附塔的内部空间，造成活性炭存储空间不足，一般保护套管2直径范围在50mm～100mm之间。

导热环3为圆形，其外径比保护套管2内径稍小，以保证导热环3能放入到套管内并定位，并且与保护套管2内壁可靠接触，一般比保护套管2内径少1mm～2mm，保证传热良好。导热环3沿保护套管2长度方向有一定宽度，一般宽度设为20mm～50mm，以保证导热环3在保护套管2内不会发生侧翻，并且增加了传热面积，提高了传热速率，确保与保护套管2内壁可靠接触。热电偶1测温端部通过螺栓9固定在导热环上时，螺栓9的端部不能超出导热环3内表面过多，尽量与导热环3内表面平齐，具体结构如图5所示，当然热电偶1测温端部也可以直接焊接在导热环3的轴向端面，采用螺栓9固定热电偶1或者焊接方式固定热电偶1都可以确保热电偶1与导热环3可靠接触，提高测温的实时性、准确性，若测温端部不固定在导热环3上，则保护套管2受到轻微振动，容易造成测温端部与导热环3不接触，从而影响到测温的准确性及实时性。

多点式热电偶1由多支并排热电偶组成，每只热电偶1长度不一致，具体长度根据工艺要求决定，每只热电偶1要求铠装结构，其末端可以焊接或者螺栓固定在导热环3上，要求有一定的刚度，热电偶1不容易折弯，一般直径Φ8mm～20mm。多点式热电偶1末端带第二法兰盘5-2，可以与保护套管2的第一法兰盘5-1通过螺栓可靠连接在一起，法兰盘之间加密封垫片，保证良好的密封性，防止外部空气进入到套管内。

热电偶1的测温端部要求固定在导热环3上部，可以快速检测到吸附塔内的温度变化。如图4所示，各热电偶1测温前端呈直线形或弯折呈折弯角为钝角的“Z”字形。

信号连接装置由插座6、热电偶延长导线7和挠性软管8组成，主要作用是把热电偶信号引至接线盒4处，便于接线。热电偶延长导线7的套管若采用硬性套管，套管容易折断，因此建议采用耐腐蚀的挠性软管，挠性好，可以防止套管折断。

接线盒4结构上要求防水防尘，防护等级达到IP65以上，其材质要求耐腐蚀，因为现场腐蚀气体较多，环境恶劣。接线盒4的尺寸必须满足接线的方便性，但是也不能太大，尺寸太大，现场安装不方便，空间也不允许。接线盒4的安装位置尽量靠近保护套管2附近，可以减少挠性软管连接长度，降低成本。

除了上述温度检测装置，本发明还提供一种活性炭脱硫系统，其包括内部填充有活性炭的吸附塔及设于吸附塔的温度检测装置，其中，温度检测装置为上文所述的温度检测装置，吸附塔的具体结构在上文已有所涉及，就不在赘述。

以上对本发明所提供的活性炭脱硫系统及其温度检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种温度检测装置，包括保护套管及设于所述保护套管中的热电偶，其特征在于，还包括导热环，多个所述导热环在所述保护套管内部沿轴向间隔设置于各检测点位，各所述导热环固定在所述保护套管内部，其外环面与所述保护套管的内壁紧密接触；各所述热电偶的测温端部固定在与之相应的所述导热环上部；各所述热电偶在垂直于所述保护套管的高度方向上从上至下依次分布，每两个相邻的所述热电偶中，位于下方的所述热电偶的前端相对于上方的所述热电偶向上弯折，且从上至下，所述热电偶的弯折高度依次增大，以使其测温端部位于同一水平面上。

2.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，所述导热环外径小于所述保护套管的内径，并在轴向上具有一定宽度。

3.根据权利要求2所述的温度检测装置，其特征在于，所述导热环外径比保护套管内径小1～2mm，宽度为20mm～50mm。

4.根据权利要求1所述的温度检测装置，其特征在于，所述热电偶通过焊接或者螺栓固定在所述导热环的上部。

5.根据权利要求4所述的温度检测装置，其特征在于，所述热电偶的测温端部直接焊接在所述导热环的轴向端面。

6.根据权利要求4所述的温度检测装置，其特征在于，所述导热环上部开设有轴向的测温孔，所述热电偶的测温端部插入所述测温孔中。

7.根据权利要求6所述的温度检测装置，其特征在于，所述热电偶的测温端部在所述测温孔中由所述螺栓从所述导热环内侧向外旋紧固定。

8.根据权利要求1至7任一项所述的温度检测装置，其特征在于，各所述热电偶的前端呈直线形或弯折呈折弯角为钝角的“Z”字形。

9.一种活性炭脱硫系统，包括内部填充有活性炭的吸附塔及设于所述吸附塔的温度检测装置，其特征在于，所述温度检测装置为上述权利要求1至8任一项所述的温度检测装置。