CN106885876A - 一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统及方法，所述检测系统包括看火孔取样管、小烟道取样管、抽气泵、烟气分析装置及数据存储系统，看火孔取样管和小烟道取样管通过取样管道连通，取样管道分别与抽气泵和烟囱相连，抽气泵另外连接烟气分析装置和数据存储系统；看火孔取样管上、小烟道取样管上及烟囱前的取样管道上分别设有电动阀门，由电动阀门控制系统控制。本发明可以对焦炉各个燃烧室的氧含量、氮氧化物含量进行定向精确测量，对单个燃烧室的煤气与空气的配比是否合适、燃烧室燃烧的是否完全、调火情况以及焦炉的密封性等情况能够及时反馈，从而方便焦炉的整体调控，有利于降低焦炉运行成本。

Description

一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统及方法

技术领域

本发明涉及焦炉烟气检测技术领域，尤其涉及一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统及方法。

背景技术

我国“十二五”规划中出台的《炼焦化学工业污染物排放标准》中要求2015年1月1日起钢铁企业炼焦工艺中的焦炉废气中氮氧化物排放小于500mg/m³，第一次将焦炉烟囱排放的氮氧化物列为我国焦化企业大气污染物排放的控制指标。焦炉烟气中氮氧化物的含量是焦炉工艺重要的检测参数之一，焦炉烟气中氮氧化物含量的检测分析对焦炉的热工状态、调火情况以及焦炉密封性监控有着重要的指导意义，通过检测焦炉烟气中氮氧化物的含量可以判断出焦炉当下的运行状态，并根据其状态做出必要的工艺调整，使焦炉始终工作于最佳的工艺状态之下；配合现在行业内普遍使用煤气燃烧完全后的废气中含氧量测量技术来衡量燃烧是否充分，判断参与燃烧的煤气和空气配比是否合适。

申请号201310139243.9的中国专利公开了“一种焦炉炉组氮氧化合物检测方法”，该方法采用时域分割采样技术，对焦炉炉组中的两个焦炉在烟囱隔墙两侧设置两个取样点，分别对两个焦炉在烟囱隔墙两侧设置两个取样点，分别对焦炉A、焦炉B的烟气进行时域分割间歇式采样，通过模型运算系统分别测量出焦炉A、焦炉B和总烟气的氮氧化物含量，焦炉A、焦炉B的氮氧化物含量用于工艺操作指导提供数据，总烟气的氮氧化物含量用于为环保监测提供数据；该方法使用一套氮氧化物检测设备，可以实现两个焦炉的氮氧化物检测，减小了设备投资，测量精度高。该方法能对焦炉烟气的总排放量氮氧化物进行测量，但是无法测量各个燃烧室的氮氧化物含量，无法精确掌握各个燃烧室的煤气燃烧情况。如果采用常规的在烟囱排放口处测量焦炉烟气的含氧量以及氮氧化物的含量得到的只是平均值，则无法精确掌握单个燃烧室的燃烧情况，浪费热源，增加运行成本。

申请号200910081907.4的中国专利公开了“炼焦炉燃烧废气的横向含氧量检测方法及其实现装置”，该方法是在炼焦炉的一个换向周期内对呈下降气流的各蓄热室中的燃烧废气分别进行取样及含氧量分析。该方法能够检测炼焦炉的各燃烧室废气含氧量，实现整个炼焦炉的蓄热室废气含氧量的横向检测，又能通过对各蓄热室废气含氧量检测值取平均值实现纵向检测，能保证很低的运行成本和维护量。该专利能对每个燃烧室的氧化量进行横向以及纵向检测，对焦炉的每个燃烧室都有明确的测量，但是对于单个燃烧室的煤气与空气的配比是否合适、燃烧室燃烧的是否完全、调火情况以及焦炉的密封性等情况不能及时反应出来。

综上所述，现有已公开的烟气检测方法无法对焦炉的每个燃烧室都进行准确的检测，对于单个燃烧室的煤气与空气的配比是否合适、燃烧室燃烧的是否完全、调火情况以及焦炉的密封性等情况无法及时反馈。

发明内容

本发明提供了一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统及方法，可以对焦炉各个燃烧室的氧含量、氮氧化物含量进行定向精确测量，对单个燃烧室的煤气与空气的配比是否合适、燃烧室燃烧的是否完全、调火情况以及焦炉的密封性等情况能够及时反馈，从而方便焦炉的整体调控，有利于降低焦炉运行成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，包括看火孔取样管、小烟道取样管、抽气泵、烟气分析装置及数据存储系统，所述看火孔取样管设置在焦炉各燃烧室某一选定看火孔上，小烟道取样管设置在各燃烧室底部的小烟道上；看火孔取样管与小烟道取样管通过取样管道连通，取样管道分别与抽气泵和烟囱相连，抽气泵另外连接烟气分析装置和数据存储系统；看火孔取样管上、小烟道取样管上及烟囱前的取样管道上分别设有电动阀门，由电动阀门控制系统控制。

所述焦炉的机侧燃烧室安装的看火孔取样管和小烟道取样管通过机侧取样管道连通，焦炉的焦侧燃烧室安装的看火孔取样管和小烟道取样管通过焦侧取样管道连通，机侧取样管道与焦侧取样管道连通后再接入抽气泵。

所述抽气泵设置在看火孔取样管与小烟道取样管之间的取样管道上。

所述烟气分析装置为烟气分析仪。

所述数据存储系统为电脑，电动阀门控制系统为CPU或单片机。

基于一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统的检测方法，包括：

1)通过电动阀门控制系统控制各电动阀门的开关，实现单独从某个指定的看火孔、小烟道进行抽气取样；

2)在一个换向周期内，看火孔内为下降气流时，首先关闭所有电动阀门，用抽气泵抽气30～60秒，净化取样管道；然后将指定看火孔取样管上的电动阀门打开，通过抽气泵将该看火孔内燃烧后的烟气抽入到烟气分析装置中，分析得出的数据存储到数据存储系统中；小烟道内为下降气流时，首先关闭所有电动阀门，用抽气泵抽气30～60秒，净化取样管道；然后将指定小烟道取样管上的电动阀门打开，通过抽气泵将该小烟道内燃烧后的烟气抽入到烟气分析装置中，分析得出的数据存储到数据存储系统中；看火孔和小烟道内烟气取样完成后，打开所有电动阀门，烟气自然排放1分钟以上，关闭烟囱前取样管道电动阀门，将烟囱内的烟气通过抽气泵抽入到烟气分析装置中，分析得出的数据存储到数据存储系统中；

3)每个换向周期为20～30分钟，每次抽气泵采样时间为20～50秒，通过采集同一个燃烧室看火孔及小烟道的气体，以及正常排放时取样管道中的混合烟气分别作为检测样本，并对各取样烟气中的氧气、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物数据进行比较分析，得出燃烧室的空气过剩系数，判断燃烧是否完全及调火情况以及焦炉的密封性能；

4)打开所有电动阀门，系统内烟气正常通过烟囱排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)对焦炉各燃烧室的氧含量以及氮氧化物含量能够进行定向精确测量，通过数据对比可以分析出单个燃烧室的煤气与空气的配比是否合适、燃烧室燃烧的是否完全、调火情况以及焦炉的密封性等情况；

2)数据反馈及时，存储后可随时调用，方便焦炉的整体调控，有利于降低焦炉运行成本，同时对减少人工劳动强度，提高工作效率，焦炉节能及稳定运行起到重要作用。

附图说明

图1是本发明所述焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统的结构示意图。

图中：1.看火孔取样管上的电动阀门 2.看火孔取样管 3.炭化室 4.看火孔 5.燃烧室 6.斜道 7.蓄热室 8.小烟道 9.小烟道取样管上的电动阀门 10.小烟道取样管 11.抽气泵 12.烟气分析装置 13.电动阀门控制系统 14.数据存储系统 15.烟囱前取样管道电动阀门 16.烟囱

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明所述检测系统的结构示意图。本发明所述一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，包括看火孔取样管2、小烟道取样管10、抽气泵11、烟气分析装置12及数据存储系统14，所述看火孔取样管2设置在焦炉各燃烧室某一选定看火孔4上，小烟道取样管10设置在各燃烧室底部的小烟道8上；看火孔取样管2与小烟道取样管10通过取样管道连通，取样管道分别与抽气泵11和烟囱16相连，抽气泵11另外连接烟气分析装置12和数据存储系统14；看火孔取样管2上、小烟道取样管10上及烟囱16前的取样管道上分别设有电动阀门1、9、15，由电动阀门控制系统13控制。

所述焦炉的机侧燃烧室安装的看火孔取样管2和小烟道取样管10通过机侧取样管道连通，焦炉的焦侧燃烧室安装的看火孔取样管2和小烟道取样管10通过焦侧取样管道连通，机侧取样管道与焦侧取样管道连通后再接入抽气泵11。

所述抽气泵11设置在看火孔取样管2与小烟道取样管10之间的取样管道上。

所述烟气分析装置12为烟气分析仪。

所述数据存储系统14为电脑，电动阀门控制系统13为CPU或单片机。

基于一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统的检测方法，包括：

1)通过电动阀门控制系统13控制各电动阀门的开关，实现单独从某个指定的看火孔4、小烟道8进行抽气取样；

2)在一个换向周期内，看火孔4内为下降气流时，首先关闭所有电动阀门，用抽气泵11抽气30～60秒，净化取样管道；然后将指定看火孔取样管上的电动阀门1打开，通过抽气泵11将该看火孔4内燃烧后的烟气抽入到烟气分析装置12中，分析得出的数据存储到数据存储系统14中；小烟道8内为下降气流时，首先关闭所有电动阀门，用抽气泵11抽气30～60秒，净化取样管道；然后将指定小烟道取样管上的电动阀门9打开，通过抽气泵11将该小烟道8内燃烧后的烟气抽入到烟气分析装置12中，分析得出的数据存储到数据存储系统14中；看火孔4和小烟道8内烟气取样完成后，打开所有电动阀门，烟气自然排放1分钟以上，关闭烟囱前取样管道电动阀门15，将烟囱16内的烟气通过抽气泵11抽入到烟气分析装置12中，分析得出的数据存储到数据存储系统14中；

3)每个换向周期为20～30分钟，每次抽气泵11采样时间为20～50秒，通过采集抽同一个燃烧室看火孔4及小烟道8的烟气，以及正常排放时取样管道中的混合烟气分别作为检测样本，并对各取样烟气中的氧气、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物数据进行比较分析，得出燃烧室的空气过剩系数，判断燃烧是否完全及调火情况以及焦炉的密封性能；

4)打开所有电动阀门，系统内烟气正常通过烟囱16排放。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

一座焦炉包括多个燃烧室，其与炭化室间隔设置；取一个燃烧室为例，煤气和空气在燃烧室5生成高温废气，依次经过蓄热室7、斜道6、小烟道8到达烟囱16，最终排到大气中。每个焦炉顶部有若干个看火孔4，选取其中一个作为标准看火孔4，并在标准看火孔4中安装看火孔取样管2，每个看火孔取样管2分别通过看火孔取样管上的电动阀门1控制，看火孔取样管2通过取样管道与抽气泵11连接。

同理，每个小烟道8处安装小烟道取样管10，小烟道取样管10分别通过小烟道取样管上的电动阀门9控制，小烟道取样管10通过取样管道与抽气泵11连接。

烟囱16通过取样管道连接抽气泵11，并通过烟囱前取样管道电动阀门15控制。

所有由抽气泵11抽取的烟气样本进入烟气分析装置12，经过检测分析以后，数据存入数据存储设备14中。烟气分析装置12可以检测氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等。

焦炉机侧与焦侧可分别设置一套取样装置，然后通过取样管道连接在一起，用一个抽气泵11进行取样。电动阀门控制系统13控制各个电动阀门的开关，达到可以单独从某个指定部位进行取样的目的。

下表为本实施例的实际取样检测结果：

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，其特征在于，包括看火孔取样管、小烟道取样管、抽气泵、烟气分析装置及数据存储系统，所述看火孔取样管设置在焦炉各燃烧室某一选定看火孔上，小烟道取样管设置在各燃烧室底部的小烟道上；看火孔取样管与小烟道取样管通过取样管道连通，取样管道分别与抽气泵和烟囱相连，抽气泵另外连接烟气分析装置和数据存储系统；看火孔取样管上、小烟道取样管上及烟囱前的取样管道上分别设有电动阀门，由电动阀门控制系统控制。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，其特征在于，所述焦炉的机侧燃烧室安装的看火孔取样管和小烟道取样管通过机侧取样管道连通，焦炉的焦侧燃烧室安装的看火孔取样管和小烟道取样管通过焦侧取样管道连通，机侧取样管道与焦侧取样管道连通后再接入抽气泵。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，其特征在于，所述抽气泵设置在看火孔取样管与小烟道取样管之间的取样管道上。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，其特征在于，所述烟气分析装置为烟气分析仪。

5.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统，其特征在于，所述数据存储系统为电脑，电动阀门控制系统为CPU或单片机。

6.基于权利要求1所述的一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统的检测方法，其特征在于，包括：

1)通过电动阀门控制系统控制各电动阀门的开关，实现单独从某个指定的看火孔、小烟道进行抽气取样；

2)在一个换向周期内，看火孔内为下降气流时，首先关闭所有电动阀门，用抽气泵抽气30～60秒，净化取样管道；然后将指定看火孔取样管上的电动阀门打开，通过抽气泵将该看火孔内燃烧后的烟气抽入到烟气分析装置中，分析得出的数据存储到数据存储系统中；小烟道内为下降气流时，首先关闭所有电动阀门，用抽气泵抽气30～60秒，净化取样管道；然后将指定小烟道取样管上的电动阀门打开，通过抽气泵将该小烟道内燃烧后的烟气抽入到烟气分析装置中，分析得出的数据存储到数据存储系统中；看火孔和小烟道内烟气取样完成后，打开所有电动阀门，烟气自然排放1分钟以上，关闭烟囱前取样管道电动阀门，将烟囱内的烟气通过抽气泵抽入到烟气分析装置中，分析得出的数据存储到数据存储系统中；

3)每个换向周期为20～30分钟，每次抽气泵采样时间为20～50秒，通过采集同一个燃烧室看火孔及小烟道的烟气，以及正常排放时取样管道中的混合烟气分别作为检测样本，并对各取样烟气中的氧气、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物数据进行比较分析，得出燃烧室的空气过剩系数，判断燃烧是否完全及调火情况以及焦炉的密封性能；

4)打开所有电动阀门，系统内烟气正常通过烟囱排放。