CN107643364B - 电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，主要解决现有技术中电石粉尘与水蒸汽反应生产易燃易爆气体的释放速率及组成检测效果不好的问题。本发明通过采用一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，包括水蒸气预混器、精密湿度计、电石粉尘扬尘设备、电石粉尘扬尘控制器、气体释放速率测试系统、气体组分测试系统和计算机控制系统的技术方案较好地解决了上述问题，可用于电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试中。
Description
技术领域
本发明涉及一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置。
背景技术
近年来，我国电石行业的迅猛发展，年产量节节攀升，但是传统的电石生产工艺需要大量人工操作，效率低下且操作复杂。企业的工人需要在高温、高粉尘的恶劣条件下进行高强度作业，存在着很大的安全隐患。电石除尘系统作为减少电石出炉过程的粉尘危害，保障除尘工人职业健康起到关键作用。然而，由于粉尘中含有未反应完全的电石，且电石炉中一氧化碳与氢气可能随电石出炉过程而部分带出，导致电石除尘系统有一定的燃爆危险。在实际的生产过程中，也曾出现过电石除尘器内的闪爆事故。因此，确定电石粉尘遇湿产生乙炔及其他可燃气体的释放速率和释放量，将其浓度控制在爆炸极限范围之外，对于保障电石生产装置的安全具有非常重要的意义。
根据文献检索结果，国内外现有遇湿放出易燃气体的测试方法主要为《联合国关于危险货物运输的建议书-试验和标准手册》(以下简称《试验和标准手册》)4.3项遇水放出易燃气体物质测试方法(一种测试物质遇水放出易燃气体速率的装置，专利号：ZL200810160135.9)。该方法用于测试遇湿放出易燃气体物质在遇水反应过程中任何时刻产生的易燃气体的速率，可对遇湿物质在遇水过程中产生的气体速率进行实施监测。在测试过程中，将水加入至遇湿物质中，遇湿物质可均匀分散在水中，与水进行充分的反应。但是电石粉尘在生产过程中是以类似扬尘环境中的粉尘与水蒸汽接触发生反应，《试验和标准手册》中遇湿放出易燃气体速率测试方法无法将水蒸汽与遇湿物质进行充分均匀的混合，也无法对产生气体的组成进行即时分析。因此，实现电石粉尘在扬尘环境中与水蒸汽充分反应，并即时测试产生气体的释放速率及气体组成，对于保障电石生产装置的安全生产意义重大。
本发明提供一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，通过模拟实现水蒸汽与电石粉尘扬尘环境中的电石粉尘进行充分混合的反应，采用气体释放速率测试系统对电石粉尘遇湿放出气体的释放速率进行实施监测，采用气体组分测试系统对电石粉尘遇湿放出气体的组成进行即时分析，测试结果更接近于电石生产装置中电石粉尘与水蒸汽真实工况条件，更面向于工业化装置的操作环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中电石粉尘与水蒸汽反应生产易燃易爆气体的释放速率及组成检测效果不好的问题，提供一种新的电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置。该装置具有电石粉尘与水蒸汽反应生产易燃易爆气体的释放速率及组成检测效果较好的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，包括：
1)水蒸汽发生器：与水蒸汽预混器连接，用于生产水蒸汽；
2)水蒸汽发生器控制阀：与水蒸汽发生器和水蒸汽预混器连接，用于连通和关断水蒸汽发生器通往水蒸汽预混器的水蒸汽；
3)水蒸汽预混器：与电石粉尘扬尘设备连接，用于将生成的不同湿度的水蒸汽通入电石粉尘扬尘设备中进行反应；
4)水蒸汽预混器控制阀：与水蒸汽预混器和电石粉尘扬尘设备连接，用于连通和关断通往电石粉尘扬尘设备的不同湿度水蒸汽；
5)精密湿度计：连接在水蒸汽预混器上，用于对水蒸汽预混器中的水蒸汽湿度进行实时监测，以便生产不同湿度的水蒸汽；
6)电石粉尘扬尘设备：放置在电石粉尘扬尘控制器上方，与水蒸汽预混器和气体释放速率测试系统连接，用于生成扬尘环境的电石粉尘，与进入其中的不同湿度水蒸汽发生反应，同时将生成的易燃易爆气体输送至气体速率测试系统中；
7)电石粉尘扬尘控制器：放置在电石粉尘扬尘设备下方，用于控制电石粉尘扬尘设备的转速，确保电石粉尘始终处于扬尘环境；
8)湿度调节阀：连接在电石粉尘扬尘设备与气体速率测试装置之间的管路上，主要用于控制进入电石粉尘扬尘设备内的水蒸汽质量；
9)气体释放速率测试系统：与电石粉尘扬尘设备、气体组分测试系统和计算机控制系统连接，用于测试电石粉尘扬尘设备内产生的易燃易爆气体速率，同时将测试完释放速率的易燃易爆气体输送至气体组分测试系统；
10)气体组分测试系统：与气体释放速率测试系统和计算机控制系统连接，用于分析测试完释放速率的易燃易爆气体的组成，同时将测试完组成的易燃易爆气体输送至气体处理系统进行废弃处置；
11)计算机控制系统：由信号采集卡、数模转换器和预先编程的计算机软件组成；
其中，电石粉尘扬尘设备包括水蒸汽进出管线、电石粉尘扬尘筒，电石粉尘扬尘筒内设有至少一根电石粉尘隔板，电石粉尘隔板与水蒸汽流动方向平行布置；电石粉尘扬尘控制器包括控制器主机、转速调节开关、电源开关、扬尘筒旋转驱动轮、扬尘筒旋转驱动轮。
上述技术方案中，优选地，水蒸汽预混器能够生成不同湿度水蒸汽，水蒸汽预混器上连接精密湿度计，用于实时监控水蒸汽预混器内的湿度，生成的不同湿度水蒸汽进入电石粉尘扬尘设备中，与其中的电石粉尘进行充分混合反应；电石粉尘扬尘设备能模拟与实际工况类似的电石粉尘扬尘环境，不同湿度水蒸汽与电石粉尘反应后生成的易燃易爆气体进入与计算机控制系统连接的气体释放速率测试系统和气体组分测试系统，即时测试生成易燃易爆气体的释放速率和气体组成。
本发明提供了一种水蒸汽与电石粉尘反应放出易燃易爆气体的释放速率和组成分析的测试方法，从事电石生产、电石生产安全研究和设计的科研单位及企业对本发明方法有一定的需求。随着我国电石生产相关技术的逐渐完善，本发明在电石生产的企业、安全研究和设计等科研单位中有相当的应用推广价值。与国内外与现有技术相比该装置具有以下优势：1)能够产生不同湿度水蒸汽；2)能够模拟与电石生产装置实际工况类似的电石粉尘扬尘环境；3)能够与通过控制系统进行不同湿度水蒸汽与电石扬尘环境中的电石粉尘进行充分混合的反应以及生成的易燃易爆气体释放速率和组成进行实时数据采集和分析。本发明进行了电石粉尘与水蒸汽反应生产易燃易爆气体的测试，在测试过程中能够有效地对生成的易燃易爆气体释放速率和组成进行实时数据采集和分析，使用情况稳定，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置。
图1中，1-水蒸汽发生器、2-水蒸汽发生器控制阀、3-水蒸汽预混器、4-水蒸汽预混器控制阀、5-精密湿度计、6-电石粉尘扬尘设备、7-电石粉尘扬尘控制器、8-湿度调节阀、9-气体释放速率测试系统、10-气体组分测试系统、11-计算机控制系统。
图2电石粉尘扬尘设备。
图2中，1-进水蒸汽、2-进水蒸汽管、3-电石粉尘扬尘筒、4-电石粉尘隔板、5-电石粉尘隔板、6-电石粉尘隔板、7-出水蒸汽管、8-出水蒸汽。
图3电石粉尘扬尘控制器。
图3中，1-控制器主机、2-转速调节开关、3-电源开关、4-扬尘筒旋转驱动轮、5-扬尘筒旋转驱动轮、6-扬尘筒旋转驱动轮。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，如图1所示，本发明的主要内容是一种水蒸汽与电石粉尘反应放出易燃易爆气体的释放速率和组成分析的测试方法，能够生成不同湿度的水蒸汽和模拟与电石生产装置实际工况类似的电石粉尘扬尘环境，同时对现有遇湿放出易燃气体速率测试方法进行改进。电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试系统主要由以下几部分组成：
1)水蒸汽发生器：与水蒸汽预混器连接，用于生产水蒸汽。
2)水蒸汽发生器控制阀：与水蒸汽发生器和水蒸汽预混器连接，用于连通和关断水蒸汽发生器通往水蒸汽预混器的水蒸汽。
3)水蒸汽预混器：与电石粉尘扬尘设备连接，用于将生成的不同湿度的水蒸汽通入电石粉尘扬尘设备中进行反应。
4)水蒸汽预混器控制阀：与水蒸汽预混器和电石粉尘扬尘设备连接，用于连通和关断通往电石粉尘扬尘设备的不同湿度水蒸汽。
5)精密湿度计：连接在水蒸汽预混器上，用于对水蒸汽预混器中的水蒸汽湿度进行实时监测，以便生产不同湿度的水蒸汽。
6)电石粉尘扬尘设备：放置在电石粉尘扬尘控制器上方，与水蒸汽预混器和气体释放速率测试系统连接，用于生成扬尘环境的电石粉尘，与进入其中的不同湿度水蒸汽发生反应，同时将生成的易燃易爆气体输送至气体速率测试系统中。
7)电石粉尘扬尘控制器：放置在电石粉尘扬尘设备下方，用于控制电石粉尘扬尘设备的转速，确保电石粉尘始终处于扬尘环境。
8)湿度调节阀：连接在电石粉尘扬尘设备与气体速率测试装置之间的管路上，主要用于控制进入电石粉尘扬尘设备内的水蒸汽质量。
9)气体释放速率测试系统：与电石粉尘扬尘设备、气体组分测试系统和计算机控制系统连接，用于测试电石粉尘扬尘设备内产生的易燃易爆气体速率，同时将测试完释放速率的易燃易爆气体输送至气体组分测试系统。
10)气体组分测试系统：与气体释放速率测试系统和计算机控制系统连接，用于分析测试完释放速率的易燃易爆气体的组成，同时将测试完组成的易燃易爆气体输送至气体处理系统进行废弃处置。
11)计算机控制系统：由信号采集卡、数模转换器和预先编程的计算机软件组成。
其中，电石粉尘扬尘设备包括水蒸汽进出管线、电石粉尘扬尘筒，电石粉尘扬尘筒内设有三根电石粉尘隔板，电石粉尘隔板与水蒸汽流动方向平行布置；电石粉尘扬尘控制器包括控制器主机、转速调节开关、电源开关、扬尘筒旋转驱动轮、扬尘筒旋转驱动轮。
其中，水蒸汽发生器、精密湿度计为外购，计算机控制系统、水蒸汽发生器控制阀、水蒸汽预混器控制阀、湿度调节阀、气体释放速率测试系统、气体组分测试系统为定制，水蒸汽预混器、电石粉尘扬尘设备、电石粉尘扬尘控制器为自行设计和制造。
本发明中有一个能够生成不同湿度水蒸汽的水蒸汽预混器，水蒸汽预混器上连接一个精密湿度计，用于实时监控水蒸汽预混器内的湿度，生成的不同湿度水蒸汽进入电石粉尘扬尘设备中，与其中的电石粉尘进行充分混合反应；电石粉尘扬尘设备可模拟与实际工况类似的电石粉尘扬尘环境，不同湿度水蒸汽与电石粉尘反应后生成的易燃易爆气体进入与计算机控制系统连接的气体速率测试系统和气体组分测试系统，即时测试生成易燃易爆气体的释放速率和气体组成。
使用本发明时，首先应对精密湿度计进行校准，确保装置各部分管路、数据线连接正常，确保气体速率测试系统和气体组分测试系统正常，然后按照下列步骤进行试验：
1)打开计算机控制系统，开启气体速率测试系统和气体组分测试系统控制系统软件；
2)打开电石粉尘扬尘控制器，运行事先加入电石粉尘的电石粉尘扬尘设备，使其产生电石粉尘；
3)打开精密湿度计，对水蒸汽预混器内的湿度进行实时监测；
4)打开水蒸汽发生器，通过水蒸汽发生器控制阀控制进入水蒸汽预混器内的水蒸汽质量，配合精密湿度计生成实验所需湿度的水蒸汽；
5)通过水蒸汽预混器控制阀将生成的不同湿度水蒸汽输送至电石粉尘扬尘设备中，使水蒸汽与电石粉尘充分混合反应；
6)通过气体速率测试系统对电石粉尘扬尘设备内生成的易燃易爆气体的释放速率进行即时测试；
7)通过气体组分测试系统对电石粉尘扬尘设备内生成的易燃易爆气体的组成进行即时测试；
8)对测试完的易燃易爆气体进行气体回收和废弃处置；
9)实验结束后，保存实验数据，按照与开启相反的顺序关闭各部分装置电源，整理相关管路和线路，将电石粉尘扬尘设备清洗、烘干、备用。
【比较例】
采用测试物质遇水放出易燃气体速率的装置(与专利号为ZL200810160135.9一种测试物质遇水放出易燃气体速率的装置测试方法一致)进行电石粉尘遇水蒸汽放出乙炔气体测试，让水蒸汽与电石粉尘接触反应20分钟后，利用采样泵收集循环体系中的气体，采用气相色谱仪分析收集气体中的乙炔含量，测试结果如下表：
| 峰 | 保留时间/min | 峰宽/min | 峰面积/25μV·s | 峰高/25μV |
| 1 | 1.033 | 0.0119 | 1.92254 | 2.52696 |
| 2 | 1.462 | 0.0296 | 218.64594 | 103.55457 |
| 3 | 1.834 | 0.0250 | 15.32018 | 8.94742 |
分析得到乙炔气体峰面积约为218.65μV·s。
采用本发明装置进行电石粉尘遇水蒸汽放出乙炔气体测试，让水蒸汽与电石粉尘接触反应20分钟后，利用采样泵收集循环体系中的气体，采用气相色谱仪分析收集气体中的乙炔含量，测试结果如下表：
| 峰 | 保留时间/min | 峰宽/min | 峰面积/25μV·s | 峰高/25μV |
| 1 | 0.856 | 0.0198 | 10.02244 | 7.91432 |
| 2 | 1.235 | 0.0527 | 902.24829 | 230.39986 |
| 3 | 1.632 | 0.0422 | 68.20010 | 23.95535 |
分析得到乙炔气体峰面积约为902.24μV·s。
经比较，采用本发明装置进行水蒸汽与电石粉尘进行反应得到的乙炔气体峰面积约为902.24μV·s，而采用测试物质遇水放出易燃气体速率的装置(与专利号为ZL200810160135.9一种测试物质遇水放出易燃气体速率的装置测试方法一致)得到的乙炔气体峰面积约为218.65μV·s，本发明装置得到的乙炔气体浓度更高。因此，本发明装置更接近于工厂实际生产工况过程中产生的电石粉尘与水蒸汽的反应，测试结果更为真实、准确。
采用本发明的装置，在测试过程中能够有效地对生成的易燃易爆气体释放速率和组成进行实时数据采集和分析，使用情况稳定，取得了较好的技术效果。
Claims (2)
1.一种电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，包括：
1)水蒸汽发生器：与水蒸汽预混器连接，用于生产水蒸汽；
2)水蒸汽发生器控制阀：与水蒸汽发生器和水蒸汽预混器连接，用于连通和关断水蒸汽发生器通往水蒸汽预混器的水蒸汽；
3)水蒸汽预混器：与电石粉尘扬尘设备连接，用于将生成的不同湿度的水蒸汽通入电石粉尘扬尘设备中进行反应；
4)水蒸汽预混器控制阀：与水蒸汽预混器和电石粉尘扬尘设备连接，用于连通和关断通往电石粉尘扬尘设备的不同湿度水蒸汽；
5)精密湿度计：连接在水蒸汽预混器上，用于对水蒸汽预混器中的水蒸汽湿度进行实时监测，以便生产不同湿度的水蒸汽；
6)电石粉尘扬尘设备：放置在电石粉尘扬尘控制器上方，与水蒸汽预混器和气体释放速率测试系统连接，用于生成扬尘环境的电石粉尘，与进入其中的不同湿度水蒸汽发生反应，同时将生成的易燃易爆气体输送至气体释放速率测试系统中；
7)电石粉尘扬尘控制器：放置在电石粉尘扬尘设备下方，用于控制电石粉尘扬尘设备的转速，确保电石粉尘始终处于扬尘环境；
8)湿度调节阀：连接在电石粉尘扬尘设备与气体速率测试装置之间的管路上，主要用于控制进入电石粉尘扬尘设备内的水蒸汽质量；
9)气体释放速率测试系统：与电石粉尘扬尘设备、气体组分测试系统和计算机控制系统连接，用于测试电石粉尘扬尘设备内产生的易燃易爆气体速率，同时将测试完释放速率的易燃易爆气体输送至气体组分测试系统；
10)气体组分测试系统：与气体释放速率测试系统和计算机控制系统连接，用于分析测试完释放速率的易燃易爆气体的组成，同时将测试完组成的易燃易爆气体输送至气体处理系统进行废弃处置；
11)计算机控制系统：由信号采集卡、数模转换器和预先编程的计算机软件组成；
其中，电石粉尘扬尘设备包括水蒸汽进出管线、电石粉尘扬尘筒，电石粉尘扬尘筒内设有至少一根电石粉尘隔板，电石粉尘隔板与水蒸汽流动方向平行布置；电石粉尘扬尘控制器包括控制器主机、转速调节开关、电源开关、扬尘筒旋转驱动轮、扬尘筒旋转驱动轮。
2.根据权利要求1所述电石粉尘遇湿放出气体速率和组分的测试装置，其特征在于水蒸汽预混器能够生成不同湿度水蒸汽，水蒸汽预混器上连接精密湿度计，用于实时监控水蒸汽预混器内的湿度，生成的不同湿度水蒸汽进入电石粉尘扬尘设备中，与其中的电石粉尘进行充分混合反应；电石粉尘扬尘设备能模拟与实际工况类似的电石粉尘扬尘环境，不同湿度水蒸汽与电石粉尘反应后生成的易燃易爆气体进入与计算机控制系统连接的气体释放速率测试系统和气体组分测试系统，即时测试生成易燃易爆气体的释放速率和气体组成。
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