CN108344672A - 一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置及方法，该取样装置包括，气体收集器，为一不锈钢材质容器，设有进、出口，且进出口处分别设防尘器；取样管，其一端设置于气体收集器进口，另一端伸入立火道取样；加热套，套设于取样管管身上；真空泵，通过管道连接于气体收集器出口；流量计，设置于真空泵出口管路；分析探头，插设于气体收集器内。本发明可以从焦炉立火道内提取烟气样品并进行分析，进而可以直接分析焦炉立火道内的煤气燃烧状态。
Description
技术领域
本发明属于炼焦技术领域，特别涉及一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置及方法。
背景技术
焦炉是将煤高温干馏转变成焦炭的设备，其高温过程是通过以煤气为燃料，在焦炉燃烧室内与空气混合燃烧来实现的。
在焦炉燃烧室内，由于废气循环直接参与燃烧过程，使得焦炉立火道内的燃烧非常复杂，导致焦炉设计仍处于经验积累状态，在一个炼焦周期内，下喷煤气与空气组成、流量及热值等如何通过火道内的燃烧，特别是其燃烧状态提供焦炉加热必要而稳定的热能与温度梯度等关键科学技术问题都与立火道内实时废气组成(CO、CO2、O2、SO2、NOX(NO、NO2))、温度、吸力以及流量变化等直接相关。
焦炉立火道内燃烧区域最高温度在1350～1600℃之间，且立火道纵向高度在5～7米。现有针对燃烧废气组成测试的一次仪表探头只能够承受小于350℃且无防尘保护，至今尚无法直接进行高温特别是1000℃以上在线测试的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置及方法，可以从焦炉立火道内提取烟气样品并进行分析，进而可以直接分析焦炉立火道内的煤气燃烧状态。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其包括，气体收集器，为一不锈钢材质容器，设有进、出口，且进出口处分别设防尘器；取样管，其一端设置于所述气体收集器进口，另一端伸入立火道取样；加热套，套设于所述取样管管身上；真空泵，通过管道连接于所述气体收集器出口；流量计，设置于所述真空泵出口管路；分析探头，插设于所述气体收集器内。
优选的，所述取样管与气体收集器之间采用内胀快捷连接头连接。
优选的，所述防尘器内填充玻璃纤维作为烟气防尘截流填料。
优选的，所述填料厚度为50-200mm。
优选的，所述加热套为电阻带式加热系统。
本发明焦炉立火道内高温废气在线取样方法，其包括，
a)将取样管放入立火道后，启动真空泵和电阻带式加热系统，该电阻带式加热系统加热温度在80～200℃之间可调，温度控制精度要求为±0.5℃；使被收集进入气体收集器的烟气温度控制在100-350℃；
b)往防尘器内填充玻璃纤维之前，先称量玻璃纤维的净重；
c)测试完毕后，取出玻璃纤维再称重，与测试前的玻璃纤维净重相减，即得粉尘的净重量；
d)监测后的烟气经真空泵抽吸后再经流量计后再排放；
e)以粉尘的净重量除以流量计测得的累积流量，即得烟气中的粉尘浓度，计算公式如下：
烟气中的粉尘浓度＝(G1-G0)(T+273)/(273×V)
式中：
G1：测试后的玻璃纤维净重，mg；
G0：测试前的玻璃纤维净重，mg；
T：气体收集器内气体的温度，℃；
V：流量计测得的累积流量，m3。
优选的，所述真空泵流量为25～60升/分钟，真空度为0.2～0.6KPa。
优选的，所述流量计为体积流量计，干式流量计，量程范围20～100升/分。
焦炉立火道内实时废气组成(CO、CO2、O2、SO2、NOX(NO、NO2)、H2O)、燃烧区域最高温度在1350～1600℃之间，且立火道纵向深度5～7米。因此，取样系统的设计既要满足高温的要求，也要防止所取出的高温烟气在自然环境下冷却过程中出现冷凝，从而导致CO2、SO2及H2O等成份在冷凝液中的溶解，影响在线检测分析结果。
在本发明取样装置中，
为避免高温烧损，取样管采用耐高温1000～1350℃不锈钢材质的管道。
取样管位于立火道之外的部分为避免高温气体在常温下冷凝，采用加热套加热。
取样管与气体收集器之间采用内胀快捷连接头，保障与气体收集器接口之间的密封连接。
气体收集器为不锈钢材质容器，进出口设有防尘器，防尘器内填充玻璃纤维作为烟气防尘截流填料，采用该类型填料，即可以起到捕集粉尘、净化烟气的作用，又可以用来检测烟气中的颗粒物含量。
本发明的有益效果：
本发明焦炉立火道内高温烟气取样和测试方法，可以直接了解焦炉燃烧室内的煤气燃烧情况及污染性废气成份生成情况。尤其在焦炉日常进行加热调整试验及焦炉加热技术研究时，本发明取样及测试方法可以为试验及研究提供最直接的燃烧特征参数。
附图说明
图1为本发明焦炉立火道内高温废气在线取样装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其包括，
气体收集器1，为一不锈钢材质容器，设有进、出口，且进出口处分别设防尘器2、2’；
取样管3，其一端设置于所述气体收集器1进口，另一端伸入立火道取样；
加热套4，套设于所述取样管3管身上；
真空泵5，通过管道连接于所述气体收集器1出口；
流量计6，设置于所述真空泵5出口管路；
分析探头7，插设于所述气体收集器1内，并接分析仪8。
在本实施例中，所述取样管3与气体收集器1之间采用内胀快捷连接头连接。
所述防尘器2内填充玻璃纤维作为烟气防尘截流填料。所述填料厚度为50-200mm。
所述加热套4为电阻带式加热系统。
本发明所述的焦炉立火道内高温废气在线取样方法，其包括，
a)将取样管放入立火道后，启动真空泵和电阻带式加热系统，该电阻带式加热系统加热温度在80～200℃之间可调，温度控制精度要求为±0.5℃；使被收集的进入气体收集器的烟气温度控制在100-350℃；
b)往防尘器内填充玻璃纤维之前，先称量玻璃纤维的净重；
c)测试完毕后，取出玻璃纤维再称重，与测试前的玻璃纤维净重相减，即得粉尘的净重量；
d)监测后的烟气经真空泵抽吸后再经流量计后再排放；
e)以粉尘的净重量除以流量计测得的累积流量，即得烟气中的粉尘浓度，计算公式如下：
烟气中的粉尘浓度＝(G1-G0)(T+273)/(273×V)
式中：
G1：测试后的玻璃纤维净重，mg；
G0：测试前的玻璃纤维净重，mg；
T：气体收集器内气体的温度，℃；
V：流量计测得的累积流量，m3。
优选的，所述真空泵流量为25～60升/分钟，真空度为0.2～0.6KPa。
优选的，所述流量计为体积流量计，干式流量计，量程范围20～100升/分。
Claims (8)
1.一种焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其特征在于，包括，
气体收集器，为一不锈钢材质容器，设有进、出口，且进出口处分别设防尘器；
取样管，其一端设置于所述气体收集器进口，另一端伸入立火道取样；
加热套，套设于所述取样管管身上；
真空泵，通过管道连接于所述气体收集器出口；
流量计，设置于所述真空泵出口管路；
分析探头，插设于所述气体收集器内。
2.如权利要求1所述的焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其特征在于，所述取样管与气体收集器之间采用内胀快捷连接头连接。
3.如权利要求1所述的焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其特征在于，所述防尘器内填充玻璃纤维作为烟气防尘截流填料。
4.如权利要求3所述的焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其特征在于，所述填料厚度为50-200mm。
5.如权利要求1所述的焦炉立火道内高温废气在线取样装置，其特征在于，所述加热套为电阻带式加热系统。
6.一种如权利要求1所述的焦炉立火道内高温废气在线取样装置的取样方法，其特征是，包括，
a)将取样管放入立火道后，启动真空泵和电阻带式加热系统，该电阻带式加热系统加热温度在80～200℃之间可调，温度控制精度要求为±0.5℃；使被收集的进入气体收集器的烟气温度控制在100-350℃；
b)往防尘器内填充玻璃纤维之前，先称量玻璃纤维的净重；
c)测试完毕后，取出玻璃纤维再称重，与测试前的玻璃纤维净重相减，即得粉尘的净重量；
d)监测后的烟气经真空泵抽吸后再经流量计后再排放；
e)以粉尘的净重量除以流量计测得的累积流量，即得烟气中的粉尘浓度，计算公式如下：
烟气中的粉尘浓度＝(G1-G0) (T+273)/(273×V)
式中：
G1：测试后的玻璃纤维净重，mg；
G0：测试前的玻璃纤维净重，mg；
T：气体收集器内气体的温度，℃；
V：流量计测得的累积流量，m3。
7.如权利要求6所述的取样方法，其特征是，所述真空泵流量为25～60升/分钟，真空度为0.2～0.6KPa。
8.如权利要求6所述的取样方法，其特征是，所述流量计为体积流量计，干式流量计，量程范围20～100升/分。
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