CN108489537A - 一种轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置 - Google Patents

Abstract

一种轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中包括气体分析仪、冷凝系统、控制器和采样箱，所述采样箱内设有采样探头、储气罐和探头反吹电磁阀，所述采样探头的进气口通过取气导管从烟道采集样气，取样口通过伴热管与气体分析仪的进气口连接，反吹口通过反吹电磁阀与储气罐连接；所述冷凝系统设置在气体分析仪进气口的伴热管上，所述气体分析仪的输出端和探头反吹电磁阀的控制端均与控制器连接，所述控制器通过通讯线缆与工控机连接。本发明对轧钢加热炉排放物各项指标的检测和装置的吹扫均由控制器自动控制，无需人工定期检查、定期吹扫，不仅降低了工人的劳动强度，而且检测结果不受人为因素影响，从而提高了排放污染物的监测水平。

Description

一种轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置

技术领域

本发明涉及一种用于对轧钢车间加热炉所排放污染物的各项指标进行监测的装置，属于监测技术领域。

背景技术

近年来，随着工业的快速发展，企业排放的有害气体和烟尘对空气造成了严重的污染。被污染的空气严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。如今，环境问题已成为制约经济发展和社会稳定的重要因素，对企业排放的污染物进行有效监测和控制，治理环境，减轻污染，已经成为我国政府社会管理不可回避的首要任务。

重工业生产是环境污染的一个重要来源，其排放到大气中的污染物种类繁多，有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、有机化合物、卤化物等。目前，钢铁企业的轧钢加热炉各污染物的排放量都是由人工定期在烟道的指定位置用仪器进行测量，并手动记录和保存数据，由人工对设备进行清理和维护，这种监测方式不仅增加了工人的劳动强度，而且测量结果受人为因素影响较大，监测水平较低，无法满足我国对排放污染物的监测和控制要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，以提高污染物的监测水平。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中包括气体分析仪、冷凝系统、控制器和采样箱，所述采样箱内设有采样探头、储气罐和探头反吹电磁阀，所述采样探头的进气口通过取气导管从烟道采集样气，取样口通过伴热管与气体分析仪的进气口连接，反吹口通过反吹电磁阀与储气罐连接；所述冷凝系统设置在气体分析仪进气口的伴热管上，所述气体分析仪的输出端和探头反吹电磁阀的控制端均与控制器连接，所述控制器通过通讯线缆与工控机连接。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中还包括流量检测仪和流量检测仪吹扫箱，所述流量检测仪吹扫箱内设有压差变送器、正压吹扫电磁阀和负压吹扫电磁阀；所述流量检测仪安装在烟道内，流量检测仪的正压流速管通过正压吹扫电磁阀的常闭气路与储气罐连接并通过正压吹扫电磁阀的常开气路与压差变送器的正压接口连接，负压流速管通过负压吹扫电磁阀的常闭气路与储气罐连接并通过负压吹扫电磁阀的常开气路与压差变送器的负压接口连接；所述压差变送器的信号输出端接控制器的输入端口。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中还包括气体湿度仪，所述气体湿度仪通过伴热管与采样探头的取样口连接，气体湿度仪的信号输出端接控制器的输入端口。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中还包括安装在烟道内的粉尘检测仪，所述粉尘检测仪的信号输出端接控制器的输入端口，粉尘检测仪的镜头吹扫管接储气罐。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中还包括温度检测仪，所述温度检测仪安装在烟道内，温度检测仪的信号输出端接控制器的输入端口。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，构成中还包括压力检测仪，所述压力检测仪安装在烟道内，压力检测仪的信号输出端接控制器的输入端口。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，所述采样探头外部设有伴热保温装置。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，所述储气罐的进气口通过供氮管与氮气源连接。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，所述气体湿度仪、气体分析仪、冷凝系统、控制器均安装在分析柜内。

上述轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，所述控制器为PLC。

本发明对轧钢加热炉所排放污染物各项指标的检测和装置的吹扫均由控制器自动控制，无需人工定期检查、定期吹扫，不仅降低了工人的劳动强度，而且检测结果不受人为因素的影响，从而提高了排放污染物的监测水平。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中各标号清单为：1、采样箱，2、粉尘检测仪，3、流量检测仪，4、温度检测仪，5、压力检测仪，6、流量检测仪吹扫箱，7、分析柜，8、控制器，9、工控机，10、UPS电源 ，11、供氮管，12、压差变送器，13、正压吹扫电磁阀，14、冷凝系统，15、气体分析仪，16、烟道，17、探头反吹管，18、取样口，19、探头反吹电磁阀，20、取气导管，21、储气罐，22、伴热保温装置，23、气体湿度仪，24、采样探头，25、负压吹扫电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明提供了一套污染物排放自动化监测装置，用于监控工业生产设备在正常运行时加热炉排放的废气中所含有害物质是否符合排放标准的要求，该装置在PLC控制器的控制下自动运转，免去人工维护，节省人力资源，控制器对数据进行处理后显示在监测画面上，供工作人员查看和分析，以便使排放物中超标的指标得到及时有效的控制，该装置数据连续准确，维护量小。

图1显示，本发明主要由采样箱1、粉尘检测仪2、流量检测仪3、温度检测仪4、压力检测仪5、流量检测仪吹扫箱6、分析柜7、控制器8、工控机9、UPS电源10组成。

在烟道上方直管段开第一个孔，开孔直径100mm，开孔位置接近烟道出口，使测得的数据接近出口，开孔处焊接高脚法兰座，将采样箱1通过法兰安装在高脚法兰座上。采样箱1高500mm，宽300mm，厚200mm，其内安装储气罐、伴热保温装置、采样探头和探头反吹电磁阀，箱体侧壁距上边缘50mm处开孔，直径20mm，为氮气输送口，供氮管11由这个输送口进入采样箱1与储气罐连接，储气罐中的氮气经反吹电磁阀送到采样探头。箱体侧壁距下边缘50mm处开孔，直径20mm，为粉尘检测仪和流量检测仪反吹管输送口，储气罐通过这个输送口将氮气送到粉尘检测仪和流量检测仪吹扫箱中的电磁阀。箱体下面中间处开孔，直径20mm，为伴热管输送口，伴热管经过这个输送口将抽取的样气送到分析柜中的冷凝系统。

将取气导管20伸入烟道内1m处，供氮管11与储气罐21进气口相连，储气罐21出气口和探头反吹电磁阀19相连，探头反吹电磁阀19和探头反吹管17相连，探头反吹电磁阀19的信号线和控制器8相连，储气罐21的出气口通过粉尘检测仪的镜头吹扫管和粉尘检测仪的反吹口相连，储气罐21的出气口和流量检测仪吹扫箱6中的正压吹扫电磁阀13、负压吹扫电磁阀25相连，采样探头24的取样口18通过伴热管和分析柜7中的冷凝系统14相连。

在烟道上方直管段距第一个开孔约600mm处开第二个孔，开孔直径100mm，开孔处焊接高脚法兰座，将粉尘检测仪2通过法兰安装在高脚法兰座上，粉尘检测仪2的反吹口和储气罐21相连，输出信号线与控制器8相连。粉尘检测仪由光源、接收镜头、传感器和电路组成。光源射入排放物，通过接收镜头传入传感器，通过传感器的信号线将处理后的4~20mA电流信号传送给控制器的模拟量输入模块。储气罐将氮气送给粉尘检测仪对其镜头进行吹扫。

在烟道上方直管段距前两个开孔约600mm处开第三个孔，开孔直径100mm，焊接高脚法兰座，法兰上预留三个小孔（直径分别为20mm、25mm、15mm），分别用于安置流量检测仪3、温度检测仪4、压力检测仪5，将流量检测仪3的两根流速管分别接到流量检测仪吹扫箱中的正压吹扫电磁阀13和负压吹扫电磁阀25上，温度检测仪4、压力检测仪5的输出端与控制器8相连。

将流量检测仪吹扫箱6（高400mm，宽300mm，厚150mm）安装在附近合适位置，流量检测仪吹扫箱6中的正压吹扫电磁阀 13和负压吹扫电磁阀 25与流量检测仪3的两根流速管和相连，正压吹扫电磁阀13和压差变送器12的正压接口相连，负压吹扫电磁阀25和压差变送器12的负压接口相连，正压吹扫电磁阀13和负压吹扫电磁阀25的控制线圈通过信号线与控制器8相连，压差变送器12的输出端与控制器 8相连。

将分析柜7安装在分析室内，柜内安装控制器8、气体湿度仪23、冷凝系统14、气体分析仪15。气体湿度仪23和采样探头24的取样口18通过伴热管相连，冷凝系统14和取样口18通过伴热管相连。

控制器 8的模拟量输入板和粉尘检测仪2、温度检测仪4、压力检测仪5、压差变送器12、气体湿度仪23、气体分析仪15的输出端相连，控制器 8的模拟量输出板和探头反吹电磁阀19、正压吹扫电磁阀 13、负压吹扫电磁阀 25的信号线相连。工控机通过RS485通讯线缆接收控制器输出信号，通过监测软件处理数据、显示数据、保存数据、历史数据查询和报表打印。

工控机9由UPS电源10供电。UPS电源负责在断电情况下给工控机提供电源，确保数据的连续性。

本发明的工作过程如下：

样气采集箱中的采样探头通过取气导管从烟道中抽取的样气，通过伴热管输送到分析柜中，样气先进入冷凝系统进行除湿以满足气体分析仪对样气的要求，再进入气体分析仪进行分析，并将信号送入PLC控制器。通过各检测仪器测量烟气中的颗粒物、温度、压力、流量、湿度，并将信号送入控制器。控制器对接收到的各检测仪和气体分析仪的数据进行处理，然后将数据通过RS485线缆传送给工控机，显示在监测画面上。系统具有自动吹扫功能，控制器定时控制各电磁阀打开，对采样探头和流量检测仪的流速管进行吹扫。高压氮气首先进入采样箱中的储气罐，再通过探头反吹电磁阀19的控制对样气采样探头进行定期吹扫；通过流量检测仪吹扫箱中的两个三通电磁阀（正压吹扫电磁阀13和负压吹扫电磁阀25）对流量检测仪的流速管进行吹扫，通常情况下，两个三通电磁阀的控制线圈不通电，在正压吹扫电磁阀 13和负压吹扫电磁阀 25中，由流量检测仪到压差变送器的气路（常开气路）打开，由流量检测仪到储气罐的气路（常闭气路）关闭。压差变送器通过流速管接收气体压力信号，计算正压和负压的差值，将其转换成4~20mA电流信号，并将信号传送给控制器的模拟量输入模块，控制器根据该信号即可判断烟气流量。当控制器向两个三通电磁阀输出控制信号，使二者的控制线圈得电时，由流量检测仪到压差变送器的气路（常开气路）关闭，由流量检测仪到储气罐的气路（常闭气路）打开，向流量检测仪的流速管吹入氮气；氮气对粉尘检测仪的镜头一直吹扫，不通过电磁阀控制。

本发明的特点：

1、控制器定时控制电磁阀打开，自动启动反吹系统，分别对采样探头和流量检测仪的流速管进行吹扫，每个电磁阀的定时周期可以根据吹扫的清洁程度手动调节，免去了人工定期检查、定期吹扫，维护工作量减小，节约人工费用。

2、实时将数据传输给工控机数据监测软件，数据监测软件集数据采集、数据处理、数据保存、数据时实显示、历史数据查询、报表打印功能于一体，为工作人员提供便利。

3、自动化程度的提高，使数据记录和设备维护工作及时有效，减少设备故障发生概率，节约设备成本，大大提高经济效益。

Claims (10)

1.一种轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，构成中包括气体分析仪（15）、冷凝系统（14）、控制器（8）和采样箱（1），所述采样箱（1）内设有采样探头（24）、储气罐（21）和探头反吹电磁阀（19），所述采样探头（24）的进气口通过取气导管（20）从烟道（16）采集样气，取样口（18）通过伴热管与气体分析仪（15）的进气口连接，反吹口通过反吹电磁阀（19）与储气罐（21）连接；所述冷凝系统（14）设置在气体分析仪（15）进气口的伴热管上，所述气体分析仪（15）的输出端和探头反吹电磁阀（19）的控制端均与控制器（8）连接，所述控制器（8）通过通讯线缆与工控机（9）连接。

2.根据权利要求1所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，构成中还包括流量检测仪（3）和流量检测仪吹扫箱（6），所述流量检测仪吹扫箱（6）内设有压差变送器（12）、正压吹扫电磁阀（13）和负压吹扫电磁阀（25）；所述流量检测仪（3）安装在烟道（16）内，流量检测仪（3）的正压流速管通过正压吹扫电磁阀（13）的常闭气路与储气罐（21）连接并通过正压吹扫电磁阀（13）的常开气路与压差变送器（12）的正压接口连接，负压流速管通过负压吹扫电磁阀（25）的常闭气路与储气罐（21）连接并通过负压吹扫电磁阀（25）的常开气路与压差变送器（12）的负压接口连接；所述压差变送器（12）的信号输出端接控制器（8）的输入端口。

3.根据权利要求1或2所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，构成中还包括气体湿度仪（23），所述气体湿度仪（23）通过伴热管与采样探头（24）的取样口（18）连接，气体湿度仪（23）的信号输出端接控制器（8）的输入端口。

4.根据权利要求3所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，构成中还包括安装在烟道（16）内的粉尘检测仪（2），所述粉尘检测仪（2）的信号输出端接控制器（8）的输入端口，粉尘检测仪（2）的镜头吹扫管接储气罐（21）。

5.根据权利要求4所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，构成中还包括温度检测仪（4），所述温度检测仪（4）安装在烟道（16）内，温度检测仪（4）的信号输出端接控制器（8）的输入端口。

6.根据权利要求5所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，构成中还包括压力检测仪（5），所述压力检测仪（5）安装在烟道（16）内，压力检测仪（5）的信号输出端接控制器（8）的输入端口。

7.根据权利要求6所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，所述采样探头（24）外部设有伴热保温装置（22）。

8.根据权利要求7所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，所述储气罐（21）的进气口通过供氮管（11）与氮气源连接。

9.根据权利要求8所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，所述气体湿度仪（23）、气体分析仪（15）、冷凝系统（14）、控制器（8）均安装在分析柜（7）内。

10.根据权利要求9所述的轧钢加热炉污染物排放自动化监测装置，其特征是，所述控制器（8）为PLC。