CN110018038A - 一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统，包括取样探头（2）、法兰（3）、取样器（4）、第一电磁阀（6）、第二电磁阀（7）、第三电磁阀（8）、气水分离器（9）、第四电磁阀（10）、洗涤器（11）、第一三通连接头（12）、干燥器（13）、脱硫罐（14）、气泵（15）、第一三通阀（16）、精密过滤器（18）、第二三通连接头（19）、气体流量计（20）、氨气分析仪（21）、第一排气口（22）、第二排气口（23）、分布式控制器（24）、备用干燥器（25）、控制器（26）、输气管道（27）、信号传输线（28）、第二三通阀（29）和第三三通阀（30）。本发明能有效降低取样分析的煤气中杂质及粉尘等含量，保证氨气在线分析仪长期稳定运行。

Description

一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统及其使用方法

技术领域

本发明属于焦炉煤气中物质组分分析技术领域，具体涉及一种焦炉煤气中氨气在线分析预处理系统及其使用方法。

背景技术

焦化厂生产的焦炉煤气中含有少量的氨气，氨气随煤气燃烧后的产物排放会产生环境污染，需对其进行回收利用。为了实现对氨气的最大程度回收，需要根据回收工段出口气体中氨气含量来反馈优化调整该工段操作参数。目前常用人工分析出口煤气中氨气含量，但此种方法的取样分析间隔时间长，仅得到采样瞬间煤气中氨气含量的数据，不能得到煤气中氨气实时含量值及其波动情况，数据可参考性较低，操作参数调节滞后，难以实现氨气回收过程的节能降耗和效益提升。

另一种方式为在线监测煤气中氨气含量，从而实时调节回收工段的操作参数，这有利于实现回收操作最优化，提高氨气的回收效率。此种方法需使用一般光学分析仪或电化学分析仪在线分析煤气中氨含量，分析仪的主要组成为：精密的电子、光学元器件或者化学敏感的特殊物质，要求进入分析仪的气体洁净干燥，无干扰检测结果和影响分析仪使用效果和使用寿命的其它组分。

目前焦炉煤气中氨气在线分析系统的应用实例很少，由于煤气高尘、多水、多油、含酸等特点，易引起输气管道堵塞、腐蚀或者分析仪表故障，需开发能高效净化煤气、并且不影响待测组分含量的气体预处理系统对进入在线分析仪表的煤气进行净化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了：一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统，包括：

取样探头，设置于煤气管道内，与取样器通过管道连通，用于将所述煤气管道内的煤气取样送至所述取样器内；

取样器，分别与取样探头、第一电磁阀和第二电磁阀连通，用于对煤气取样；

第一电磁阀，与控制器电连接，用于控制压缩气体进入所述预处理系统内；

第二电磁阀，连通所述取样器和气水分离器，且与所述控制器电连接，用于控制所述取样器内的煤气进入所述气水分离器中；

第三电磁阀，设置于所述气水分离器底部，且与所述控制器电连接，用于接收所述控制器的控制指令排出所述气水分离器内液体；

气水分离器，分别与所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和第二三通阀连通，用于对煤气进行气水分离操作；

第四电磁阀，设置于洗涤器底部，且与所述控制器电连接，用于接收所述控制器的控制指令排出所述洗涤器内液体；

洗涤器，分别与所述第四电磁阀、第一三通连接头和所述第二三通阀连通，用于对煤气进行洗涤净化；

第一三通连接头，分别与所述洗涤器和第三三通阀连通，用于煤气在所述预处理系统内的传输；

干燥器，分别与脱硫罐和所述第三三通阀连通，用于对煤气干燥；

脱硫罐，分别与所述干燥器和气泵连通，用于对煤气进行脱硫操作；

气泵，分别与所述脱硫罐和第一三通阀连通，且与所述控制器电连接，用于所述预处理系统中的气体抽吸传输动力源；

第一三通阀，分别与所述气泵和精密过滤器连通，用于将所述气泵内气体传输至所述精密过滤器内；

精密过滤器，分别与所述第一三通阀和输气管道连通，用于对脱硫后的煤气进行精细过滤；

第二三通连接头，分别与气体流量计、第二排气口和所述输气管道连通，用于传输所述预处理系统内的煤气，及将气体排出所述预处理系统；

气体流量计，分别与所述第二三通连接头和氨气分析仪连通，用于计量经过的煤气流量；

氨气分析仪，与所述气体流量计和第一排气口连通，且与分布式控制器通过信号传输线电连接，用于分析煤气中氨气含量；

分布式控制器，通过所述信号传输线与所述氨气分析仪电连接，用于采集所述氨气分析仪对氨气检测结果信息；

控制器，用于发送控制指令从而实现对所述预处理系统中与其电连接零件的控制。

优选地，所述煤气管道侧面设置有法兰，所述取样探头和所述取样器上连通设置的管道分别与所述法兰连通。

优选地，所述取样探头上设置有粗过滤装置，所述粗过滤装置对经过所述取样探头的气体进行过滤。

优选地，所述第一三通阀还与氨气标准气体连通，用于将所述氨气标准气体传输至所述氨气分析仪内。

优选地，所述气水分离器内部底部处设置有储液部。

优选地，所述储液部内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接，当所述液位传感器感应到液面超过预设位置时，所述控制器控制所述第三电磁阀导通排液。

优选地，所述洗涤器内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接，当所述液位传感器感应到液面超过预设位置时，所述控制器控制所述第四电磁阀导通排液。

优选地，所述系统还包括备用干燥器，所述备用干燥器分别与所述脱硫罐和所述第三三通阀连通，当所述干燥器更换干燥剂时，所述备用干燥器接入所述预处理系统中，用于对煤气的干燥。

本发明还提供了一种上述的焦炉煤气氨气在线分析预处理系统的使用方法，所述方法包括步骤：

S1：控制器控制气泵进行第一预设时间的抽气操作；

S2：取样探头将煤气管道内的煤气传输至取样器中；

S3：煤气进入气水分离器中进行气水分离操作；

S4：煤气进入洗涤器中进行洗涤操作；

S5：煤气进入干燥器中进行干燥操作；

S6：煤气进入脱硫罐中进行脱硫操作；

S7：煤气进入精密过滤器中进行精细过滤操作，以得到洁净干燥的煤气；

S8：煤气进入气体流量计中进行煤气的流量计量与调节操作；

S9：煤气进入氨气分析仪中进行氨气含量分析操作。

S10：所述控制器控制第一电磁阀进行第二预设时间的吹气操作，将所述压缩气体吹入所述取样探头和所述取样器中从而对其进行反吹扫。

优选地，所述方法还包括步骤：

S11：将氨气标准气体输入至所述氨气分析仪内对其进行校正操作。

本发明提供的焦炉煤气氨气在线分析预处理系统具有以下优势：

（1）可实现连续取样、连续净化，整个预处理系统布置紧凑，分析滞后时间短，通过预处理系统的气体能够达到分析仪对样气洁净度要求；

（2）实现了自动化控制，由控制器控制各装置的工作状态，不需要手动操作各设备的开、闭，减少人工操作失误和人力成本；

（3）该预处理系统应用于荒煤气中氨气在线分析，科学设计脱水处理，既脱除水分又不影响样气中氨气含量，冷凝液态水被固体干燥剂及时吸收，避免氨气溶于冷凝水中。

（4）样气经预处理系统净化后，氨气分析仪测气体中氨气含量能代表荒煤气中氨气的含量，预处理带来的含量误差很小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统的连接示意图；

图2是本发明提供的气水分离器的结构示意图；

图3是本发明提供的一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统的使用方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1和2所示，本发明提供了一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统，包括：取样探头2，设置于煤气管道1内，与取样器4通过管道连通，用于将所述煤气管道1内的煤气取样送至所述取样器4内；同时取样探头2上设置有粗过滤装置，粗过滤装置对经过所述取样探头2的气体进行过滤，能够有效阻挡煤气中大颗粒的粉尘、焦油滴和萘颗粒，从而减少煤气中的焦油和萘等堵塞输气管道，减轻焦油等有害成分污染分析元器件；取样器4，分别与取样探头2、第一电磁阀6和第二电磁阀7连通，用于对煤气取样；同时，煤气管道1侧面设置有法兰3，所述取样探头2和所述取样器4上连通设置的管道分别与所述法兰3连通，从而便于煤气的顺利传输；第一电磁阀6，与控制器26电连接，用于控制压缩气体5对取样器4和取样探头2进行反吹扫；第二电磁阀7，连通所述取样器4和气水分离器9，且与所述控制器26电连接，用于控制所述取样器4内的煤气进入所述气水分离器9中；第三电磁阀8，设置于所述气水分离器9底部，且与所述控制器26电连接，用于接收所述控制器26的控制指令排出所述气水分离器9内液体；气水分离器9，分别与所述第二电磁阀7、所述第三电磁阀8和第二三通阀29连通，用于对煤气进行气水分离操作；同时，所述气水分离器9内部底部处设置有储液部91，所述储液部91内设置有液位传感器92，所述液位传感器92与所述控制器26电连接，当所述液位传感器92感应到液面超过预设位置时，所述控制器26控制所述第三电磁阀8导通排液；第四电磁阀10，设置于洗涤器11底部，且与所述控制器26电连接，用于接收所述控制器26的控制指令排出所述洗涤器11内液体；洗涤器11，分别与所述第四电磁阀10、第一三通连接头12和所述第二三通阀29连通，用于对煤气进行洗涤净化；同时，所述洗涤器11内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器26电连接，当所述液位传感器感应到液面超过预设位置时，所述控制器26控制所述第四电磁阀10导通排液；第一三通连接头12，分别与所述洗涤器11和第三三通阀30连通，用于煤气在所述预处理系统内的传输；干燥器13，分别与脱硫罐14和所述第三三通阀30连通，用于对煤气干燥；同时，可以与干燥器13并联设置有备用干燥器25，所述备用干燥器25分别与所述脱硫罐14和所述第三三通阀30连通，当所述干燥器13更换干燥剂时，所述备用干燥器25接入所述预处理系统中，可以替代干燥器13的功能用于对煤气的干燥；脱硫罐14，分别与所述干燥器13和气泵15连通，用于对煤气进行脱硫操作；气泵15，分别与所述脱硫罐14和第一三通阀16连通，且与所述控制器26电连接，用于所述预处理系统中的气体抽吸传输动力源；第一三通阀16，分别与所述气泵15和精密过滤器18连通，用于将所述气泵15内气体传输至所述精密过滤器18内；同时，第一三通阀16还与氨气标准气体17连通，用于将所述氨气标准气体17传输至氨气分析仪内，从而便于后续对氨气分析仪21的校正操作；精密过滤器18，分别与所述第一三通阀16和输气管道27连通，用于对脱硫后的煤气进行精细过滤；第二三通连接头19，分别与气体流量计20、第二排气口23和所述输气管道27连通，用于传输所述预处理系统内的煤气，及将气体排出所述预处理系统；气体流量计20，分别与所述第二三通连接头19和氨气分析仪21连通，用于计算经过的煤气流量；氨气分析仪21，与所述气体流量计20和第一排气口22连通，且与分布式控制器24通过信号传输线28电连接，用于分析煤气中氨气含量；分布式控制器24，通过所述信号传输线28与所述氨气分析仪21电连接，用于采集氨气分析仪21对样气的检测数据信息；控制器26，用于发送控制指令从而实现对所述预处理系统中与其电连接零件的控制。

如图3所示，为上述焦炉煤气氨气在线分析预处理系统的使用方法，下面对使用方法进行具体阐述。

步骤S1：控制器26控制气泵15进行第一预设时间的抽气操作；

控制器26（可以为PLC控制器或单片机）发送控制指令给气泵15，使其持续抽气T1时间，整个预处理系统内形成气体流动通路；

步骤S2：取样探头2将煤气管道1内的煤气传输至取样器4中；

由于气泵15抽气，预处理系统内气压低于煤气管道1内气压，煤气管道1内的煤气在气压差的作用下，运动路径为：煤气管道1→取样探头2→管道→法兰3→管道→取样器4，进入取样器4中；

步骤S3：煤气进入气水分离器9中进行气水分离操作；

经取样器4后，煤气首先通过气水分离器9，气水分离器9内部填充疏水纤维，煤气与纤维接触时，煤气中的水汽凝结在纤维上，顺着纤维流下至气水分离器9底部的储液部91中，储液部91装有液位传感器92感应液位，当所述液位传感器92感应到液面超过预设位置时，所述控制器26控制气水分离器9底部的第三电磁阀8导通排液；

步骤S4：煤气进入洗涤器11中进行洗涤操作；

经气水分离后的气体进入洗涤器11，洗涤器11内装有洗涤液，能够洗涤焦油气等物质，煤气中的部分水气也会冷凝下来，洗涤油中加入固体干燥剂，能及时吸收上层油中水分，水的密度比洗涤液的密度大，煤气中冷凝在洗涤液中的水滴能够沉降至洗涤器11的底部，洗涤器11内装有液位感应器，当整个洗涤器11的液位上升到一定值后，控制器26控制第四电磁阀10排液。洗涤油不会吸收待检测的氨气组分，检测的结果能基本代表煤气中氨气含量的真实值。

步骤S5：煤气进入干燥器13中进行干燥操作；

洗涤器11出来的煤气进入装填有干燥剂的干燥器13中，干燥剂吸收煤气中的水分，根据干燥剂中变色物质颜色变化来判断干燥剂是否吸收饱和，干燥器13处并联设置有备用干燥器25，更换干燥剂时先切换工作气路至备用干燥器25气路，整个预处理系统能够连续正常工作，不因更换填料而关停整个在线分析系统。

步骤S6：煤气进入脱硫罐14中进行脱硫操作；

煤气干燥后进入脱硫罐14，通过装有高效脱硫剂的脱硫罐14，脱硫剂能够精脱除硫化氢，脱除效率高，大大减少了硫化氢气体对设备和管道的腐蚀，减少设备的维护，延长了备件的更换周期；

步骤S7：煤气进入精密过滤器18中进行精细过滤操作，以得到洁净干燥的煤气；

脱硫后的煤气进入精密过滤器18中，由其对气体进行精细过滤，得到洁净干燥的煤气，一部分继续后续操作，另一部分进入输气管道27返回煤气主管道中或者经由第二排气口23排空；

步骤S8：煤气进入气体流量计20中进行流量计量与调节操作；

经过精细过滤后的煤气进入气体流量计20中稳定流量，并计算流量；

步骤S9：煤气进入氨气分析仪21中进行氨气含量分析操作；

经气体流量计20计算流量的煤气进入氨气分析仪21中在线分析氨气含量，得出分析结果；

步骤S10：所述控制器26控制第一电磁阀6进行第二预设时间的反吹气操作，将所述压缩气体5吹入所述取样探头2和所述取样器4中从而对其进行反吹扫；

在本步骤中，控制器26控制第一电磁阀6（具体可以采用反吹电磁阀）导通使压缩气体5进入预处理系统内（此时第二电磁阀7关闭），压缩气体5被吹入取样探头2和取样器4中从而对其进行反吹扫，确保取样探头2和取样器4不因积聚粉尘、焦油滴、萘颗粒等而堵塞，整个系统能够获得连续稳定的样气，此时控制器26控制气泵15停止工作。

步骤S11：将氨气标准气体17输入至所述氨气分析仪21内对其进行校正操作；

将氨气标准气体17经由路径：第一三通阀16→精密过滤器18→输气管路27→第二三通连接头19→气体流量计20→氨气分析仪21输入至所述氨气分析仪21内，从而对在线分析仪定期进行校准，降低其分析结果的误差。

本发明开发了一套科学高效的预处理系统，能有效降低取样分析的煤气中焦油、萘、水分、硫化氢及粉尘等杂质含量，减少杂质成分对氨气分析的影响，保证氨气在线分析仪长期稳定运行。该系统能连续泵吸取气，气体经过多级过滤、洗涤、干燥、精脱硫等一系列有效的净化措施处理后，进入氨气在线分析仪样气分析单元进行分析。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种焦炉煤气氨气在线分析预处理系统，其特征在于，包括：

取样探头（2），设置于煤气管道（1）内，与取样器（4）通过管道连通，用于将所述煤气管道（1）内的煤气取样送至所述取样器（4）内；

取样器（4），分别与取样探头（2）、第一电磁阀（6）和第二电磁阀（7）连通，用于对煤气取样；

第一电磁阀（6），与控制器（26）电连接，用于控制压缩气体（5）对取样器（4）和取样探头（2）进行反吹扫；

第二电磁阀（7），连通所述取样器（4）和气水分离器（9），且与所述控制器（26）电连接，用于控制所述取样器（4）内的煤气进入所述气水分离器（9）中；

第三电磁阀（8），设置于所述气水分离器（9）底部，且与所述控制器（26）电连接，用于接收所述控制器（26）的控制指令排出所述气水分离器（9）内液体；

气水分离器（9），分别与所述第二电磁阀（7）、所述第三电磁阀（8）和第二三通阀（29）连通，用于对煤气进行气水分离操作；

第四电磁阀（10），设置于洗涤器（11）底部，且与所述控制器（26）电连接，用于接收所述控制器（26）的控制指令排出所述洗涤器（11）内液体；

洗涤器（11），分别与所述第四电磁阀（10）、第一三通连接头（12）和所述第二三通阀（29）连通，用于对煤气进行洗涤净化；

第一三通连接头（12），分别与所述洗涤器（11）和第三三通阀（30）连通，用于煤气在所述预处理系统内的传输；

干燥器（13），分别与脱硫罐（14）和所述第三三通阀（30）连通，用于对煤气干燥；

脱硫罐（14），分别与所述干燥器（13）和气泵（15）连通，用于对煤气进行脱硫操作；

气泵（15），分别与所述脱硫罐（14）和第一三通阀（16）连通，且与所述控制器（26）电连接，用于所述预处理系统中的气体抽吸传输动力源；

第一三通阀（16），分别与所述气泵（15）和精密过滤器（18）连通，用于将所述气泵（15）内气体传输至所述精密过滤器（18）内；

精密过滤器（18），分别与所述第一三通阀（16）和输气管道（27）连通，用于对脱硫后的煤气进行精细过滤；

第二三通连接头（19），分别与气体流量计（20）、第二排气口（23）和所述输气管道（27）连通，用于传输所述预处理系统内的煤气，及将气体排出所述预处理系统；

气体流量计（20），分别与所述第二三通连接头（19）和氨气分析仪（21）连通，用于计量经过的煤气流量；

氨气分析仪（21），与所述气体流量计（20）和第一排气口（22）连通，且与分布式控制器（24）通过信号传输线（28）电连接，用于分析煤气中氨气含量；

分布式控制器（24），通过所述信号传输线（28）与所述氨气分析仪（21）电连接，用于采集氨气分析仪（21）对样气的检测数据信息；

控制器（26），用于发送控制指令从而实现对所述预处理系统中与其电连接零件的控制。

2.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述煤气管道（1）侧面设置有法兰（3），所述取样探头（2）和所述取样器（4）上连通设置的管道分别与所述法兰（3）连通。

3.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述取样探头（2）上设置有粗过滤装置，所述粗过滤装置对经过所述取样探头（2）的气体进行过滤。

4.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述第一三通阀（16）还与氨气标准气体（17）连通，用于将所述氨气标准气体（17）传输至氨气分析仪（21）内对其进行校准。

5.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述气水分离器（9）内部底部处设置有储液部（91）。

6.根据权利要求5所述的预处理系统，其特征在于，所述储液部（91）内设置有液位传感器（92），所述液位传感器（92）与所述控制器（26）电连接，当所述液位传感器（92）感应到液面超过预设位置时，所述控制器（26）控制所述第三电磁阀（8）导通排液。

7.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述洗涤器（11）内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器（26）电连接，当所述液位传感器感应到液面超过预设位置时，所述控制器（26）控制所述第四电磁阀（10）导通排液。

8.根据权利要求1所述的预处理系统，其特征在于，所述系统还包括备用干燥器（25），所述备用干燥器（25）分别与所述脱硫罐（14）和所述第三三通阀（30）连通，当所述干燥器（13）更换干燥剂时，所述备用干燥器（25）接入所述预处理系统中，用于对煤气的干燥。

9.根据权利要求1-3中任一所述预处理系统的使用方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1：控制器（26）控制气泵（15）进行第一预设时间的抽气操作；

S2：取样探头（2）将煤气管道（1）内的煤气传输至取样器（4）中；

S3：煤气进入气水分离器（9）中进行气水分离操作；

S4：煤气进入洗涤器（11）中进行洗涤操作；

S5：煤气进入干燥器（13）中进行干燥操作；

S6：煤气进入脱硫罐（14）中进行脱硫操作；

S7：煤气进入精密过滤器（18）中进行精细过滤操作，以得到洁净干燥的煤气；

S8：煤气进入气体流量计（20）中进行流量测量与调节操作；

S9：煤气进入氨气分析仪（21）中进行氨气含量分析操作；

S10：所述控制器（26）控制第一电磁阀（6）进行第二预设时间的吹气操作，将所述压缩气体（5）吹入所述取样探头（2）和所述取样器（4）中从而对其进行反吹扫。

10.根据权利要求4所述的预处理系统的使用方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S11：将氨气标准气体（17）输入至所述氨气分析仪（21）内对其进行校正操作。