CN112229687A - 一种零泄漏煤气自动取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种零泄漏煤气自动取样装置及取样方法，其中一种零泄漏煤气自动取样装置包括一端与煤气管道连通的煤气取样管，所述煤气取样管的另一端通过第一管道与煤气排水器下降管连通，所述第一管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第二阀门、第四阀门和第一增压泵，第二阀门和第四阀门之间设有与第一管道连通的取样支管，取样支管连通取样袋。本发明通过各管道和阀门的设置，实现了煤气取样前排气和煤气取样过程中的煤气零排放、零泄漏，保证了操作安全，避免了大气污染，并降低了煤气取样操作人员的工作量。

Description

一种零泄漏煤气自动取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及煤气化验取样技术领域，尤其涉及到一种零泄漏煤气自动取样装置及取样方法。

背景技术

在煤气生产和使用过程中，需要对煤气的含水量、含尘量、煤气化学组分含量、煤气热值等指标进行测量和分析。

目前的取样装置是在煤气管道或煤气装备上安装有煤气取样管，煤气取样管的末端（取样端）距离地面（或操作平台）的距离约1米高度。煤气取样管的末端安装有取样阀门。在不进行煤气取样的时间段内，煤气取样阀门是关闭的，以防止煤气泄漏。因为取样前，煤气取样阀门长时间关闭，导致煤气取样管内的煤气不流动，因此煤气取样管内滞留的煤气组分不等同于煤气设施内的煤气组分。

为了提高煤气分析结果的精准性，在煤气取样操作前，需要将煤气取样管道内的煤气排放到大气中，导致煤气取样管取样端附近的空间内存在大量煤气，存在煤气中毒的风险。

在测量煤气含水量、含尘量的煤气取样过程中，煤气流经脱脂棉和煤气流量计后直接排放到大气中，导致附近的空间内存在大量煤气，存在煤气中毒的风险。

在测量煤气化学组分含量、煤气热值等指标的取样过程中，采用橡皮袋取样，为了提高化验结果的精准度，需要用煤气置换橡皮袋内的残余气体，煤气置换操作2到3次，置换过程中，需要将煤气取样橡皮袋内的煤气排放到大气中，导致附近的空间内存在大量煤气，存在煤气中毒的风险。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种零泄漏煤气自动取样装置及取样方法，将煤气取样过程中需要排放到大气中的煤气直接引入煤气取样点后面的煤气管道或煤气设施中，实现煤气取样过程中的煤气零泄漏。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种零泄漏煤气自动取样装置，包括一端与煤气管道连通的煤气取样管，所述煤气取样管的另一端通过第一管道与煤气排水器下降管连通，所述第一管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第二阀门、第四阀门和第一增压泵，第二阀门和第四阀门之间设有与第一管道连通的取样支管，取样支管连通取样袋。

本方案在使用时，将取样橡皮袋与取样阀后的取样支管相连，然后打开取样阀。然后，先关闭第二阀门，打开第一阀门，通过第一增压泵将取样袋内的气体抽至煤气排水器下降管，然后关闭第一阀门，打开第二阀门，使煤气进入取样袋，再关闭第二阀门，打开第四阀门，进行再次排气，排气次数符合要求后，关闭第四阀门，打开第二阀门，让煤气进入取样袋，然后关闭取样阀，取走取样袋即可，取样袋内的煤气可用于煤气化学组分分析、煤气热值分析，本装置不仅实现了煤气零泄漏取样，而且实现了煤气零泄漏排气。

作为优化，第一阀门、第二阀门、第四阀门和第一增压泵的启动和停止可以由控制器依据设定的程序实现自动启动和停止，降低操作人员的工作量。

作为优化，还包括两端均与第一管道连通的第二管道，第二管道的一端位于第二阀门与煤气取样管之间，另一端位于第四阀门和第一增压泵之间，第二管道上安装有第一阀门。本优化方案通过设置第二管道和第一阀门，可实现取样前对煤气取样管内进行滞留气体置换、排水操作，滞留气体置换、排水时，关闭第二阀门，打开第一阀门，通过第一增压泵将水分排至煤气排水器下降管。

作为优化，还包括两端均与第一管道连通的第三管道，所述第三管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第八阀门、设有取样棉球的放置室、流量计和第二增压泵，第三管道的一端位于第二阀门与煤气取样管之间，另一端位于第一增压泵与煤气排水器下降管之间。本方案通过通过设置第三管道，实现了用于煤气含尘量、含水量分析的煤气取样，取样时，通过第二增压泵使煤气依次经过第八阀门、第九阀门、放置室、第十一阀门和流量计，最终排至煤气排水器下降管，通过放置室内的取样棉球对流经的煤气进行吸附取样，通过流量计检测煤气流量，取样棉球可用于煤气含尘量、含水量分析。

作为优化，第三管道上还安装有位于放置室和流量计之间的第十一阀门。本优化方案通过设置第九阀门和第十一阀门，在取放取样棉球时，可先将第九阀门和第十一阀门关闭，切断放置室两端的管路，避免煤气在放置室打开时大量溢出，保证操作安全。

作为优化，还包括两端均与第三管道连通的第四管道，第四管道的一端位于第八阀门与第九阀门之间，另一端位于第十一阀门与流量计之间，第四管道上安装有第十五阀门。本优化方案通过设置第四管道和第十五阀门，方便在针对煤气含尘量、含水量分析的煤气取样前进行管路排水。

作为优化，还包括一端连通氮气气源的吹扫管，所述吹扫管的另一端与第三管道连通且位于第八阀门和第一管道之间，吹扫管上安装有第七阀门。本优化方案通过设置吹扫管，在打开第七阀门后，可利用通入的氮气对管路的煤气进行吹扫。

作为优化，第七阀门、第八阀门、第十五阀门和第二增压泵的启动和停止可以由控制器依据设定的程序实现自动启动和停止，降低操作人员的工作量。

作为优化，所述第一管道通过第二十一阀门与煤气取样管连通，通过第二十二阀门与煤气排水器下降管连通。本优化方案通过设置第二十一阀门和第二十二阀门，实现对整个取样装置的管道通断总控制，在无需取样时，避免煤气进入取样装置内部管道。

本方案还提供一种零泄漏煤气自动取样装置进行的取样方法，包括如下方面：

1、用于煤气化学组分分析、煤气热值分析的煤气取样操作流程：

a、连接取样橡皮袋

将取样橡皮袋取样支管相连，然后打开取样支管上的取样阀；

b、排水操作

关闭第二阀门，打开第一阀门，启动第一增压泵；等待1~3分钟后，停止第一增压泵，然后关闭第一阀门；

c、放气和充气

关闭第二阀门，打开第四阀门，取样阀处于打开状态；启动第一增压泵，将取样橡皮袋内的气体抽出，然后停止第一增压泵；关闭第四阀门，打开第二阀门，煤气进入取样橡皮袋；取样橡皮袋充满煤气后，关闭第二阀门，此时完成第一次放气和充气；

共进行四次放气和充气；

d、第四次充气结束后，关闭取样阀，然后取走取样橡皮袋，取样橡皮袋内的煤气可于煤气化学组分分析、煤气热值分析；

2、用于煤气含尘量、含水量分析的煤气取样的操作流程：

a、放置取样棉球

确认第九阀门和第十一阀门处于关闭状态，然后将棉球放置在取样棉球放置室内，关闭取样棉球放置室，打开第九阀门和第十一阀门，并确认第二十一阀门处于打开状态；

b、排水操作

确认第七阀门处于关闭状态，然后依次打开第八阀门、第十五阀门；启动第二增压泵，等待1~3分钟后，关闭第十五阀门；

c、取样

控制器自动记录流量计此时的表码值，当流量计的表码值增量达到设定值时，关闭第二增压泵。

d、氮气置换

打开第七阀门，利用氮气吹扫置换管道内的煤气，吹扫完成后，关闭第七阀门和第八阀门；

e、放置取样棉球

记录取样的煤气流标计的表码增加值，关闭第九阀门和第十一阀门，打开取样棉球放置室，取走棉球，并关闭取样棉球放置室，取样棉球可用于煤气含尘量、含水量分析。

本发明的有益效果为：通过各管道和阀门的设置，实现了煤气取样前排气和煤气取样过程中的煤气零排放、零泄漏，保证了操作安全，避免了大气污染，并降低了煤气取样操作人员的工作量。

附图说明

图1为本发明自动取样装置管路布置结构示意图；

图中所示：

1、第一阀门，2、第二阀门，3、取样阀，4、第四阀门，6、第一增压泵，7、第七阀门，8、第八阀门， 9、第九阀门，10、放置室，11、第十一阀门，12、流量计，14、第二增压泵，15、第十五阀门，16、煤气管道，17、煤气取样管，21、第二十一阀门，22、第二十二阀门，23、煤气排水器下降管。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种零泄漏煤气自动取样装置，适用于煤气化验分析时的煤气分析样品的取样，虚线方框内为零放散煤气取样装置的组成部分，虚线方框外为煤气取样装置安装现场的煤气设备和煤气附属设置。

本实施例一种零泄漏煤气自动取样装置包括一端与煤气管道16连通的煤气取样管17，所述煤气取样管的另一端通过第一管道与煤气排水器下降管23连通，所述第一管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第二十一阀门21、第二阀门2、第四阀门4、第一增压泵6和第二十二阀门22，第一管道通过第二十一阀门21与煤气取样管17连通，通过第二十二阀门22与煤气排水器下降管23连通。

第二阀门2和第四阀门4之间设有与第一管道连通的取样支管，取样支管连通取样袋，且在取样支管上安装有取样阀3，取样袋为取样橡皮袋。

本实施例还包括第二管道、第三管道和第四管道。

第二管道的两端均与第一管道连通，第二管道的一端位于第二阀门与煤气取样管之间，具体是在第二阀门与第二十一阀门之间，另一端位于第四阀门4和第一增压泵6之间，具体是在第四阀门4和第一增压泵6之间，第二管道上安装有第一阀门1。

第三管道的两端均与第一管道连通，所述第三管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第八阀门8、第九阀门9、设有取样棉球的放置室10、第十一阀门11、流量计12和第二增压泵14，第三管道的一端位于第二阀门2与煤气取样管之间，具体是在第二阀门2与第二十一阀门21之间，另一端位于第一增压泵6与煤气排水器下降管之间，具体是在第一增压泵6与第二十二阀门22之间。

第四管道的两端均与第三管道连通，第四管道的一端位于第八阀门与第九阀门之间，另一端位于第十一阀门与流量计之间，第四管道上安装有第十五阀门15。

为方便进行氮气置换，本实施例还包括一端连通氮气气源的吹扫管，所述吹扫管的另一端与第三管道连通且位于第八阀门和第一管道之间，吹扫管上安装有第七阀门7。

本实施例中的第二十一阀门21、取样阀3、第二十二阀门22、第九阀门9和第十一阀门11均为手动阀，第一阀门1、第二阀门2、第四阀门4、第七阀门7、第八阀门8、第十五阀门15均为电磁阀，由控制器控制启闭。

为了进一步保证煤气取样过程中的安全，本实施例在取样装置内安装可燃气体探测仪或其它类型的煤气监测报警探头，煤气监测报警探头将信号传输给控制器。当煤气监测报警探头检测到煤气泄露信号时，控制器自动关闭所有的电磁阀，如果此时煤气管道加压泵处于运行状态，则控制器立即自动关闭煤气管道加压泵。

煤气取样操作分为两类：第一类，用于煤气化学组分分析、煤气热值分析的煤气取样；第二类，用于煤气含尘量、含水量分析的煤气取样，使用本实施例零泄漏煤气自动取样装置进行的取样方法，具体包括如下方面：

1、用于煤气化学组分分析、煤气热值分析的煤气取样操作流程：

a、连接取样橡皮袋

将取样橡皮袋与取样支管相连，然后打开取样支管上的取样阀3，并确认其它所有的手动阀都处于打开状态；

点击液晶屏上的“开始样袋取样”按键，控制器自动确认所有的电磁阀均处于关闭状态；

b、排水操作

控制器自动打开第一阀门，确认第二阀门处于关闭状态，控制器自动启动第一增压泵，等待1~3分钟后，控制器自动停止第一增压泵，实际操作是可控制第一增压泵的工作时间为2分钟；然后，控制器自动关闭第一阀门；

c、放气和充气

控制器自动关闭第二阀门，并自动打开第四阀门，取样阀处于打开状态；控制器自动启动第一增压泵，将取样橡皮袋内的气体抽出；然后，控制器自动停止第一增压泵，控制器自动关闭第四阀门，控制器自动打开第二阀门，煤气进入取样橡皮袋；待控制器检测到取样橡皮袋充满煤气后，控制器自动关闭第二阀门，此时完成第一次放气和充气；

总共自动进行四次放气和充气；

d、第四次充气结束后，液晶屏显示“样袋取样结束”，操作人员关闭取样阀，然后取走取样橡皮袋，取样橡皮袋的取样过程结束，取样橡皮袋内的煤气可于煤气化学组分分析、煤气热值分析；

2、用于煤气含尘量、含水量分析的煤气取样的操作流程：

a、放置取样棉球

操作人员确认第九阀门和第十一阀门处于关闭状态，然后将棉球放置在取样棉球放置室内，关闭取样棉球放置室，并确认已经关闭，无泄露；然后，操作人员打开第九阀门和第十一阀门，并确认第二十一阀门处于打开状态；

b、排水操作

点击液晶屏上的“开始棉球取样”按键，控制器自动确认第七阀门处于关闭状态；然后，控制器自动依次打开第八阀门、第十五阀门；控制器自动启动第二增压泵，等待1~3分钟后，控制器自动关闭第十五阀门，本实施例的第二增压泵工作时间控制为2分钟；

c、取样

在第二增压泵的作用下，煤气依次流经第八阀门、第九阀门、放置室、第十一阀门、流量计，并最终排至煤气排水器下降管，此时，控制器自动记录流量计此时的表码值，当流量计的表码值增量达到设定值时，控制器关闭第二增压泵。

d、氮气置换

控制器自动打开第七阀门，利用氮气吹扫置换管道内的煤气，吹扫完成后，控制器自动关闭第七阀门和第八阀门；

液晶屏上显示“可以取走棉球”，并显示本次取样的煤气流标计的表码增加值，该数值就是本次取样所对应的煤气流量。

e、放置取样棉球

操作人员记录取样的煤气流标计的表码增加值，然后操作人员关闭第九阀门和第十一阀门，操作人员打开取样棉球放置室，取走棉球，并关闭取样棉球放置室，取样棉球可用于煤气含尘量、含水量分析，至此，用于煤气含尘量、含水量分析的煤气取样的操作结束。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种零泄漏煤气自动取样装置，包括一端与煤气管道（16）连通的煤气取样管（17），其特征在于：所述煤气取样管的另一端通过第一管道与煤气排水器下降管（23）连通，所述第一管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第二阀门（2）、第四阀门（4）、第一增压泵（6），第二阀门（2）和第四阀门（4）之间设有与第一管道连通的取样支管，取样支管上安装有取样阀（3），取样支管连通取样袋。

2.根据权利要求1所述的一种零泄漏煤气自动取样装置，其特征在于：还包括两端均与第一管道连通的第二管道，第二管道的一端位于第二阀门与煤气取样管之间，另一端位于第四阀门和第一增压泵之间，第二管道上安装有第一阀门（1）。

3.根据权利要求1所述的一种零泄漏煤气自动取样装置，其特征在于：还包括两端均与第一管道连通的第三管道，所述第三管道上安装有沿煤气流动方向依次设置的第八阀门（8）、第九阀门（9）、设有取样棉球的放置室（10）、流量计（12）和第二增压泵（14），第三管道的一端位于第二阀门与煤气取样管之间，另一端位于第一增压泵与煤气排水器下降管之间。

4.根据权利要求3所述的一种零泄漏煤气自动取样装置，其特征在于：第三管道上还安装有位于放置室（10）和流量计（12）之间的第十一阀门（11）。

5.根据权利要求4所述的一种零泄漏煤气自动取样装置，其特征在于：还包括两端均与第三管道连通的第四管道，第四管道的一端位于第八阀门与第九阀门之间，另一端位于第十一阀门与流量计之间，第四管道上安装有第十五阀门（15）。

6.根据权利要求4所述的一种零泄漏煤气自动取样装置，其特征在于：还包括一端连通氮气气源的吹扫管，所述吹扫管的另一端与第三管道连通且位于第八阀门和第一管道之间，吹扫管上安装有第七阀门（7）。

7.根据权利要求1所述的一种零泄漏煤气自动取样装置，其特征在于：所述第一管道通过第二十一阀门（21）与煤气取样管（17）连通，通过第二十二阀门（22）与煤气排水器下降管（23）连通。

8.一种使用权利要求1~7任一项零泄漏煤气自动取样装置进行的取样方法，其特征在于，包括如下方面：

（1）用于煤气化学组分分析、煤气热值分析的煤气取样操作流程：

a、连接取样橡皮袋

将取样橡皮袋与取样支管相连，然后打开取样支管上的取样阀；

b、排水操作

打开第一阀门，启动第一增压泵；等待1~3分钟后，停止第一增压泵；然后关闭第一阀门；

c、放气和充气

关闭第二阀门，打开第四阀门，取样阀处于打开状态；启动第一增压泵，将取样橡皮袋内的气体抽出；然后停止第一增压泵，关闭第四阀门，打开第二阀门，煤气进入取样橡皮袋；取样橡皮袋充满煤气后，关闭第二阀门，此时完成第一次放气和充气，共进行四次放气和充气；

d、第四次充气结束后，关闭取样阀，然后取走取样橡皮袋，取样橡皮袋内的煤气可于煤气化学组分分析、煤气热值分析；

（2）用于煤气含尘量、含水量分析的煤气取样的操作流程：

a、放置取样棉球

确认第九阀门和第十一阀门处于关闭状态，然后将棉球放置在取样棉球放置室内，关闭取样棉球放置室，打开第九阀门和第十一阀门，并确认第二十一阀门处于打开状态；

b、排水操作

确认第七阀门处于关闭状态；然后，依次打开第八阀门、第十五阀门；启动第二增压泵，等待1~3分钟后，关闭第十五阀门；

c、取样

控制器自动记录流量计此时的表码值，当流量计的表码值增量达到设定值时，关闭第二增压泵。

d、氮气置换

打开第七阀门，利用氮气吹扫置换管道内的煤气，吹扫完成后，关闭第七阀门和第八阀门；

e、放置取样棉球

记录取样的煤气流标计的表码增加值，关闭第九阀门和第十一阀门，打开取样棉球放置室，取走棉球，并关闭取样棉球放置室，取样棉球可用于煤气含尘量、含水量分析。

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