CN113866249B - 一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置及方法，包括再生气路加热单元、变色硅胶颜色光电识别单元、双气路切换及干燥再生单元以及测控单元；变色硅胶颜色光电识别单元包括色标传感器和固定座，固定座上设置有A气路和B气路，A气路和B气路均与双气路切换及干燥再生单元相连；再生气路加热单元与A气路和B气路相连；双气路切换及干燥再生单元和色标传感器均与测控单元相连。由于无需人工拆装干燥玻璃管，提高了仪器工作自动化程度，提高了检测效率。本发明采用仪器自身的管式高温炉散热加热再生变色硅胶用热空气，有效利用仪器的热能。本发明方案合理，结构简单，容易实现。
Description
技术领域
本发明属于煤中全硫测量技术领域，具体涉及一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置及方法。
背景技术
煤炭库仑测硫仪(见煤中全硫的测定方法第4章库仑滴定法、库仑测硫仪技术条件)是测定煤中全硫的重要仪器，其测定原理是：在通入空气的条件下，煤样在管式高温炉(1150℃±10℃)内燃烧，经燃烧后生成的气体SO2进入电解池的电解液中(碘-碘离子可逆体系)，与碘单质发生氧化还原反应，改变了碘-碘离子可逆平衡，致使指示电极响应而启动电解电极的电解以生成碘单质，补充与SO2反应的消耗量，待煤中硫全部反应结束后碘-碘离子可逆体系又恢复平衡，指示电极响应而停止电解电极的电解，期间通过积分计算出电解过程所消耗的电量以间接求出煤中的全硫。煤样在管式高温炉内燃烧所用的空气、燃烧产生的气体的输送需要由两个真空泵完成，为保证真空泵正常工作，需要在进泵前对气体进行干燥除湿处理，因此在仪器中设置有干燥玻璃管装置(内部填充变色硅胶)。
通常库仑测硫仪中的干燥器在使用一段时间后，人工目测变色硅胶变色失效，人工将干燥器从仪器气路中拆下，将失效的变色硅胶取出并置于试验室干燥箱中进行烘干再生以供下次使用，同时人工将已干燥好的变色硅胶装入干燥器后再安装至仪器气路中。
现有技术的缺陷和不足：
1.通过人工经常拆卸干燥器，操作繁琐，自动化程度低；
2.因反复拆卸，易造成密封圈损坏，气路密封性变差，影响仪器测定结果的准确性；
3.干燥剂(变色硅胶)反复装填，破损至粒度变小，使用寿命降低；
4.使用试验室内的干燥箱再生干燥剂(变色硅胶)，占用仪器、消耗一定的时间、电能。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置，包括再生气路加热单元、变色硅胶颜色光电识别单元、双气路切换及干燥再生单元以及测控单元；
变色硅胶颜色光电识别单元包括色标传感器和固定座，固定座包括底板和顶板，顶板的一端和底板的一端通过竖直设置的支撑板相连；支撑板上设置有A气路和B气路，A气路包括第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管，B气路包括第三干燥玻璃管和第四干燥玻璃管；
A气路与B气路均与双气路切换及干燥再生单元相连；
再生气路加热单元包括内支撑架、外支撑架和传热管，内支撑架紧贴于煤炭库仑测硫仪的管式高温炉外壁，外支撑架设置于内支撑架上，传热管设置于内支撑架与外支撑架；传热管与A气路和B气路相连；
双气路切换及干燥再生单元和色标传感器均与测控单元相连。
进一步的，双气路切换及干燥再生单元包括电磁三通气阀、三通管接头与水气两用抽气泵；第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管的顶部与电磁三通气阀相连，电磁三通气阀与水气两用抽气泵相连；第三干燥玻璃管与第四干燥玻璃管的底部与水气两用抽气泵相连。
进一步的，测控单元包括控制器，控制器与色标传感器、电磁三通气阀和水气两用抽气泵相连。
进一步的，还包括粉尘过滤器和电解池，管式高温炉出口经粉尘过滤器与电解池相连，电解池与电磁三通气阀相连，电磁三通气阀的两路出口分别与第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管底部相连。
进一步的，电解池经气体转子流量计与电磁三通气阀相连。
进一步的，第一干燥玻璃管、第二干燥玻璃管、第三干燥玻璃管和第四干燥玻璃管均与支撑板平行设置；第一干燥玻璃管、第二干燥玻璃管、第三干燥玻璃管和第四干燥玻璃管设置于支撑板前侧，色标传感器安装在支撑板后侧，色标传感器设置在与第一干燥玻璃管、第二干燥玻璃管、第三干燥玻璃管和第四干燥玻璃管气体出口平行的位置。
进一步的，内支撑架和外支撑架为铝制材料，传热管为铜制材料。
进一步的，传热管出口分为两路，一路与第三干燥玻璃管和第四干燥玻璃管的顶部相连通，另一路与第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管的底部相连通。
进一步的，第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管的顶部还均与三通相连，三通的出口与抽气真空泵相连；
第三干燥玻璃管和第四干燥玻璃管的底部还与三通相连，三通的出口与打气真空泵入口相连，打气真空泵出口与管式高温炉相连。
一种如上所述装置的煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生方法，包括以下步骤：
通过变色硅胶颜色光电识别单元检测A气路中第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管以及B气路中的第三干燥玻璃管与第四干燥玻璃管11的变色硅胶的干燥状态，由测控单元根据色标传感器信号判断，并选用在干燥状态的A气路接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路；
当A气路中第一干燥玻璃管或第二干燥玻璃管中硅胶吸水失效后，测控单元切换气路，将B组第三干燥玻璃管与第四干燥玻璃管接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路，并开启水气两用抽气泵直至将A气路中的第一干燥玻璃管和第二干燥玻璃管中硅胶完全干燥变色；当B气路中第三干燥玻璃管与第四干燥玻璃管中硅胶吸水失效后，测控单元切换气路，将B气路中第三干燥玻璃管与第四干燥玻璃管接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路，并开启水气两用抽气泵直至将B气路中第三干燥玻璃管与第四干燥玻璃管中硅胶完全干燥变色。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：该装置安装在库仑测硫仪中，设置两路气体干燥玻璃管，一路用于仪器正常测试时使用，一路用于备用，当一路干燥剂失效后，启动再生，另一路投入使用；通过色标传感器，自动判别变色硅胶是否失效；确定失效后自动进行备用切换并进行再生处理；利用仪器运行时的高温管式炉热量进行再生气体的加热。干燥剂在干燥玻璃管内再生，无需人工拆卸干燥玻璃管，避免破坏气路密封性。本发明无需人工拆装干燥玻璃管及其中的变色硅胶及干燥箱加热，即可确保干燥玻璃管中的变色硅胶长期有效。
本发明设置A气路和B气路，在不影响仪器正常工作的情况下，始终有一路干燥玻璃管处于正常工作状态。当一路干燥玻璃管中变色硅胶工作，另一路干燥玻璃管中变色硅胶再生。由于无需人工拆装干燥玻璃管，提高了仪器工作自动化程度，提高了检测效率。本发明采用仪器自身的管式高温炉散热加热再生变色硅胶用热空气，有效利用仪器的热能。本发明方案合理，结构简单，容易实现，解决了现有库仑测硫仪需经常人工更换、人工再生干燥玻璃管中变色硅胶、操作繁琐、自动化程度低的问题。
附图说明
图1为再生气路加热单元与管式高温炉安装、配合示意图。其中，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为左视图，(d)为沿图(c)中剖视线的剖视图。
图2为色标传感器安装示意图。其中，(a)为主视图，(b)为侧视图。
图3为双气路切换及干燥再生结构示意图。
图4为内支撑架结构示意图。
图5为外支撑架结构示意图。
图6为传热管结构示意图。
图7为固定座结构示意图。
图中，1为管式高温炉，2为内支撑架，3为外支撑架，4为传热管，5为固定座，7为色标传感器，8为第一干燥玻璃管，9为第二干燥玻璃管，10为第三干燥玻璃管，11为第四干燥玻璃管，12为抽气真空泵，13为打气真空泵，14为水气两用抽气泵，15为再生气路加热单元，16为电磁三通气阀，17为三通管接头，18为气体转子流量计，19为电解池，20为粉尘过滤器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1-图7，本发明的一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置，包括再生气路加热单元15、变色硅胶颜色光电识别单元、双气路切换及干燥再生单元以及测控单元。
现有的煤炭库仑测硫仪本身具有管式高温炉1。
参见图2中的(a)和(b)，变色硅胶颜色光电识别单元包括色标传感器7和固定座5，参见图6，色标传感器7为通用件，参见图7，固定座5包括底板和顶板，顶板的一端和底板的一端通过竖直设置的支撑板相连。支撑板上设置有第一干燥玻璃管8、第二干燥玻璃管9、第三干燥玻璃管10和第四干燥玻璃管11，并且第一干燥玻璃管8、第二干燥玻璃管9、第三干燥玻璃管10和第四干燥玻璃管11均与支撑板平行设置。安装时，将两个第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9装入支撑板前侧，色标传感器7安装在支撑板后侧，并且色标传感器7设置在与第一干燥玻璃管8、第二干燥玻璃管9、第三干燥玻璃管10和第四干燥玻璃管11气体出口平行的位置，如图2所示。变色硅胶颜色光电识别单元的原理是：将色标传感器7的识别颜色功能应用于变色硅胶的颜色识别。
如图3所示，双气路切换及干燥再生单元由电磁三通气阀16、三通管接头17与水气两用抽气泵14组成。第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9的顶部与电磁三通气阀16相连，电磁三通气阀16与水气两用抽气泵14相连；第三干燥玻璃管10与第四干燥玻璃管11的底部与水气两用抽气泵14相连。
双气路切换及干燥再生单元的主要设计思路是：在原有的库仑测硫仪的气路基础上再增加一路，形成A、B双气路，双气路切换及干燥再生单元包括A气路和B气路，A气路包括第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9，B气路包括第三干燥玻璃管10与第四干燥玻璃管11。
当A气路中第一干燥玻璃管8中的干燥剂或第二干燥玻璃管9(变色硅胶)失效后，立即启动电磁三通气阀16切换到B气路供仪器正常工作，同时开启水气两用抽气泵14抽取经再生气路加热单元15产生的热空气干燥再生A气路中第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9中失效的干燥剂(变色硅胶)，直至恢复正常干燥状态，如此确保A、B双气路中干燥玻璃管(干燥剂)一用一备。
测控单元用于接收变色硅胶颜色光电识别单元的色标传感器7信号，并根据信号判断干燥剂是否失效，若判断为干燥剂失效后，驱动电磁三通气阀16切换A气路与B气路、启动水气两用抽气泵14，直至根据接收到的色标传感器7信号，判断为干燥剂再生完成，关闭水气两用抽气泵14。
参见图1中(a)、(b)、(c)和(d)所示，再生气路加热单元15由内支撑架2、外支撑架3和传热管4组成，内支撑架2、外支撑架3为铝制材料，传热管4为铜制材料，导热性均较好。参见图4和图5，支撑架2和外支撑架3为弯曲状结构。
安装后传热管4埋于内支撑架2、外支撑架3之间，内支撑架2紧贴于管式高温炉1外壁，外支撑架3设置于内支撑架2上。再生气路加热单元15与管式高温炉1配合如图1所示。再生气路加热单元15原理是：利用煤炭库仑测硫仪本身具有的管式高温炉1，作为再生变色硅胶用的空气的加热源，工作时，空气在水气两用抽气泵14作用下从传热管4通过，管式高温炉1散发的热量经内支撑架2和外支撑架3传导到传热管4，再传至传热管4中的空气，空气加热后变为热空气，热空气通过失效的变色硅胶，携带走其中的水分，使变色硅胶恢复干燥。
具体的，传热管4出口分为两路，一路与第三干燥玻璃管10和第四干燥玻璃管11的顶部相连通，另一路与第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9的底部相连通。
管式高温炉1出口经粉尘过滤器20与电解池19相连，电解池19经气体转子流量计18与电磁三通气阀16相连，电磁三通气阀16的两路出口分别与第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9底部相连。第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9的顶部还均与三通相连，三通的出口与抽气真空泵12相连。
第三干燥玻璃管10和第四干燥玻璃管11的底部还与三通相连，三通的出口与打气真空泵13入口相连，打气真空泵13出口与管式高温炉1相连。
一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生方法，包括以下步骤：
1)打开库仑测硫仪管式高温炉升温程序，库仑测硫仪管进入工作状态；
2)通过变色硅胶颜色光电识别单元检测A气路中第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9与B气路中的第三干燥玻璃管10与第四干燥玻璃管11的变色硅胶的干燥状态，由测控单元根据色标传感器7信号判断选用在干燥状态的A气路接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路；
3)煤炭库仑测硫仪使用一段时间后，A气路中干燥玻璃管中硅胶吸水失效(由测控单元根据色标传感器7信号判断)，测控单元驱动电磁三通气阀16切换气路，将B组干燥玻璃管接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路，同时开启水气两用抽气泵直至将A气路中的第一干燥玻璃管8和第二干燥玻璃管9中硅胶完全干燥变色。
4)煤炭库仑测硫仪使用一段时间后，B气路中第三干燥玻璃管10与第四干燥玻璃管11中硅胶吸水失效(由测控单元根据色标传感器信号判断)，测控单元驱动电磁三通气阀16切换气路，将B气路中第三干燥玻璃管10与第四干燥玻璃管11接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路，同时开启水气两用抽气泵14直至将B气路中第三干燥玻璃管10与第四干燥玻璃管11中硅胶完全干燥变色(允许仪器关闭、开机后自动重启干燥再生)。
通过上述步骤，确保仪器运行期间始终使用有效的一组干燥玻璃管接入仪器正常工作气路，同时根据需要随时启动干燥玻璃管中变色硅胶的干燥再生。
Claims (5)
1.一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置，其特征在于，包括再生气路加热单元（15）、变色硅胶颜色光电识别单元、双气路切换及干燥再生单元以及测控单元；
变色硅胶颜色光电识别单元包括色标传感器（7）和固定座（5），固定座（5）包括底板和顶板，顶板的一端和底板的一端通过竖直设置的支撑板相连；支撑板上设置有A气路和B气路，A气路包括第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9），B气路包括第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）；
第一干燥玻璃管（8）、第二干燥玻璃管（9）、第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）均与双气路切换及干燥再生单元相连；
再生气路加热单元（15）包括内支撑架（2）、外支撑架（3）和传热管（4），内支撑架（2）紧贴于煤炭库仑测硫仪的管式高温炉（1）外壁，外支撑架（3）设置于内支撑架（2）上，传热管（4）设置于内支撑架（2）与外支撑架（3）；传热管（4）与第一干燥玻璃管（8）、第二干燥玻璃管（9）、第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）相连；
双气路切换及干燥再生单元和色标传感器（7）均与测控单元相连；
双气路切换及干燥再生单元包括电磁三通气阀（16）、三通管接头（17）与水气两用抽气泵（14）；第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9）的顶部与电磁三通气阀（16）相连，电磁三通气阀（16）与水气两用抽气泵（14）相连；第三干燥玻璃管（10）与第四干燥玻璃管（11）的底部与水气两用抽气泵（14）相连；
测控单元包括控制器，控制器与色标传感器（7）、电磁三通气阀（16）和水气两用抽气泵（14）相连；第一干燥玻璃管（8）、第二干燥玻璃管（9）、第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）均与支撑板平行设置；第一干燥玻璃管（8）、第二干燥玻璃管（9）、第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）设置于支撑板前侧，色标传感器（7）安装在支撑板后侧，色标传感器（7）设置在与第一干燥玻璃管（8）、第二干燥玻璃管（9）、第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）气体出口平行的位置；
传热管（4）出口分为两路，一路与第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）的顶部相连通，另一路与第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9）的底部相连通；
第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9）的顶部还均与三通相连，三通的出口与抽气真空泵（12）相连；
第三干燥玻璃管（10）和第四干燥玻璃管（11）的底部还与三通相连，三通的出口与打气真空泵（13）入口相连，打气真空泵（13）出口与管式高温炉（1）相连。
2.根据权利要求1所述的一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置，其特征在于，还包括粉尘过滤器（20）和电解池（19），管式高温炉（1）出口经粉尘过滤器（20）与电解池（19）相连，电解池（19）与电磁三通气阀（16）相连，电磁三通气阀（16）的两路出口分别与第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9）底部相连。
3.根据权利要求2所述的一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置，其特征在于，电解池（19）经气体转子流量计（18）与电磁三通气阀（16）相连。
4.根据权利要求1所述的一种煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生装置，其特征在于，内支撑架（2）和外支撑架（3）为铝制材料，传热管（4）为铜制材料。
5.一种基于权利要求1所述装置的煤炭库仑测硫仪用硅胶干燥剂的自动再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过变色硅胶颜色光电识别单元检测A气路中第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9）以及B气路中的第三干燥玻璃管（10）与第四干燥玻璃管11的变色硅胶的干燥状态，由测控单元根据色标传感器（7）信号判断，并选用在干燥状态的A气路接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路；
当A气路中第一干燥玻璃管（8）或第二干燥玻璃管（9）中硅胶吸水失效后，测控单元切换气路，将B组第三干燥玻璃管（10）与第四干燥玻璃管（11）接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路，并开启水气两用抽气泵（14）直至将A气路中的第一干燥玻璃管（8）和第二干燥玻璃管（9）中硅胶完全干燥变色；当B气路中第三干燥玻璃管（10）与第四干燥玻璃管（11）中硅胶吸水失效后，测控单元切换气路，将B气路中第三干燥玻璃管（10）与第四干燥玻璃管（11）接入煤炭库仑测硫仪的抽打气路，并开启水气两用抽气泵（14）直至将B气路中第三干燥玻璃管（10）与第四干燥玻璃管（11）中硅胶完全干燥变色。
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