CN115435973A - 废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置及锅炉故障排查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工设备检测技术领域，具体公开了一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置及锅炉故障排查方法；包括取样管、冷却器、混合气检测仪、电导仪和控制器，取样管的一端用于采集废热锅炉产生的蒸汽样品，另一端与冷却器上的导流管相连接，导流管的端部与混合气检测仪相连接，电导仪与混合气检测仪之间相连接，电导仪上连接有排液管，且排液管上设置有第一电磁阀，混合气检测仪、电导仪、第一电磁阀均与控制器电性连接；本装置可以实现样品的全自动连续采集、分析，实时提供分析数据，而且可以及时发现生产设备出现的问题，并及时消除了设备安全生产风险，消除产品质量缺陷，提高了生产装置自动化水平。

Description

废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置及锅炉故障排查方法

技术领域

本发明涉及化工设备检测技术领域，具体公开了一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置及锅炉故障排查方法。

背景技术

化工生产过程中，化学反应产生的热能通常采用废热锅炉回收，通过产生的蒸汽使得化学反应产生的热能被充分利用。例如一氧化碳变换反应和氨合成反应都会产生大量热能，从催化反应炉（塔）出来的物料温度在430℃左右，高温物料进入废热锅炉的换热管中，使其与废热锅炉中的水进行热交换，产生大量高温水蒸汽，然后高温水蒸汽再送出废热锅炉加以利用。但是由于高温物料的压力高于蒸汽压力，当废热锅炉中的换热管出现破损时，高温物料会通过破损处进入蒸汽，不仅降低了蒸汽品质，而且产生安全风险。为防止此类事件发生，在生产过程会定时取蒸汽样品和废热锅炉内水样品分析判断，而人工采用检测不仅劳动强度大、存在被蒸汽烫伤的风险，而且分析结果不连续，无法及时发现相关废热锅炉设备的故障。鉴于现有人工取样蒸汽样品和废热锅炉内水样品进行品质分析时存在的问题，以及无法通过对废热锅炉设备运行的故障进行排查的不足，本发明提出了一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置以及通过该检测装置对废热锅炉设备进行故障排查的方法。

发明内容

本发明旨在于提供一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置以及通过该检测装置对废热锅炉进行的故障排查方法，以解决现有人工对废热锅炉中高温蒸汽进行取样检测时所存在的不足之处。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，包括取样管、冷却器、混合气检测仪、电导仪和控制器，所述取样管的一端用于采集废热锅炉产生的蒸汽样品，另一端与冷却器上的导流管相连接，所述导流管的端部与混合气检测仪相连接，所述电导仪与混合气检测仪之间相连接，所述电导仪上连接有排液管，且排液管上设置有第一电磁阀，所述混合气检测仪、电导仪、第一电磁阀均与控制器电性连接。

其中，所述混合气检测仪包括外壳体，所述外壳体上连接有样品进口管和样品出口管，所述样品进口管与导流管相连接，样品出口管与电导仪相连接，所述外壳体的内腔中设置有电接点检测器，所述外壳体上连接有排放管，所述排放管伸入到电接点检测器上方的外壳体内部设置，且在排放管上设置有排放阀。

本发明设计的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置通过取样管对废热锅炉的蒸汽进行在线取样，然后通过冷却器将蒸汽液化，液化后通过混合气检测仪中，通过混合气检测仪中的电接点检测器初步判断是否存在未液化的混合气，然后再通过电导仪对液化后的样品电导率进行在线检测，当检测样品电导率超过设定值，再结合混合气检测仪的检测结果即可实现对废热锅炉蒸汽品质的在线检测，判断废热锅炉产生的蒸汽中是否夹杂着其它化学反应过程中混入的混合气。

作为上述方案的进一步设置，所述导流管上依次连接有温度检测仪和废样品排出管，所述废样品排出管上设置有第二电磁阀，位于所述废样品排出管与混合气检测仪之间的导流管上设置有第三电磁阀，所述温度检测仪、第二电磁阀和第三电磁阀均与控制器电性连接；上述温度检测仪、废样品排出管、第二电磁阀和第三电磁阀的设计，不仅能够对整个检测装置具有超高温保护功能，而且还能够避免蒸汽未液化完全而引起错误报警的效果。

作为上述方案的进一步设置，所述取样管上还设置有取样阀；上述取样阀的设计一方面能够控制整个设备蒸汽样品的通入，还能够调节蒸汽样品的在线取样流量。

作为上述方案的进一步设置，所述控制器与通过通讯线连接有中央控制室；上述通过中空控制室与控制器进行信息输送，使得整个检测装置具有远程检测和控制的功能。

作为上述方案的具体设置，所述外壳体的形状呈上窄下宽的结构设置，且电接点检测器设置在外壳体内腔的上端。

作为上述方案的具体设置，所述冷却器为列管式水冷却器。

本发明还公开了一种使用上述废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置对锅炉进行故障排查的方法包括如下步骤：

S1：通过取样管将废热锅炉中的蒸汽样品进行取样，并将蒸汽样品冷却液化；

S2：将液化后的样品通过管道依次送至混合气检测仪和导电仪中进行检测；

S3：当混合气检测仪检测到液化后中的样品存在气体，初步判定废热锅炉中的换热管可能存在破损；

S4：当导电仪检测的电导率超过设定值时，则判定废热锅炉中的换热管存在破损。

本发明提供的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置与现有人工取样检测相比，具有如下的有益效果：

1）本装置可以实现样品的全自动连续采集、分析，实时提供分析数据，而且可以及时发现生产设备出现的问题，并及时消除了设备安全生产风险，消除产品质量缺陷，提高了生产装置自动化水平。

2）本装置采用PLC控制，自动实现检测装置的运行控制、样品分析数据异常报警、检测部件故障停机并报警，并上传至中心控制室DCS，实现远程集中控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明实施例1的各部件连接结构示意图；

图2为本发明实施例2的各部件连接结构示意图；

图3为本发明中混合气检测仪的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~3，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，参考附图1，该监测装置包括与取样管1、取样阀2、冷却器3、混合气检测仪4、电导仪5和控制器6。该控制器6为PLC控制器，并在其上设有触摸显示屏，可以查看整个装置各检测部件的运行参数和执行部件的开关状态，并可以控制检测装置的启动和停止。

其中，取样管1的端部可与蒸汽输送管道相连接或者直接与废热锅炉上的蒸汽排出端口相连接，使得废热锅炉中产生的部分蒸汽样品能够进入到取样管1中，并将取样阀2设置在取样管1上。在具体设置时该取样阀2可选用节流控制阀，一方面能够控制取样管1的打开或关闭，另一方面还可以通过转动阀柄的旋转角度来调节样品流量。

将冷却器3与控制取样管1的另一端相连接，使得采集的部分蒸汽样品沿着取样管1进入到冷却器3中进行冷却液化。在具体设置时该冷却器3选用列管式水冷却器，通过将蒸汽样品通入到冷区器3中，能够使其与冷却水充分接触实现液化，并将液化后的样品控制在后续检测的所需温度。

在冷却器3上连接有与取样管1相连通的导流管7，并将导流管与混合气检测仪4相连接。具体的混合气检测仪4内部结构可参考附图3，其包括一个密封的外壳体401，该外壳体401的形状可设置成上窄下宽的形状，并在外壳体401上连接有样品进口管402，将导流管7的端部与样品进口管402相连接，然后在外壳体401的下端连接有样品出口管403，并将该样品出口管403与电导仪5相连接，使得经过液化后的样品能够沿着样品进口管402进入到外壳体401中，再由样品出口管403将其输送至电导仪5的位置处，通过电导仪5对液化后样品进行电导率的连续检测，并将连续检测的结果转化为电信号进行输出，并且当检测的电导率超过设定值时则会发出报警，并向控制器6输出检测结果电信号。

本混合气检测仪4在外壳体401的内腔上端设置有电接点检测器404，废热锅炉在正常运行过程中，液化的样品进入到外壳体401中并填满其内腔，从而使得电接点检测器404处于样品液体中。而当废热锅炉内部换热管破碎后，化学反应产生的混合气会混入到蒸汽中，并与蒸汽一起被取样管1采集，然后样品经过液化后，混合气和液化后的样品则会一通进入到混合气检测仪4的外壳体401中，并且混合气会聚集在外壳体401的内腔上端，从而使得原本外壳体401中的样品液位下降，再加上外壳体401上窄下宽的结构设计，使得即使少量的混合气也能够使得外壳体401上端的样品液位下降较大的距离，导致电接点检测器404无法检测到液面，并将此异常信号输出至控制器6。另外，为了及时将外壳体401中的混合气排出，还在外壳体401上连接有排放管406，并将排放管406的一端伸入到电接点检测器404上方的外壳体401内腔上端设置，然后还在排放管406上设置有排放阀405。当外壳体401上方聚集混合气后，控制器6接收到电接点检测器404的异常信号，然后控制器6会控制排放阀405打开，将混合气从排放管406中排出。

最后，还在电导仪5上连接有排液管，并在排液管上设置有第一电磁阀8。同时，将本监测装置中的第一电磁阀8、电接点检测器404、电导仪5以及排放阀405均与控制器6进行电性连接，并将控制器6通过RS485端口与中央控制室100进行DCS通讯，从而实现了对整套监测装置的远程控制。

本实施例1中的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置在运行时，打开取样阀2并调节蒸汽样品的调节速度，然后蒸汽样品通过取样管1进入到冷区器3中进行冷却液化，液化后样品沿着导流管7进入到混合气检测仪4中的外壳体401中，将其内腔全部填满液化样品，使得电接点检测器404一直处于样品液体中。接着液体样品从样品进口管402进入到电导仪5处，通过电导仪5对液体样品进行电导率的连续检测，检测后从排液管中排出。

当取样的蒸汽样品中存在混合气时，蒸汽样品进入到冷区器3中后，仅有蒸汽发生液化，而混合气则与液化后的样品通过导流管7一同进入到外壳体401中，而混合气则会聚集在外壳体401内腔的上端，使得外壳体401中的样品液位下降，导致电接点检测器404无法检测到液面，并将此异常信号输出至控制器6。此时控制器6可判断样品中存在混合气。此时如果电导仪5检测的样品电导率超过设定值时，就可以确定蒸汽品质出现严重质量问题，并判断废热锅炉中换热管出现破损，高温物料漏入蒸汽中，即发出报警信号。同时通过RS485端口及数据线向中心控制室DCS发送报警信号，中心控制室DCS接到报警信号后，发出声光报警信号，中心控制室操作人员看到声光报警信号后可在DCS上查看到报警位置及原因，并作出相应处理。

实施例2

实施例2公开了一种以实施例1为基础进一步完善的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，参考附图2，该监测装置包括与取样管1、取样阀2、冷却器3、混合气检测仪4、电导仪5和控制器6。

其中的取样管1的端部可与蒸汽输送管道相连接或者直接与废热锅炉上的蒸汽排出端口相连接，使得废热锅炉中产生的部分蒸汽样品能够进入到取样管1中，并将取样阀2设置在取样管1上。在具体设置时该取样阀2可选用节流控制阀，一方面能够控制取样管1的打开或关闭，另一方面还可以通过转动阀柄的旋转角度来调节样品流量。

将冷却器3与控制取样管1的另一端相连接，使得采集的部分蒸汽样品沿着取样管1进入到冷却器3中进行冷却液化。在具体设置时该冷却器3选用列管式水冷却器，通过将蒸汽样品通入到冷区器3中，能够使其与冷却水充分接触实现液化，并将液化后的样品控制在后续检测的所需温度。

在冷却器3上连接有与取样管1相连通的导流管7，并将导流管与混合气检测仪4相连接。本实施例2中的混合气检测仪4与实施例1中的相同，本处不做再次说明。在导流管7上设置有温度在线检测仪9，通过温度在线检测仪9对液化后的样品进行温度检测，避免样品液化未完全或液化后温度过高后被送至混合气检测仪4和电导仪5处进行检测。然后在温度在线检测仪9下游的导流管7上连接有废样品排出管10，并在该废样品排出管10上设置有第二电磁阀11，同时还在废样品排出管10与混合气检测仪4之间的导流管7上还设置有第三电磁阀12。

然后将混合气检测仪4上的样品出口管403与电导仪5相连接，并在电导仪5上连接有排放管，在排放管上设置有第一电磁阀8。最后将温度在线检测仪9、第一电磁阀8、第二电磁阀11、第三电磁阀12、排放阀405、混合气电接点检测器404和电导仪5均与控制器6进行电性连接，并将控制器6通过RS485端口与中央控制室100进行DCS通讯，从而实现了对监测装置的远程控制。

本实施例2中的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置通过完善设计，当蒸汽样品经过冷却器3冷却液化后，先通过温度在线检测仪9对样品温度进行检测。当液化后的样品温度降低至满足后续检测所需温度时，控制器6控制第二电磁阀11关闭，并将第三电磁阀12打开，此时整个检测装置可进行实施例1中相同的连续检测功能。而当液化后的样品温度超过了满足后续检测所需温度时，此时控制器6会控制第三电磁阀12关闭，并将第二电磁阀11打开，此时样品则从废样品排出管10中排出。本实施例2中的改进设计一方面对后续检测仪器具有超高温保护的作用，二方面避免经过冷却器3后的蒸汽样品没有完全液化，从而进入到混合气检测仪4中，使得未液化的蒸汽将外壳体401中的液位压下至电接点检测器404的下方，导致电接点检测器404发出错误警报，从而极大提高了整套检测装置的在线检测结果的准确性。

另外，本发明该公开了一种使用实施例1或实施例2中废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置对废热锅炉进行在线故障排查的方法，该方法的具体步骤如下：

S1：通过取样管将废热锅炉中的蒸汽样品进行取样，然后将蒸汽样品通入冷区器中进行液化；

S2：将液化后的样品通过管道依次送至混合气检测仪和导电仪中进行检测；

S3：当混合气检测仪检测到液化后中的样品存在气体，初步判定废热锅炉中的换热管可能存在破损；

S4：当导电仪检测的电导率超过设定值时，则结合混合气检测仪和电导仪的结果则可判断废热锅炉中的换热管存在破损。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，其特征在于，包括取样管、冷却器、混合气检测仪、电导仪和控制器，所述取样管的一端用于采集废热锅炉产生的蒸汽样品，另一端与冷却器上的导流管相连接，所述导流管的端部与混合气检测仪相连接，所述电导仪与混合气检测仪之间相连接，所述电导仪上连接有排液管，且排液管上设置有第一电磁阀，所述混合气检测仪、电导仪、第一电磁阀均与控制器电性连接；

其中，所述混合气检测仪包括外壳体，所述外壳体上连接有样品进口管和样品出口管，所述样品进口管与导流管相连接，样品出口管与电导仪相连接，所述外壳体的内腔中设置有电接点检测器，所述外壳体上连接有排放管，所述排放管伸入到电接点检测器上方的外壳体内中设置，且在排放管上设置有排放阀。

2.根据权利要求1所述的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，其特征在于，所述导流管上依次连接有温度检测仪和废样品排出管，所述废样品排出管上设置有第二电磁阀，位于所述废样品排出管与混合气检测仪之间的导流管上设置有第三电磁阀，所述温度检测仪、第二电磁阀和第三电磁阀均与控制器电性连接。

3.根据权利要求1或2所述的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，其特征在于，所述取样管上还设置有取样阀。

4.根据权利要求1或2所述的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，其特征在于，所述控制器与通过通讯线连接有中央控制室。

5.根据权利要求1所述的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，其特征在于，所述外壳体的形状呈上窄下宽的结构设置，且电接点检测器设置在外壳体内腔的上端。

6.根据权利要求1所述的废热锅炉蒸汽品质在线连续监测装置，其特征在于，所述冷却器为列管式水冷却器。

7.一种废热锅炉在线故障排查方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过取样管将废热锅炉中的蒸汽样品进行取样，并将蒸汽样品冷却液化；

S2：将液化后的样品通过管道依次送至混合气检测仪和导电仪中进行检测；

S3：当混合气检测仪检测到液化后中的样品存在气体，初步判定废热锅炉中的换热管可能存在破损；

S4：当导电仪检测的电导率超过设定值时，则判定废热锅炉中的换热管存在破损。

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