CN1238722C - 可燃气体热值成份在线分析方法及其检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属气体热值的检测分析的方法及装置。解决“燃烧法”存在的主要成份热值的检测准确度、系统稳定性较差等问题。其技术措施：可燃气体热值成份在线分析方法，包括采集样气，还在于：将在线连续采集的样气冷却到15℃以下；将冷却后的样气中的杂质进行预处理；将样气进行二次处理并使其杂质颗粒粒度≤0.5μ；对样气中成份气体的体积含量进行分析检测；样气经仪表转换成电信号，并通过计算机进行各成份热值计算。装置包括取样管(1)、管道(2)，其在于在取样管(1)后的管道(2)上连接冷却柜(3)，在冷却柜(3)后通过管道(2)依次连接预处理柜(4)、二次处理柜(5)及组合式成份分析柜(6)，在二次处理柜(5)上通过导线(7)连接计算机(8)，在组合式成份分析柜(6)上通过网线(9)连接上位机(10)。
Description
技术领域
本发明涉及可燃气体热值的检测和分析的方法及装置，尤其属于混合煤气中热值成份在线分析的方法及检测装置。
技术背景
可燃气体热值检测不准是多年困扰于冶金、有色、化工、电力等行业公认的技术难题，长期使用证明：目前使用的“燃烧法”热值仪无法准确实现可燃气体热值的检测。
燃烧法的检测原理：当被测的可燃气体经由仪器内燃烧嘴与仪器提供的恒压空气进行燃烧反应时，通过对燃烧嘴火焰发热温度的检测，间接实现热值测量。由于恒压空气只能对被测可燃气体的某一特定成份实现完全燃烧，对成份含量(即密度)不断变化着的可燃气体而言不是过热就是不完全燃烧。因此不能准确反映出被测气体的真实热值，其检测原理是不科学的。
标准量值传递溯源困难，无法对仪器进行严格准确标定。
在此种检测方法的燃烧过程中，烧嘴火焰的发热量受：被测介质成份含量(即密度)变化、工艺能源介质的压力、流量、温度、外部环境、烧嘴杂质致堵、仪表调试经验等多种变量因素的影响，当被测气体的压力、成份大幅变化时，还会造成燃烧熄火，致使系统的稳定性、可靠性和准确性很难保证。
技术内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能使热值准确率得到提高、在线连续、快速、稳定进行热值检测的可燃气体热值成份在线分析方法及其检测装置。
实现本发明目的的技术措施：可燃气体热值成份在线分析方法，包括采集样气，其特征步骤还在于：
(1)将在线连续采集到的样气冷却到15℃以下；
(2)将经冷却后的样气中的杂质进行预处理；
(3)将样气中的杂质进行二次处理，经二次处理后的样气中的杂质颗粒粒度≤0.5μ；
(4)对样气中成份气体的体积含量进行分析检测；
(5)样气经仪表转换成电信号，并通过输入到计算机的热值计算公式进行各成份热值的计算。
其在于冷却水为连续排放。
其在于经二次处理后的样气采用并联式检测。
其在于在对样气中的杂质进行预处理、二次处理及各成份气体分析时，均要进行吹扫。
用于可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，包括取样管、管道，其在于在取样管后的管道上连接冷却柜，在冷却柜后通过管道依次连接预处理柜、二次处理柜及组合式成份分析柜，在二次处理柜上通过导线连接计算机，在组合式成份分析柜上通过网线连接上位机。
其在于取样管在可燃气体管道上为径向圆弧形至少三个取样点安装，取样管插入可燃气体管道内的最深为可燃气体管道的半径，其余插入深度均小于半径。
其在于在冷却柜上连接有进水管、排水管、压缩空气管，水和压缩气体在冷却柜内各行其道。
其在于在预处理柜、二次处理柜及组合式成份分析柜上分别连接有氮气管，蒸汽管连接在预处理柜上。
其在于在冷却柜、预处理柜及二次处理柜内分别安装有过滤器。
其在于在组合式成份分析柜内安装的红外线仪表、热导仪表及磁压仪表为并联式连接。
其在于在进水管上安装有稳压器。
其在于冷却柜、预处理柜内分别安装的过滤器为多层串联式过滤网，二次处理柜内为网孔≤0.5μ的陶瓷过滤器和除湿式过滤网相结合的过滤器。
其在于冷却柜内安装有冷水机或空气制冷装置。
可燃气体热值成份在线分析方法的依据：可燃气体热值为所含各种成份气体热值之和，只要检测出可燃气体中各种气体成份的体积含量，并在热函值表中查出各对应成份气体的热值，利用热值计算公式求出各种气体成份热值之和，即可求出可燃气体的热值。
工作原理：从可燃气体管道上由取样管取出样气，样气通过管道进入冷却柜，经由冷却柜中的冷却水冷却到15℃以下并初步除掉样气中所含的粉尘、焦油、萘等杂质，含有粉尘、焦油、萘等杂质的水通过排水管不断排出。经初步去除杂质的样气通过管道进入预处理柜进行进一步吸水、俘萘，然后进入二次处理柜进行再次过滤吸俘，使样气中的杂质颗粒粒度≤0.5μ。后再送至组合式成份分析柜冷凝处理后分别进入红外线仪表、热导仪表及磁压仪表对各种气体成份进行分析检测。被测出的各种气体成份的体积含量转换成电信号，通过导线再输入计算机，经计算机实时计算出热值后并显示或打印，同时通过网线送往上位机。当杂质积沉到一定程度时，启用氮气管、蒸汽管进行吹扫。
本发明由于采用的是“成份分析法”，它是一种对可燃气体内所含的主要成份体积含量进行在线连续检测后，根据每种气体成份的标准热值含量以及所占的百分比数，通过计算机计算，可直接得到可燃气体热值。优点在于可保证分析仪表使用寿命长、运行稳定，又由于采用并联组合柜式分析系统及针对可燃气体不同成份选用相关分析仪表，所以能提高分析精度和检测速度。
附图说明
图1为可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置结构示意图
图2为图1中取样管与可燃气体管道安装结构示意图
图3为图1中组合式成份分析柜内部结构示意图
图4为图1中预处理柜内部结构示意图
图5为图1中二次处理柜内部结构示意图
图6为图1中冷却柜内部结构示意图
具体实施技术方案：
实施例
为实现能使分析仪表运行稳定，实现在线连续、快速分析，使其所需要的样气的热值准确率得到提高目的，下面结合附图作进一步详述：
混合煤气成份热值在线分析方法，其步骤在于：在冷却柜(3)内，进水管(12)内的水经稳压器(24)后进入冷却柜(3)，压缩空气管(14)内的压缩空气通过空气制冷装置(25)对水进行冷却，将连续从高炉或焦炉的混合煤气管道(11)内采集到的样气在冷却柜(3)内通过冷却水冷却到15℃以下，使混合煤气样气中的所含的粉尘、焦油、萘等杂质得到初步处理，其杂质通过排水管(13)连续排放；经初步处理后的混合煤气样气再通过管道(2)进入预处理柜(4)，使混合煤气样气中所含的粉尘、焦油、萘等杂质得到预处理；对预处理后的混合煤气样气中的杂质在二次处理柜(5)中进行再次处理，经再次处理后的样气中的杂质颗粒粒度要求小于0.5μ；在组合式成份分析柜(6)内，并联连接的红外线仪表(20、21)、热导仪表(22)及磁压仪表(23)四块仪表中分别对混合煤气样气中的CO、CO2、CH4、H2、O2、CmHn主要成份气体的体积含量进行分析检测，其中CO、CO2、CH在红外线仪表(20)中进行检测，CmHn在红外线仪表(21)中进行检测，H2在热导仪表(22)中进行检测，O2在磁压仪表(23)中进行检测，N2经计算得出；CO、CO2、CH4、H2、O2、CmHn经红外线仪表(20、21)、热导仪表(22)及磁压仪表(23)检测出后转换成电信号，并通过输入到计算机(8)的热值计算公式进行各成份热值的计算，然后提供给用户。
工作一周后，启动吹扫系统，使氮气管(15)内的氮气，蒸汽管(16)内的蒸汽对分析检测系统即冷却柜(3)、预处理柜(4)、二次处理柜(5)吹扫30分钟左右后，然后再投入前述检测分析步骤。
用于可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，包括混合煤气取样管(1)、管道(2)，其在于在混合煤气取样管(1)后的管道(2)上连接冷却柜(3)，在冷却柜(3)后通过管道(2)依次连接预处理柜(4)、二次处理柜(5)及组合式成份分析柜(6)，在二次处理柜(5)上通过导线(7)连接计算机(8)，在组合式成份分析柜(6)上通过网线(9)连接上位机(10)。
为使所采集的混合煤气样气具有代表性，其在于混合煤气取样管(1)在混合煤气管道(11)上为径向半圆形三个取样点安装，混合煤气取样管(1)插入混合煤气管道(11)内的最深为混合煤气管道(11)的半径，其余两个取样点插入深度分别为管径的1/3和2/3处。
其在于在冷却柜(3)上依次焊接有进水管(12)、排水管(13)、压缩空气管(14)。水和压缩气体在冷却柜(3)内各行其道。
为使积沉的杂质及时进行吹扫，以保证装置的正常工作，其在于在预处理柜(4)、二次处理柜(5)及组合式成份分析柜(6)上分别连接有氮气管(15)，蒸汽管(16)连接在预处理柜(4)上。
其在于冷却柜(3)、预处理柜(4)内分别安装的过滤器(17、18)为多层串联式不锈钢过滤网。二次处理柜(5)内的过滤器(19)为为网孔≤0.5μ的陶瓷过滤器和除湿式过滤网相结合的过滤器。
其在于冷却柜(3)内安装有空气制冷装置(25)。
混合煤气热值成份在线分析方法的依据：混合煤气中CO、CO2、CH4、H2、O2、CmHn热值为所含各种成份气体热值之和，只要检测出CO、CO2、CH4、H2、O2、CmHn各气体成份的体积含量，并在热值表中查出各对应成份气体的热值，利用
热值计 算公式求出CO、CO2、CH4、H2、O2、CmHn各自的热值，随后相加即为混合煤气的热值。
工作原理：从混合煤气管道(11)上由取样管(1)取出混合煤气样气，混合煤气样气通过管道(2)进入冷却柜(3)，经由冷却柜(3)中的冷却水冷却到15℃以下并初步除掉样气中所含的粉尘、焦油、萘等杂质，含有粉尘、焦油、萘等杂质的水通过排水管(13)不断排出。经初步去除杂质的混合煤气样气通过管道(2)进入预处理柜(3)进行进一步吸水、
俘萘，然后进入二次处理柜(5)进行再次过滤吸
俘除湿，使混合煤气样气中的杂质颗粒粒度小于0.5μ。后再送至组合式成份分析柜(6)冷凝处理后分别进入红外线仪表(20、21)、热导仪表(22)及磁压仪表(23)对各种气体成份进行分析检测。被测出的CO、CO2、CH4、H2、O2、CmHn各种气体成份的体积含量转换成电信号，通过导线(7)再输入计算机(8)，经计算机(6)实时计算出热值后并显示或打印，同时通过网线(9)送往上位机(10)。工作一周后，由于杂质积沉到限定程度，启用氮气管(15)、蒸汽管(16)进行吹扫。
Claims (10)
1、可燃气体热值成份在线分析方法，包括采集样气，其特征步骤还在于：
(1)将在线连续采集到的样气冷却到15℃以下；
(2)将经冷却后的样气中的杂质进行吸水、俘萘预处理；
(3)将样气中的杂质进行第二次吸水、俘萘处理，使处理后的样气中的杂质颗粒粒度≤0.5μ；
(4)对样气中成份气体的体积含量进行分析检测；
(5)样气经仪表转换成电信号，并通过输入到计算机的热力学计算公式进行各成份热值的计算。
2、根据权利要求1所述的可燃气体热值成份在线分析方法，其特征在于冷却水为连续排放。
3、根据权利要求1所述的可燃气体热值成份在线分析方法，其特征在于经二次处理后的样气采用并联式检测。
4、根据权利要求1所述的可燃气体热值成份在线分析方法，其特征在于在对样气中的杂质进行预处理、二次处理及各成份气体分析时，均要进行吹扫。
5、用于可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，包括取样管(1)、管道(2)，其特征在于在取样管(1)后的管道(2)上连接冷却柜(3)，在冷却柜(3)后通过管道(2)依次连接预处理柜(4)、二次处理柜(5)及组合式成份分析柜(6)，在二次处理柜(5)上通过导线(7)连接计算机(8)，在组合式成份分析柜(6)上通过网线(9)连接上位机(10)，进水管(12)、排水管(13)、压缩空气管(14)分别连接于冷却柜(3)上，氮气管(15)分别连接在预处理柜(4)、二次处理柜(5)及组合式成份分析柜(6)上，蒸汽管(16)连接在预处理柜(4)上，合式成份分析柜(6)内安装有红外线仪表(20、21)、热导仪表(22)及磁压仪表(23)，这些仪表为并联式连接，冷水机或空气制冷装置(25)安装在冷却柜(3)内。
6、根据权利要求5所述的可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，其特征在于取样管(1)至少为三个，在可燃气体管道(11)上为径向圆弧安装，其中一个取样管(1)的插入深度为小于等于可燃气体管道(11)的半径，其余取样管(1)的插入深度小于可燃气体管道(11)的半径。
7、根据权利要求5所述的可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，其特征在于连接在冷却柜(3)上的进水管(12)及排水管(13)内的水，压缩空气管(14)内的压缩气体在冷却柜(3)内各行其道。
8、根据权利要求5所述的可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，其特征在于在冷却柜(3)、预处理柜(4)及二次处理柜(5)内分别安装有过滤器(17、18、19)。
9、根据权利要求5或7所述的可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，其特征在于在进水管(12)上安装有稳压器(24)。
10、根据权利要求5所述的可燃气体热值成份在线分析方法的检测装置，其特征在于冷却柜(3)、预处理柜(4)内分别安装的过滤器(17、18)为多层串联式过滤网，二次处理柜(5)内为网孔≤0.5μ的陶瓷过滤器和除湿式过滤网相结合的过滤器(19)。
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