CN215728117U - 一种煤气组分含量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种煤气组分含量检测装置，涉及能源清洁利用领域，旨在降低现有技术测定煤气组分含量时存在的误差。该煤气组分含量检测装置包括：工艺管道、湿度仪、预处理装置、组分分析仪以及计算显示仪，湿度仪对样品煤气的湿度进行测定；预处理装置对采样煤气进行除杂和干燥处理；组分分析仪对处理后的采样煤气进行组分含量分析；计算显示仪结合煤气的湿度和组分含量分析结果，准确计算并显示工艺管道内的煤气组分含量。本实用新型实施例用于降低测定工艺管道内的煤气组分含量时的误差，提高测量准确性。

Description

一种煤气组分含量检测装置

技术领域

本实用新型涉及能源清洁利用领域，尤其涉及一种煤气组分含量检测装置。

背景技术

我国资源禀赋的特点是富煤少油乏气，随着对环保要求的日益提高，需要对大量的煤进行油气的转化，才能被清洁高效利用。而将煤转化为油气的工艺过程中最重要的一环就是煤制气，所以关于煤制气工艺和设备的研发越来越火热，其中气化炉就是煤制气过程中最重要的设备。

为了评价气化炉的效率，最直接的也就需要检测经气化炉加工后生成的煤气中各组分的含量。在现有技术中，组分分析仪安装在水洗除尘后的管道上，因此进入组分分析仪的样品煤气中含有水蒸气和一些微量的氨、硫化氢等杂质气体。但组分分析仪实际测量得到的组分含量是各组分在冷凝蒸汽后的干煤气中的组分含量，一方面由于煤气中水蒸气的含量被忽略，另一方面存在杂质气体，使得实际检测结果与目标检测结果之间存在明显的误差。

实用新型内容

为了更准确地检测煤气组分含量，降低误差，本实用新型提供了一种煤气组分含量检测装置。

本实用新型实施例提供了一种煤气组分含量检测装置，包括：湿度仪、预处理装置、组分分析仪以及计算显示仪；

所述湿度仪的测量部位于工艺管道内，用于通过所述测量部检测所述工艺管道内流通的煤气的湿度，并将所述湿度传入所述计算显示仪；

所述预处理装置与所述工艺管道连通，用于干燥所述采样煤气中的水分；

所述组分分析仪与所述预处理装置连通，用于分析经过干燥处理后的采样煤气的第一组分含量，并将所述第一组分含量传入所述计算显示仪；

所述计算显示仪，用于根据所述湿度仪传入的湿度和所述组分分析仪传入的第一组分含量输出所述工艺管道内流通的煤气的第二组分含量。

可选地，所述预处理装置包括：依次连通的第一容器、第二容器、气液分离器、第三容器以及恒流阀；

所述第一容器中盛放有脱盐水，包括：位于所述第一容器底部的第一进气口和位于所述第一容器顶部的第一出气口，用于通过所述脱盐水滤除所述采样煤气中的固体颗粒；

所述第二容器中盛放有酸液，包括：位于所述第二容器底部的第二进气口和位于所述第二容器顶部的第二出气口，用于通过所述酸液滤除所述采样煤气中的氨气和硫化氢；

所述气液分离器用于分离所述采样煤气中的液体，并将分离液体后的采样煤气输入所述第三容器；

所述第三容器内盛放有干燥剂，包括：位于所述第三容器底部的第三进气口和位于所述第三容器顶部的第三出气口。

可选地，所述第一容器还包括：位于所述第一容器顶部的进水口和位于所述第一容器底部的出水口，在所述第一容器通过所述脱盐水滤除所述采样煤气中的固体颗粒的过程中，所述进水口和所述出水口均打开。

可选地，所述湿度仪通过法兰管安装于所述工艺管道上，所述法兰管的轴线到所述工艺管道内的煤气流通方向的逆时针旋转角为锐角，且所述湿度仪的测量部位位于所述工艺管道的轴线上。

可选地，所述预处理装置通过取样管道与所述工艺管道连通，所述取样管道顺着气体来流方向倾斜向上安装，且所述取样管道的轴线与工艺管道的垂面夹角小于45度。

可选地，所述煤气组分含量检测装置还包括：取样管道的内径大于1mm且小于14mm。

可选地，所述湿度仪的测量部与所述取样管道的进气口位于同一垂直于所述工艺管道的平面上。

可选地，所述煤气组分含量检测装置还包括：设置于所述工艺管道与所述预处理装置之间的稳压阀。

可选地，所述煤气组分含量检测装置还包括：设置于所述工艺管道与所述预处理装置之间的截止阀。

可选地，所述煤气组分含量检测装置还包括：放空管道；

所述放空管道与所述组分分析仪连通，用于排放经所述组分分析仪分析组分含量后的采样煤气。

本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置，与现有技术比，在检测煤气组分含量时能实现提高准确度、降低误差的效果：

在本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置包括：湿度仪、预处理装置、组分分析仪以及计算显示仪。其中，湿度仪的测量部位于工艺管道内，用于通过所述测量部检测所述工艺管道内流通的煤气的湿度，并将所述湿度传入所述计算显示仪；预处理装置与所述工艺管道连通，用于干燥所述采样煤气中的水分；所述组分分析仪与所述预处理装置连通，用于分析经过干燥处理后的采样煤气的第一组分含量，并将所述第一组分含量传入所述计算显示仪；所述计算显示仪，用于根据所述湿度仪传入的湿度和所述组分分析仪传入的第一组分含量输出所述工艺管道内流通的煤气的第二组分含量。相比于现有技术中将组分分析仪测量干燥煤气得到的组分含量作为工艺管道内流通的煤气的组分含量，本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置会分别通过湿度仪和组分分析仪测量工艺管道内流通的煤气的湿度和滤除杂质后的采样煤气的组分含量，并基于测量得到的湿度和组分含量输出所述工艺管道内流通的煤气的组分含量，由于考虑了水蒸气(湿度)对工艺管道内流通的煤气的组分含量的影响，因此本实用新型实施例可以提高煤气组分含量检测的准确性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之四；

图5为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之五；

图6为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之六；

图7为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之七；

图8为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之八；

图9为本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置的结构示意图之九。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将对本实用新型的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本实用新型实施例提供了一种煤气组分含量检测装置，参照图1 所示，该煤气组分含量检测装置包括：湿度仪2、预处理装置3、组分分析仪4以及计算显示仪5。

其中，所述湿度仪2的测量部21位于工艺管道1内，用于通过所述测量部21检测所述工艺管道1内流通的煤气的湿度，并将所述湿度传入所述计算显示仪5。

需要说明的是，工艺管道内的煤气可以包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气以及氧气等成分，因为工艺管道内的煤气的温度范围为 [200℃，400℃]，压力范围为[2.5MPa，3.5MPa]，所以湿度仪的耐受温度应大于或等于500℃，耐受压力应大于或等于4MPa。

示例性地，湿度仪耐受的温度可以为550℃，耐受的压力可以为 4.5MPa。湿度仪耐受的温度为550℃，耐受的压力为4.5MPa可以使得在测量工艺管道内的煤气湿度时，不需要再对所述流通煤气进行降温或降压处理，简化了设备和操作。

所述预处理装置3与所述工艺管道1连通，用于干燥所述采样煤气中的水分。

具体的，实用新型实施例中采样煤气是指从工艺管道流入预处理装装置的煤气，采样煤气中除了含有水分外，还含有少量的氨、硫化氢气体以及固体颗粒等杂质。

所述组分分析仪4与所述预处理装置3连通，用于分析经过干燥处理后的采样煤气的第一组分含量，并将所述第一组分含量传入所述计算显示仪5。

需要说明的是，满足组分分析仪的煤气的流量范围为[100mL/m， 120mL/m]，示例性的，取样煤气可以为110mL/m的流量进入组分分析仪。

具体的，预处理装置将采样煤气处理后输出传至组分分析仪，组分分析仪检测干燥的取样煤气的第一组分含量，得到一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气以及可能含有的氧气等的含量，并将测得的第一组分含量传入计算显示仪。

此外，工艺管道与组分分析仪之间采样煤气流经的总路程小于或等于30米，避免组分分析仪的组分分析结果滞后，从而避免将组分分析结果传入计算显示仪滞后。

所述计算显示仪5，用于根据所述湿度仪1传入的湿度和所述组分分析仪4传入的第一组分含量输出所述工艺管道1内流通的煤气的第二组分含量。

本实用新型实施例对计算显示仪的安装方式不做限定，数据传输可以为有线传输，也可以为无线传输。

具体的，计算显示仪将接收到的湿度与组分含量，进行如下计算：采样煤气中的组分含量＝(1-V1)*V2，其中，V1为湿度仪传入计算显示仪的湿度，即工艺管道内流通的煤气中水蒸气对干燥的采样煤气的质量百分比，V2为组分分析仪的分析结果，即干燥的采样煤气的某组分占干燥的采样煤气的质量百分比，计算显示仪完成计算后显示工艺管道内流通的煤气中各组分的含量计算结果。

在本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置包括：湿度仪、预处理装置、组分分析仪以及计算显示仪。其中，湿度仪的测量部位于工艺管道内，用于通过所述测量部检测所述工艺管道内流通的煤气的湿度，并将所述湿度传入所述计算显示仪；预处理装置与所述工艺管道连通，用于干燥所述采样煤气中的水分；所述组分分析仪与所述预处理装置连通，用于分析经过干燥后处理后的采样煤气的第一组分含量，并将所述第一组分含量传入所述计算显示仪；所述计算显示仪，用于根据所述湿度仪传入的湿度和所述组分分析仪传入的第一组分含量输出所述工艺管道内流通的煤气的第二组分含量。相比于现有技术中将组分分析仪测量干燥煤气得到的组分含量作为工艺管道内流通的煤气的组分含量，本实用新型实施例提供的煤气组分含量检测装置会分别通过湿度仪和组分分析仪测量工艺管道内流通的煤气的湿度和滤除杂质后的采样煤气的组分含量，并基于测量得到的湿度和组分含量输出所述工艺管道内流通的煤气的组分含量，由于考虑了水蒸气(湿度)对工艺管道内流通的煤气的组分含量的影响，因此本实用新型实施例可以提高煤气组分含量检测的准确性。

可选地，参照图2所示，所述预处理装置3包括：依次连通的第一容器31、第二容器32、气液分离器34、第三容器33以及恒流阀35。

其中，所述第一容器31中盛放有脱盐水，包括：位于所述第一容器31底部的第一进气口和位于所述第一容器顶部的第一出气口，用于通过所述脱盐水滤除所述采样煤气中的固体颗粒。

具体的，脱盐水形成水封，采样煤气在第一容器中从底部向顶部流动的过程中，与脱盐水水封充分接触，固体颗粒被去除，避免了采样煤气在流动的过程中因含有固体颗粒而造成气体管道堵塞。由于脱盐水水封与采样煤气之间存在温度差，因此采样煤气在流动的过程中温度降低。

所述第二容器32中盛放有酸液，包括：位于所述第二容器32底部的第二进气口和位于所述第二容器顶部的第二出气口，用于通过所述酸液滤除所述采样煤气中的氨气和硫化氢。

示例性的，本实用新型实施例中的酸液可以为碳酸。

由于碳酸与氨和硫化氢反应时不会生成新的气体，保证了采样煤气中的待检测组分不变，而且碳酸也不会与取样煤气中的一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气以及可能的氧气等待检测组分发生化学反应，有利于保持采样煤气中的待检测组分含量不变，因此保证了工艺管道中流通的煤气组分含量检测的准确性。

此外，由于第二容器内盛放有酸液，因此可以将第二容器32的进出气管道均为耐酸管道，以避免被采样煤气所带出的酸液腐蚀。

所述气液分离器34用于分离所述采样煤气中的液体，并将分离液体后的采样煤气输入所述第三容器33。

可以理解的是，气液分离器34底部安装有带阀门的排水管道，采样煤气经第二容器32输出后，所含的水分已经达到饱和，气液分离器 34对其进行气液分离，分离后的水分从气液分离器底部带阀门的排水管道排出，采样煤气从顶部的气体管道输出，起到干燥采样煤气的作用。

所述第三容器33内盛放有干燥剂，包括：位于所述第三容器33 底部的第三进气口和位于所述第三容器33顶部的第三出气口。

具体的，第三容器33的底部第三进气口与气液分离器34连通，第三出气口与恒流阀35连通，采样煤气经气液分离器34输出后进入第三容器33，从底部向顶部流动的过程中与第三容器33内盛放的干燥剂充分接触，干燥剂将气液分离器没有分离完全的水分吸收除去，避免了除水不彻底，对煤气组分含量的检测结果造成误差。

示例性的，本实用新型实施例中的干燥剂可以为硅胶、活性氧化铝，硅胶或活性氧化铝吸水失活后，可以通过加热脱水而复活，实现再生使用的目的，节约了资源，保护了环境。

此外，连通气液分离器34的气体管道均为耐酸管道，防止管道被腐蚀造成漏气。

由于预处理装置还包括恒流阀35，恒流阀35对输出的采样煤气流量进行控制，使采样煤气以保持满足组分分析仪使用的流量进入组分分析仪。

如上所述，第一容器31、第二容器32、气液分离器34、第三容器 33以及恒流阀35依次连通构成了预处理装置，第一容器31用于除去采样煤气的固体颗粒，第二容器32用于除去采样煤气中的少量氨和微量硫化氢气体，气液分离器34将采样煤气中原本含有的水分、经第一容器31和第二容器32时带出的水分分离，第三容器33对气液分离后的采样煤气进一步干燥。预处理装置避免了采样煤气中含有的杂质对采样煤气组分含量测定造成误差，确保了采样煤气组分含量测定的准确性。

可选地，参照图3所示，所述第一容器31还包括：位于所述第一容器31顶部的进水口313和位于所述第一容器31底部的出水口314，在所述第一容器31通过所述脱盐水滤除所述采样煤气中的固体颗粒的过程中，所述进水口313和所述出水口314均打开。

具体的，通过打开第一容器的顶部进水口和底部出水口，脱盐水从顶部进水口流入，通过底部出水口流出，使脱盐水保持新鲜的状态，并且使液位保持相对稳定，由于脱盐水在对采样煤气降温的过程中，会吸收热量而温度升高，因此使脱盐水不断流动更新，既保证了对采样煤气的降温作用，也保证了对采样煤气中的灰分等固体颗粒的净化功能。

可选地，所述湿度仪2通过法兰管安装于所述工艺管道1上，所述法兰管的轴线到所述工艺管道1内的煤气流通方向的逆时针旋转角为锐角，且所述湿度仪2的测量部位位于所述工艺管道1的轴线上。

需要说明的是，湿度仪2还可以通过其它方式安装在工艺管道1 上，例如，湿度仪还可以用焊接的方式安装在工艺管道上。

参照图4所示，法兰管的轴线到所述工艺管道1内的煤气流通方向的逆时针旋转角为α，α角为锐角，使得湿度仪能反应灵敏，湿度仪的测量部位处于工艺管道的轴线上，以保证湿度仪前端测量部位接触的是最新鲜、温度最真实的煤气，保证湿度仪测量的准确性。

可选地，参照图5所示，所述预处理装置通过取样管道8与所述工艺管道1连通，所述取样管道顺着气体来流方向倾斜向上安装，且所述取样管道8的轴线与工艺管道1的垂面夹角β小于45度。

其中，所述取样管道8的内径大于1mm且小于14mm。

需要说明的是，取样管道8的一端与工艺管道1连通，另一端与预处理装置连通，示例性的，取样管道轴线到工艺管道内的煤气流通方向的顺时针旋转角为锐角，工艺管道内流通的煤气进入取样管道成为采样煤气被输入预处理装置。取样管道的轴线与工艺管道的垂面夹角小于45度，避免了工艺管道内流通的煤气将可能的灰、水等冲入取样管道而引起堵塞。

此外，取样管道8的内径大于1mm且小于14mm，例如，可以为 10mm，通过限定取样管道8的内径可以控制取样煤气的流速，从而使预处理装置能对取样煤气进行更充分的除杂与干燥等处理。

可选地，参照图6所示，所述湿度仪的测量部21与所述取样管道 8的进气口位于同一垂直于所述工艺管道的平面上。

进气口与工艺管道的内壁保持平齐，取样管道8与工艺管道1的连接点位于垂直于工艺管道的平面上，湿度仪的测量部21也处于该平面上，保证了湿度仪检测的与进入取样管道的煤气为同一性质的煤气，进而保证湿度仪检测的煤气与组分分析仪检测的采样煤气在源头上是同一煤气，以避免对煤气组分含量的检测结果造成误差。

可选地，参照图7所示，所述装置还包括：设置于所述工艺管道1 与所述预处理装置3之间的稳压阀6。

稳压阀6通过取样管道8与工艺管道1连通，后接有预处理装置3，采样煤气进入稳压阀6后，压力被稳压阀6稳定在压力定值，该压力定值满足输入预处理装置3的采样煤气进口压力要求，以满足采样煤气输入组分分析仪的压力要求。

可选地，参照图8所示，所述装置还包括：设置于所述工艺管道1 与所述预处理装置3之间的截止阀7。

具体的，截止阀7安装在取样管道8上，通过开启或关闭截止阀控制是否对工艺管道内流通的煤气进行取样。若需要采样来检测煤气的组分含量，开启截止阀7，工艺管道内的煤气流入取样管道8；若需要中断或停止检测煤气的组分含量，关闭截止阀7，工艺管道内的煤气不再进入取样管道8。截止阀的设置，使得是否对工艺管道内流通的煤气进行取样的操作容易控制。

可选地，参照图9所示，所述装置还包括：放空管道9；所述放空管道9与所述组分分析仪4连通，用于排放经所述组分分析仪4分析组分含量后的采样煤气。

需要说明的是，放空管道9与组分分析仪4的连接可以有多种方式：例如，用法兰管安装在组分分析仪4上；或者通过焊接的方式安装在组分分析仪4上。

此外，放空管道9与大气相通，煤气组分含量检测完成后，放空管道9将采样煤气排放到室外安全地点，避免环境污染，防止安全隐患。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种煤气组分含量检测装置，其特征在于，包括：湿度仪、预处理装置、组分分析仪以及计算显示仪；

所述湿度仪的测量部位于工艺管道内，用于通过所述测量部检测所述工艺管道内流通的煤气的湿度，并将所述湿度传入所述计算显示仪；

所述预处理装置与所述工艺管道连通，用于干燥采样煤气中的水分；

所述组分分析仪与所述预处理装置连通，用于分析经过干燥处理后的采样煤气的第一组分含量，并将所述第一组分含量传入所述计算显示仪；

所述计算显示仪，用于根据所述湿度仪传入的湿度和所述组分分析仪传入的第一组分含量输出所述工艺管道内流通的煤气的第二组分含量。

2.根据权利要求1所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述预处理装置包括：依次连通的第一容器、第二容器、气液分离器、第三容器以及恒流阀；

所述第一容器中盛放有脱盐水，包括：位于所述第一容器底部的第一进气口和位于所述第一容器顶部的第一出气口，用于通过所述脱盐水滤除所述采样煤气中的固体颗粒；

所述第二容器中盛放有酸液，包括：位于所述第二容器底部的第二进气口和位于所述第二容器顶部的第二出气口，用于通过所述酸液滤除所述采样煤气中的氨气和硫化氢；

所述气液分离器用于分离所述采样煤气中的液体，并将分离液体后的采样煤气输入所述第三容器；

所述第三容器内盛放有干燥剂，包括：位于所述第三容器底部的第三进气口和位于所述第三容器顶部的第三出气口。

3.根据权利要求2所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述第一容器还包括：位于所述第一容器顶部的进水口和位于所述第一容器底部的出水口，在所述第一容器通过所述脱盐水滤除所述采样煤气中的固体颗粒的过程中，所述进水口和所述出水口均打开。

4.根据权利要求1所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述湿度仪通过法兰管安装于所述工艺管道上，所述法兰管的轴线到所述工艺管道内的煤气流通方向的逆时针旋转角为锐角，且所述湿度仪的测量部位位于所述工艺管道的轴线上。

5.根据权利要求1所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述预处理装置通过取样管道与所述工艺管道连通，所述取样管道顺着气体来流方向倾斜向上安装，且所述取样管道的轴线与工艺管道的垂面夹角小于45度。

6.根据权利要求5所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述取样管道的内径大于1mm且小于14mm。

7.根据权利要求5所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述湿度仪的测量部与所述取样管道的进气口位于同一垂直于所述工艺管道的平面上。

8.根据权利要求1所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置于所述工艺管道与所述预处理装置之间的稳压阀。

9.根据权利要求1所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置于所述工艺管道与所述预处理装置之间的截止阀。

10.根据权利要求1所述的煤气组分含量检测装置，其特征在于，所述装置还包括：放空管道；

所述放空管道与所述组分分析仪连通，用于排放经所述组分分析仪分析组分含量后的采样煤气。

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