CN216410818U

CN216410818U - 一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统

Info

Publication number: CN216410818U
Application number: CN202122774866.6U
Authority: CN
Inventors: 朱炜; 邵永成
Original assignee: Gansu Jiu Steel Group Hongxing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Gansu Jiu Steel Group Hongxing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-11-13
Filing date: 2021-11-13
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2031-11-13

Abstract

本实用新型公开了一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，通过将前置预处理柜和氧分析仪组成的在线分析系统原位安装在取样点处，省掉了取样探头与分析柜之间的远距离样气传输，降低了样气处理系统易堵塞的风险，保证系统可连续取样；通过将水洗涤冷凝装置设计成了有长流程的两级分散鼓细小气泡结构，高效连续洗涤，除去焦油、萘、粉尘等污染物，预处理效果好；通过在前置预处理柜中配置两套水洗涤冷凝罐，一套进行气体洗涤分析工作时，另一套开启反吹清扫工作，两套装置的预处理和反吹清扫交替进行，大大提高了系统的运行效率，系统可在线维护，可随时为电捕焦油器生产提供安全指导。

Description

一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统

技术领域

本实用新型涉及焦炉煤气回收技术领域，具体是一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统。

背景技术

焦炉炼焦会产生大量焦炉煤气，其发热量为16000KJ/m³左右,每炼一吨焦炭，会产生430m³的焦炉煤气。焦炉煤气一半回炉燃烧，一半回收利用作工业或民用燃气。每万吨产能焦炉煤气回收的效益可达到40万元。但焦炉煤气中含有大量焦油雾，需要高压静电除焦油后才有利用的可能。焦炉煤气的回收净化过程中，含氧量是一个重要的控制指标。进入电捕焦前，煤气中氧气含量须连续分析，其控制指标为：O₂含量＞0.8％时报警，O₂含量＞1.0％时发出停机信号，切断电捕焦电源。焦炉煤气的主要组分为CO、CO₂、H₂、CH₄、N₂等，含有较多易燃易爆气体，对进入电捕焦的煤气进行O₂含量在线分析，根据分析结果为电捕焦油器运行提供安全指导，是煤气回收安全生产的重要技术手段。然而，传统焦炉煤气在线氧分析系统使用寿命短，即便原装进口的高价系统连续使用时间也不到一年，主要故障原因仍然是样气中焦油污染物造成的气路堵塞。焦炉煤气的分析，不管其目的侧重点如何，样气处理都面临无法有效克服焦油影响的极大困难。现有的采样预处理设备存在以下不足：

1、水洗装置较为简易，将煤气从水洗装置底部通入，气体在水中上浮后由装置上部出口排出。洗涤方式欠周到，小管口鼓大泡方式洗涤不充分，只能应对相对干净的气体，对于焦炉煤气高含量的焦油和萘等污染物的气体处理效果较差。

2、焦炉煤气中大量的焦油雾和萘在预处理系统中没有有效去除，焦油、萘在低温下易结晶，结晶后易堵塞气体采样管道，从而阻断连续采样。

3、取样预处理系统维护过程中，必须将气体分析仪与取样预处理装置离线，此时无法为电捕焦油器生产提供安全指导。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有焦炉煤气氧分析采样预处理设备存在的预处理效果差、采样管道易堵塞无法连续采样、必须离线维护的技术问题，提供一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，包括直通取样探头，所述直通取样探头一端与煤气管道连通，另一端与蒸汽引射泵吸气口相连通，蒸汽引射泵进气口与蒸汽管连接，蒸汽引射泵排出口与前置预处理柜内部的样气接入口相连接；

所述样气接入口与水洗涤冷凝罐样气入口相连通，水洗涤冷凝罐顶部设有洗涤水喷头，洗涤水喷头与洗涤水管相连接；水洗涤冷凝罐的侧壁上设有排水管，底部设有排污阀；所述前置预处理柜的蒸汽入口与气动切换球阀MV01的入口相连接，气动切换球阀MV01的出口分别与水洗涤冷凝罐的样气出口和分析机柜中水引射器的引气口相连通；

所述水引射器的水接口与洗涤水流量开关相连接，所述洗涤水流量开关与洗涤水过滤器相连接，洗涤水过滤器与切断球阀V3相连接，切断球阀V3与洗涤水管相连接；所述水引射器的出口与水洗罐的样气入口相连接，水洗罐的样气出口与涡旋冷凝器的样气进口相连接，水洗罐的溢流排水管与第一排水出口相连接；涡旋冷凝器的样气出口与精过滤器的进口相连接，精过滤器的样气出口与电磁阀EV1相连接，电磁阀EV1的出口与测量/校验三通阀V6相连接，测量/校验三通阀V6的样气出口分别与流量计FL1、旁通流量计FL2入口相连接；所述流量计FL1的样气出口与氧分析仪相连接，旁通流量计FL2的样气出口与排放口相连接；测量/校验三通阀V6的入口通过球阀分别与零点气入口和量程气入口相接；所述涡旋冷凝器的冷却剂进口经由气动调节阀与压缩空气入口相连接，涡旋冷凝器的冷凝水出口与自动排凝器的进口相连接，自动排凝器出口与第二排水出口相连接。

作为本实用新型技术方案的优选，所述水洗涤冷凝罐内部装有填料，由一个多孔隔板支撑在水洗涤冷凝罐中下部。

进一步地，所述填料为直径16mm的玻璃珠。

进一步地，所述预处理系统包括两路蒸汽取样系统AE11、AE21，对应地，前置预处理柜中包括两路前置预处理系统；所述气动切换球阀MV01的出口分别与气动切换球阀MV11、MV21的入口相连接,气动切换球阀MV11、MV21的出口分别与水洗涤冷凝罐的样气出口和分析机柜中水引射器的引气口相连通。

进一步地，所述样气接入口与水洗涤冷凝罐之间设有球阀V1、V2。

进一步地，所述蒸汽管上端部与蒸汽引射泵之间依次设有蒸汽阀和蒸汽过滤器。

进一步地，所述洗涤水管上设有洗涤水节流阀。

进一步地，从蒸汽阀到样气接入口之间的气路管道由上至下走向敷设，且外部敷设有保温层。

与现有焦炉煤气氧分析采样预处理设备相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型将前置预处理柜和氧分析仪组成的在线分析系统原位安装在取样点处，省掉了取样探头与分析柜之间的远距离样气传输，使样气处理系统得以简化和减轻负荷，降低了样气处理系统易堵塞的风险，保证系统可连续取样。

2、本实用新型取样探头抛弃易堵塞的过滤器技术，采用易维护的直通取样管方式，使样气中的各种污染物在取样口处实现高效的“物理分离”，使进入取样口的样气中污染物减少70％以上。

3、取消了取样探头过滤器的电加热和传输管线的电伴热，大大简化了设计，节约能源。

4、将水洗涤冷凝装置设计成了有长流程的两级分散鼓细小气泡结构，组合了样气混合气冷却降温，高效连续洗涤，除去焦油、萘、粉尘等污染物，预处理效果好，且具有稳压和正压传输样气，快速旁路分流，溢流排水以及排污等功能。

5、前置预处理柜中配置了两套水洗涤冷凝罐，一套进行气体洗涤分析工作时，另一套开启反吹清扫工作，两套装置的预处理和反吹清扫交替进行，大大提高了系统的运行效率，系统可在线维护，可随时为电捕焦油器生产提供安全指导。

附图说明

图1为本实用新型用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统的结构示意图；

图中：1-煤气管道；2-直通取样探头；3-蒸汽过滤器；4-蒸汽阀；5-蒸汽管；6-蒸汽引射泵；7-保温层；8-气动切换球阀MV01；9-洗涤水管；10-气动切换球阀MV11、MV21；11-洗涤洗涤水喷头；12-排水管；13-样气接入口；14-水洗涤冷凝罐CU11、CU21；15-玻璃珠；16-多孔隔板；17-排污阀；18-洗涤水节流阀NV11、NV21；19-前置预处理柜AP2；20-洗涤水过滤器F1；21-洗涤水流量开关；22-水引射器；23-水洗罐；24-涡旋冷凝器；25-三通阀V5；26-精过滤器F2；27-电磁阀EV1；28-测量/校验三通阀V6；29-流量计FL1；30-旁通流量计FL2；31-氧分析仪；32-气动调节阀PV1；33-自动排凝器；34-溢流排水管；35-零点气入口；36-量程气入口；37-压缩空气入口；38-第二排水出口；39-第一排水出口；40-分析机柜AP1；41-蒸汽取样装置AE11、AE21；42-球阀V1、V2、V3、V7、V8；43-针型阀V4。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

参照图1，一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，包括直通取样探头2，所述直通取样探头2一端与煤气管道1连通，另一端与蒸汽引射泵6吸气口相连通，蒸汽引射泵6进气口与蒸汽管5连接，蒸汽管5上端部与蒸汽引射泵6之间依次设有蒸汽阀4和蒸汽过滤器3，蒸汽引射泵6排出口与前置预处理柜19内部的样气接入口13相连接。

其中，预处理系统包括两路蒸汽取样系统AE11、AE21，对应地，前置预处理柜中包括两路前置预处理系统。所述样气接入口13与水洗涤冷凝罐14样气入口相连通，样气接入口13与水洗涤冷凝罐14之间设有球阀V1、V2。水洗涤冷凝罐14内部装有填料（直径16mm的玻璃珠15），由一个多孔隔板16支撑在水洗涤冷凝罐14中下部。水洗涤冷凝罐14顶部设有洗涤水喷头11，洗涤水喷头11与洗涤水管9相连接；水洗涤冷凝罐14的侧壁上设有排水管12，底部设有排污阀17。前置预处理柜19的蒸汽入口与气动切换球阀MV01的入口相连接，气动切换球阀MV01的出口分别与气动切换球阀MV11、MV21的入口相连接,气动切换球阀MV11、MV21的出口分别与水洗涤冷凝罐14的样气出口和分析机柜40中水引射器22的引气口相连通。

以上结构中，从蒸汽阀4到样气接入口13之间的气路管道由上至下走向敷设，且外部敷设有保温层7。

水引射器22的水接口与洗涤水流量开关21相连接，洗涤水流量开关21与洗涤水过滤器20相连接，洗涤水过滤器20与切断球阀V3相连接，切断球阀V3与洗涤水管9相连接，洗涤水管9上设有洗涤水节流阀18。水引射器22的出口与水洗罐23的样气入口相连接，水洗罐23的样气出口与涡旋冷凝器24的样气进口相连接，水洗罐23的溢流排水管34与第一排水出口39相连接；涡旋冷凝器24的样气出口经由三通阀V5与精过滤器26的进口相连接，精过滤器26的样气出口与电磁阀EV1相连接，电磁阀EV1的出口与测量/校验三通阀V6相连接，测量/校验三通阀V6的样气出口分别与流量计29、旁通流量计30入口相连接。流量计29的样气出口与氧分析仪31相连接，旁通流量计30的样气出口与排放口相连接。测量/校验三通阀V6的入口通过球阀V7、V8分别与零点气入口35和量程气入口36相接。涡旋冷凝器24的冷却剂进口经由气动调节阀32与压缩空气入口37相连接，涡旋冷凝器24的冷凝水出口经由针形阀V4与自动排凝器33的进口相连接，自动排凝器33出口与第二排水出口38相连接。

本实用新型提供的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其工作过程如下：

自外部接入0.4～0.6MPa的压缩空气,在分析机柜40的压缩空气入口37处将压缩空气主管与预留的不锈钢管连接后接到气动调节阀32的卡套接口上。

取样预处理系统由两路蒸汽取样系统AE11、AE21，前置预处理柜19以及安装在分析机柜40内部的预处理系统和分析仪组成；两路样气一路进行取样测量，一路进行吹扫及后备取样；由前置预处理柜19中的两路前置预处理系统和相应的气动切换球阀完成两路样气的取样测量和吹扫。在分析机柜40内洗涤水管线上装有洗涤水流量开关21，当洗涤水中断时报警，同时通过电磁阀EV1切断进入氧分析仪31的样气，保证氧分析仪31的安全；以上的流路切换和安全切断由安装在防爆箱内部的PLC完成。第一路样气由蒸汽取样系统AE11从工艺管道中取出，蒸汽和样气的混合物通过保温伴热取样管线到达前置预处理系统样气入口，在前置预处理系统中样气和蒸汽的混合物在此进行气液分离，水洗涤冷凝罐14中装有玻璃珠15，将进入的样气分散成细小气泡，增大洗涤水和样气接触面积，两者充分混合，当上行的样气和从上向下喷洒的洗涤水相遇，实现深度洗涤。水洗涤冷凝罐14中冷凝下来的液体与洗涤水经排污阀17排出，气体在分析机柜40内部水引射器22的作用下抽出，通过气动切换球阀MV11后经样气管线进入分析机柜40，在水洗罐23内再次进行水洗，清除样气残留的灰尘、杂质等，水洗后的样气进入涡旋冷凝器24进行冷凝除湿，冷凝除湿后的液体通过自动排凝器33后排出分析机柜40，冷凝除湿后的样气进入精过滤器26进行过滤，再经“测量/校验”三通阀V6后分成两路，一路经流量计29进行流量调整后进入氧分析仪31进行分析测量，另一路经过旁通流量计30后与分析后的样气汇合排出分析机柜40。与此同时，另一路前置预处理系统，蒸汽在前置预处理柜19的蒸汽入口经气动切换球阀MV01、MV21对水洗涤冷凝罐14进行吹扫，吹扫结束后通过切换MV01和MV21动作对该流路做预取样准备，样气通过MV21和MV01由排气出口排出。第一流路测量结束，气动切换球阀动作，第二流路样气进入分析机柜40进行测量，第一流路进行吹扫，吹扫结束后进行预取样准备。

取样分析过程中，涡旋冷凝器24的温度应保持在1～5℃的范围内。如果偏差太大，适当调整涡旋冷凝器24的进气量，使涡旋冷凝器24的冷却温度满足要求。

以上所述的仅是本实用新型的较佳实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，做出的其它等同变型和改进，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，包括直通取样探头，所述直通取样探头一端与煤气管道连通，另一端与蒸汽引射泵吸气口相连通，蒸汽引射泵进气口与蒸汽管连接，蒸汽引射泵排出口与前置预处理柜内部的样气接入口相连接；

2.根据权利要求1所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，所述水洗涤冷凝罐内部装有填料，由一个多孔隔板支撑在水洗涤冷凝罐中下部。

3.根据权利要求2所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，所述填料为直径16mm的玻璃珠。

4.根据权利要求1所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括两路蒸汽取样系统AE11、AE21，对应地，前置预处理柜中包括两路前置预处理系统；所述气动切换球阀MV01的出口分别与气动切换球阀MV11、MV21的入口相连接,气动切换球阀MV11、MV21的出口分别与水洗涤冷凝罐的样气出口和分析机柜中水引射器的引气口相连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，所述样气接入口与水洗涤冷凝罐之间设有球阀V1、V2。

6.根据权利要求1所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，所述蒸汽管上端部与蒸汽引射泵之间依次设有蒸汽阀和蒸汽过滤器。

7.根据权利要求1所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，所述洗涤水管上设有洗涤水节流阀。

8.根据权利要求1所述的一种用于焦炉煤气回收利用的氧分析取样预处理系统，其特征在于，从蒸汽阀到样气接入口之间的气路管道由上至下走向敷设，且外部敷设有保温层。