CN221124014U - 一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，预处理过滤器的冷却入口通过冷气冷却管路与涡流管的冷气出口连接，预处理过滤器的反吹入口通过热气反吹管路与涡流管的热气出口连接，预处理过滤器的煤气入口与焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器的煤气出口通过焦炉煤气供气管路与热值仪分析主机的净化后煤气口连接，热值仪分析主机的空气口和涡流管的供气口均与仪表压缩空气供气管路连接。本实用新型的优点是：从涡流管的冷气出口输出的冷气，能够对处于在线工作的预处理过滤器进行制冷，同时从涡流管的热气出口输出的热气，能够对处于离线反吹维护工作的预处理过滤器进行加热反吹，保证热值仪在线连续运行。

Description

一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统

技术领域

本实用新型涉及冶金焦化行业中焦炉煤气测量技术领域，尤其涉及一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统。

背景技术

在冶金焦化行业焦炉煤气是最常用的燃气产品，是用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，产出焦炭和焦油产品同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉煤气是一种混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，其主要成分为氢气和甲烷，另外还含有少量的一氧化碳、C2以上不饱和烃、二氧化碳、氧气和氮气等；由于焦炉煤气的净化程度不同，还会含有较多的焦油和萘，而焦油和萘在常温或低温状态下会堵塞取样管道、管件和传感器部件，给焦炉煤气热值连续测量带来困难。

焦炉煤气热值作为计量焦煤煤气燃烧热量的重要参数，焦炉加热中、轧钢的加热炉上都需要在线连续测量，用于准确计算焦炉煤气的热量供给，为了保证热值仪正常工作，需要一套预处理系统对焦炉煤气进行预处理。现有的设置一般采用过滤器和水洗装置，将含有杂质的焦炉煤气处理后送到热值内进行测量，过滤装置和水洗装置可以去除焦炉煤气中粉尘杂质和水溶性杂质，对焦炉煤气中焦油和萘的去除能力有限，尤其是萘在30℃以下时会结萘，严重时会在短时间内将过滤器和水洗装置堵塞，造成焦炉煤气不能到达热值仪的测量传感器，使得热值仪不能正常工作；维护人员需要离线更换过滤装置和水洗装置，使得热值仪不能连续工作；有的热值仪预处理系统采用冗余式，虽然可以减少因维护工作造成热值仪测量中断的时间，但是频繁的维护工作和更换预处理装置的费用还是必须的；尤其是在焦炉煤气质量不好时的极端情况下，还可能造成焦油和萘进入到热值仪内部造成热值仪的损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，对焦炉煤气进行预处理，提高了对焦炉煤气中焦油和萘的去除能力；采用冗余结构的预处理过滤器，保证热值仪在线连续运行；预处理过滤器设有差压变送器和温度传感器，维护直观便携，提高了热值仪运行可靠性。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，包括涡流管、预处理过滤器、仪表压缩空气供气管路、焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路、热值仪分析主机，预处理过滤器的冷却入口通过冷气冷却管路与涡流管的冷气出口连接，预处理过滤器的反吹入口通过热气反吹管路与涡流管的热气出口连接，预处理过滤器的煤气入口与焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器的煤气出口通过焦炉煤气供气管路与热值仪分析主机的净化后煤气口连接，热值仪分析主机的空气口和涡流管的供气口均与仪表压缩空气供气管路连接；

预处理过滤器包括结构相同的预处理过滤器A和预处理过滤器B，预处理过滤器A和预处理过滤器B并联连接，预处理过滤器A和预处理过滤器B互为备用。

焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路均包括主份管路和备份管路，预处理过滤器A的冷却入口与主份冷气冷却管路连接，预处理过滤器B的冷却入口与备份冷气冷却管路连接，预处理过滤器A的反吹入口与主份热气反吹管路连接，预处理过滤器B的反吹入口与备份热气反吹管路连接，预处理过滤器A的煤气入口与主份焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器B的煤气入口与备份焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器A的煤气出口与主份焦炉煤气供气管路连接，预处理过滤器B的煤气出口与备份焦炉煤气供气管路连接；

仪表压缩空气供气管路、主份焦炉煤气样气管路、主份冷气冷却管路、主份热气反吹管路、主份焦炉煤气供气管路、备份焦炉煤气样气管路、备份冷气冷却管路、备份热气反吹管路、备份焦炉煤气供气管路设置控制阀，控制阀与控制单元通过端口连接。

预处理过滤器的上端设置冷气放散口，冷气放散口通过管路与热值仪分析主机连接，用于对热值仪分析主机柜内的设备进行冷却，使得热值仪分析主机柜内的压力保持正压。

预处理过滤器包括过滤腔和冷却腔，涡流管的冷气通过在线预处理过滤器A的冷却腔对在线预处理过滤器A的过滤腔进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘吸附冷凝在过滤腔中的过滤填料上；涡流管的热气用于对离线预处理过滤器B进行实时连续反吹，将凝结在离线预处理过滤器B的过滤腔中的过滤填料上的焦油和萘变成液态或气态，随着吹扫气排到排污槽内；

焦炉煤气样气通过在线预处理过滤器A的过滤腔进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘吸附冷凝在过滤腔中的过滤填料上，过滤后的焦炉煤气样气通过预处理过滤器的煤气出口排出。

焦炉煤气由焦炉煤气供给管路提供，过滤腔和冷却腔由不锈钢板制成，过滤填料由不锈钢钢丝缠绕而成；预处理过滤器还包括外壳，外壳和过滤腔上设置有散热片，冷却腔固定在散热片上，散热片的底部与冷气冷却管路连接，涡流管的冷气从散热片的上端流出，散热片和过滤腔与流经过滤腔的煤气和过滤填料进行换热。

还包括测量装置，测量装置包括温度传感器和差压变送器，温度传感器设置在预处理过滤器的过滤腔的过滤填料中，差压变送器设置在预处理过滤器上，用于检测预处理过滤器进出口压力差值，温度传感器、差压变送器与控制单元通过模拟量输入端口连接。

控制单元包括控制器和HMI人机界面，控制阀与控制器通过数字量端口连接，控制器与HMI人机界面通过通讯端口连接。

控制器为PLC/DCS控制器。

HMI人机界面为触摸屏/显示屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、从涡流管的冷气出口输出的冷气，能够对处于在线工作的预处理过滤器进行制冷；同时从涡流管的热气出口输出的热气，能够对处于离线反吹维护工作的预处理过滤器进行加热反吹，使得通过预处理过滤器的煤气中不含有焦油和萘杂质，保证热值仪在线连续运行；

2、采用涡流管，无需用电、氟利昂或化学冷媒，仅用经过滤的工业用压缩空气，制冷不产生任何废弃物，无需清理残留物，无需清洗零部件，运行可靠、免维护，不锈钢结构持久耐；

3、冗余配置的预处理过滤器利用涡流管的冷热气流，在冷气冷却管路和热气反吹管路上设置控制阀，控制阀接入现有的PLC/DCS系统；温度传感器、差压变送器接入现有的PLC/DCS系统，方便操作人员任意时间查看设备状态信息，保证热值仪在线连续运行，操作简单、节省成本；

4、预处理过滤器的上端设置冷气放散口，放散气放散到热值仪分析主机柜内，对柜内的设备进行冷却，同时使得柜内的压力保持正压，可以实现柜体的防尘和防爆要求，在不增加成本的前提下提高了热值仪分析主机柜体的防护要求，提高了热值仪的适应性。

附图说明

图1是基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统结构示意图。

图2是基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统流程图。

图中：1-焦炉煤气热值仪柜 2-热值仪分析主机 3-涡流管 4-空气过滤减压装置5-控制阀XV01 6-预处理过滤器A 7-预处理过滤器B 8-预处理过滤器的外壳9-预处理过滤器的冷却腔 10-预处理过滤器的过滤腔 11-控制阀XV02 12-控制阀XV04 13-控制阀XV0314-控制阀XV05 15-控制阀XV07 16-控制阀XV09 17-控制阀XV06 18-控制阀XV08 19-控制阀XV10 20-控制阀XV11 21-温度传感器一22-温度传感器二23-差压变送器24-排污槽。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

经过大量工程应用分析，得出焦炉煤气热值仪预处理装置发生故障的主要原因是：焦炉煤气中的焦油和萘杂质的聚集造成装置的堵塞和热值仪传感器的损坏。焦油和萘的混合物的物理特性是：在30℃以下就会发生凝结，随着温度继续降低，凝结的程度会进一步加强，随着温度增高，温度超过80℃时焦油和萘的混合物就会溶解变成液态和气态。基于焦炉煤气热值仪预处理装置发生故障的主要原因，结合焦炉煤气中杂质的温度变化特点，提供了一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其中涡流管技术的工作原理为：利用仪表压缩空气进入涡流管，从涡流管的冷气出口得到的冷气能够对预处理过滤器进行制冷，同时从涡流管的热气出口得到的热气能够对预处理过滤器进行加热反吹，涡流管的热气端装有一个调节阀，通过手动调节旋钮调节冷气的温度和气量；采用涡流管加冗余配置预处理过滤器的方式，在焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路设置控制阀，控制阀接入车间原有的PLC/DCS系统中。

见图1，一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，包括涡流管、预处理过滤器、仪表压缩空气供气管路、焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路、热值仪分析主机、测量装置，焦炉煤气由焦炉煤气供给管路提供，预处理过滤器的冷却入口通过冷气冷却管路与涡流管的冷气出口连接，预处理过滤器的反吹入口通过热气反吹管路与涡流管的热气出口连接，预处理过滤器的煤气入口与焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器的煤气出口通过焦炉煤气供气管路与热值仪分析主机的净化后煤气口连接，热值仪分析主机的空气口和涡流管的供气口均与仪表压缩空气供气管路连接；预处理过滤器的上端设置冷气放散口，冷气放散口通过管路与热值仪分析主机连接，用于对热值仪分析主机柜内的设备进行冷却，使得热值仪分析主机柜内的压力保持正压。

预处理过滤器包括结构相同的预处理过滤器A和预处理过滤器B，预处理过滤器A和预处理过滤器B并联连接，预处理过滤器A和预处理过滤器B互为备用；焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路均包括主份管路和备份管路，预处理过滤器A的冷却入口与主份冷气冷却管路连接，预处理过滤器B的冷却入口与备份冷气冷却管路连接，预处理过滤器A的反吹入口与主份热气反吹管路连接，预处理过滤器B的反吹入口与备份热气反吹管路连接，预处理过滤器A的煤气入口与主份焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器B的煤气入口与备份焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器A的煤气出口与主份焦炉煤气供气管路连接，预处理过滤器B的煤气出口与备份焦炉煤气供气管路连接。预处理过滤器A和预处理过滤器B均包括过滤腔和冷却腔，过滤腔和冷却腔由不锈钢板制成，过滤填料由不锈钢钢丝缠绕而成；预处理过滤器还包括外壳，外壳和过滤腔上设置有散热片，冷却腔固定在散热片上，散热片的底部与冷气冷却管路连接，涡流管的冷气从散热片的上端流出，散热片和过滤腔与流经过滤腔的煤气和过滤填料进行换热。

涡流管的冷气通过在线预处理过滤器A的冷却腔对在线预处理过滤器A的过滤腔进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘吸附冷凝在过滤腔中的过滤填料上；涡流管的热气用于对离线预处理过滤器B进行实时连续反吹，将凝结在离线预处理过滤器B的过滤腔中的过滤填料上的焦油和萘变成液态或气态，随着吹扫气排到排污槽内；焦炉煤气样气通过在线预处理过滤器A的过滤腔进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘吸附冷凝在过滤腔中的过滤填料上，过滤后的焦炉煤气样气通过预处理过滤器的煤气出口排出。

仪表压缩空气供气管路、主份焦炉煤气样气管路、主份冷气冷却管路、主份热气反吹管路、主份焦炉煤气供气管路、备份焦炉煤气样气管路、备份冷气冷却管路、备份热气反吹管路、备份焦炉煤气供气管路设置控制阀，测量装置包括温度传感器和差压变送器，温度传感器设置在预处理过滤器的过滤腔的过滤填料中，差压变送器设置在预处理过滤器上，用于检测预处理过滤器进出口压力差值。控制阀、温度传感器、差压变送器分别与PLC/DCS系统通过端口连接。

控制阀与PLC/DCS控制器通过数字量端口连接，控制器与HMI人机界面通过通讯端口连接；HMI人机界面为触摸屏/显示屏。

工作过程：

涡流管的供气采用仪表压缩空气，保证涡流管的冷气端出来的冷气温度范围为4～10℃，用于对在线工作状态的预处理过滤器进行冷却，能够将焦炉煤气中的焦油和萘捕捉下来，同时保证焦炉煤气中水分能顺利通过，不至于冻冰堵住预处理过滤器，这样处理后能够保证通过预处理过滤器的煤气中不含有焦油和萘杂质；同时，利用涡流管的热气端出来的温度高于80℃热气，对离线工作状态下的备用预处理过滤器进行实时连续的反吹，将凝结在备用预处理过滤器中焦油和萘变成液态或气态，随着吹扫气一起排到排污槽内，通过高温热气的吹扫能够保证备用的预处理过滤器的过滤腔干净。当在线工作的预处理过滤器中的焦油和萘聚集到一定程度时则预处理控制系统会启动自动控制，控制模式分为定时模式和自动判断模式，将切断在线工作的预处理过滤器的焦炉煤气供气管路的控制阀，同时打开热气反吹管路的控制阀、关闭冷气冷却管路的控制阀，使该预处理过滤器处于备用的离线反吹维护模式，而原先处于离线反吹维护模式的备用预处理过滤器则打开焦炉煤气供气管路的控制阀，同时关闭热气反吹管路的控制阀、打开冷气冷却管路的控制阀，使该预处理过滤器处于在线工作状态。冗余配置的预处理过滤装置实现全自动切换控制，交替使用，充分利用涡流管的冷热气流，实现热值仪预处理系统的无人化全自动控制，确保热值仪在线连续测量，达到分析仪表真正的免维护工作的目的。

基于PLC/DCS系统实现自动控制，见图2，具体包括以下内容：

1)、选择预处理过滤器工作模式，工作模式包括工作模式一和工作模式二，工作模式一和工作模式二不能同时选择；

工作模式一为：预处理过滤器A启动在线工作模式，预处理过滤器B启动离线反吹维护模式；

工作模式二为：预处理过滤器B启动在线工作模式，预处理过滤器A启动离线反吹维护模式；

2)、选择控制模式，控制模式包括定时模式和自动模式，内容如下：

a、定时模式：

设定定时切换周期t1s，定时切换工作模式一和工作模式二，t1s由HMI人机界面给定；

b、自动模式：通过差压变送器采集的测量值Pd1自动切换工作模式一和工作模式二；

如果工作时间小于t2s，且Pd1>Pds，切换工作模式；

如果工作时间大于t2s，且Pd1>Pds，切换工作模式；

其中：t2s表示正常工作的额定时间设定值；Pd1表示预处理过滤器的前后压差测量值；Pds表示预处理过滤器的前后压差超标的设定值；

3)、故障诊断模块，内容如下：

a、工作模式一时，当涡流管工作预热时间达到t3s，如果T1>TH时，输出报警信息：涡流管低温工作异常，预处理过滤器A填料故障；T2<TL时，输出报警信息：涡流管高温异常，预处理过滤器B填料故障；

b、工作模式二时，T1<TL时，输出报警信息：涡流管高温异常，预处理过滤器A填料故障；T2>TH时，输出报警信息：涡流管低温工作异常，预处理过滤器B填料故障；

其中：t3s---涡流管预热时间设定值；

T1---预处理过滤器A的过滤体温度测量值；

T2---预处理过滤器B的过滤体温度测量值；

TH---涡流管低温工作上限设定值；

TL---涡流管高温工作下限设定值。

4)工作模式一和工作模式二的切换过程，如下所示：

将原先处于离线反吹维护模式的预处理过滤器B切换为在线工作模式，打开焦炉煤气供气备份管路的控制阀，同时关闭热气反吹备份管路的控制阀、打开冷气冷却备份管路的控制阀；将原先处于在线工作模式的预处理过滤器A切换为离线反吹维护模式，关闭焦炉煤气供气主份管路的控制阀，同时打开热气反吹主份管路的控制阀、关闭冷气冷却主份管路的控制阀；其余控制阀可在HMI上单起单停操作。

技术方案如下：

1、实现对象

焦炉煤气的热值测量，采用在焦炉煤气管道上设置焦炉煤气样气管路，将焦炉煤气样气采集到热值仪的预处理过滤器中，经过预处理过滤器的净化煤气进入到热值仪进行在线测量。

2、工艺参数

1)焦炉煤气：

压力：4～10kPa,温度：常温；

介质特点：含有少量的焦油和萘等杂质。

2)预处理装置用仪表压缩空气：

温度：为常温；

压力：0.5～0.7MPa；

相对湿度：0。

3、系统组成

包括热值仪分析主机2、预处理控制系统、预处理过滤器A6、预处理过滤器B7、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路、辅助测量装置。

4、热值仪分析主机和预处理控制系统

热值仪分析主机采用燃烧式热值仪，热值仪由燃烧单元、检测单元、数据处理单元、显示单元和通讯单元组成；预处理控制系统采用PLC/DCS系统，用于实现热值仪自动预处理系统的控制实现和信号远传；热值仪分析主机和预处理控制系统的测量信息、工作状态和诊断信息实时送到工厂级的控制系统中进行远程监控。

5、涡流管系统

涡流管系统工作原理：是利用仪表压缩空气进入涡流管系统，从冷气端得到冷气，同时热气端得到热气；热气端装有一个小型的可调节阀门，可以手动调节旋钮调节冷气的温度和气量。涡流管系统是一个可互换的固定部件，用于控制压缩空气的容积，并可以按不同的流量和温度范围进行选择。涡流管系统的优点：无需用电、氟利昂或化学冷媒，仅用经过滤的工业用仪表压缩空气；即时开/关，易于控制，制冷不产生任何废弃物；无需清理残留物，无需清洗零部件；运行可靠、免维护，结构采用不锈钢持久耐用。在本发明中应用的涡流管采用在其外部包裹抗噪音材料的方法，使涡流管工作时的噪音降到最低。

涡流管的选择原则：涡流管的供气采用仪表压缩空气，保证涡流管的冷气端出来的冷气温度控制在4～10℃左右，用于对在线工作状态的预处理过滤器进行冷却，将焦炉煤气中的焦油和萘捕捉下来，同时保证焦炉煤气中水分能顺利通过不至于冻冰堵住预处理过滤器，确保通过预处理过滤器的煤气中不含有焦油和萘等杂质。同时，保证涡流管的热气端出来的热气温度高于80℃，用于对离线维护状态的备用预处理过滤器进行实时连续的反吹，将凝结在离线状态的备用预处理过滤器中焦油和萘变成液态或气态，随着吹扫气排到到排污槽内，通过高温热气的吹扫保证备用的预处理过滤器的过滤体干净。

涡流管的选型样例：涡流管为通用产品，选择时主要考虑压缩供气的供给的参数，冷端的输出温度，冷气量比例，热端的输出温度和热气量比例，下表为例涡流管冷气量调整参数表，根据压缩空气的参数假设常温为30℃，仪表压缩空气的压力为0.5MPa，选择结果为：用压缩空气供气管上的空气过滤减压装置将压力降至0.4MPa，冷气量选为80％，则冷气端温降为25℃，热气量为20％，热气端温升为91℃，冷气端的温度为5℃，热气端的温度为121℃。选型结果满足热值仪预处理器工作的条件。如果过程有偏差，可以通过控制旋钮进行调整；见表1。

表1为冷气量调整参数表

冷气量调整参数表：

“20％-80％”为冷端空气供应百分比，可通过冷却枪尾部的阀门控制。

“灰色”为冷空气温降，单位℃

“白色”为热空气温升，单位℃

涡流管系统的组成：

由涡流管3和连接涡流管入口的仪表压缩空气供气管路、空气过滤减压装置4和控制阀XV01组成，涡流管的低温气体出口连接到冷气冷却管路，涡流管的高温气体出口连接到热气反吹管路上，涡流管3的外部包裹抗噪音材料，使得涡流管工作时的噪音降到最低。

工作时调节空气过滤减压阀将压缩空气压力调节到涡流管3需要的工作压力，同时调节涡流管3的气体分配阀门到需要的分配比例，此时冷气端和热气端的输出气体温度满足预处理过滤器的工作要求。

6、预处理过滤器系统

包括预处理过滤器的外壳8、预处理过滤器的过滤腔10(内腔)、预处理过滤器的冷却腔9(中间腔)，材质采用耐腐蚀和传热性好的不锈钢材质，其中内腔充满过滤用填料，填料采用疏松的不锈钢钢丝缠绕而成或其他易吸附材质，用于对荒煤气中焦油和萘等杂质的吸附冷凝用，与煤气供给回路、反吹回路相连。中间腔是固定在外壳和内腔上的散热片，散热片的底部进入冷却气体，经过螺旋式散热腔体从散热片的上端流出；散热片和内腔与流经内腔的煤气和过滤填料进行换热，起到冷却效果；螺旋式散热片的腔体只有入口和出口，中间部分是密封的，这种设计是最大限度提高冷却气体的气路的长度，保证冷却效果；预处理过滤器采用冗余配置，由预处理过滤器A6和预处理过滤器B7组成。当预处理过滤器A6工作时，预处理过滤器B7处于反吹等待状态，反之亦然。

7、冷却回路系统

从涡流管3的低温气体出口分为两路，分别连接到预处理过滤器A6和预处理过滤器B7底部的冷却入口，由控制阀XV02和控制阀XV04控制，冷却气流通过预处理过滤器的冷却腔9对预处理过滤器的过滤腔10进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘等杂质冷凝在预处理过滤器的过滤腔10中过滤填料上，冷却气体放散口设置在预处理过滤器的上端，放散气放散到焦炉煤气热值仪柜1内，对焦炉煤气热值仪柜1内的设备进行冷却，同时使得柜内的压力保持正压，可以实现柜体的防尘和防爆要求。

8、反吹回路系统

从涡流管3的高温气体出口分为两路，分别连接到预处理过滤器A6和预处理过滤器B7顶部的反吹入口，由控制阀XV06和控制阀XV08控制；高温气体通过预处理过滤器的内腔10对预处理过滤器的内腔10的过滤调料进行加热反吹，此时处于反吹工作的预处理过滤器的煤气供给系统处于关闭状态，高温气体使得凝结在过滤填料焦油和萘等杂质溶解变成液态，随吹扫气体从预处理过滤器的吹扫出口排出，由控制阀XV10和控制阀XV11控制，排出口与安装在热值仪分析主机1之外的排污槽24连接，排污槽24定期进行放空。

9、煤气供给回路系统

从进入到热值仪的焦炉煤气样气管路分别连接到预处理过滤器A6和预处理过滤器B7下部的焦炉煤气入口，由控制阀XV03和控制阀XV05控制，焦炉煤气样气通过预处理过滤器的内腔10，通过过滤填料时在冷气系统的冷却下将冷凝下来的焦油和萘等杂质扑捉下来，吸附在过滤填料表面，过滤后焦炉煤气样气通过预处理过滤器煤气出口排出，由控制阀XV07和控制阀XV09控制，焦炉煤气排出口与热值仪分析主机1的净化后焦炉煤气口相连接。

10、辅助测量系统

包括温度传感器21、温度传感器22、差压变送器23，其中温度传感器21和温度传感器22采用热电阻，从侧面插入到预处理过滤器A6和预处理过滤器B7的内腔中的过滤填料中，温度传感器21和温度传感器22用于在线实时检测填料的温度；差压变送器23用于在线实时检测预处理过滤器的工作状态；温度信号和差压信号送到热值仪的预处理控制系统中进行监控。

11、系统程序实现方法

一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪全自动预处理系统程序通过安装在机柜内预处理控制系统来实现，系统采用PLC/DCS控制器，用于实现热值仪全自动预处理系统的控制实现和信号远传；其中温度信号和差压信号实现实时采集，控制阀由PLC系统输出信号控制开和关，控制逻辑在PLC控制器内实；预处理控制系统的测量信息、工作状态和诊断信息实时送到工厂级的控制系统中进行远程监控。

人机交互界面HMI在预处理控制系统上实现，同时也可以在工厂级的控制系统的操作站上实现，参数的设定值和程序的运行方式在系统画面上由设备维护人员根据权限进行操作。

1)预处理系统工作模式：

工作模式一为：预处理过滤器A启动在线工作模式，预处理过滤器B启动离线反吹维护模式；

工作模式二为：预处理过滤器B启动在线工作模式，预处理过滤器A启动离线反吹维护模式；

2)模式的切换方法：

a.定时模式：

设置定时切换周期t1s，系统自动进行计时切换工作模式。

其中：t1s---模式切换的控制周期设定值，设定值由调试人员根据实际运行情况优化得来，可以在人机界面上进行远程设定。

b.自动模式：

通过判断预处理过滤器的前后压差测量Pd1来自动进行工作模式的方法。如果工作时间小于额定时间(小于t2s)，且Pd1>Pds，说明煤气的杂质太多了，很快就把过滤填料堵塞，给出诊断信息：焦炉煤气杂质超标，用于指导人工维护，同时进行工作模式切换。

如果工作时间超过额定时间(大于t2s)，且Pd1>Pds，进行工作模式切换。

其中：t2s---正常工作的额定时间设定值；

Pd1---预处理过滤器的前后压差测量值；

Pds---预处理过滤器的前后压差超标的设定值；

设定值由调试人员根据实际运行情况优化得来，可以在人机界面上进行远程设定。

c.手动切换模式：人工在人机界面上进行手动切换，一般用在维护时采用。

3)故障诊断模块：

当预处理装置A启动在线工作、预处理装置B启动反吹维护模式时，当涡流管工作预热时间达到t3s，如果T1>TH时，输出报警信息：涡流管低温工作异常，预处理装置A填料故障；T2<TL时，输出报警信息：涡流管高温异常，预处理装置B填料故障；

当预处理装置B启动在线工作、预处理装置A启动反吹维护模式时，T1<TL时，输出报警信息：涡流管高温异常,预处理装置A填料故障；T2>TH时，输出报警信息：涡流管低温工作异常,预处理装置B填料故障。

其中：t3s---涡流管预热时间设定值；

T1---预处理过滤器A的过滤体温度测量值；

T2---预处理过滤器B的过滤体温度测量值；

TH---涡流管低温工作上限设定值；

TL---涡流管高温工作下限设定值。

设定值由调试人员根据实际运行情况优化得来，可以在人机界面上进行远程设定。

当故障诊断系统给出了故障诊断信息后，启动人工维护工作，对涡流管进行测试，必要时进行更换，同时对预处理各个系统进行全面清洗，然后重新安装启动预处理系统，重新运行预处理程序。

本实用新型从涡流管的冷气出口输出的冷气，能够对处于在线工作的预处理过滤器进行制冷；同时从涡流管的热气出口输出的热气，能够对处于离线反吹维护工作的预处理过滤器进行加热反吹，使得通过预处理过滤器的煤气中不含有焦油和萘杂质，保证热值仪在线连续运行；采用涡流管，无需用电、氟利昂或化学冷媒，仅用经过滤的工业用压缩空气，制冷不产生任何废弃物，无需清理残留物，无需清洗零部件，运行可靠、免维护，不锈钢结构持久耐；冗余配置的预处理过滤器利用涡流管的冷热气流，在冷气冷却管路和热气反吹管路上设置控制阀，控制阀接入现有的PLC/DCS系统；温度传感器、差压变送器接入现有的PLC/DCS系统，方便操作人员任意时间查看设备状态信息，保证热值仪在线连续运行，操作简单、节省成本；预处理过滤器的上端设置冷气放散口，放散气放散到热值仪分析主机柜内，对柜内的设备进行冷却，同时使得柜内的压力保持正压，可以实现柜体的防尘和防爆要求，在不增加成本的前提下提高了热值仪分析主机柜体的防护要求，提高了热值仪的适应性。

Claims (9)

1.一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，包括涡流管、预处理过滤器、仪表压缩空气供气管路、焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路、热值仪分析主机，预处理过滤器的冷却入口通过冷气冷却管路与涡流管的冷气出口连接，预处理过滤器的反吹入口通过热气反吹管路与涡流管的热气出口连接，预处理过滤器的煤气入口与焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器的煤气出口通过焦炉煤气供气管路与热值仪分析主机的净化后煤气口连接，热值仪分析主机的空气口和涡流管的供气口均与仪表压缩空气供气管路连接；

预处理过滤器包括结构相同的预处理过滤器A和预处理过滤器B，预处理过滤器A和预处理过滤器B并联连接，预处理过滤器A和预处理过滤器B互为备用。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的焦炉煤气样气管路、冷气冷却管路、热气反吹管路、焦炉煤气供气管路均包括主份管路和备份管路，预处理过滤器A的冷却入口与主份冷气冷却管路连接，预处理过滤器B的冷却入口与备份冷气冷却管路连接，预处理过滤器A的反吹入口与主份热气反吹管路连接，预处理过滤器B的反吹入口与备份热气反吹管路连接，预处理过滤器A的煤气入口与主份焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器B的煤气入口与备份焦炉煤气样气管路连接，预处理过滤器A的煤气出口与主份焦炉煤气供气管路连接，预处理过滤器B的煤气出口与备份焦炉煤气供气管路连接；

仪表压缩空气供气管路、主份焦炉煤气样气管路、主份冷气冷却管路、主份热气反吹管路、主份焦炉煤气供气管路、备份焦炉煤气样气管路、备份冷气冷却管路、备份热气反吹管路、备份焦炉煤气供气管路设置控制阀，控制阀与控制单元通过端口连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的预处理过滤器的上端设置冷气放散口，冷气放散口通过管路与热值仪分析主机连接，用于对热值仪分析主机柜内的设备进行冷却，使得热值仪分析主机柜内的压力保持正压。

4.根据权利要求1所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的预处理过滤器包括过滤腔和冷却腔，涡流管的冷气通过在线预处理过滤器A的冷却腔对在线预处理过滤器A的过滤腔进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘吸附冷凝在过滤腔中的过滤填料上；涡流管的热气用于对离线预处理过滤器B进行实时连续反吹，将凝结在离线预处理过滤器B的过滤腔中的过滤填料上的焦油和萘变成液态或气态，随着吹扫气排到排污槽内；

焦炉煤气样气通过在线预处理过滤器A的过滤腔进行冷却，使得焦炉煤气中焦油和萘吸附冷凝在过滤腔中的过滤填料上，过滤后的焦炉煤气样气通过预处理过滤器的煤气出口排出。

5.根据权利要求4所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的焦炉煤气由焦炉煤气供给管路提供，所述的过滤腔和冷却腔由不锈钢板制成，所述的过滤填料由不锈钢钢丝缠绕而成；所述的预处理过滤器还包括外壳，外壳和过滤腔上设置有散热片，冷却腔固定在散热片上，散热片的底部与冷气冷却管路连接，涡流管的冷气从散热片的上端流出，散热片和过滤腔与流经过滤腔的煤气和过滤填料进行换热。

6.根据权利要求2所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，还包括测量装置，测量装置包括温度传感器和差压变送器，温度传感器设置在预处理过滤器的过滤腔的过滤填料中，差压变送器设置在预处理过滤器上，用于检测预处理过滤器进出口压力差值，温度传感器、差压变送器与控制单元通过模拟量输入端口连接。

7.根据权利要求2所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的控制单元包括控制器和HMI人机界面，所述的控制阀与控制器通过数字量端口连接，控制器与HMI人机界面通过通讯端口连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的控制器为PLC/DCS控制器。

9.根据权利要求7所述的一种基于涡流管技术的焦炉煤气热值仪预处理系统，其特征在于，所述的HMI人机界面为触摸屏/显示屏。