專利名稱：適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥窯爐采樣氣體分析裝置，特別是涉及一種適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
窯爐燃燒排出的廢氣成分分析是窯爐效率、能源消耗、污染排放評價的主要依據(jù)之一。窯爐廢氣檢測所面臨的高溫高粉塵惡劣環(huán)境，以煤為燃料的水泥窯爐的廢氣，不僅溫度高、粉塵多，而且廢氣成分復(fù)雜。準(zhǔn)確可靠、在線連續(xù)檢測分析，一直是儀器儀表行業(yè)研究的課題。國外德國的ABB公司、西門子公司，國內(nèi)引進(jìn)技術(shù)的四川儀表、南京分析儀表、北京分析儀表、北京西克邁哈克、雪地龍等公司都在水泥行業(yè)的窯爐上直接移植推廣使用其它行業(yè)的氣體分析裝置。
經(jīng)過十幾年的現(xiàn)場實踐表明，這種直接移植的氣體分析裝置的不足之處是
I、探頭設(shè)備復(fù)雜、造價高由于這種技術(shù)使用的探頭，需要不斷用壓縮空氣吹掃探頭和過濾芯除塵，I至2小時內(nèi)還要把探頭拉出清掃一次，為此需要龐大的探頭行走機構(gòu)、控制盤柜、現(xiàn)場要設(shè)5平方米左右專用的氣體分析裝置設(shè)備安裝平臺。2、樣氣采集不連續(xù)、效率低下國內(nèi)引進(jìn)技術(shù)的四川儀表產(chǎn)品一般反吹間隔小于7至10分鐘，每2小時拉出探頭清掃一次；德國的ABB公司標(biāo)準(zhǔn)是反吹周期從3分鐘、15分鐘一直到I. 5小時，分成7擋，探頭拉出時間為30分鐘、2小時30分鐘一直到15小時，也是對應(yīng)的7檔；但在水泥行業(yè)的窯尾煙室也只能使用最低檔了。就要用壓縮空氣反吹一次探頭和過濾芯，每次3到7分鐘，由于反吹用的是壓縮空氣，所以反吹后再采樣，需要將采樣管道中的反吹用的壓縮空氣排出后，才是樣氣，才恢復(fù)到分析樣氣的時間。所以，分析儀器輸出的成分含量曲線呈脈沖狀連續(xù)曲線。分析儀器和探頭距離越大，脈沖越尖。但是由于生產(chǎn)現(xiàn)場的實際距離不可能太小，一般在30米/IOOft左右，所以脈沖都是很尖的?，F(xiàn)場實測結(jié)果脈沖尖部的寬度超不過I到2分鐘，也就是說，在每次反吹、分析周期中，檢測分析數(shù)據(jù)的有效時間不超過2分鐘。而且，由于經(jīng)過原料磨粉磨的水泥熟料原料粉塵粒度差別很大，反吹的效果就會越來越差。3、這種直接移植的氣體分析裝置提供的分析數(shù)據(jù)不是分析儀器輸出的分析結(jié)果，而是使用計算機技術(shù)將脈沖狀曲線的尖端，也就是檢測分析數(shù)據(jù)的有效部分，使用計算機強行進(jìn)行連接，用數(shù)字量間斷輸出顯示。現(xiàn)場實測結(jié)果脈沖尖部的寬度超不過I到2分鐘，按7分鐘一周期，實際分析2分鐘計算，每小時分析8. 6次，每次2分鐘，一小時只能分析17分鐘煙氣，一天只能分析408分鐘，6. 8小時的煙氣。如果采用3分鐘一周期，效果就會更壞。由于檢測分析數(shù)據(jù)的有效時間太短，所以輸出的分析數(shù)據(jù)的真實性和代表性太差。4、水泥窯爐排出的廢氣中的NO含量能夠直接反應(yīng)水泥旋窯熟料燒結(jié)過程的溫度，這一點正在引起水泥工藝人員的重視，并且開始使用NO成分含量值判斷燒成帶溫度的高低。但是這種直接移植的氣體分析裝置在樣氣的采集過程中，采集來的樣氣需要在經(jīng)過降溫的管道中流動幾十秒鐘，使樣氣中的部分NO和樣氣中的部分O2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成NO2, BP 2N0+ 02=2N02。這樣，這種直接移植的氣體分析裝置輸出的NO數(shù)值就低30%以上，并且是隨機的。而且探頭越長、管路越長，NO數(shù)值就低得越多。必須使用Ν02/Ν0氣體轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能使這種直接移植的氣體分析裝置輸出的NO數(shù)值達(dá)到實際值。Ν02/Ν0氣體轉(zhuǎn)換器的高溫和催化劑，直接影響分析儀器的壽命。由于我國地域廣闊，燃料煤的生成條件復(fù)雜，煤種繁多，所以樣氣附帶雜質(zhì)多。如果使用了酸霧過濾器或雙氧水洗滌，就把反應(yīng)生成的NO2也去除了，輸出的NO數(shù)值就只能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離正確值的沒有意義的數(shù)據(jù)了。如果不使用了酸霧過濾器或雙氧水洗滌，樣氣就會腐蝕系統(tǒng)的管路、部件、分析儀器，縮短這種直接移植的氣體分析裝置的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有直接移植的氣體分析裝置技術(shù)的諸多缺陷，提供一種使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡潔，使用方便，維護量少、費用低，能有效地降低煤耗少排放，降低成本，提高效益，保護環(huán)境，的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)。
實現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案
一種適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，主要由設(shè)置在系統(tǒng)的前端的噴水除塵的采樣探頭、設(shè)置在系統(tǒng)后部的分析儀表小屋，采樣預(yù)處理柜、分析柜分別裝于儀表小屋內(nèi)，連接器位于采樣探頭的下方與采樣探頭相連通，其結(jié)構(gòu)要點在于
a所述的采樣探頭由外管、隔離管、采樣管和洗滌水管組成；洗滌水管、采樣管、隔離管、外管按照從內(nèi)到外的順序依次裝在探頭內(nèi)，所述的采樣探頭與連接器連接，連接器與冷卻進(jìn)水管、冷卻回水管連接，采樣探頭與儀表小屋相連接；
b所述的采樣預(yù)處理柜內(nèi)裝有抽氣用射流泵、氣水分離器、去濕器、過濾器、緩沖罐、排水水箱，抽氣用射流泵與氣水分離器用管路連接，氣水分離器與去濕器、過濾器用管路連接，去濕器、過濾器分別與緩沖罐相連通，抽氣用射流泵與取氣管連通；
c所述的分析柜內(nèi)裝有NO、CO、O2分析儀、二次過濾器、電子冷卻器、二次緩沖罐、電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)氣瓶、紙過濾器，二次過濾器、電子冷卻器分別與二次緩沖罐相連接，電子冷卻器與電磁閥相連，電磁閥與紙過濾器相連，紙過濾器與流量計連接，流量計與N0、C0、02分析儀相連，NO、CO、O2分析儀和分析柜相連，二次過濾器、電子冷卻器與預(yù)處理柜內(nèi)的二次緩沖罐相連。作為優(yōu)選方案，所述的洗滌水管前端裝有除塵噴頭，該除塵噴頭前端面、側(cè)面分別開有孔，距噴頭前端面開孔3. 5 mm處，設(shè)有擋板。作為優(yōu)選方案，除塵噴頭前端面開有5個孔，側(cè)面開有2個孔。作為優(yōu)選方案，所述的洗滌水管的洗滌水入口位于采樣探頭的尾端，該洗滌水入口與洗滌水管路連通，洗滌水管路上連接有流量開關(guān)。作為優(yōu)選方案，所述的冷卻進(jìn)水管路與供水管連接。作為優(yōu)選方案，所述的冷卻回水管路與溫度計、排水水箱連通。作為優(yōu)選方案，所述的采樣管的外壁、外管的內(nèi)壁、隔離管共同組成了可以循環(huán)的冷卻水套。作為優(yōu)選方案，所述的采樣氣體分析系統(tǒng)使用的探頭直徑2吋，長度2m。作為優(yōu)選方案，所述的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)在窯爐溫度為1000°C 1500°C環(huán)境中連續(xù)工作時，冷卻水壓力為O. 6Mpa、流量為60到80L/min、出口水溫<50°C。作為優(yōu)選方案，所述的采樣探頭在環(huán)境溫度低于15°C時，其供水管道、采樣管道用伴熱線保溫。采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了使用清水，能夠有效地去除樣氣中粉塵、長時間工作在窯爐的1000°C到1500°C環(huán)境中連續(xù)采取廢氣試樣，一周吹掃清理一次，就可連續(xù)采取試樣氣體，分析結(jié)果曲線連續(xù)，沒有斷點；探頭噴出的除塵水霧同時對進(jìn)入裝置的樣氣充分洗滌，去除燃煤產(chǎn)生的廢氣中各種與o2、no、co成分分析無關(guān)的有害物質(zhì)、腐蝕性物質(zhì)，有效地提高了分析裝置零部件的使用壽命。由于NO、CO、O2不溶于水，進(jìn)入探頭的樣氣，由于隨水流動，有水的存在，影響了 NO和O2反應(yīng)條件，保持NO含量不變；同時，樣氣中含的5%左右的NO2溶于水之后，還釋放出部分NO。所以分析儀分析結(jié)果總的誤差約小于3 %。在O2 < 10%，缺氧條件下，3N02 + H2O = 2HN03 + NO丨。分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能實時響應(yīng)水泥熟料生產(chǎn)過程中各種變化，有效的指導(dǎo)窯爐生產(chǎn)操作?，F(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)表明，配備現(xiàn)場分析儀表小屋后，使用壽命可超過十五年。本發(fā)明結(jié)·構(gòu)簡潔，使用方便，維護量少、費用低。它的使用能有效地降低煤耗少排放，降低成本，提高效益，保護環(huán)境。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明采樣探頭的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，擋板I、噴水孔2、洗滌水管5、采樣管6、隔離管7、外管8、溫度計9、射流泵10、氣水分離器11、去濕器12、過濾器13、緩沖罐14、排水水箱15、二次過濾器16、電子冷卻器17、電磁閥18、紙過濾器19、流量計20、分析儀21、分析柜22、預(yù)處理柜23、分析儀表小屋24、采樣探頭25、標(biāo)準(zhǔn)氣瓶26、二次緩沖罐27、噴頭28、供水閥門29、洗滌水供水流量開關(guān)30、洗滌水控制閥門31、冷卻進(jìn)水管32、冷卻回水管33、取氣管路34、洗滌水入口 35。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。本實施例是一種適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由采樣探頭25、分析柜22、預(yù)處理柜23等組成。具體結(jié)構(gòu)見圖1，圖2，噴水除塵用的采樣探頭25由外管8、隔離管7、采樣管6和洗滌水管5組成，設(shè)置在系統(tǒng)的前端。洗滌水管5、采樣管6、隔離管7、外管8從內(nèi)到外按照洗滌水管5、采樣管6、隔離管7、外管8的順序依次裝在采樣探頭25內(nèi)。洗滌水管5前端裝有除塵噴頭28，除塵噴頭28的前端面、側(cè)面分別開有孔，前端面開有5個孔，側(cè)面開有2個孔，距除塵噴頭28前端面開孔3. 5 mm處，設(shè)有擋板1，擋板I安裝在噴頭28前端。洗滌水管5的洗滌水入口 35位于采樣探頭25的尾端，該洗滌水入口 35與洗滌水管路連通，洗滌水管路上連接有洗漆水供水流量開關(guān)30。米樣管6的外壁、夕卜管8的內(nèi)壁、隔尚管7共同組成了可以循環(huán)的冷卻水套。采樣探頭25的下方連接連接器，連接器與冷卻進(jìn)水管路32、冷卻回水管路33連接，冷卻進(jìn)水管路32通過連接器與供水管連接與供水閥門29相連，冷卻回水管路33和溫度計9、與排水水箱15連通，排水水箱15裝在采樣預(yù)處理柜23內(nèi)。米樣探頭25與儀表小屋24相連接,儀表小屋24設(shè)置在系統(tǒng)后部。采樣預(yù)處理柜23、分析柜22裝于分析儀表小屋24內(nèi)，采樣預(yù)處理柜23內(nèi)裝有抽氣用射流泵10、氣水分離器11、去濕器12、過濾器13、緩沖罐14、排水水箱15。抽氣用射流泵10與氣水分離器11用管路連接，氣水分離器11與去濕器12、過濾器13用管路連接，去濕器12、過濾器13分別與緩沖罐14相連通，抽氣用射流泵10與取氣管路34連通，取氣管路34和探頭的采樣管6相連。分析柜22內(nèi)裝有分析儀21、二次過濾器16、電子冷卻器17、二次緩沖罐27、電磁閥18、標(biāo)準(zhǔn)氣瓶26、紙過濾器19，二次過濾器16、電子冷卻器17分別與二次緩沖罐27相連接，電子冷卻器17與電磁閥18相連，電磁閥18與紙過濾器19相連，紙過濾器19與流量計20連接，流量計20與N0、C0、02分析儀21相連，N0、C0、02分析儀21和分析柜22連接。二 次過濾器16與預(yù)處理柜23內(nèi)的過濾器13相連。本發(fā)明使用的探頭直徑2吋，長度2m。本發(fā)明在窯爐溫度為1000°C 1500°C環(huán)境中連續(xù)工作時，冷卻水壓力為O. 6Mpa、流量為60到80L/min、出口水溫<50°C。當(dāng)環(huán)境溫度低于15°C時，采樣探頭25的供水管道、采樣管道用伴熱線保溫。本發(fā)明的采樣探頭25選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品 本發(fā)明的射流泵10選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品 (
本發(fā)明的氣水分離器11選用日本恒河公司產(chǎn)品。本發(fā)明的去濕器12選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品，過濾器13選用SMC公司產(chǎn)品，緩沖罐14選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品，排水水箱15是500*400*400mm。本發(fā)明的二次過濾器16選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品，電子冷卻器17選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司定制的產(chǎn)品，紙過濾器19選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品，流量計20選用常州雙環(huán)產(chǎn)品，分析儀21選用德國ABB公司產(chǎn)品，二次緩沖罐27選用唐山奧特機電設(shè)備有限公司產(chǎn)品。本發(fā)明的其它部件均為市售件。本發(fā)明的工作過程
裝置啟動工作時，噴頭28伸出探頭端面4，3. 5 4mm，并固定。洗滌水流量5 6L/mirio米樣探頭25插入工藝管道120 150mm。冷卻水由供水閥門29流經(jīng)冷卻進(jìn)水管路32，進(jìn)入采樣探頭25的由外管8內(nèi)壁、隔離管7和采樣管6的外壁組成的冷卻水套，由冷卻水出水管路33流經(jīng)溫度計9，進(jìn)入排水水箱15排出，調(diào)節(jié)供水閥門29，使溫度計9指示小于50°C。洗滌水由供水流量開關(guān)30、洗滌水控制閥門31進(jìn)入洗滌水管5，流向噴頭28，由孔2和孔3噴出，由孔2噴出的洗滌水噴到擋板1，呈傘狀射到采樣探頭25的探頭端面4，蓋住采樣管6的進(jìn)氣孔，對樣氣實現(xiàn)洗滌和除塵。樣氣在射流泵10的抽取下，經(jīng)過洗滌水洗滌、除塵后進(jìn)入采樣管6、經(jīng)取氣管路34、射流泵10，進(jìn)入氣水分離器11，進(jìn)一步除塵和水、氣分離，分離出的樣氣進(jìn)入去濕器12，去除水分后進(jìn)入過濾器13，再次除塵，后進(jìn)入分析柜22的二次過濾器16，再次除塵，后進(jìn)入電子冷卻器17，降溫去除水分后進(jìn)入電磁閥18，經(jīng)電磁閥18流向紙過濾器19，經(jīng)紙過濾器19最后除塵后，流向流量計20，經(jīng)流量計20流向NO、CO、O2分析儀21，分析后的廢氣流出分析柜22。分析結(jié)果由NO、CO、O2分析儀21變成DCr20mA輸出，直接送給中央控制室，向操作員顯示。二次過濾器16和電子冷卻器17排出的水流經(jīng)二次緩沖罐27排出。
需要校驗NO、CO、O2分析儀21時，電磁閥18接通標(biāo)準(zhǔn)氣瓶26，標(biāo)準(zhǔn)氣經(jīng)流量計20流向NO、CO、O2分析儀21，進(jìn)行零點和量程校驗。校驗結(jié)束，自動回到分析狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，主要由設(shè)置在系統(tǒng)的前端的噴水除塵的采樣探頭、設(shè)置在系統(tǒng)后部的分析儀表小屋，采樣預(yù)處理柜、分析柜分別裝于分析儀表小屋內(nèi)，連接器位于采樣探頭的下方與采樣探頭相連通，其特征在于， a所述的采樣探頭由外管、隔離管、采樣管和洗滌水管組成；洗滌水管、采樣管、隔離管、外管按照從內(nèi)到外的順序依次裝在探頭內(nèi)，所述的采樣探頭與連接器連接，連接器與冷卻進(jìn)水管、冷卻回水管連接，采樣探頭與分析儀表小屋相連接； b所述的采樣預(yù)處理柜內(nèi)裝有抽氣用射流泵、氣水分離器、去濕器、過濾器、緩沖罐、排水水箱，抽氣用射流泵與氣水分離器用管路連接，氣水分離器與去濕器、過濾器用管路連接，去濕器、過濾器分別與緩沖罐相連通，抽氣用射流泵與探頭的取氣管路連通； c所述的分析柜內(nèi)裝有NO、CO、O2分析儀、二次過濾器、電子冷卻器、二次緩沖罐、電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)氣瓶、紙過濾器，二次過濾器、電子冷卻器分別與二次緩沖罐相連接，電子冷卻器與電磁閥相連，電磁閥與紙過濾器相連，紙過濾器與流量計連接，流量計與N0、C0、02分析儀相連，NO、CO、O2分析儀和分析柜相連，二次過濾器與預(yù)處理柜內(nèi)的過濾器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的洗滌水管前端裝有除塵噴頭，該除塵噴頭前端面、側(cè)面分別開有孔，距噴頭前端面開孔3. 5 mm處,設(shè)有擋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，除塵噴頭前端面開有5個孔，側(cè)面開有2個孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的洗滌水管的洗滌水入口位于采樣探頭的尾端，該洗滌水入口與洗滌水管路連通，洗滌水管路上連接有流量開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻進(jìn)水管路與供水管連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻回水管路與溫度計、排水水箱連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的采樣管的外壁、外管的內(nèi)壁、隔離管共同組成了可以循環(huán)的冷卻水套。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的采樣氣體分析系統(tǒng)使用的探頭直徑2吋，長度2m。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)在窯爐溫度為1000°C 1500°C環(huán)境中連續(xù)工作時，冷卻水壓力為O. 6Mpa、流量為60到80L/min、出口水溫<50°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的采樣探頭在環(huán)境溫度低于15°C時，其供水管道、取樣管道用伴熱線保溫。
全文摘要
一種適用于燃煤窯爐燃燒狀況監(jiān)控的濕式采樣氣體分析系統(tǒng)，由采樣探頭，采樣預(yù)處理柜、分析柜等組成。抽氣用射流泵、氣水分離器、去濕器、過濾器、緩沖罐、排水水箱裝在采樣預(yù)處理柜中，二次過濾器、電子冷卻器、二次緩沖罐、樣氣切換閥、標(biāo)準(zhǔn)氣瓶、紙過濾器、流量計、氣體分析儀裝在分析柜中，采樣預(yù)處理柜和分析柜裝在現(xiàn)場分析儀表小屋內(nèi)。該系統(tǒng)使用清水，能夠有效地去除樣氣中的粉塵、可連續(xù)采取廢氣試樣，分析結(jié)果曲線連續(xù)，沒有斷點；探頭噴出的傘狀除塵水霧同時對進(jìn)入系統(tǒng)的樣氣充分洗滌，去除燃煤產(chǎn)生的廢氣中各種與O2、NO、CO成分分析無關(guān)的有害、腐蝕性物質(zhì)，配備現(xiàn)場分析儀表小屋后，使用方便、壽命長，結(jié)構(gòu)簡潔，維護量少、費用低。
文檔編號G01N33/00GK102879529SQ20121038041
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者溫潔, 劉新楚, 鄭宗波, 崔軍, 溫平 申請人:溫平