專利名稱:含塵煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置的制作方法
含塵煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置，涉及防止煙塵集結(jié)成塊堵塞煙氣取樣系統(tǒng)，特別是防止高溫多塵含濕煙氣集結(jié)成塊堵塞煙氣取樣系統(tǒng)，即采用爆破方法將集塵塊破碎，而后用大流量的吹掃介質(zhì)沖刷破碎的集塵，使它排出煙氣取樣系統(tǒng)外;我們采用集中能量爆破和大流量沖刷的先進(jìn)程序，流量比常規(guī)的大5～10倍，解決了長(zhǎng)期渴望要解決的含塵煙氣取樣系統(tǒng)的堵塞問題。本發(fā)明的防堵塞裝置用在轉(zhuǎn)爐煤氣回收的取樣系統(tǒng)，超越常規(guī)的雙線工作時(shí)能取樣30～350爐次，而采用單線工作達(dá)到取樣3500爐次以上。
在本發(fā)明之前，世界上為了防含塵煙氣取樣系統(tǒng)的堵塞，特別是防止高溫多塵含濕煙氣取樣系統(tǒng)的堵塞問題，大多數(shù)是采用吹掃介質(zhì)沖刷煙氣取樣系統(tǒng)，或者以煙氣中含濕為主要矛盾，設(shè)計(jì)者認(rèn)為高溫多塵含濕煙塵遇冷后，濕氣凝成水，水與煙氣中的灰塵混合凝結(jié)成塊，是造成堵塞的根本原因。在高溫?zé)煔庵谐写罅看笮〔煌母邷仡w粒煙塵外，還含有少量的水汽，這些帶水汽的高溫?zé)焿m進(jìn)入煙氣取樣系統(tǒng)后，溫度急劇下降，水汽遇冷凝結(jié)成水，煙塵和水份混合便沿管壁、閥體、過濾器芯和過濾器殼體等凝結(jié)成層塊狀物質(zhì)，附著力很強(qiáng)，并會(huì)逐漸凝結(jié)形成大塊狀凝結(jié)物，以至堵死取樣系統(tǒng)。因此，在本發(fā)明之前的設(shè)計(jì)人都設(shè)計(jì)了熱箱，對(duì)取樣管路及過濾器本體進(jìn)行加熱，提高溫度，以保證煙氣中的水汽不至于凝結(jié)成水，同時(shí)采用高壓氮?dú)獯祾撸陔p線取樣，自動(dòng)切換工作等措施后，希望能實(shí)現(xiàn)連續(xù)取樣，但是實(shí)踐證明不僅沒有達(dá)到連續(xù)運(yùn)行的目的，有的在30爐次的后期，出現(xiàn)了吹煉鋼期雙線切換取樣方能維持取樣分析工作的正常運(yùn)行，這樣必然導(dǎo)致主體回收閥和放散閥的動(dòng)作，容易產(chǎn)生事故，這是煤氣回收工藝所不允許的;有的設(shè)計(jì)稍微合理一些，可以達(dá)到取樣250爐次，為了防止堵塞，每周必須對(duì)過濾器解體清掃一次，或者更換過濾器芯。
本發(fā)明的目的是改革了常規(guī)的設(shè)計(jì)思想，不以水汽為主要矛盾，因?yàn)榘褵嵯錅囟葟脑O(shè)計(jì)80℃提高到200℃，煙氣仍然在取樣系統(tǒng)內(nèi)結(jié)塊，并導(dǎo)致熱端儀表室溫度升高，熱箱上部電氣箱不敢關(guān)門，電器元件工作環(huán)境惡化，故障增多;凝結(jié)的塊狀物很堅(jiān)硬，即使用火燒也不能自行解體。這種現(xiàn)象表明，水汽和煙塵混合的凝結(jié)物不是造成堵塞的根本原因。由于從轉(zhuǎn)爐煙道內(nèi)高速抽出的煙氣，含有不同大小和形狀各異的顆粒，甚至有的顆粒處于熔化、半熔化狀態(tài)，遇冷后這些顆粒之間相互或其他顆粒相粘附，并粘附在取樣系統(tǒng)的管路、閥體、接頭、過濾器芯和過濾器殼體等處，形成層塊狀凝結(jié)物，粘附極牢，造成取樣系統(tǒng)堵塞。但是這些凝結(jié)物的內(nèi)部存在著無數(shù)間隙和孔洞，可用爆破方法破碎，再用吹掃介質(zhì)沖刷。我們將取樣系統(tǒng)內(nèi)吹掃氣體壓力憋至一定的壓力，使氣體鉆進(jìn)層塊狀物質(zhì)內(nèi)部的各間隙、孔洞內(nèi)，待系統(tǒng)壓力穩(wěn)定一定的時(shí)間后，突然對(duì)空釋放，形成一定的爆破力，將凝結(jié)物破碎，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的吹掃氣流，比常規(guī)辦法大5～10倍，將煙塵沖刷掉。用本發(fā)明的裝置后，在取消熱箱各加熱部件的條件下，可連續(xù)取樣達(dá)3500爐次以上，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)取樣分析的目的。
含塵煙氣中通常含有一定的水汽，煙塵和水汽容易在取樣系統(tǒng)中混合凝結(jié)成層塊，特別是高溫多塵含濕煙氣，例如轉(zhuǎn)爐煙氣，一般溫度為900℃～1000℃，含塵量約為150G/Nm3，含水小于2%，這種煙塵遇冷后凝成層塊狀物質(zhì)，其內(nèi)部存在無數(shù)的間隙和孔洞，高壓氣體能夠鉆進(jìn)這些洞穴。所以我們?cè)诖祾咂陂g將取樣系統(tǒng)內(nèi)的壓力憋至規(guī)定的6～10kg/cm2的高壓，使高壓氣體鉆進(jìn)層塊狀物質(zhì)內(nèi)部的各個(gè)洞穴，待系統(tǒng)壓力穩(wěn)定一段時(shí)間后，突然對(duì)空釋放，造成取樣系統(tǒng)壓力瞬間下降，使存在于塊狀物質(zhì)內(nèi)部的氣體與外部產(chǎn)生一定的壓力差，存在于層塊狀物質(zhì)內(nèi)部的氣體必然迅速膨脹，將層塊狀物質(zhì)爆破開，同時(shí)產(chǎn)生比常規(guī)大5～10倍強(qiáng)大氣流沖刷煙塵，經(jīng)過系統(tǒng)自動(dòng)程序控制，多次集中能量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃或分段吹掃，使進(jìn)入取樣系統(tǒng)的煙塵幾乎完全排出，防止了取樣系統(tǒng)的堵塞。
根據(jù)生產(chǎn)過程或生產(chǎn)人員的要求，自動(dòng)或手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)運(yùn)行或吹掃的指令，控制整個(gè)取樣系統(tǒng)的工作，例如轉(zhuǎn)爐，在整個(gè)吹煉過程中進(jìn)行取樣分析工作的正常運(yùn)行，停止吹煉時(shí)進(jìn)行吹掃運(yùn)行。
本發(fā)明的裝置主要的由取樣系統(tǒng)吹掃操作單元，過濾單元，采樣操作單元，抽氣單元，檢測(cè)單元，氣源操作單元，指令控制單元等部分組成。當(dāng)要進(jìn)行正常采樣分析工作時(shí)，由指令控制單元命令抽氣單元工作，即關(guān)閉吹掃氣源，開通采樣管線，使樣品氣流能通過采樣管路，經(jīng)過過濾單元過濾成為潔凈氣體后，送往檢測(cè)單元;當(dāng)要進(jìn)行吹掃工作時(shí)，由指令控制單元命令抽氣單元停止抽氣，即由操作單元指令，關(guān)閉通向檢測(cè)單元的管線，吹掃氣源系統(tǒng)開通，使吹掃氣體進(jìn)入取樣管線，對(duì)過濾器和采樣探頭進(jìn)行吹掃。吹掃辦法是采用吹掃單元處于集中能量吹掃工作狀態(tài)，先將過濾器單元的排塵出口關(guān)閉，待壓力增高至穩(wěn)定值后，突然釋放，形成一定的爆破力，將凝結(jié)物破碎，同時(shí)產(chǎn)生比常規(guī)大5～10倍的強(qiáng)大氣流沖刷煙塵，待壓力降至穩(wěn)定值后，再開始另一個(gè)循環(huán)過程，經(jīng)過系統(tǒng)自動(dòng)程序控制，多次集中能量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃或分段吹掃，使進(jìn)入取樣系統(tǒng)的煙塵排入主管內(nèi)或從排放管中排出，這樣可使轉(zhuǎn)爐正常運(yùn)行達(dá)到2500～3500爐次取樣系統(tǒng)無堵塞。
采樣探頭采用不銹鋼無縫鋼管，安裝在幾乎平行地面的水平煙氣管段，并近似垂直于水平面，使探頭前端接近煙氣管中心。如果樣品氣體溫度高，可以采用高鋁紅柱石或耐高溫陶瓷材料制成的，對(duì)粉塵吸附作用小的管襯，其內(nèi)徑應(yīng)大于25毫米。取樣流量或擴(kuò)散量為0～100升/分鐘。
過濾單元的主體是過濾器，其安裝位置是根據(jù)過濾器允許的使用溫度及現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況來確定的，例如現(xiàn)場(chǎng)是高溫，而過濾器又能夠耐900℃～1000℃的高溫，可以將過濾器安裝在離主體管較近的地方，采用集中能量一段吹掃的方式，若過濾器不允許在高溫下使用，可將過濾器安裝在離主體管較遠(yuǎn)的地方，并采用分段式的集中能量吹掃方式。過濾器采用0.3微米陶瓷式或金屬式的耐壓10kg/cm2的。過濾器內(nèi)的有效貯塵量為0.1～3升，在特殊情況，可取消過濾器，取樣管線直通。
過濾器的安裝位不應(yīng)低于取樣點(diǎn)2米。
吹掃操作單元是由一個(gè)球閥與一個(gè)控制它的電控氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。球閥可使用耐高溫耐磨的兩位閥;執(zhí)行機(jī)構(gòu)也可使用其他的方式例如電動(dòng)或氣動(dòng)裝置。
氣源操作單元是由球閥與一個(gè)控制它的電控氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣壓表、普通閥門及減壓閥組成。吹掃氣體采用氮?dú)?，壓力?～10kg/cm2。如果煙氣系統(tǒng)的氣體不會(huì)產(chǎn)生爆炸，可以采用無油、干燥和潔凈的空氣。
采樣操作單元是由一個(gè)球閥、一個(gè)三通兩位閥和電控氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，三通閥對(duì)檢測(cè)部件有保護(hù)的作用。
取樣系統(tǒng)的管線都應(yīng)采用不銹鋼無縫鋼管，因?yàn)樗鼘?duì)粉塵吸附作用小，耐腐蝕，并能承受較高的壓力;其他部分可以采用紫銅管或普通鋼管。取樣系統(tǒng)管線的彎曲半徑應(yīng)大于500毫米。
取樣管長(zhǎng)度應(yīng)短于8米，排放管應(yīng)短于3米。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成進(jìn)一步用。
附圖1為含塵煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置框圖。
11為取樣探頭，12為吹掃操作單元，13為過濾單元，14為采樣操作單元，15為抽氣和分析單元，16為檢測(cè)單元，17為氣源操作單元，18為自動(dòng)換線、自動(dòng)吹掃和控制單元，19為指令單元，20為光電時(shí)間探測(cè)單元。
附圖2為含塵煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置原理圖。
A1、A2為減壓閥，A3、A4為手動(dòng)閥門，A5為壓力表，V1、V2、V3(直通)，V4(三通)為兩位閥，V1a、V2a、V3a、V4a是兩位閥的相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，RL1、RL2、RL3、RL4為繼電器，RLC為循環(huán)繼電器，RLT1、RLT2為時(shí)間繼電器，RLT1通電延時(shí)，RLT2斷電延時(shí)，RL2-1、RL2-2分別表示RL2繼電器的1號(hào)、2號(hào)接點(diǎn)，其余繼電器的接點(diǎn)用此類似的方法表示。
SV1、SV2、SV3、SV4、SV5是分別表示對(duì)V1a、V2a、V3a、V4a、RLC執(zhí)行自動(dòng)電氣控制。
當(dāng)19、20組成的主令控制器發(fā)出吹掃指令后，在自動(dòng)換線、自動(dòng)吹掃和控制單元18的控制下，V2a、V4a得電，即V2、V4閥關(guān)閉;V3a失電，即V3閥打開，V1閥受循環(huán)繼電器RLC控制進(jìn)行系統(tǒng)吹掃，吹掃時(shí)間受時(shí)間繼電器RLT1控制。
當(dāng)主令控制器發(fā)出正常取樣分析工作指令后，V1a、V2a、V4a失電，即V1、V2、V4閥打開;V3a得電，即V3閥關(guān)閉，系統(tǒng)處于正常取樣分析工作狀態(tài)。
本發(fā)明在轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱端煙氣取樣系統(tǒng)應(yīng)用情況，進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)越性。
附圖3為轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱端煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置框圖。
21為取樣單元，22為取樣端吹掃單元，23為過濾單元，24為取樣控制單元，25為抽氣單元，26為排放端吹掃單元，27為氣源控制單元，28為手動(dòng)、自動(dòng)吹掃控制單元，29為轉(zhuǎn)換控制單元，30為分析儀。
附圖4為轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱端煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置原理圖。
本發(fā)明在某鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱端取樣上的應(yīng)用情況，進(jìn)一步用附圖4說明。
G1、G2為氮?dú)鈨?chǔ)氣罐，B1為壓力表，B2為冷凝器，BV1、BV3、BV6為電磁閥，BV2、BV4、BV5、BV7、BV8為球閥，BV2a、BV4a、BV5a、BV7a、BV8a為BV2等球閥相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，BRL1、BRL2、BRL3、BRL4、BRL5、BRL6、BRL7為繼電器，BRLT為時(shí)間繼電器，BRL8是循環(huán)繼電器，BSV1、BSV2、BSV3、BSV4、BSV5、BSV6是分別表示對(duì)BV1、BV2a、BV3、BV4a、BV5a、BV6執(zhí)行自動(dòng)電氣控制。
當(dāng)主分析柜內(nèi)轉(zhuǎn)換控制單元發(fā)出換線及吹掃信號(hào)后，手動(dòng)自動(dòng)吹掃控制單元內(nèi)的程序控制器對(duì)取樣系統(tǒng)分別以六個(gè)程序進(jìn)行吹掃。
第一程序BV1得電，電磁閥BV1開;BV2a得電，BV2閥關(guān);BV3失電，電磁閥BV3關(guān);BV4a失電，BV4閥關(guān);BV5a失電，BV5閥開;BV6失電，電磁閥BV6關(guān);BV7a受循環(huán)繼電器BRL8控制信號(hào)工作，對(duì)探頭進(jìn)行吹掃。
第二程序BV1失電，電磁閥BV1關(guān);BV2a得電，BV2閥關(guān);BV3得電，電磁閥BV3開;BV4a得電，BV4閥開;BV5a得電，BV5閥關(guān);BV6得電，BV6閥開;BV7a得電，BV7閥關(guān);BV8a受循環(huán)繼電器BRL8控制信號(hào)工作，對(duì)過濾器芯內(nèi)部進(jìn)行吹掃。
第三程序BV1得電，BV1閥開;BV2a失電，BV2閥開;BV3失電，BV3閥關(guān);BV4a得電，BV4閥開;BV5a得電，BV5閥關(guān);BV6失電，BV6閥關(guān);BV7a得電，BV7閥關(guān);BV8a受循環(huán)繼電器BRL8控制信號(hào)工作，對(duì)過濾器芯外部進(jìn)行吹掃。
第四程序BV1失電，BV1閥關(guān);BV2a得電，BV2閥關(guān);BV3得電，BV3閥開;BV4a得電，BV4閥開;BV5a得電，BV5閥關(guān);BV6得電，BV6閥開;BV7a得電，BV7閥關(guān);BV8a受循環(huán)繼電器BRL8控制信號(hào)工作，對(duì)過濾器芯內(nèi)部進(jìn)行吹掃。
第五程序BV1得電，BV1閥開;BV2a失電，BV2閥開;BV3得電，BV3閥開;BV4a得電，BV4閥開;BV5a得電，BV5閥關(guān);BV6失電，BV6閥關(guān);BV7a得電，BV7閥關(guān);BV8a受循環(huán)繼電器BRL8控制信號(hào)工作，對(duì)過濾器芯內(nèi)、外部進(jìn)行吹掃。
第六程序BV1得電，BV1閥開;BV2a得電，BV2閥關(guān);BV3失電，BV3閥關(guān);BV4a失電，BV4閥關(guān);BV5a失電，BV5閥開;BV6失電，BV6閥關(guān);BV7a受循環(huán)繼電器BRL8控制信號(hào)工作，對(duì)探頭進(jìn)行吹掃。
吹掃時(shí)間長(zhǎng)短受時(shí)間繼電器BRLT控制。至此取樣系統(tǒng)吹掃完畢，等待主機(jī)運(yùn)行指令。
附圖2、4的主令控制器內(nèi)0表示斷電，1表示通電。
轉(zhuǎn)爐煤氣回收熱端取樣系統(tǒng)不同廠家應(yīng)用情況的比較見下表。
采用本發(fā)明的裝置后，成本可降低20%，連續(xù)取樣分析爐數(shù)可提高14～116倍，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)取樣分析的目的。
權(quán)利要求
1.含塵煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置，特別是高溫多塵含濕煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置，其特征在于由取樣探頭11，吹掃操作單元12，過濾單元13，采樣操作單元14，抽氣和分析單元15，檢測(cè)單元16，氣源操作單元17，自動(dòng)換線、自動(dòng)吹掃和控制單元18，指令單元19，光電時(shí)間探測(cè)單元20等組成的煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞裝置，其裝置設(shè)有特定的閥門V1、BV7、BV8，使取樣系統(tǒng)內(nèi)的壓力憋至6～10kg/cm2的高壓，待系統(tǒng)壓力穩(wěn)定一段時(shí)間后，突然釋放，發(fā)生一定的爆破力和產(chǎn)生比常規(guī)大5～10倍的強(qiáng)大氣流沖刷煙塵，這樣多次集中能量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃或分段吹掃。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于采樣探頭為不銹鋼無縫鋼管或在管內(nèi)安裝高鋁紅柱石或耐高溫陶瓷的管襯，探頭安裝在煙氣管的水平管段，約垂直于水平面，其內(nèi)徑應(yīng)大于25毫米，取樣流量或擴(kuò)散量為0～100升/分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于過濾器為0.3微米陶瓷式或金屬式的，耐壓10kg/cm2，有效貯塵量為0.1～3升，或取消過濾器，取樣管線直通。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的過濾器，其特征在于過濾器的安裝位置不應(yīng)低于取樣點(diǎn)2米。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于取樣端吹掃控制閥為耐高溫耐磨的球閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于吹掃氣體為氮?dú)饣蚩諝猓瑝毫?～10kg/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于取樣系統(tǒng)的管線為不銹鋼無縫鋼管，其他部位為紫銅管或普通鋼管。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的取樣系統(tǒng)管線，其特征在于取樣系統(tǒng)管線的彎曲半徑大于500毫米，取樣管長(zhǎng)度短于8米，排放管長(zhǎng)度短于3米。
專利摘要
含塵煙氣取樣系統(tǒng)的防堵塞，特別是高溫多塵煙氣取樣系統(tǒng)防堵塞裝置，是改革了常規(guī)的設(shè)計(jì)思想，改進(jìn)了結(jié)構(gòu)和更新了操作辦法，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有特定的閥門，能使取樣系統(tǒng)內(nèi)的壓力憋至規(guī)定的高壓，待系統(tǒng)壓力穩(wěn)定一段時(shí)間后，突然釋放，產(chǎn)生一定的爆破力和產(chǎn)生比常規(guī)大5～10倍的強(qiáng)大氣流沖刷煙塵，這樣多次集中能量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，防止了含塵煙氣取樣系統(tǒng)的堵塞。本發(fā)明裝置的成本可降低20％，連續(xù)取樣分析爐數(shù)可提高14～116倍。
文檔編號(hào)G01N1/22GK86107696SQ86107696
公開日1988年2月24日 申請(qǐng)日期1986年11月8日
發(fā)明者劉渝興, 劉曉龍, 程振南 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan