一种干粉气化炉的气体取样系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于干粉气化炉的气体取样系统，所述包含水槽恒温控制系统和脱固除水的取样部分，水槽恒温控制系统由水槽、数字式温度计、蒸汽冷凝液的调节阀和加热系统组成。脱固系统由除固分离罐、取灰罐、数字式温度计和调节阀组成。除水系统由冷却器、气液分离罐和调节阀组成。最终用取样钢瓶取出的气体是含很少水分(水份小于0.1％)的“纯净气体”。此系统的特点是恒温效率高、脱固和除水效果好，实际运行表明本实用新型专利技术所取样品具有代表性。

A Gas Sampling System for Dry Powder Gasifier

【技术实现步骤摘要】
一种干粉气化炉的气体取样系统
本实用涉及煤气化反应炉中气体的检测，具体涉及一种干粉气化炉的气体取样系统。
技术介绍
干粉气化炉是煤化工领域煤气化技术的核心设备，其主要技术特点是：以煤粉、氧气和蒸汽预混合，并随气流逐渐上升至提升管，在提升管中完成主要的气化反应。气化炉的操作压力为2.3MPa，通过调节氧气和煤粉量的比率(氧煤比)以及氧气和蒸汽的比率(氧汽比)，可以有效地控制气化炉的操作温度维持在1000℃左右。干粉气化炉的气体取样系统则是对气化炉反应效果评价体系中的重要环节，由于气化炉反应气体夹杂大量的粉煤灰及水蒸气，现有取样系统易堵塞，致使气体取样工作无法持续进行，所以有必要对干粉气化炉的气体取样系统改进或重新设计。目前使用的干粉气化炉的气体取样系统和方法，具有以下缺陷：1)在取样气体过程中，由于气体夹杂大量的粉煤灰及水蒸气。导致取样系统容易堵塞，取样的过程无法正常进行；2)取出的合成气含有大量水份；3)工艺气体温度高，取样有安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能有效的解决取样时堵塞管路和取样后的气体含大量水的问题的干粉气化炉的气体取样系统。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：包括水槽恒温控制系统和脱固除水取样系统；所述的水槽恒温控制系统包括加热水槽以及穿过加热水槽并与脱固除水取样系统的除固分离罐相连通工艺管线，在工艺管线上自来流方向依次安装有流量计、第一压力计和第一数字式温度计，其中第一数字式温度计和加热水槽与恒温执行机构相连；所述的脱固除水取样系统包括除固分离罐，除固分离罐的下端与取灰罐相连，上端与循环冷却器相连，循环冷却器出口与气液分离罐相连，气流分离罐上端出口经取样罐阀与气体取样罐相连，下端出口安装有液体排放阀，且在循环冷却器与气液分离罐之间安装有第二数字式温度计，气液分离罐与气体取样罐之间安装有第二压力计，所述的循环冷却器通过脱盐水入口、出口闸阀与脱盐水相连。所述的加热水槽还通过蒸汽冷凝液闸阀与蒸汽冷凝液管路相连。所述的位于加热水槽内的工艺管线上还安装有第一球阀，第一球阀的两侧的管线分别通过第一、二闸阀与CO2吹扫管线相连。所述的工艺管线的废气还通过工艺管线闸阀与火炬管线相连。所述的除固分离罐内的入口上端设置有两个0.1微米孔径的滤芯。所述的气液分离罐废气还通过气流分离闸阀、第一、第二闸阀与火炬管线相连。所述的气体取样罐的废气还通过取样罐闸阀、第一、第二闸阀与火炬管线相连。所述的第二闸阀后端管线上还安装有放空阀。所述的除固分离罐顶端还通过氮气闸阀与低压氮气相连。所述的加热水槽底部还安装有排水阀。本技术用两步法解决目前的技术问题：第一步工艺管线进入加热水槽保持恒温；第二步工艺管线再进入带脱固除水的取样分离系统，这样就能有效的解决取样时堵塞管路和取样后的气体含大量水的问题。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的结构原理和工作原理做进一步详细说明。参见图1，本技术包括水槽恒温控制系统和脱固除水取样系统；所述的水槽恒温控制系统包括加热水槽31以及穿过加热水槽31并与脱固除水取样系统的除固分离罐18相连通工艺管线，在工艺管线上自来流方向依次安装有第二球阀12、流量计13、第一压力计14和第一数字式温度计15，其中第一数字式温度计15和加热水槽31与恒温执行机构相连，加热水槽还通过蒸汽冷凝液闸阀1与蒸汽冷凝液管路相连，在加热水槽31底部还安装有排水阀9，出加热水槽31的工艺管线上还安装有排气球阀11，位于加热水槽内的工艺管线上还安装有第一球阀5，第一球阀5的两侧的管线分别通过第一、二闸阀2、3与CO2吹扫管线相连；所述的脱固除水取样系统包括与工艺管线相连的除固分离罐18，除固分离罐18内的入口上端设置有两个0.1微米孔径的滤芯，除固分离罐18的下端与取灰罐19相连，上端与循环冷却器17相连，循环冷却器17出口与气液分离罐21相连，气流分离罐21上端出口经取样罐阀29与气体取样罐28相连，下端出口安装有液体排放阀22，且在循环冷却器17与气液分离罐21之间安装有第二数字式温度计20，气液分离罐21与气体取样罐28之间安装有压力计闸阀26和第二压力计25，所述的循环冷却器17通过脱盐水入口、出口闸阀10、4与脱盐水相连，除固分离罐18顶端还通过氮气闸阀23、30与低压氮气相连。本技术的工作过程如下：第一步是恒温：以保证进除灰罐的气体温度保持在160℃-200℃，通过除灰罐前的第一数字式温度计15测量显示和传送合成气的温度，反馈到控制系统，控制系统给恒温加热执行机构指令进行加热，由于气化炉现场设备环境条件限定，实际安装过程加热水槽和取样箱之间是一段管线连接，导致合成气从加热水槽到除灰罐的温度是不断降低的，所以需要对其加热，当除灰罐前的第一数字式温度计15测量值大于200℃，恒温控制系统执行打开蒸汽冷凝液闸阀1，以维持进除灰罐的气体温度在160℃-200℃，也就是进除灰罐合成气的水蒸气是气态，防止除灰罐的水蒸气变液体混合粉煤灰形成水煤灰浆堵塞除灰罐的两个过滤器孔道；第二步：进入除粉煤灰罐18的气体脱除固体后，脱出粉煤灰是通过除粉煤灰罐18里两个0.1微米滤芯完成分离的，大于0.1微米的固体颗粒物留存在除灰罐里，后由取灰罐19收集分离出的灰分，小于0.1微米的气体和水蒸气进入滤芯内到达后续的冷却器17冷却到室温状态后进入气液分离罐21气体从气液分离罐21的上部流出，底部是气体中的水分流出，最终用取样钢瓶28取出的气体是含很少水分的“纯净气体”；当除粉煤灰罐18中收集一定量的粉煤灰后，读取除粉煤灰罐18之前的流量计数值(时间和流量的累计量)，再打开低压氮气阀门30，用低压氮气把除灰罐中粉煤灰压入取样取灰罐19中，称取取灰罐19中粉煤灰的质量，即换算成合成气中粉煤灰的摩尔含量；然后经除粉煤灰罐18的气体进入带有脱盐水循环流动冷却器17，使气体的温度降低到室温。后气体进入分离罐21，使气体所含水份和合成气分离，从分离罐下的排放阀22处收集气体的水份并称取其质量，再取除灰罐之前的流量计数值(时间和流量的累计量)，同样即换算成合成气中水份的摩尔含量；最后同时把气体采样钢瓶接到取样箱的快速接头上，取出只含很少饱和水的气化炉气体。整个取样过程中废气排放去火炬管线。三路废气排放流路分别是：第一路工艺管线的废气通过工艺管线闸阀8与火炬管线相连；第二路气液分离罐21废气还通过气流分离闸阀24、第一、第二闸阀16、6与火炬管线相连；第三路气体取样罐28的废气还通过取样罐闸阀27、第一、第二闸阀16、6与火炬管线相连；其中第二闸阀6后端管线上还安装有放空阀7。本技术通过设置有高压二氧化碳吹扫根部阀及所在管线目的防止管线堵塞，进行吹扫保护。优选地，设置恒温控制的水槽，消除水蒸汽在低温时凝结成水，更有利于水蒸气和粉煤灰分离。吹扫CO2吹扫管线中通入的CO2为3.0-3.5MPa、温度为100-140℃。通过这些措施保证取样粉煤灰、水分、气体组分是无污染的、具有代表性的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干粉气化炉的气体取样系统，其特征在于：包括水槽恒温控制系统和脱固除水取样系统；所述的水槽恒温控制系统包括加热水槽(31)以及穿过加热水槽(31)并与脱固除水取样系统的除固分离罐(18)相连通工艺管线，在工艺管线上自来流方向依次安装有流量计(13)、第一压力计(14)和第一数字式温度计(15)，其中第一数字式温度计(15)和加热水槽(31)与恒温执行机构相连；所述的脱固除水取样系统包括除固分离罐(18)，除固分离罐(18)的下端与取灰罐(19)相连，上端与循环冷却器(17)相连，循环冷却器(17)出口与气液分离罐(21)相连，气液分离罐(21)上端出口经取样罐阀(29)与气体取样罐(28)相连，下端出口安装有液体排放阀(22)，且在循环冷却器(17)与气液分离罐(21)之间安装有第二数字式温度计(20)，气液分离罐(21)与气体取样罐(28)之间安装有第二压力计(25)，所述的循环冷却器(17)通过脱盐水入口、出口闸阀(10、4)与脱盐水相连。

【技术特征摘要】
1.一种干粉气化炉的气体取样系统，其特征在于：包括水槽恒温控制系统和脱固除水取样系统；所述的水槽恒温控制系统包括加热水槽(31)以及穿过加热水槽(31)并与脱固除水取样系统的除固分离罐(18)相连通工艺管线，在工艺管线上自来流方向依次安装有流量计(13)、第一压力计(14)和第一数字式温度计(15)，其中第一数字式温度计(15)和加热水槽(31)与恒温执行机构相连；所述的脱固除水取样系统包括除固分离罐(18)，除固分离罐(18)的下端与取灰罐(19)相连，上端与循环冷却器(17)相连，循环冷却器(17)出口与气液分离罐(21)相连，气液分离罐(21)上端出口经取样罐阀(29)与气体取样罐(28)相连，下端出口安装有液体排放阀(22)，且在循环冷却器(17)与气液分离罐(21)之间安装有第二数字式温度计(20)，气液分离罐(21)与气体取样罐(28)之间安装有第二压力计(25)，所述的循环冷却器(17)通过脱盐水入口、出口闸阀(10、4)与脱盐水相连。2.根据权利要求1所述的干粉气化炉的气体取样系统，其特征在于：所述的加热水槽还通过蒸汽冷凝液闸阀(1)与蒸汽冷凝液管路相连。3.根据权利要求1所述的干粉气化炉的气体取样系统，其特征在于：所述的位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬鹏军，高亚男，高磊，陈黎翰，田东阳，杜伟，王艳红，赵丽信，石欣，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61