蒸汽分解率连续检测法及仪器制造技术

本发明专利技术提供了一种以煤为原料的造气炉入炉蒸汽分解率的自动检测方法和仪器．可对入炉蒸汽分解率进行长期、连续、稳定、准确的测量；时间响应很快．给造气炉的经济运行和炉况提供一种有效的即时的检测手段；并能输出电讯号，其基本技术特征是：采用陶瓷过滤元件，用固定液位高差法进行恒压差取样，微差压传感器传感；用取样和环境温差信号进行自动校正；利用取样煤气管道的热量、环境温度的分布情况，有效地解决了取样防堵．且适于其它气汽比测量．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以煤为原料的造气炉入炉蒸汽利用率连续检测方法和仪器。公知的测量蒸汽分解率的方法是将煤气中的蒸汽，用蛇形冷凝管冷凝成水，使蒸汽与煤气分离。冷凝水收集于有刻度的玻璃管中，计量其体积，根据冷凝水和余气的体积，以及煤气中氢的含量计算蒸汽分解率。这是一种手工分析方法，操作十分繁锁，只能断续取样分析，且测量不准确。至于蒸汽分解率的连续分析，国内外尚无在线分析仪表。经国际联机检索与手检，亦未见有关的专利报导。与此较为接近的使用ZrO2和MgO的新型高温陶瓷湿度计，因其响应时间长，尚不能用于造气炉的蒸汽分解率测试，日本三鹰工业公司近来开发的氧化锆式高温湿度计，因其原理是基于氧分析，而不适用于水煤气介质。其它各种形式的汽、气比分析装置，或因取样、或因工作温度、响应时间等原因，尚不能有效使用。苏联专利第911284号提出一种用压气机使带有水蒸汽的气体通过压力传感器和控制阀门流量室的方法测定气体中的含水量。试验气体在压气机入口的压力和室内的压力分别用量计测量。还使用一单元阀门控制器提供一预定输入、室内装有饱和溶液的混合物和吸湿块晶体。室内压力测量是在恒温条件下进行的。该专利提出的设备相当复杂，响应时间较慢，从“提供66预定输入”的条件考虑，不适应以煤为原料的造气炉的恶劣条件，且维护困难。本专利技术的目的在于确立一种自动连续分析以煤为原料的造气炉入炉蒸汽利用率的方法和仪器，可对入炉蒸汽利用率进行长期连续、稳定、准确的测量，反应迅速，做到及时测量指示，并输出电讯号，为实现生产自控提供一种有效的检测手段。本专利技术的基本思想是，采用恒压差节流取样法稳定取样流量，用固定液位的高差来恒定节流取样咀的压差，让取样后的气体直接通过冷凝水除去水汽，用干扰参数对取样干气流量进行校正，以满足恒流取样的要求，再按下列联立式计算出入炉蒸汽分解率ψ＝ (I′×H2)/(IO-I′(1-H2)) ……(1)I′＝f(t1-t2)×I……(2)式中ψ-蒸汽分解率(%);Io-恒流取样预定流量(公升/分钟);I-取样干气流量(公斤/分钟);I′-取样干气流量校正值(公升/分钟);H2-取样干气中的氢含量(%);t1-取样温度(℃);t2-取压气咀处的环境温度(℃);f(t1，t2)-t1，t2对I的校正系数。其整机结构如图1所示取样气经陶瓷过滤管1及节流阀4后，送到恒压差取样装置，在该装置中，取样气被水冷凝，除去水汽，剩下的干气(I)，经汽水分离器29，进一步除去冷凝水，送到氢分仪32，再进入取样干气测量气咀26，而后排入大气。由气咀26的干气流量取压信号，经微差压传感器33转换成电信号，并输入到模拟运算校正指示装置34，与来自取样气咀20和取压气咀26处的温差信号(由热电偶23的冷热端的温差决定)，以及氢分仪32的气质信号一起，在模拟运算校准指示器34中，对I进行校正，求出I′，再根据计算式(1)求出对应的蒸汽分解率ψ。为保证恒压差取样的准确性，保证取样管道长期畅通无阻，对气咀20以前的整个管线进行保温，并将气咀20紧靠在煤气管道上，利用煤气管壁的高温，使气咀20保持在较高温度上，有效防止水汽冷凝。气咀20以下的管线，则均采用不锈钢直管，防止水灰淤积。为了保证取样测量关键部位的工作，在直对着气咀20的上方，设置一个与取样气咀20及取样管18同轴的清洗装置21，还设置一个与引流管同轴并焊接在稳压管17上的取样接咀22，通过它们，可直接在外部用机械法清理易出故障的管线和气咀，使日常操作维护十分简单可靠。对冷凝水部分，为防止水中携带的气体干扰取样，冷凝水亦须经附加的汽水分离后，才能进入取样装置。取样过滤器的基本结构如图2所示它由外部有一金属护套的陶瓷过滤管1，置于过滤管上端口的多孔金属垫片、置于多孔金属垫片上的焦碳2，置于焦碳上且夹有单层玻璃布的铁砂网3、顶部有一连通取样器出口管的金属顶盖9，以及过滤器基座8组成。过滤管部分伸入煤气管道7，外用金属护套5防止高速气流、灰渣直接对陶瓷过滤管冲击。护套下端部两侧面各开有细长缝，后侧部有一宽口，底部装有栅栏11作托架，便于通风与排灰。过滤管上端部与金属护套之间，有石棉或玻璃纤维类密封填料6，该填料置于一支承金属环上，过滤器基座8与顶盖9之间，夹有石棉板密封圈，并用螺丝紧固在一起。使用时，将基座8焊接在取样煤气管道上。过滤器顶盖与稳压管顶端之间，还装有节流阀4，用来调节流量。整个装置的外部，均用保温材料保温，以防止水汽凝结。这是取样本身的要求，又大大减少管道的结垢，堵塞和腐蚀。恒压差取样装置如图3所示它包括内部充水且顶部敞开的液位基准筒14，一个底部与液位基准筒底部连通且带孔，顶部高于液位基准筒的稳压筒13、与稳压筒等高且底部连通并顶侧有一出气口28及进水口27的冷凝筒12、顶端与过滤器连通而底端置于稳压筒内且高于连通口的稳压管17、底部高于稳压管底端而顶端与取样气咀20出气口连接的取样管18、与取样气咀20的进气口及稳压管连通的引流管19、置于取样气咀上方且与取样气咀及取样管同轴的清洗装置21，与引流管同轴并焊接在稳压管上的取样接咀22、固定在稳压管或取样管上且带有二个接线端子25和一个取压气咀26的金属导热板24、热端固定在引流管内而冷端接在金属导热板接线端子上的热电偶23。该装置的基本设计思想是保持取样气咀20两端压差恒定，不受取样气成分、温度的影响。由于冷凝水接咀27进去后，通过液位基准筒14的顶端溢出，液面位置相对恒定。而气咀20两端的压差等于取样管出口B点与稳压管出口A点的位差乘以水的密度。这都是不变量，因此，气咀20两端压差恒定。由于取样气的温度是变量，且变化范围大，因此，当气咀20的结构一定，且两端压差恒定时，通过气咀20的取样气流量，将随取样温度变化。从恒流取样的目的出发，则须对取样流量进行取样温度校正。另外，同样流量的干气通过气咀26时产生的压差，亦随气咀处的环境温度变化，故亦须进行环境温度修正。因上述两种情况随温度变化的方向相反，为简化设备起见。利用热电偶的输出电压正比于其冷热端温度的效应，用同一支热电偶的输出讯号作参数，代替两个干扰参数来校正取样干气流量。为提高冷凝筒的冷凝效果，一方面，在取样管出口B处开设一些小槽，将气流分散后鼓出。另一方面，适当加高冷凝液面的高度，尽量延长取样气在冷凝水中伫留的时间。因造气炉在吹风程序中，煤气管道有时出现抽象现象，导致冷凝水向取样管内倒流。为避免这种倒流改变气咀20处的工作特性，气咀20必须高出液面一定距离。为避免从稳压管A点出来的气体进入液位基准筒，A点必须高出取样装置底部连通口。为了防止水汽、焦油之类物质在取气咀26处贮集影响测量精度，将取样装置出口28出来的取样气体接至一个三通管的入口，下接一充水U形管，并紧贴在冷凝筒壁上，利用水汽的附壁特性，进一步将取样气中的气，水分离后再送至氢分析器，而后接至取压气咀26的进气口上。由于取样气进入取压气咀26前，经过了一个低温槽，因此当其进入较高温度的取在气咀26处时，取样气的相对湿度脱离饱和态，避免了水汽凝结，这样，在无须外加气体净化和干燥器材的条件下，即可保证气咀26正常工作。为将冷凝水及时排至室外，取样装置中还没有将液位基准筒置于其中且上部敞开，下部有一排水口15的集水筒16。为便于操作，清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量以煤为原料的造气炉入炉蒸汽分解率的测试方法。其特征在于：采用恒压差节流取样法稳定取样流量，用固定液位的高差来恒定节流取样咀的压差，让取样后的气体直接通过冷凝水除去水汽，用干扰参数对取样干气流量进行校正，利用煤气管道的高温和取样装置各点的温度分布特性，按下列联立式算出待测的蒸汽分解率：＊＊＊式中：ψ－－待测的蒸汽分解率，Ｉ↓［０］－－恒流取样予定流量，Ｉ－－取样干气流量，Ｉ′－－取样干气流量校正值，Ｈ↓［２］－－取样干气的氢含量，ｆ（ｔ↓［１］、ｔ↓［２］－－干 扰参数ｔ↓［１］、ｔ↓［２］对Ｉ的校正系数。

【技术特征摘要】
1.一种测量以煤为原料的造气炉入炉蒸汽分解率的测试方法。其特征在于采用恒压差节流取样法稳定取样流量，用固定液位的高差来恒定节流取样咀的压差，让取样后的气体直接通过冷凝水除去水汽，用干扰参数对取样干气流量进行校正，利用煤气管道的高温和取样装置各点的温度分布特性，按下列联立式算出待测的蒸汽分解率φ＝ (I′XH2)/(IO-I′(1-H2))I′=f(t1,t2)I式中φ--待测的蒸汽分解率，I0--恒流取样预定流量，I--取样干气流量。I′--取样干气流量校正值，H2--取样干气的氢含量，f(t1、t2)--干扰参数t1、t2对I的校正系数。2.一种测量以煤为原料的造气炉入炉蒸汽分解率的测试装置，它由过滤器、恒压差取样器、氢分仪、微差压传感器、模拟运算校准指示器组成，其特征在于过滤器由外部有一金属护套的陶瓷过滤管、置于过滤管上端口的多孔金属垫片、置于多孔金属垫片上的焦碳，置于焦碳上且夹有单层玻璃布的铁砂网、顶部有一连通取样器出口管的金属顶盖，以及过滤器基座组成，恒压差取样器包括内部充水且顶部敞开的液位基准筒，一个底部与液位基准筒底部连通且带孔顶部高于液位基准筒的稳压筒、与稳压筒等高且底部连通并顶侧有一出气口及进水口的冷凝筒、顶端与过滤器连通而底端置于稳压筒内且高于连通口的稳压管、底端高于稳压管底端而顶端与取样气咀...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少仪，张程群，何亚娟，朱云清，
申请(专利权)人：郭少仪，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]