煤气热值在线分析系统集成研究设计与应用

发布时间：2020-05-19 17:07

【摘要】：煤气热值在线分析系统集成是由样气处理系统、气体分析仪器、分析仪器保护设备及辅助设施等组成,其关键为连续取样的样品处理系统,使样气能不失真且快速传输进入分析仪器。目前,在线分析系统在现场应用的范围越来越广泛,但由于系统集成技术不能充分满足现场复杂多变工况环境的要求,致使在线分析系统使用的效果并不理想。测量混合煤气热值时,热值分析仪和样气处理系统存在的环境比较恶劣,混合煤气常含尘、焦油和萘等污染物,导致分析系统集成与使用过程存在系统复杂、维护量大、气体消耗量大、响应时间长、不能准确测量出样气内组分含量等问题。因上述情况多年来都未能得到有效解决,对实现资源的可再生利用、循环经济造成了较为严重的干扰和损失。故本文针对煤气热值在线分析仪器系统现存问题展开深入研究,具体研究内容如下:(1)管道内煤气含水量高,煤气内含有SO_2、CO_2等组分,溶于水后产生酸性物质,腐蚀管道,长期运行会带来安全隐患,且高含量水分影响热值仪的测量准确度。本论文采用具有疏水原理的SiC材料设计除水装置高效过滤除雾分离器,其结构包含连接座、连接管、压盖、密封垫圈、大筒和上座体6大部件。通过4个月的长期运行,除水效果好,热值仪运行平稳,没有较大干扰。(2)管道内煤气含尘量较高,会大大的降低热值仪的分析效率,危害仪器的运行。本文以冷却水流通螺旋管的内部结构设计高效水冷却器,使水与管道中混合煤气进行热交换。水在设备中扩散分布,水的温度较低,而混合煤气的温度较高,两者相互作用,水的温度逐渐升高,而混合煤气的温度逐渐降低,从而使粉尘、冷凝水和污染物由于自重从样气管道和探头管自上而下回流到煤气管道中,其结构包括下座体、孔板、隔热套、螺杆和换热器5大部件。设计除尘装置,结合工程现场4个月的应用,证明该装置可以除去煤气内的粉尘,并提高了热值仪的分析效率。(3)针对煤气热值分析样气处理系统中过滤膜逐渐聚集焦油和萘等污染物的问题,本文设计高温蒸气循环气路。采用蒸气喷射泵取样,以蒸气为驱动力,抽吸煤气,蒸气将焦油、萘等污染物汽化;进行分离污染物等处理,从而避免了后级被堵塞或污染,设置电磁阀周期性的打开与关闭,在电磁阀关闭时,蒸气逆向反吹探头管,将污染物汽化后吹到煤气管道。在现场应用过程中,热值仪运行正常,过滤器未发生堵塞,证明高温蒸气气路设计成功。(4)针对煤气热值分析样气处理系统中取样探头插入位置导致的共振问题,分析并计算探头位置与长度。在煤气管道中,从湍流取样以确保样品真正具有代表性,除非存在湍流,否则气体混合物不容易实现完全混合;同时流体流过垂直于流向的取样探头时,当探头的自然频率等于旋涡分离的频率后,会发生共振现象,导致取样探头损坏,影响样气的抽取。计算得出探头的长度为464mm,在4个月的长期运行过程中取样探头稳定,输出快速,测量组分代表性强,未存在共振问题。通过理论分析取样探头的安装位置和长度,结合工程现场实际应用,证明该探头避免了共振问题、取样代表性强等问题。(5)本着模块化、小型化和结构化的思想,将除水装置、除尘装置和高温蒸气气路设计为整体式结构—煤气热值分析样气处理系统。然后设计适宜的气路流程图将样气处理系统与热值仪进行系统集成,然后对设计完成的整套煤气热值在线分析系统进行实验探究,探究系统气路的气密性、重复性和计算样品传送滞后时间。由现场数据分析计算可得系统的气密性损失率最大为0.02%、重复性计算偏差为0.1%、样品传送滞后时间为39s,满足行业规范要求,最终进行热值仪系统的现场测试。经过4个月的工程实践,现场测量值与实际值基本吻合,准确度高,根据国家重点工程导向的理念,研制出升级换代的新型煤气热值在线分析系统,在工业废气(例如高炉煤气)领域可实现替代进口,为工业生产的节能减排提供可靠的保障。
【图文】：

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可以优化生产工艺，提高冶炼燃烧的水平，降低了烧量，增加钢铁行业的竞争力，也为工业生产节能降耗提供在线分析系统的研究现状技术的快速发展，为与国际先进技术接轨，“中国制 2025大的科技变革，而先进的在线分析仪作为感知、检测的最监测对象大量详实而可靠的物性和成分信息，并传送到需艺及操作方案等提供可靠的信息，在线分析仪的重要性是主要取决于组分和热值的高低，可调滤波技术是基于成分全组分。煤气热值在线分析系统集成主要是由煤气热值仪值在线分析系统长期连续运行的可靠性，安全性和易维护化，专业化和针对性设计，与现场复杂工况有很大关系，样探头和除尘、除水、除油装置构成。一般系统还需要设设施[10-12]。因此，设计出适用于复杂工况的煤气热值在线热值在线分析系统的层级图如图 1.1 所示。

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重庆科技学院硕士专业学位论文 1 绪论蒸气气路保护过滤器等。4. 实验探究与优化改进实验验证煤气热值仪在线分析系统各项性能指标测试，，主要包括系统的气密性、稳定性以及样气滞后时间计算等，从整体上测试并验证样气处理系统的效果，然后对系统进行优化和改进，最终将煤气热值仪在线分析系统应用到现场，使之长期运行。1.3.2 技术路线新型煤气热值在线分析系统研制的技术路线如图 1.2 所示。对目前煤气热值在线分析系统使用情况进行调研
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ547.7

【参考文献】