论文部分内容阅读
摘要：本发明/实用新型公开了一种适用于重要工业炉膛内部高温炉气的降温手段，进而实现炉气含量的组分分析工作。采用此炉气取样快速冷却装置对炉气取样过程中具有良好的降温效果。能够满足分析仪预处理环节对炉气温度的要求，使分析仪具有测量准确、滞后时间短的优点。同时该装置还具有结构简单、安装以及维护方便的特点。克服了常规分析仪分析炉气时温度过高造成的預处理环节、分析仪主机损坏的弊端;为工业炉膛炉气含量分析的稳定、准确、快速测量提供了有力保障。
关键词：降温、预处理、准确快速分析。
一 、前 言
在钢铁行业，工业炉膛的燃烧主要包括高、焦、转炉煤气、各种混合煤气以及天然气气体。炉膛内部的炉气含量检测主要包括：热值分析仪、CO分析仪、CO2分析仪、O2分析仪等。分析仪测量数据的稳定性、准确性决定着炉膛温度的控制、空燃比的调整等决定着产品的质量的相关要素。分析仪采样过程中对炉气降温的要求标准是否满足是保障分析仪可靠运行的一个重要环节。
目前，国内外采用的炉气降温处理方法通常为：自然降温和冷凝器冷却降温。自然降温是指通过较长的测量管线分布，使抽吸出的炉内样气热量散发出去，达到降温目的，其缺点是滞后时间长;冷凝器冷却降温是通过冷凝器对样气进行降温，虽然减少了滞后时间，但价格昂贵。高、焦、转炉煤气、各种混合煤气以及天然气在炉膛内部燃烧过程中炉内温度较高，一般为800-1200℃，炉膛炉气含量的降温检测方式就显得尤为重要。在日常的使用维护过程中发现，抽吸取样装置将炉气抽取出的过程中，炉气温度往往达不到分析仪的规范中对温度的要求，炉气降温过程缓慢或降低幅度有限。造成样气预处理设备与分析仪主机箱故障频发或损坏，不能达到预期的效果。造成了分析仪器不正常情况发生，加大了维修人员的维护频次及处理故障时间，浪费了高昂的设备备件费用。
衡量在线分析仪的性能指标主要有以下几个方面：测量精度、响应时间、测量稳定性、平均无故障时间。综上所述，可以这样讲，这几个关键的性能指标很大程度都要依赖于分析仪的采样预处理装置对样气的降温效果要求能否满足。
在生产过程中分析仪预处理装置降温效果不佳。重要生产线上，是不允许停炉检修的，这样会大大影响产量，带来严重的经济损失。而且，炉膛的炉气含量分析数据都是带联锁控制的，当监测值低于或者高于某一临界值时将会导致停炉，所以需要采取可行有效的方法降低或消除样气温度对分析仪带来的不利影响。因此，关键在于有效的降低样气温度是提高分析仪表运行可靠性是我们需要解决的问题。
目前针对解决分析仪的样气温度过高几乎没有很周全的方法，当现场发生分析仪系统故障时，通常都会影响到生产的产品质量或者直接导致停炉。
二、实用新型内容
本发明/实用新型是提供一种适于在线分析仪检测降温取样方式优化的装置及技术，能有效解决上述提到的问题，并满足生产所需要分析数据，保证分析仪系统正常运行的要求。
为解决上述问题，本发明/实用新型所述的分析仪系统高温气体在线取样快速冷却装置，其特征在于达到了分析仪采样预处理系统对抽取样气的降温要求。将分析仪样气测量筒（分析仪样气进入测量筒中）外焊接一个冷却降温筒装置。冷却降温筒装置结构见图1所示。
所述高温气体在线取样快速冷却装置是由直径为50mm，高度为303mm，材质为不锈钢管测量桶以及直径为80mm，高度为260mm，材质为不锈钢管冷却桶焊接组成。其中测量筒内装有直径15mm钢球，用于吸收样气的热量，上部法兰面分别焊接直径为10mm样气进出口管，采用连接件连接;冷却桶上下部分别焊接冷却压缩空气的进出口管，直径10mm， 采用连接件连接，用于冷却测量桶内温度;在测量桶下部焊接有直径10mm的连接管，引出后变径为6mm，连接排水蠕动泵，用于排出测量桶内由于温度降低析出的冷凝水。这样对炉内样气的降温效果能够达到最优。
三、具体实施方式
本发明/实用新型其结构见图1所示。通过上法兰焊接好的高温样气进口管（1，直径10mm）、高温样气出口管（2，直径10mm）与下法兰焊接的冷却气室（5，直径80mm）、样气气室（10，直径50mm）进行紧固螺栓（11，M10*1）连接。冷却气室上、下部分别焊接压缩空气进口管、出口管;样气室下部焊接的蠕动泵排水管（7，变径：10mm变6mm），接通电源蠕动泵工作。样气进、出口管与冷却气进、出口管通过管路连接件连接相应气路。
高温气体在线取样快速冷却装置，主要包括样气气室、冷却气室、蠕动排水。附件包括：法兰密封、连接管路、钢球等。
当气体组分分析仪进行测量前，首先要根据图1所示进行配管连接，样气进口管、出口管通过直径为10mm的连接件接入分析仪气路。冷却压缩空气一端连接压缩空气管路，另一端排空端直接排放大气。由图可见在压缩空气的作用下，通过热传导、热对流的方式降低样气温度。降低温度后的样气被抽出，进入分析仪预处理环节除湿、除尘、过滤，最终进入分析仪主机进行含量分析。通过调节压缩空气流量的大小可控制样气温度。压缩空气流量越大，样气温度降温效果越好。
附图1：一种高温气体在线取样快速冷却装置示意图。
图中：1—高温样气入口（管径：10 mm）;2—高温样气出口（管径：10 mm）;3—上、下法兰密封垫;4—压缩空气进口阀门（DN10）;5—冷却气室;6—蠕动排水泵（24VDC供电）;7—蠕动泵排水管（变径：10mm变6mm）;8—压缩空气出口阀门（DN10）;9—钢球（直径：15mm）;10—样气气室;11—紧固螺栓（4条， M10*1）;
四、 结束语
1、本发明/实用新型通过分析仪系统高温气体在线取样快速冷却装置在分析仪取样环节上的应用，改变了炉膛内部样气的降温方式，利用冷却桶内压缩空气的流通带走样气热传导、热对流作用在测量桶内钢球上产生的热量，从而达到对样气降温的目的。进而使样气对温度的要求满足分析仪要求的标准。本实用新型结构简单，实施方便，达到了提升分析仪系统测量准确性、稳定性、快速性的目的，保障了分析仪系统在线检测对样气温度的技术要求。
2、本发明/实用新型从解决现场实际问题入手，减少分析仪由于样气温度过高出现的异常现象，保证生产的稳定运行。可以广泛应用于工业炉膛内部炉气含量组分的降温取样分析。并依据现场实际需要，根据冷却压缩空气的流量调整达到最佳的降温目的，最终保障了分析仪主机对样气温度的要求，进行含量组分的分析。该装置在实用中不但简单实用，制作方便，而且安全可靠。消除了分析仪预处理系统降温环节不利带来的测量滞后、故障率高、维护费用高的弊端。
作者简介：张万鹏（1988年）男，汉，甘肃嘉峪关，初级助理工程师，2009年毕业于酒泉钢铁职业技术学院，现在检修工程部主要从事仪表专业工作
关键词：降温、预处理、准确快速分析。
一 、前 言
在钢铁行业，工业炉膛的燃烧主要包括高、焦、转炉煤气、各种混合煤气以及天然气气体。炉膛内部的炉气含量检测主要包括：热值分析仪、CO分析仪、CO2分析仪、O2分析仪等。分析仪测量数据的稳定性、准确性决定着炉膛温度的控制、空燃比的调整等决定着产品的质量的相关要素。分析仪采样过程中对炉气降温的要求标准是否满足是保障分析仪可靠运行的一个重要环节。
目前，国内外采用的炉气降温处理方法通常为：自然降温和冷凝器冷却降温。自然降温是指通过较长的测量管线分布，使抽吸出的炉内样气热量散发出去，达到降温目的，其缺点是滞后时间长;冷凝器冷却降温是通过冷凝器对样气进行降温，虽然减少了滞后时间，但价格昂贵。高、焦、转炉煤气、各种混合煤气以及天然气在炉膛内部燃烧过程中炉内温度较高，一般为800-1200℃，炉膛炉气含量的降温检测方式就显得尤为重要。在日常的使用维护过程中发现，抽吸取样装置将炉气抽取出的过程中，炉气温度往往达不到分析仪的规范中对温度的要求，炉气降温过程缓慢或降低幅度有限。造成样气预处理设备与分析仪主机箱故障频发或损坏，不能达到预期的效果。造成了分析仪器不正常情况发生，加大了维修人员的维护频次及处理故障时间，浪费了高昂的设备备件费用。
衡量在线分析仪的性能指标主要有以下几个方面：测量精度、响应时间、测量稳定性、平均无故障时间。综上所述，可以这样讲，这几个关键的性能指标很大程度都要依赖于分析仪的采样预处理装置对样气的降温效果要求能否满足。
在生产过程中分析仪预处理装置降温效果不佳。重要生产线上，是不允许停炉检修的，这样会大大影响产量，带来严重的经济损失。而且，炉膛的炉气含量分析数据都是带联锁控制的，当监测值低于或者高于某一临界值时将会导致停炉，所以需要采取可行有效的方法降低或消除样气温度对分析仪带来的不利影响。因此，关键在于有效的降低样气温度是提高分析仪表运行可靠性是我们需要解决的问题。
目前针对解决分析仪的样气温度过高几乎没有很周全的方法，当现场发生分析仪系统故障时，通常都会影响到生产的产品质量或者直接导致停炉。
二、实用新型内容
本发明/实用新型是提供一种适于在线分析仪检测降温取样方式优化的装置及技术，能有效解决上述提到的问题，并满足生产所需要分析数据，保证分析仪系统正常运行的要求。
为解决上述问题，本发明/实用新型所述的分析仪系统高温气体在线取样快速冷却装置，其特征在于达到了分析仪采样预处理系统对抽取样气的降温要求。将分析仪样气测量筒（分析仪样气进入测量筒中）外焊接一个冷却降温筒装置。冷却降温筒装置结构见图1所示。
所述高温气体在线取样快速冷却装置是由直径为50mm，高度为303mm，材质为不锈钢管测量桶以及直径为80mm，高度为260mm，材质为不锈钢管冷却桶焊接组成。其中测量筒内装有直径15mm钢球，用于吸收样气的热量，上部法兰面分别焊接直径为10mm样气进出口管，采用连接件连接;冷却桶上下部分别焊接冷却压缩空气的进出口管，直径10mm， 采用连接件连接，用于冷却测量桶内温度;在测量桶下部焊接有直径10mm的连接管，引出后变径为6mm，连接排水蠕动泵，用于排出测量桶内由于温度降低析出的冷凝水。这样对炉内样气的降温效果能够达到最优。
三、具体实施方式
本发明/实用新型其结构见图1所示。通过上法兰焊接好的高温样气进口管（1，直径10mm）、高温样气出口管（2，直径10mm）与下法兰焊接的冷却气室（5，直径80mm）、样气气室（10，直径50mm）进行紧固螺栓（11，M10*1）连接。冷却气室上、下部分别焊接压缩空气进口管、出口管;样气室下部焊接的蠕动泵排水管（7，变径：10mm变6mm），接通电源蠕动泵工作。样气进、出口管与冷却气进、出口管通过管路连接件连接相应气路。
高温气体在线取样快速冷却装置，主要包括样气气室、冷却气室、蠕动排水。附件包括：法兰密封、连接管路、钢球等。
当气体组分分析仪进行测量前，首先要根据图1所示进行配管连接，样气进口管、出口管通过直径为10mm的连接件接入分析仪气路。冷却压缩空气一端连接压缩空气管路，另一端排空端直接排放大气。由图可见在压缩空气的作用下，通过热传导、热对流的方式降低样气温度。降低温度后的样气被抽出，进入分析仪预处理环节除湿、除尘、过滤，最终进入分析仪主机进行含量分析。通过调节压缩空气流量的大小可控制样气温度。压缩空气流量越大，样气温度降温效果越好。
附图1：一种高温气体在线取样快速冷却装置示意图。
图中：1—高温样气入口（管径：10 mm）;2—高温样气出口（管径：10 mm）;3—上、下法兰密封垫;4—压缩空气进口阀门（DN10）;5—冷却气室;6—蠕动排水泵（24VDC供电）;7—蠕动泵排水管（变径：10mm变6mm）;8—压缩空气出口阀门（DN10）;9—钢球（直径：15mm）;10—样气气室;11—紧固螺栓（4条， M10*1）;
四、 结束语
1、本发明/实用新型通过分析仪系统高温气体在线取样快速冷却装置在分析仪取样环节上的应用，改变了炉膛内部样气的降温方式，利用冷却桶内压缩空气的流通带走样气热传导、热对流作用在测量桶内钢球上产生的热量，从而达到对样气降温的目的。进而使样气对温度的要求满足分析仪要求的标准。本实用新型结构简单，实施方便，达到了提升分析仪系统测量准确性、稳定性、快速性的目的，保障了分析仪系统在线检测对样气温度的技术要求。
2、本发明/实用新型从解决现场实际问题入手，减少分析仪由于样气温度过高出现的异常现象，保证生产的稳定运行。可以广泛应用于工业炉膛内部炉气含量组分的降温取样分析。并依据现场实际需要，根据冷却压缩空气的流量调整达到最佳的降温目的，最终保障了分析仪主机对样气温度的要求，进行含量组分的分析。该装置在实用中不但简单实用，制作方便，而且安全可靠。消除了分析仪预处理系统降温环节不利带来的测量滞后、故障率高、维护费用高的弊端。
作者简介：张万鹏（1988年）男，汉，甘肃嘉峪关，初级助理工程师，2009年毕业于酒泉钢铁职业技术学院，现在检修工程部主要从事仪表专业工作