高溫氣體中細粉量和焦油量測定的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種用于測定氣體中細粉量和焦油量的裝置，具體涉及一種高溫氣體 中細粉量和焦油量測定的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。我國的能源結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為：石油與天然氣 等資源貧乏，煤炭資源相對豐富。其中低階煤占很大比重，近幾年來，低階煤的分級轉(zhuǎn)化利 用生產(chǎn)工藝技術(shù)取得了長足發(fā)展，要實現(xiàn)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，走出一條兼顧高效、環(huán)保 和經(jīng)濟的新型煤炭工業(yè)化道路，就必須提高低階煤轉(zhuǎn)化效率、大幅度降低污染物排放、發(fā)展 潔凈煤技術(shù)，其中開發(fā)先進的低階煤分級轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，已經(jīng)成為能源領(lǐng)域科技界和企業(yè) 界的共識。
[0003] 低階煤分級轉(zhuǎn)化利用技術(shù)中粗煤氣中細粉量和焦油量是關(guān)鍵參數(shù)，直接影響低階 煤分級轉(zhuǎn)化利用工藝的總體設計、系統(tǒng)布置和工藝運行性能。具體而言：
[0004] 1)通過粗煤氣中細粉量的測定，才能精確設計細粉分離機構(gòu)，將大量高溫固體物 料從粗煤氣氣流中分離出來，進而使后續(xù)工藝得到的焦油中細粉含量達到指標；
[0005] 2)通過粗煤氣中焦油量的測定，才能準確設計焦油分離機構(gòu)，將焦油從凈化后的 粗煤氣完全分離出來，實現(xiàn)低階煤的高效清潔利用。
[0006] 現(xiàn)有的粗煤氣中細粉量和焦油量的測定方面一直未取得成功，主要在于以下方 面：細粉量和焦油量的測定多是依據(jù)理論計算數(shù)據(jù)估算，但理論計算數(shù)據(jù)的估算值與工業(yè) 運行數(shù)據(jù)偏差較大；細粉量和焦油量的測定少部分采用了實驗檢測，但實驗裝置較為簡單， 難以精確測定高溫氣體中的細粉量和焦油量。
[0007] 如何實現(xiàn)精確測定高溫氣體中細粉量和焦油量，開發(fā)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的粗煤氣中細粉 量和焦油量的測定裝置對低階煤分級轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的第一個目的在于設計一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可測定高溫氣體中細粉量 和焦油量的裝置。
[0009] 本發(fā)明的高溫氣體中細粉量和焦油量的測定裝置由取氣單元，氣固分離單元，氣 液分離單元組成；
[0010] 所述的取氣單元所述的取氣單元由取氣管、取樣閥門、第一加熱保溫電爐絲、第一 壓力測量儀、第一溫度測量儀、第一氣體反吹管、第一氣體反吹閥門組成，取氣管一端插在 高溫氣體主管道內(nèi)，取樣閥門置于取氣管上并靠近高溫氣體主管道，在取氣管的取樣閥門 之后依次有第一壓力傳感器、第一溫度傳感器和第一氣體反吹管，取氣管另一端通過閥門 與旋風分離器相連，第一氣體反吹管末端與取氣管相連，第一氣體反吹閥門位于第一氣體 反吹管管線上；第一加熱保溫電爐絲纏繞在取氣管上。
[0011] 所述的氣固分離單元由旋風分離器、氣體過濾器、第二加熱保溫電爐絲、上細粉收 集罐、下細粉收集罐、第二氣體反吹閥門、第二氣體反吹管、氣體過濾器出口連接管道、第二 壓力測量儀、第二溫度測量儀和閥門組成，旋風分離器進口通過閥門與取氣管相連，旋風分 離器的固體排料口依次與上細粉收集罐、下細粉收集罐相連，旋風分離器的氣體出口與氣 體過濾器細粉排出口相連，氣體過濾器的氣體出口經(jīng)過氣體過濾器出口連接管道和氣體過 濾器后閥門與降溫管一端相連，第二氣體反吹管與氣體過濾器出口連接管道相連，第二加 熱保溫電爐絲纏繞在旋風分離器、氣體過濾器、上細粉收集罐上，第二壓力測量儀、第二溫 度測量儀插入氣體過濾器出口連接管道內(nèi)，第二氣體反吹閥門與第二氣體反吹管連接；
[0012] 所述的氣液分離單元由降溫管、不銹鋼盤管、焦油收集罐、冷凍冰箱、連接管、抽氣 栗、轉(zhuǎn)子流量計、放空閥門、煤氣放空管組成，降溫管上端與氣體過濾器后閥門相連，降溫管 末端連接閥門，閥門與不銹鋼盤管一端相連，不銹鋼盤管末端伸入焦油收集罐中，焦油收集 罐是密封的，不銹鋼盤管、焦油收集罐置于冷凍冰箱內(nèi)，壓力測量儀P3、溫度測量儀T3置于 降溫管末端，另一套壓力測量儀P4、溫度測量儀T4置于連接管上，抽氣栗入口通過連接管 與焦油收集罐連接，抽氣栗出口連接轉(zhuǎn)子流量計，壓力測量儀P5、溫度測量儀T5置于轉(zhuǎn)子 流量計的氣體出口管道上，轉(zhuǎn)子流量計的氣體出口管道通過放空閥門與煤氣放空管相連。
[0013] 如上所述的取氣管直徑d與旋風分離器直徑Dl之比為0. 125-0. 25 ;旋風分離器 直徑Dl與旋風分離器高度為Hl之比為0. 15-0. 25 ;取氣管直徑d與氣體過濾器直徑D2之 比為0. 06-0. 25 ;氣體過濾器直徑D2與氣體過濾器高度H2之比為0. 05-0. 25。
[0014] 本發(fā)明的高溫氣體中細粉量和焦油量的測定方法包括如下步驟：
[0015] (1)氣體反吹
[0016] 裝置運行前，打開抽氣栗、第一氣體反吹閥門、氣體過濾器后閥門和放空閥門，關(guān) 閉取樣閥門和第二氣體反吹閥門，采用氮氣或惰性氣體反吹取氣單元、氣固分離單元、氣液 分離單元，防止各單元被細粉堵塞；
[0017] ⑵預熱
[0018] 氣體反吹后，開啟取氣單元中第一加熱保溫電爐絲和氣固分離單元中的第二加熱 保溫電爐絲，使得所述的取氣管和氣體過濾器的溫度控制在500°C _650°C ;
[0019] (3)二次氣體反吹
[0020] 當取氣管和氣體過濾器的溫度達到500°C _650°C時，采用經(jīng)預熱的氮氣或惰性氣 體反吹取氣單元、氣固分離單元，氣液分離單元，確保裝置內(nèi)部無細粉；
[0021] (4)取樣
[0022] 關(guān)閉第一氣體反吹閥門和第二氣體反吹閥門，開啟取樣閥門，取氣5-30分鐘；
[0023] (5)裝置停車
[0024] 打開第一氣體反吹閥門，采用經(jīng)預熱的氮氣或惰性氣體反吹取氣單元3-5分鐘， 關(guān)閉取樣閥門，同時關(guān)閉氣體過濾器后閥門，關(guān)閉第一氣體反吹閥門，打開第二氣體反吹閥 門，用經(jīng)預熱的氮氣或惰性氣體反吹氣固分離單元3-10分鐘；
[0025] (6)細粉量和焦油量測定
[0026] 采用天平稱量氣固分離單元中下細粉收集罐分離出的細粉量M和氣液分離單元 中焦油收集罐分離下的液體量ml，將氣液分離單元分離下的液體進行蒸餾脫水，稱量脫水 后的液體量為m2,所脫出的水的質(zhì)量為m3,通過轉(zhuǎn)子流量計計量累計氣量為G，用四氫呋喃 或甲苯洗滌氣液分離單元中的不銹鋼盤管，將洗滌液蒸餾，蒸餾處四氫呋喃或甲苯，剩余的 液體量為m4,即焦油總量為m = m2+m4 ;
[0027] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0028] (1)通過對取氣管，旋風分離器，氣體過濾器，上細粉收集罐溫度的控制，使得收集 到的焦油完全以氣體的形式通過氣體過濾器，使得氣體過濾器不會被液態(tài)焦油所覆蓋，進 而使氣體過濾器將細粉捕集，實現(xiàn)高溫氣體中細粉量的精確測定；
[0029] (2)通過冷凍冰箱長時間的冷凍，可以充分將焦油冷凝下來，進而可精確測量高溫 氣體中焦油量；
[0030] (3)取樣前通過兩次氣體反吹，可以防止管道被堵塞，同時使得取氣管道、氣體過 濾器、旋風分離器附著的焦油被吹掃掉，以免影響實驗的精度；
[0031] (4)該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0032] 圖1是一種高溫氣體中細粉量和焦油量的測定結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]
【附圖說明】，1是高溫氣體主管道，2是取氣管，3是取樣閥門，4是第一加熱保溫電爐 絲，5是第一壓力測量儀，6是第一溫度測量儀，7是第一氣體反吹管，8是第一氣體反吹閥 門，9是旋風分離器，10是氣體過濾器，11是第二加熱保溫電爐絲，12是上細粉收集罐，13是 放空管，14是下細粉收集罐，15是第二氣體反吹閥門，16是第二氣體反吹管，17是氣體過 濾器出口連接管道，18是第二壓力測量儀，19是第二溫度測量儀，20是氣體過濾器后閥門， 21是降溫管，22是不銹鋼盤管，23是焦油收集罐，24是冷凍冰箱，25是連接管，26是抽氣 栗，27是轉(zhuǎn)子流量計，28是放空閥門，29是煤氣放空管。
【具體實施方式】
[0034] 實施方式中，提供了用于在高溫氣體中測定細粉量和焦油量的方法，本發(fā)明的測 定方法及其專用設備結(jié)合【附圖說明】如下：
[0035] 本發(fā)明的高溫氣體中細粉量和焦油量的測定裝置由取氣單元，氣固分離單元，氣 液分離單元組成；
[0036] 所述的取氣單元所述的取氣單元由取氣管2、取樣閥門3、第一加熱保溫電爐絲4、 第一壓力測量儀5、第一溫度測量儀6、第一氣體反吹管7、第一氣體反吹閥門8組成，取氣管 2 -端插在高溫氣體主管道1內(nèi)，取樣閥門3置于取氣管2上并靠近高溫氣體主管道1，在 取氣管2的取樣閥門3之后依次有第一壓力傳感器5、第一溫度傳感器6和第一氣體反吹管 7,取氣管2另一端通過閥門與旋風分離器9相連，第一氣體反吹管7末端與取氣管2相連， 第一氣體反吹閥門8位于第一氣體反吹管7管線上；第一加熱保溫電爐絲4纏繞在取氣管 2上。
[0037] 所述的氣固分離單元由旋風分離器9、氣體過濾器10、第二加熱保溫電爐絲11、上 細粉收集罐12、下細粉收集罐14、第二氣體反吹閥門15、第二氣體反吹管16、氣體過濾器出 口連接管道17、第二壓力測量儀18、第二溫度測量儀19和閥門組成，旋風分離器進口 9通 過閥門與取氣管2相連，旋風分離器9的固體排料口依次與上細粉收集罐12、下細粉收集 罐14相連，旋風分離器9的氣體出口與氣體過濾器10細粉排出口相連，氣體過濾器10的 氣體出口經(jīng)過氣體過濾器出口連接管道17和氣體過濾器后閥門20與降溫管21 -端相連， 第二氣體反吹管16與氣體過濾器出口連接管道17相連，第二加熱保溫電爐絲11纏繞在旋 風分離器9、氣體過濾器10、上細粉收集罐12上，第二壓力測量儀18、第二溫度測量儀19插 入氣體過濾器出口連接管道17內(nèi)，第二氣體反吹閥門15與第二氣體反吹管16連接；
[0038] 所述的氣液分離單元由降溫管21、不銹鋼盤管22、焦油收集罐23、冷凍冰箱24、連 接管25、抽氣栗26、轉(zhuǎn)子流量計27、放空閥門28、煤氣放空管29組成，降溫管21上端與氣體 過濾器后閥門20相連，降溫管21末端連接閥門，閥門與不銹鋼盤管22 -端相連，不銹鋼盤 管22末端伸入焦油收集罐23中，焦油收集罐23是密封的，不銹鋼盤管22、焦油收集罐23 置于冷凍冰箱24內(nèi)，壓力測量儀P3、溫度測量儀T3置于降溫管21末端，另一套壓力測量儀 P4、溫度測量儀T4置于連接管25上，抽氣栗26入口通過連接管25與焦油收集罐23連接， 抽氣栗26出口連接轉(zhuǎn)子流量計27,壓力測量儀P5、溫度測量儀T5置于轉(zhuǎn)子流量計27的氣 體出口管道上，轉(zhuǎn)子流量計27的氣體出口管道通過放空閥門28與煤氣放空管29相連。
[0039] 如上所述的取氣管2的直徑d與旋