一種煤氣淨化實驗裝置及其使用方法
2023-05-17 23:52:01 1
一種煤氣淨化實驗裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤氣淨化實驗裝置及其使用方法，屬於煤氣淨化設備【技術領域】。煤氣淨化實驗裝置包括進口流量統計設備、進口煤氣取樣設備、氣體吸收倉和出口煤氣取樣設備；其中，進口流量統計設備通過進口管道與氣體吸收倉的一側相連，進口煤氣取樣設備與進口管道相連，出口煤氣取樣設備通過出口管道與氣體吸收倉的另一側相連。本發明通過實驗測量出不同品質煤氣在不同吸附材料中煤氣淨化情況、吸附材料吸附效率和使用壽命等數據。測試不同煤氣在不同吸附材料中的淨化效果和吸附效率，吸附材料的壽命周期等實驗數據，通過這些實驗數據可為後期的煤氣淨化裝置設計通過實驗依據，以保證裝置投產後可滿足用戶的生產和維護要求，並最大程度的降低運行和維護成本。
【專利說明】一種煤氣淨化實驗裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於煤氣淨化設備【技術領域】，特別涉及一種煤氣淨化實驗裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]在很多工礦企業，特別是鋼鐵企業、煉焦廠等，在生產中均伴有大量煤氣的發生，包括有高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣。為了充分利用煤氣的熱能，很多企業將煤氣回收後，作為加熱爐、發電廠等設備的燃料。然而，由於這些煤氣不僅含有大量粉塵、同時還伴有焦油、萘、苯、H2S、水等雜質，這些雜質不僅降低煤氣的熱值和純度，同時造成燃燒設備堵塞、燃燒器故障、煤氣系統測量儀器儀表堵塞等問題，這些問題將嚴重影響機組的安全、穩定運行。
[0003]目前國內的吸附式煤氣淨化裝置在設計和運行中存在以下缺點:
[0004]每臺煤氣淨化裝置的結構設計和吸附材料選擇，均由設計院根據相關經驗數據和規範進行設計，這樣不僅造成一些煤氣淨化裝置容積設計不合理、吸附材料效果不夠理想等問題，將影響煤氣淨化的維護周期、以及煤氣的品質。
[0005]由於市場上的吸附材料都較為昂貴，而淨化裝置內的吸附材料更換周期制定不科學，僅根據經驗進行更換，造成運行成本升高。
[0006]每個工廠所產生的煤氣雜質各不相同，同時每臺機組對煤氣中雜質成分的要求也各不相同，這需要根據實際情況，設計不同的煤氣淨化裝置和吸附材料，但是在設計中，我們所選的吸附材料是否滿足現場需要，淨化裝置的容積是否滿足規定的維護周期，只能靠後期的運行情況進行判斷，這樣將面臨設備投產是否滿足要求的風險，以及後期維護費用的增加。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種煤氣淨化實驗裝置及其使用方法，解決而來現有技術中的煤氣淨化裝置針對不同煤氣雜質淨化效果不好的技術問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供了一種煤氣淨化實驗裝置，包括進口流量統計設備、進口煤氣取樣設備、氣體吸收倉和出口煤氣取樣設備；
[0009]其中，所述進口流量統計設備通過進口管道與所述氣體吸收倉的一側相連，所述進口煤氣取樣設備與所述進口管道相連，所述出口煤氣取樣設備通過出口管道與所述氣體吸收倉的另一側相連；
[0010]所述氣體吸收倉的內部包括入口濾網、出口濾網、填料倉和吸附材料；所述填料倉的頂部為出口濾網，所述填料倉的底部為入口濾網，所述吸附材料放置在所述填料倉內。
[0011]進一步地，所述氣體吸收倉的頂部有頂部端蓋。
[0012]進一步地,還包括熱點偶,所述熱點偶與所述進口管道相連,並在所述進口流量統計設備前。[0013]進一步地，還包括壓差表，所述壓差表的一側與所述進口管道相連，所述壓差表的另一側與所述出口管道相連。
[0014]進一步地，所述入口濾網和所述出口濾網包括蜂窩孔鋼板和鋼絲網，所述鋼絲網通過蜂窩孔鋼板支撐所述吸附材料。
[0015]進一步地，還包括進口閥和出口閥，所述進口閥固定在進口管道上，所述出口閥固定在出口管道上。
[0016]一種煤氣淨化實驗裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0017]步驟101:根據進口煤氣取樣設備，測量進口管道中氣體中雜質，得到進口雜質含量，根據進口煤氣取樣設備，測量進口管道中氣體中雜質的含量，得到出口雜質含量；
[0018]步驟102:根據所述進口雜質含量、所述出口雜質含量和吸附材料的體積，得到所述吸附材料的吸附效率；
[0019]步驟103:當所述吸附材料的吸附效率降低10-20%，計算得到所述吸附材料的失效時間；
[0020]步驟104:根據進口流量統計設備，測量所述進口管道的氣體，得到總淨化煤氣量;
[0021]步驟105:根據所述吸附材料的體積、所述總淨化煤氣量和所述失效時間，得到所述吸附材料的容塵率；
[0022]步驟106:根據所述吸附材料的容塵率、一個周期需淨化的煤氣總量和設定的更換周期，計算得到煤氣淨化裝置的填料倉容積。
[0023]進一步地，在所述步驟102中，得到所述吸附材料的吸附效率的方法如式(I)所示:
[0024]η Q= (QZ「QZ2) +V0 (I)
[0025]式中，η。為吸附材料的吸附效率，單位為％，Qzi為進口雜質含量，單位為％，Qz2為出口雜質含量，單位為％，V0為吸附材料的體積，單位為立方米。
[0026]進一步地，在所述步驟105中，所述得到吸附材料的容塵率的方法如式(2)所示:
[0027]η e=Qo V0-^-T0 (2)
[0028]式中，Vtl為吸附材料的體積，單位為立方米，T0為吸附材料的失效時間，單位為小時，Q0為總淨化煤氣量，單位為立方米，nκ為吸附材料的容塵率，單位為％。
[0029]進一步地，在所述步驟106中，得到煤氣淨化裝置的填料倉容積的方法如式(3)所示:
[0030]Vs=Qs-7- rIR +Ts (3)
[0031]式中，Vs為煤氣淨化裝置的填料倉容積，單位為立方米，ηκ為吸附材料的容塵率，單位為％，Qs為一個周期需淨化的煤氣總量，單位為立方米，Ts為更換周期，單位為小時。
[0032]本發明提供的煤氣淨化實驗裝置及其使用方法，通過實驗測量出不同品質煤氣在不同吸附材料中煤氣淨化情況、吸附材料吸附效率和使用壽命等數據。測試不同煤氣在不同吸附材料中的淨化效果和吸附效率，吸附材料的壽命周期等實驗數據，通過這些實驗數據可為後期的煤氣淨化裝置設計通過實驗依據，以保證裝置投產後可滿足用戶的生產和維護要求，並最大程度的降低運行和維護成本。【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明實施例提供的煤氣淨化實驗裝置結構示意圖；
[0034]附圖標記:
[0035]1、氣體吸收倉，2、頂部端蓋，3、入口濾網、4、填料倉，5、出口濾網，6、底部焦油觀察室，7、人孔門，8、進口流量統計機，9、進口煤氣取樣儀，10、出口煤氣取樣儀，11、壓差表，12、進口閥，13、出口閥，14、熱電偶。
【具體實施方式】
[0036]參見圖1，本發明實施例提供的一種煤氣淨化實驗裝置，包括進口流量統計機8、進口煤氣取樣儀9、氣體吸收倉I和出口煤氣取樣儀10 ；
[0037]其中，進口流量統計機8通過進口管道與氣體吸收倉I的一側相連，進口煤氣取樣儀9與進口管道相連，出口煤氣取樣儀10通過出口管道與氣體吸收倉I的另一側相連，進口煤氣取樣儀9和出口煤氣取樣儀10可定期測量淨化前後煤氣的雜質含量，並分析出吸附材料的使用周期和吸附效果。
[0038]其中，氣體吸收倉I的內部包括入口濾網3、出口濾網5、填料倉4和吸附材料；±真料倉4的頂部為出口濾網5，填料倉4的底部為入口濾網3，吸附材料放置在所述填料倉內，氣體吸收倉I的頂部有頂部端蓋2。
[0039]在實際使用中，通過進口管道引入不同品質的煤氣，先經過進口流量統計機8，記錄出煤氣的流速和累計煤氣量，並在進入氣體吸收倉I前通過進口煤氣取樣儀9確定煤氣的品質和煤氣各雜質的含量，再通過人孔門7進入氣體吸收倉I下部的入口濾網3，煤氣穿過入口濾網3進入一個固定容積的填料倉4，填料倉4內裝有不同種類的吸附材料，通過這些吸附材料實現煤氣淨化，最後從出口濾網5中流出，流向吸收倉I的出口管，出口管設有出口煤氣取樣儀10，可分析進過淨化後的煤氣品質和雜質。另外，氣體吸收倉I容積、煤氣進口管道和出口管道的尺寸均可按現場實際位置進行設計，同時為了數據更精確，可採用多個煤氣淨化實驗裝置並聯使用。
[0040]進口流量統計機8可根據條件選擇文丘裡、阿牛巴、孔板等形式的流量計，該進口流量統計機不僅可以現實瞬時流量，還應具有流量累計功能，另外，該煤氣淨化實驗裝置還包括熱點偶14，熱點偶14與進口管道相連，並在進口流量統計設備前，進口流量統計機8可以根據熱電偶14進行流量修正。
[0041]在本發明實施例中，入口濾網3和出口濾網5均可以是鋼絲濾網，入口濾網3和出口濾網5包括蜂窩孔鋼板和鋼絲網，鋼絲網通過蜂窩孔鋼板支撐吸附材料以及防止吸附材料吹出。入口濾網3和出口濾網5將調料倉進行分隔，其內部尺寸必須經過所裝吸附材料的體積來確定。
[0042]其中，該煤氣淨化實驗裝置還包括壓差表11，壓差表11的一側與進口管道相連，壓差表11的另一側與出口管道相連，壓差表11是測量氣體吸收倉I前後的壓力變化，並反應出吸附材料對煤氣產生阻力的變化情況，以及失效後產生的最大壓損。
[0043]另外，該煤氣淨化實驗裝置還包括進口閥12和出口閥13，進口閥12固定在進口管道上，出口閥13固定在出口管道上。
[0044]基於不同企業所產生的煤氣品質不同，不同吸附材料對該品質的煤氣吸附效果也不盡相同，當依據實驗過程的數據分析確定。
[0045]一種煤氣淨化實驗裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0046]步驟101:根據進口煤氣取樣設備，測量進口管道中氣體中雜質，得到進口雜質含量，根據進口煤氣取樣設備，測量進口管道中氣體中雜質的含量，得到出口雜質含量；
[0047]步驟102:根據所述進口雜質含量、所述出口雜質含量和吸附材料的體積，得到所述吸附材料的吸附效率；
[0048]其中，在步驟102中，得到所述吸附材料的吸附效率的方法如式(I)所示:
[0049]η。= (QZ「QZ2) +V0 (I)
[0050]式中，η。為吸附材料的吸附效率，單位為％，Qzi為進口雜質含量，單位為％，Qz2為出口雜質含量，單位為％，V0為吸附材料的體積，單位為立方米。
[0051]步驟103:當所述吸附材料的吸附效率降低10-20%，計算得到所述吸附材料的失效時間；
[0052]步驟104:根據進口流量統計設備，測量所述進口管道的氣體，得到總淨化煤氣量;
[0053]步驟105:根據所述吸附材料的體積、所述總淨化煤氣量和所述失效時間，得到所述吸附材料的容塵率；
[0054]其中，在步驟105中，所述得到吸附材料的容塵率的方法如式(2)所示:
[0055]rI R=Q0+ V0+ T0 (2)
[0056]式中，Vtl為吸附材料的體積，單位為立方米，T0為吸附材料的失效時間，單位為小時，Q0為總淨化煤氣量，單位為立方米，nκ為吸附材料的容塵率，單位為％。
[0057]步驟106:根據所述吸附材料的容塵率、一個周期需淨化的煤氣總量和設定的更換周期，計算得到煤氣淨化裝置的填料倉容積；
[0058]其中，在步驟106中，得到煤氣淨化裝置的填料倉容積的方法如式(3)所示:
[0059]Vs=Qs-7- rIR +Ts (3)
[0060]式中，Vs為煤氣淨化裝置的填料倉容積，單位為立方米，ηκ為吸附材料的容塵率，單位為％，Qs為一個周期需淨化的煤氣總量，單位為立方米，Ts為更換周期，單位為小時。
[0061]在本發明實施例中，通過對填料倉內布置一定體積的不同吸附材料Vtl，由進口煤氣取樣儀測量出的某種雜質的含量Qz1、出口煤氣取樣儀測出的該雜質含量Qz2，進行含量對t匕，可確定不同材料的吸附效率nQ:
[0062]通過不同材料的吸附效率對比，可篩選出滿足用戶要求的吸附材料。在填料倉內布置一定體積、且滿足要求的吸附材料Vtl，通過煤氣實驗，並定期分析該吸附材料的吸附效率，如果吸附效率出現下降(一般低於原吸附效率n0的90%)，則為該吸附材料的失效時間T。，通過流量計測量出總淨化煤氣量Qtl，就可算出吸附材料的容塵率:
[0063]用戶可根據各種材料對不同雜質的吸附效率、容塵率、以及吸附材料的成本等數據進行綜合對比，選取合適的吸附材料。
[0064]根據計算，煤氣淨化裝置容積越大，內部的吸附材料更換周期越長。但是從初期的投資成本、煤氣壓損、以及吸附材料的更換成本綜合分析，則盲目的增加淨化裝置的容積是不科學的。為此，則需要通過煤氣淨化實驗裝置進行分析、確定。
[0065]根據現場用戶設備所需煤氣流量(vs)，以及用戶要求的更換周期(即使用壽命Ts)，可確定一個周期需淨化的煤氣總量Qs:
[0066]通過確定煤氣淨化總量，以及所選吸附材料的容塵率，可確定煤氣淨化裝置的填料倉容積\:
[0067]通過以上的實驗和數據分析，即可準確的制定煤氣淨化裝置的結構尺寸和吸附材料的種類。
[0068]在本發明實施例中，通過用戶對煤氣品質要求，我們通過實驗不同的吸附材料可得出相應的吸附效率和容塵率，並通過綜合分析，確定選用容塵率為100的吸附材料。
[0069]根據用戶設備所需煤氣流量為5萬m3/h，用戶要求的更換周期為4000小時，可計算出需淨化的煤氣總量:
[0070]Qs=5 X 4000=2 億 m3
[0071]通過確定煤氣淨化總量，以及所選吸附材料的容塵率，可確定煤氣淨化裝置的填料倉容積\:
[0072]Vs=2X 108+100 + 4000=500m3
[0073]通過以上計算，可確定煤氣淨化裝置的設計容積為500m3
[0074]本發明提供的煤氣淨化實驗裝置及其方法，通過實驗測量出不同品質煤氣在不同吸附材料中煤氣淨化情況、吸附材料吸附效率和使用壽命等數據。此發明必須在運行現場執行，通過實驗、數據分析，為後期的煤氣淨化裝置設計確定吸附材料、容積尺寸和維護周期。通過此發明，可通過較小的成本為煤氣淨化裝置的設計提供準確的依據，確保煤氣淨化裝置投產後可滿足用戶的生產和維護要求，並最大程度的降低運行和維護成本。
[0075]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種煤氣淨化實驗裝置，其特徵在於，包括進口流量統計設備、進口煤氣取樣設備、氣體吸收倉和出口煤氣取樣設備； 其中，所述進口流量統計設備通過進口管道與所述氣體吸收倉的一側相連，所述進口煤氣取樣設備與所述進口管道相連，所述出口煤氣取樣設備通過出口管道與所述氣體吸收倉的另一側相連； 所述氣體吸收倉的內部包括入口濾網、出口濾網、填料倉和吸附材料；所述填料倉的頂部為出口濾網，所述填料倉的底部為入口濾網，所述吸附材料放置在所述填料倉內。
2.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，所述氣體吸收倉的頂部有頂部端蓋。
3.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，還包括熱點偶，所述熱點偶與所述進口管道相連，並在所述進口流量統計設備前。
4.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，還包括壓差表，所述壓差表的一側與所述進口管道相連，所述壓差表的另一側與所述出口管道相連。
5.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於，所述入口濾網和所述出口濾網包括蜂窩孔鋼板和鋼絲網，所述鋼絲網通過蜂窩孔鋼板支撐所述吸附材料。
6.一種煤氣淨化實驗裝置的使用方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟101:根據進口煤氣取樣設備，測量進口管道中氣體中雜質，得到進口雜質含量，根據進口煤氣取樣設備，測量進口管道中氣體中雜質的含量，得到出口雜質含量； 步驟102:根據所述進口雜質含量、所述出口雜質含量和吸附材料的體積，得到所述吸附材料的吸附效率； 步驟103:當所述吸附材料的吸附效率降低10-20%，計算得到所述吸附材料的失效時間； 步驟104:根據進口流量統計設備，測量所述進口管道的氣體，得到總淨化煤氣量； 步驟105:根據所述吸附材料的體積、所述總淨化煤氣量和所述失效時間，得到所述吸附材料的容塵率； 步驟106:根據所述吸附材料的容塵率、一個周期需淨化的煤氣總量和設定的更換周期，計算得到煤氣淨化裝置的填料倉容積。
7.根據權利要求6所述的使用方法，其特徵在於，在所述步驟102中，得到所述吸附材料的吸附效率的方法如式(I)所示: r10= (Qz1-Qz2) +vO ⑴ 式中，η。為吸附材料的吸附效率，單位為％，Qzi為進口雜質含量，單位為％，Qz2為出口雜質含量，單位為％，V0為吸附材料的體積，單位為立方米。
8.根據權利要求6所述的使用方法，其特徵在於，在所述步驟105中，所述得到吸附材料的容塵率的方法如式(2)所示: nE=Q0^-V0 T0 (2) 式中，Vtl為吸附材料的體積，單位為立方米，T0為吸附材料的失效時間，單位為小時，Q0為總淨化煤氣量，單位為立方米，Hκ為吸附材料的容塵率，單位為％。
9.根據權利要求6所述的使用方法，其特徵在於，在所述步驟106中，得到煤氣淨化裝置的填料倉容積的方法如式(3)所示: Vs=Qs+nK+Ts (3)式中，Vs為煤氣淨化裝置的填料倉容積，單位為立方米，η κ為吸附材料的容塵率，單位為％，Qs為一個周期需 淨化的煤氣總量，單位為立方米，Ts為更換周期，單位為小時。
【文檔編號】G01N33/00GK103675209SQ201310676096
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】楊國華, 羅聰, 魏利明, 馮乾鴻, 田維漢, 柯海剛 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司