在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种检测装置，具体涉及一种在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置。

背景技术：

随着工业的发展，其生产过程中排放的危险废物日益增多，危险废物存在污染问题、潜在的社会影响以及在预处理阶段容易燃烧爆炸等问题，现在基本采用“破碎-混合-泵送”系统解决危险废物处理。考虑到危险废物的易燃易爆特点，危险废物处理在破碎、混合、泵送全程都需要在防爆氮气保护仓中进行。在氮气保护下，有效避免燃爆问题。由于危废处理氮气保护仓含氧量要严格控制在3％以内，5％报警。因此，一套性能可靠且防爆的危废处理氮气保护仓在线氧分析系统对于氮气保护仓的含氧量的实时监控保证了系统的安全性。

现有的氮气保护仓测氧分析系统多采用氧化锆原理的原位直插安装式分析仪，并多采用具有防爆级别的氧化锆分析仪，例如应用在焦炉煤气的防爆测氧，多采用防爆氧化锆直插式安装在线检测方案。气体组分比较明确且湿度较小，无腐蚀性气体存在的普通氮气保护仓氧含量分析可使用氧化锆探头直插式安装方式，样气直接无预处理系统。但是如果氮气保护仓中气体腐蚀性强，高湿环境且高粉尘和粘性物质，测氧化锆直插式检测方案则不适用或安装之后造成危险。具体的，如图1所示，传统的氮气保护仓含氧量检测装置采用氧化锆直插检测装置，主要由直插式防爆型氧化锆分析仪1(探头)、参比气供气单元2、校正气供气单元3、流量设定单元5和放置在安全区的变送器4组成。其中：5.1代表流量计；5.2代表针形阀；6代表气体调节阀；7代表零点气瓶；7.1代表压力调节器。

在传统的氮气保护仓氧化锆直插检测装置中，氧化锆探头的测氧原理如图2所示，其中，8代表氧化锆传感器；9代表参比空气；10代表电极；11代表电压表。氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质，是在纯氧化锆中掺入氧化钇或氧化钙，在高温下烧结成的稳定氧化锆。在600℃以上高温条件下，是氧离子的良好导体，一般做成管状。在氧化锆管两侧分别流过被测气体和参比气体，则产生的电势与氧化锆管的工作温度和两侧的氧浓度有固定的关系。如果知道参比气体的浓度，则可根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。

因此，当氮气保护仓氧化锆直插检测装置检测危废处理氮气保护仓中的含氧量时，锆头直接与高温腐蚀性气体接触，高浓度的粉尘会在锆头表面迅速聚集，而且仓中高浓度的易燃易爆气体在锆头的高温下有燃爆的风险。

可见，采用传统的氮气保护仓氧化锆氧分析装置，由于采用的氧化锆检测工作原理的特殊性，面对样气组成十分复杂的危废粉碎氮气保护仓中气体，既使采用防爆型直插式氧化锆分析装置，不仅会对氧化锆检测器锆头造成不可修复的腐蚀，而且氧化锆工作的高温需求(600℃以上)，仓内高浓度的易燃易爆的气体也存在随时被燃爆的可能。

具体具有以下不足：

1、普通氮气保护仓样气组成成分含量比较明确，无高湿，而危废处理氮气保护仓样气组成情况比较复杂，多易燃易爆气体，粉尘含量大粘性大，样气组成复杂多变且高腐蚀性毒性气体居多；

2、所有的氧化锆测氧检测探头都是由氧化锆材料构成，它是一种氧化锆固体电解质，是在纯氧化锆中掺入氧化钇或氧化钙，在高温下烧结成的稳定氧化锆。在600℃以上高温条件下，它是氧离子的良好导体，一般做成管状，如果在氧化锆管内外两侧涂制铂电极，用电炉对氧化锆管加热，使其内外壁接触氧分压不同的气体，氧化锆管就成为一个氧浓差电池，如果把氧化锆管加热至大于600℃的稳定温度，在氧化锆管两侧分别流过被测气体和参比气体，则产生的电势与氧化锆管的工作温度和两侧的氧浓度有固定的关系。如果知道参比气体的浓度，则可根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。所以氧化锆探头要正常工作必须满足加热高温在600℃以上，一般是750℃，氧化锆电池其中一铂电极直接与样接触，另一电极需通入参比气。而仓中高浓度的易燃易爆气体在锆头的高温下有燃爆的风险。

3、危废处理氮气保护仓由于工艺的需要，在危废粉碎的同时有水喷淋，形成浆状混合物，以便高压泵直接打入焚烧炉。这样就造成氮气保护仓水汽高浓度，水雾与粉碎时产生的腐蚀性气体形成高腐蚀酸体，对氧化锆探头造成腐蚀。由于探头高温工作，危废粉碎时产生的易燃易爆气体与探头直接接触，在氮气保护仓氧含量在报警线以上时，容易造成燃爆，发生危险。危废粉碎时产生的大量粘性粉尘粘结在锆头，使之失去检测功能。

所以，直插式氧化锆分析装置不宜应用于危废处理氮气保护仓的氧气含量在线检测中，如果设计一种危废处理氮气保护氧气含量检测的专用防爆在线氧含量检测装置，是目前迫切需要解决的事情。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置，包括防爆采样探头(20)、防爆采样管线(21)、防爆采样泵(22)、高压水洗器(23)、汽水分离器(24)、防爆涡流制冷除湿器(25)、过滤器(26)、干燥罐(27)和氧分析仪(28)；

所述防爆采样探头(20)安装在氮气保护仓仓壁上，所述防爆采样探头(20)的排气口经过所述防爆采样管线(21)，连接到所述防爆采样泵(22)的进气端；所述防爆采样泵(22)的排气端连通到所述高压水洗器(23)的进样气口；所述高压水洗器(23)的排样气口连通到所述汽水分离器(24)的进样气口；所述汽水分离器(24)的排样气口连接到所述防爆涡流制冷除湿器(25)的进样气口；所述防爆涡流制冷除湿器(25)的排样气口依次经过所述过滤器(26)和所述干燥罐(27)后，连接到所述氧分析仪(28)的进样气口。

优选的，所述防爆采样探头(20)为带有金属过滤器的防爆采样探头。

优选的，所述防爆采样探头(20)配置有探头反吹单元。

优选的，所述防爆采样管线(21)为带加热功能的防爆采样管线。

优选的，所述防爆采样泵(22)、所述高压水洗器(23)、所述汽水分离器(24)、所述防爆涡流制冷除湿器(25)、所述过滤器(26)、所述干燥罐(27)和所述氧分析仪(28)均安装于正压吹扫防爆柜内。

优选的，所述氧分析仪(28)为激光氧分析仪或磁氧分析仪。

本实用新型提供的在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置具有以下优点：

本实用新型通过对采样探头、预处理关键部件的专用设计改造，实现了高压取样、高压水洗等预处理。既满足了对高浓度粉尘、高腐蚀性气体、易燃气体和多粘性杂质的高效处理去除，又实现了氮气保护仓的氧气浓度的准确连续监测，系统整体高效可靠，自动运行，维护量小。

附图说明

图1为传统氮气保护仓氧分析氧化锆检测装置的结构示意图；

图2为传统氮气保护仓氧分析氧化锆检测装置中氧化锆测氧基本原理图；

图3为本实用新型提供的在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置的第一种结构示意图；

图4为本实用新型提供的在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置的第二种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现阶段基本采用“破碎-混合-泵送”系统进行危废粉碎处理，危废粉碎处理必须处于氮气保护仓中，氮气保护仓必须保证含氧量在3％以下，报警值在5％，否则无法保证危废粉碎工艺安全可靠性，所以危废处理氮气保护仓的氧气实时在线监测成为保证安全生产的必要手段。但是在危废粉碎过程中，氮气保护仓中的样气组成复杂多变，粉尘含量高，且由于工艺中需要实时水喷淋，样气具有高湿、高粘性和高腐蚀性的特点，直插式氧化锆分析装置不宜应用于危废处理氮气保护仓的氧气含量在线检测中。本实用新型专门针对危废处理氮气保护仓特殊工况，设计一种防爆型抽取式氧分析系统在线检测系统，采用特殊结构设计的采样探头、防爆加热采样管线，特殊结构预处理系统和激光分析仪及控制系统，从而实现对危废处理氮气保护仓复杂工况、高湿、高粉尘、腐蚀性、易燃易爆样气的防爆采样、预处理和防爆测氧。

具体的，如果需要实现危废处理氮气保护仓氧含量在线实时检测，需去除抽取过来的样气中0.1um以上粉尘，高粘性物质、融水腐蚀性气体等，保证后端氧分析仪的安全可靠长期运行。分析系统中需要多部分有机结合构成，包括以下几点：第一是带有金属过滤器的防爆采样探头，采样探头安装在氮气保护仓仓壁上，探头过滤器滤出大量粉尘和粘性物质，5um以上粉尘，并配置有探头反吹功能，实现对采样探头的定期反吹；第二部分是带加热功能的防爆采样管，采用316不锈钢管，并用防爆伴热带恒温加热，防止高湿样气冷凝结冰，造成管路堵塞；第三部分是耐腐蚀防爆采样泵高压抽取样气，0.4MPa，流量最大7L，并把样气打入预处理系统；第四部分是高压水洗器，除去样气中的大部分微粒粉尘和粘性物质、易融性腐蚀性气体和易燃性气体；第五部分是防爆涡流制冷器，用于对样气低温除湿；第六部分是对样气进一步干燥除湿和过滤除尘，滤除0.1um以上颗粒物；第七部分是样气处理完后进入氧分析仪分析气室，实现分析。本实用新型中，除了采样探头和采样管路，其他部分和控制气路切换的防爆电磁阀、控制电路等均安装于正压吹扫防爆柜内，柜外壁安装有防爆接线盒，供电和信号输出。

参考图3和图4，在线防爆型危废处理氮气保护仓氧含量分析检测装置，包括防爆采样探头20、防爆采样管线21、防爆采样泵22、高压水洗器23、汽水分离器24、防爆涡流制冷除湿器25、过滤器26、干燥罐27和氧分析仪28；其中，在图3中，氧分析仪为激光氧分析仪；在图4中，氧分析仪为磁氧分析仪。对于图4，在危废处理氮气保护仓氧分析装置安放平台没有振动的情况下，可以使用防爆磁氧氧分析方案，氮气做零气的同时，用作参比气。在图中，29代表电磁阀；30代表疏水器；31代表三通阀。

防爆采样探头20安装在氮气保护仓仓壁上，防爆采样探头20为带有金属过滤器的防爆采样探头，为第一级过滤器(5um以下)，大部分的粉尘和高粘性物质会通过过滤器过滤，防爆采样探头配置有探头反吹单元，通过定时反吹，延长探头过滤使用期限。防爆采样探头20的排气口经过防爆采样管线21，连接到防爆采样泵22的进气端；其中，防爆采样管线21为带加热功能的防爆采样管线。防爆采样泵22的排气端连通到高压水洗器23的进样气口；高压水洗器23的排样气口连通到汽水分离器24的进样气口；汽水分离器24的排样气口连接到防爆涡流制冷除湿器25的进样气口；防爆涡流制冷除湿器25的排样气口依次经过过滤器26和干燥罐27后，连接到氧分析仪28的进样气口。

防爆采样泵22、高压水洗器23、汽水分离器24、防爆涡流制冷除湿器25、过滤器26、干燥罐27和氧分析仪28均安装于正压吹扫防爆柜内。

危废粉碎处理氮气保护仓氧分析装置样气预处理采用特殊结构的高压水洗器23、汽水分离器24、防爆涡流制冷除湿器25、过滤器26和干燥罐27，实现危废处理氮气保护仓复杂样气的除尘除湿以及腐蚀气体水洗和吸附去除，以保证进氧分析仪表的样气的低湿度和洁净，保证氧分析仪的长期可靠运行。

其中，防爆采样泵置正压吹扫防爆柜内，其工作原理为：经防爆采样探头采样，抽取氮气保护仓中的样气，样气经带反吹过滤器的采样探头和带加热防爆不锈钢采样管线，由进气口进入高压水洗器水洗，形成连续大团气泡，为避免造成液面沸腾状，而导致过量水进入汽水分离器，大部分样气经由高压水洗器样气出口进入到汽水分离器上部，小部分样气由溢流口进入到汽水分离器下部，考虑到这部分样气与水从溢流口同时进入到汽水分离器底部，含水量高，在汽水分离器顶部设计多层网，进一步实现汽水分离。样气中的液态水和高压水洗器的溢流出水由于重力作用落入疏水器而排出。经过水洗的样气在防爆涡流制冷除湿器冷腔除湿出水，再经过过滤器除尘和干燥罐吸收水份，形成洁净低湿度含氧样气，进入氧分析仪气室分析检测。

由此可见，为实现危废处理氮气保护仓含氧量的安全可靠检测，必须采用全新的抽取加预处理加分析仪的系统装置，系统各部分均要符合防爆要求。不能采用传统的氮气保护仓氧气检测装置，即氧化锆直插式在线检测。因为危废粉碎氮气保护仓中的气体的易燃易爆、高湿高腐蚀等问题，既使使用防爆型氧化锆分析装置，不仅会对氧化锆头造成损坏，由于锆头在高温下使用(600℃以上)，更有仓内引起燃爆的危险。

针对危废处理氮气保护仓样气的特殊性，本实用新型全新设计的一种危废处理氮气保护氧气含量检测的专用防爆在线氧含量检测装置，主要采用抽取方式，将复杂样气从仓中抽出，经过专用的预处理，除去样气中的粉尘，粘性物质和腐蚀性气体等，在氧分析仪的气室中实现氧含量的准确测定。具体的，本实用新型提供的全新的氧气检测装置结构，既适用于危废粉碎处理氮气保护仓特殊工况氧含量检测装置，由带过滤器防爆采样探头样，高压防爆采样泵取样、特殊结构的样气预处理，与氧分析仪结合使用的，适应性强，安全可靠的全新的氮气保护仓氧分析仪装置。

由此可见，本实用新型根据危废处理氮气保护仓氧分析样气的复杂性，高湿、高腐蚀性、粉尘高多粘性物质，多易燃易爆气体的特点，分析了原来用于氮气保护仓的传统直插式氧化锆氧分析装置无法适用于此环境，从而全新设计了一种可靠而有效的抽取分析式氧气检测装置，解决了传统氧化锆分析装置无法适用于危废处理氮气保护仓氧分析样的问题。并且通过对采样探头、预处理关键部件的专用设计改造，实现了高压取样、高压水洗等预处理。既满足了对高浓度粉尘，高腐蚀性气体、易燃气体和多粘性杂质的高效处理去除，又实现了氮气保护仓的氧气浓度的准确连续监测，系统整体高效可靠，自动运行，维护量小。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。