炭黑混合气体检测装置的制作方法

1.本实用新型属于炭黑制造技术领域，具体涉及一种炭黑混合气体检测装置。


背景技术：

2.炭黑工艺生产过程中，粉尘输送载体为尾气和空气两种，尾气中含氧量必须控制在易燃易爆气体爆炸极限可控范围之内，因此，必须定期对风送管道(炭黑输送管道)内气体进行含氧量成分分析，报警提示气体中氧含量成分，防止含氧量的变化超范围运行，造成气体粉尘爆炸而危及生产工艺。
3.关于风送管道检测含氧量的难度在于，炭黑生产工艺具有两种炭黑输送方法，1、热烟气混合炭黑风送管道负压(常态)输送，2、冷空气混合炭黑风送管道正压输送，这两种的特点是气体和炭黑混合输送，无法方便做到干净气体成分手工分析和自动检测成分分析，且负压输送难以抽取混合气体进行成分分析，并混合气体输送过程粉尘浓度高达200g/m3及含水汽易堵塞的特点，不可持续测量和取样分析。
4.以上特点造成混合气体取样过程艰难，只能进行边疏通边随机断续取样和间断调整系统压力为微正压后快速取样恢复，在取样过程中，操作工人需穿戴防护服进行，防止粉尘疏通过程中，粉尘泄漏对工作人员造成污染和伤害，但是上述取样过程中，必然造成粉尘泄漏，引起环境污染。
5.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种炭黑混合气体检测装置，


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种炭黑混合气体检测装置和检测方法，可以时刻在线检测风送管道混合气体中气体含氧量，时刻检测炭黑工艺生产线中气体含氧量的使用正常范围，防止产生粉尘气体可燃爆炸安全事故的发生，通过该装置也可以避免炭黑气体取样中粉尘的泄漏和对环境污染的现象。该装置同样适用于炭黑尾气管道含氧量的检测，目的同样是监测气体中含氧量的成分，起到随时监测尾气管道内含氧量，设置警戒爆炸极限，防范危及生产的安全隐患的发生，以解决现有技术中的问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：
8.一实施例中，提供了一种炭黑混合气体检测装置，连通于炭黑输送管道，包括：
9.混合气体分离单元，进行炭黑粉尘与气体的分离，并将炭黑粉尘输送回炭黑输送管道；
10.气体预处理单元，对分离炭黑粉尘后的气体进行冷却和干燥；
11.检测分析单元，将上述冷却干燥后的气体进行氧气成分含量检测。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述混合气体分离单元包括连通设置的多级分离装置，多级所述分离装置上分别设置有出尘口，所述出尘口分别连通于所述炭黑输送管道。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述炭黑输送管道上设置有风送风机，所述第一进气口与所述风送风机的出风口连通设置，所述出尘口与所述风送风机的进风口连通设
置。
14.作为本实用新型的进一步改进，多级所述分离装置包括一级离心分离器和二级滤袋分离器，所述一级离心分离器具有一筒体，所述筒体上开设有与所述炭黑输送管道连通的第一进气口和与所述二级滤袋分离器连通的第一出气口。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述炭黑输送管道与所述第一进气口之间还连接设置有球阀。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述筒体包括柱形的上筒体和锥形的下筒体，所述第一进气口设于所述上筒体侧面，所述第一出气口设于所述上筒体的顶部，所述出尘口设于所述下筒体的底部。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述二级滤袋分离器包括筒体以及排设于所述筒体内的若干滤袋组件，所述滤袋组件将所述筒体划分为第一过滤空间和第二过滤空间，位于所述第一过滤空间的筒体上开设有第二进气口和出尘口，位于所述第二过滤空间的筒体上开设有第二出气口，所述第二进气口与所述第一出气口连通。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述滤袋组件包括过滤网罩以及套设于所述过滤网罩上的多层耐高温耐酸腐蚀滤袋。
19.作为本实用新型的进一步改进，所述气体预处理单元包括连通设置的气体冷凝装置，自助冷凝排水器和气体干燥装置，所述自助冷凝排水器与所述气体干燥装置之间设置有阀门和转子流量计，所述阀门上连接有压力变送器。
20.作为本实用新型的进一步改进，所述气体冷凝装置包括筒体以及设于所述筒体内的气体冷却通道，所述筒体上开设有冷却液进口和冷却液出口，所述气体冷却通道分别与所述第二出气口和所述自助冷凝排水器连通。
21.作为本实用新型的进一步改进，所述检测分析单元包括氧气检测仪，所述氧气检测仪通过抽取泵连接所述气体干燥装置，所述氧气检测仪和所述抽取泵设置于防爆柜盘内。
22.由于净化后烟气(气体)，仍旧属于可燃性气体，因此，检测分析单元所配置的抽取泵、氧气检测仪均必须安装于防爆柜盘之内，保持柜盘内空间温度低于20度，可进行配置净化空气冷却。
23.一实施例中还提供了一种炭黑混合气体检测方法，该方法是配合上述炭黑混合气体检测装置进行的，其流程包括：
24.对炭黑输送管道内的炭黑混合气体进行炭黑粉尘与气体的二级分离，将分离后的炭黑粉尘送回炭黑输送管道；
25.将上述气体通过水逆流工艺进行冷却；
26.将冷却的气体进行除水干燥，包括水液分离和微量除水；
27.将干燥后的气体通入氧气检测设备进行分析检测。
28.本装置通过一级离心分离器进行炭黑混合气体中炭黑和烟气的60％分离，经过二级滤袋分离器进行炭黑混合气体中炭黑和烟气的100％分离，炭黑分离后经过炭黑输送负压管道回收炭黑再生处理，气体分离出口后，依次通过气体冷凝装置、自助冷凝排水器和气体干燥装置干燥吸附水分和炭黑，再经过小型真空抽取泵负压真空抽取后出口正压直接进入电化学含氧量分析测量仪(氧气检测仪)检测和手工检测取样口，同时氧含量分析仪数显
显示含氧量及信号 4
‑
20ma输出远程监控。
29.本装置主要用途在于在线检测炭黑风送管道混合粉尘气体含氧量，也可用于尾气管道废气管道烟气检测，而混合气体分离单元和气体预处理单元则是起到了保证检测气体的净化和降温两个作用，检测部分结构上可以进行简化。
30.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
31.可以时刻在线检测风送管道混合气体中气体含氧量，时刻检测炭黑工艺生产线中气体含氧量的使用正常范围，防止产生粉尘气体可燃爆炸安全事故的发生，通过该装置也可以避免炭黑气体取样中粉尘的泄漏和对环境污染的现象。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本技术一实施方式中炭黑混合气体检测装置结构图；
34.图2是本技术一实施方式中一级离心分离器
‑
离心分离器结构示意图；
35.图3是本技术一实施方式中二级滤袋分离器
‑
滤袋分离器结构示意图；
36.图4是本技术一实施方式中气体冷凝装置的结构示意图；
37.图5是本技术一实施方式中防爆柜盘结构示意图。
具体实施方式
38.以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但该等实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
39.参考图1所示，本技术一实施例中提供了一种炭黑混合气体检测装置，连通于炭黑输送管道，包括混合气体分离单元1，气体预处理单元2以及检测分析单元3，混合气体分离单元1用于进行炭黑粉尘与气体的分离，并将炭黑粉尘输送回炭黑输送管道；气体预处理单元2用于对分离炭黑粉尘后的气体进行冷却和干燥；检测分析单元3用于将上述冷却干燥后的气体进行成分含量检测；炭黑输送管道上于混合气体分离单元1的上游处设置有风送风机a。
40.参考图1和图2所示，混合气体分离单元1主要采取了二级分离工艺，通过连通设置的二级滤袋分离器实现，其中一级选择使用离心分离器11，二级选择使用滤袋分离器12，进行了逐步降低粉尘浓度的措施和分离技术，离心分离器11与滤袋分离器12之间还设有压力变送器13。
41.离心分离器11包括一筒体111，筒体111由柱形的上筒体和锥形的下筒体构成，上筒体侧面开设有与炭黑输送管道连通的第一进气口1111，上筒体的顶部开设有与二级滤袋分离器连通的第一出气口1112，下筒体的底部开设有第一出尘口1113，第一出尘口1113通过不锈钢管连通于风送风机a的进风口，第一进气口1111与炭黑输送管道之间连接设置有不锈钢球阀1114。
42.具体的，炭黑输送管道的风送风机a出风口通过管道和不锈钢球阀1114连接离心分离器11，不锈钢球阀具有尺寸小巧、在线拆卸方便的特点。离心分离器11采取不锈钢制作，根据不锈钢球阀1114通过的混合气体处理量10m3/h，粉尘浓度200g/m3，温度150℃，气体密度1.2～1.4kg/m3，尘密度186kg/m3，流速18m/s，可计算得出所需的离心分离器筒体直径φ50mm，高度85mm，锥体长度85mm，可以达到60％的分离效率，锥体底部第一出尘口1113通过短管接头g1/4npt螺纹连接dn10球阀，并通过不锈钢管返回连接风送风机进风口处的风送管道内，进行回收分离后的粉状炭黑，离心分离器顶部通过出口管m24*2 螺纹活接弯角90
°
接头与二级滤袋分离器连接。
43.参考图3所示，滤袋分离器12包括筒体121以及排设于筒体121内的若干滤袋组件122，滤袋组件122将筒体121划分为第一过滤空间和第二过滤空间，位于第一过滤空间的筒体上开设有第二进气口1211和第二出尘口1212，位于第二过滤空间的筒体上开设有第二出气口1213，第二进气口1213与第一出气口 1112连通。滤袋组件122包括过滤网罩1221以及套设于过滤网罩1221上的多层耐高温耐酸腐蚀滤袋1222。
44.具体的，第一出气口1112通过m24
×
2转角90
°
接头连接滤袋分离器，进行二级除尘，滤袋分离器中的滤袋采用自制的玻璃纤维小型滤袋，具有耐高温耐酸腐蚀的特性，滤袋套于定制的不锈钢过滤网罩上，固定于φ108*1.5厚度的上盖板上，将上盖板和筒体压紧连接为二级滤袋分离器。
45.经过一级、二级过滤装置过滤后，混合气炭黑分离效果达到100％，无炭黑粉尘带入气体预处理单元，筒体的第二出尘口同样通过短管接头g1/4npt螺纹连接dn10球阀，并通过不锈钢管返回连接风送风机进风口处的风送管道内，进行回收分离后的粉状炭黑。
46.参考图1所示，气体预处理单元2的作用在于冷却、去除水分、干燥、从而确保进入氧含量检测仪的测量气体是干燥的、温度低于50℃的，冷却主要使用现场工艺水逆流降温。
47.气体预处理单元2包括连通设置的气体冷凝装置21，自助冷凝排水器22和气体干燥装置23，自助冷凝排水器22与气体干燥装置23之间设置有针形截止阀24和转子流量计25，阀门24上连接有压力变送器26。
48.参考图4所示，气体冷凝装置21包括筒体211以及设于筒体211内的气体冷却通道212，筒体211上开设有冷却液进口2111和冷却液出口2112，气体冷却通道212上设有进气口和出气口，气体冷却通道212呈螺旋形设置于筒体211 内，且分别与第二出气口1213和自助冷凝排水器22入口连通。
49.自助冷凝排水器22与气体干燥装置23可以为现有技术，在此不做过多阐述，能达到相应技术效果的现有技术都可。
50.为了确保达到良好的降温效果，经计算可得出气体冷凝装置的各结构比例数值，具体结果如下：
51.调节玻璃转子流量计使净化烟气流量最大1000l/h(1m3/h)。
[0052][0053]
平均净化烟气流量1000l/h(1m3/h)，所需热量热值
[0054][0055]
正常使用净化烟气流量480l/h(0.48m3/h)，选择不锈钢管φ10*1mm为传热导管，计算后传热面积为0.0000395mm2，冷却液所需水量为0.184kg/h，采用φ10*1mm不锈钢管，2米，利用现场方法水管水量，并手阀调压，调节流量。制作不锈钢水冷装置(气体冷凝装置)进行对净化后烟气降温至30℃。该水冷装置，内部采用φ10*1mm不锈钢管，圆周直径φ100mm，螺旋形23圈形成气体冷却通道，接头焊接连接，与采用304不锈钢板δ＝1mm，200*125*125mm筒体焊接连接，密封试压，冷却后的气体及冷凝水经自助冷凝排水器22排出冷却水后进入气体干燥装置23进行干燥。
[0056]
检测分析单元3包括氧气检测仪31，氧气检测仪31通过抽取泵32连接气体干燥装置23，氧气检测仪31和抽取泵32均设置于防爆柜盘33内，防爆柜盘 33内还设置有显示仪表34和电源35，参考图5所示，防爆柜盘33尺寸为 500*300*300mm，其布置上分为上下两层，上层放置显示仪表和电源，下层放置抽取泵和氧气检测仪。
[0057]
抽取泵32采用成都气海机电产品，vky
‑
5008微型抽打气泵，允许腐蚀性气体和含水汽气体，气体接触材料增强尼龙，epdm橡胶，流量8l/min，真空度
‑
50kpa，通过转子流量计和针形微型手阀调整进口压力，平衡系统压力。电机电压24vdc，可连续运转>6000小时，以上所有接口及管线全部使用硅胶管材料，连接方便。
[0058]
电化学检测仪表(氧气检测仪)采用深圳奥迪特科技产品，产品型号： adt800w
‑
o2
‑
i产品名称：在线式工业氧气检测仪，0
‑
25％vol，接口m45*1.5 配带转硅胶专用接口φ6mm，二线制24vdc 4
‑
20ma。
[0059]
显示仪表34的数量有3个，分别连接2个真空压力变送器和氧气检测仪，用于显示离心分离器出气口负压、气体干燥装置进气口压力以及含氧量。在压力调节上，主要依靠针
形截止阀和转子流量计进行入口流量调节、压力匹配问题，以上所有接口及管线全部使用硅胶管材料，连接方便。
[0060]
电源以ac220v为主，配置空开，开关电源dc24v1个。
[0061]
由于净化后烟气(气体)，仍旧属于可燃性气体，因此，检测分析单元所配置的抽取泵、氧气检测仪均必须安装于防爆柜盘之内，保持柜盘内空间温度低于20度，可进行配置净化空气冷却。
[0062]
本装置通过一级离心分离器进行炭黑混合气体中炭黑和烟气的60％分离，经过二级分离器进行炭黑混合气体中炭黑和烟气的100％分离，炭黑分离后经过炭黑输送负压管道回收炭黑再生处理，气体分离出口后，依次通过气体冷凝装置、自助冷凝排水器和气体干燥装置干燥吸附水分和炭黑，再经过小型真空抽取泵负压真空抽取后出口正压直接进入电化学含氧量分析测量仪(氧气检测仪) 检测和手工检测取样口，同时氧含量分析仪数显显示含氧量及信号4
‑
20ma输出远程监控。
[0063]
本装置主要用途在于在线检测炭黑炭黑输送管道混合粉尘气体含氧量，也可用于尾气管道废气管道烟气检测，而混合气体分离单元和气体预处理单元则是起到了保证检测气体的净化和降温两个作用，检测部分结构上可以进行简化。
[0064]
本技术一实施例中还提供了一种炭黑混合气体检测方法，该方法是配合上述炭黑混合气体检测装置进行的，其流程包括：
[0065]
对炭黑输送管道内的炭黑混合气体采用二级分离装置进行100％的炭黑粉尘与气体的二级分离，并将分离后的炭黑粉尘送回炭黑输送管道；
[0066]
将上述气体经气体冷凝装置，通过水逆流方法进行冷却；
[0067]
将冷却的气体通过自助冷凝排水器进行除水，实现水液分离，再且经过气体干燥装置进行微量除水并干燥；
[0068]
将干燥后的气体通过抽取泵抽入氧气检测设备进行含氧量分析检测；
[0069]
或者根据需要进行烟气样本的手动收取，而后进行分析测试。
[0070]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
[0071]
可以时刻在线检测炭黑输送管道混合气体中气体含氧量，时刻检测炭黑工艺生产线中气体含氧量的使用正常范围，防止产生粉尘气体可燃爆炸安全事故的发生，通过该装置也可以避免炭黑气体取样中粉尘的泄漏和对环境污染的现象。
[0072]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0073]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。