本发明属于燃气应用领域，具体涉及一种电石炉煤气的热值调整装置。
背景技术：
铁合金生产过程中，主要依靠电石炉对混合矿物进行加热，矿物在加热过程中一般会产生大量的电石炉煤气。电石煤气的成分中主要包括一氧化碳、二氧化碳、粉尘、微量的氧气、氮气等。其中一氧化碳的含量波动较大，一般在60％～80％之间，导致电石炉煤气的热值浮动较大。
电石炉煤气在最初产生时，温度可达到2000℃，经过冷却除尘后，温度一般会降低至60℃左右。此时，电石炉煤气的热值在2000kcal/m3～2400kcal/m3之间，热值水平较低，往往不能满足下游工艺生产加热的需求，特别是在热值下限时往往会使下游的加热工序的工作效率降低。而如果电石炉煤气的热值过高，也会给下游的工艺生产带来安全隐患。
技术实现要素：
基于上述问题，本发明的目的是提供一种电石炉煤气热值调整装置，能够稳定电石炉煤气的热值，减少下游设备在使用电石炉煤气时因其热值波动而带来的影响。
本发明提供一种电石炉煤气的热值调整装置，包括：气体混合单元，其入口用于接收电石炉煤气和天然气，用于将电石炉煤气和天然气混合；燃气输送单元，包括第一注入口、第二注入口和检测口，以及与所述气体混合单元的出口相连的输入口和用于输出混合燃气的输出口，所述第一注入口和第二注入口比所述检测口更靠近所述输出口，而所述检测口比所述第一注入口和第二注入口更靠近所述输入口；天然气注入单元，所述天然气注入单元的入口与天然气源相连，而其出口与所述燃气输送单元的第一注入口相连；氮气注入单元，所述氮气注入单元的入口与氮气源相连，而其出口与所述燃气输送单元的第二注入口相连；燃气热值检测仪，所述燃气热值仪与燃气输送单元的检测口相连；控制系统，与所述燃气热值检测仪、氮气注入单元和天然气注入单元相连；其中，当所述燃气热值检测仪的检测值高于标准范围时，所述控制系统控制所述氮气注入单元向所述燃气输送单元注入氮气，并使所述燃气输送单元输出的燃气的热值符合标准范围；当所述燃气热值检测仪的检测值低于标准范围时，所述控制系统控制所述天然气注入单元向所述燃气输送单元注入天然气，并使所述燃气输送单元输出的燃气的热值符合标准范围。
优选地，还包括彼此串联的第一通断组件和第一冷却器，使得所述气体混合单元的入口通过所述第一通断组件和第一冷却器来接收所述电石炉煤气。
优选地，还包括第二通断组件和第二冷却器，所述第一冷却器的入口与第二冷却器的入口相接通并一同接收所述电石炉煤气，所述第一冷却器的出口和所述第二冷却器的出口分别与所述第一通断组件的入口和第二通断组件的入口相连，所述第一通断组件的出口和第二通断组件的出口相接通并一同与所述气体混合单元的入口相连。
优选地，所述气体混合单元包括干式煤气柜，所述干式煤气柜的入口与所述第一通断组件的出口和第二通断组件的出口相连，而其出口与所述燃气输送单元的输入口相连。
优选地，所述燃气输送单元还包括设置在其输入口和检测口之间且彼此串联的第一压缩机和第三通断组件。
优选地，所述燃气输送单元还包括彼此串联的第二压缩机和第四通断组件，串联的第二压缩机和第四通断组件与串联的第一压缩机和第三通断组件并联在所述燃气输送单元的输入口和检测口之间。
优选地，所述第三通断组件包括两个截止阀和两个调节阀，一个所述截止阀和一个所述调节阀设于所述第一压缩机的一侧，而另一个所述截止阀和另一个所述调节阀设于所述第一压缩机的另一侧；所述第四通断组件也包括两个截止阀和两个调节阀，一个所述截止阀和一个所述调节阀设于所述第二压缩机的一侧，而另一个所述截止阀和另一个所述调节阀设于所述第二压缩机的另一侧。
优选地，还包括衔接管和带有第一减压阀和第五通断组件的天然气输送管路，以及所述气体混合单元的入口通过衔接管来连接所述第一通断组件的出口和第二通断组件的出口，所述天然气输送管路的入口用于接收所述天然气，而其出口与所述衔接管相连通，在所述天然气输送管路上设有补气口，所述补气口通过第六通断组件与所述天然气源相连。
优选地，天然气注入单元包括连接在所述天然气源的出口与燃气输送单元的第一注入口之间的第二减压阀和第七通断组件；所述氮气注入单元包括连接在所述氮气源的出口与燃气输送单元的第二注入口之间的第三减压阀和第八通断组件。
优选地，还包括天然气源和氮气源，所述天然气源和氮气源分别是天然气罐和氮气罐。
根据本发明的电石炉煤气的热值调整装置，通过燃气热值检测仪来检测电石炉煤气与天然气初步混合后的混合燃气的热值，判断其是否符合标准，符合标准则输出到下游工艺中，不符合标准则再次调整混合燃气的热值。当燃气热值检测仪的检测值高于标准范围时，控制系统控制氮气注入单元向燃气输送单元注入氮气，使混合燃气的热值降低以符合标准范围；当燃气热值检测仪的检测值低于标准范围时，控制系统控制天然气注入单元向燃气输送单元注入天然气，使混合燃气的热值升高以符合标准范围。之所以选择将电石炉煤气与天然气混合，是因为天然气的热值较高，往往可以达到4800kcal/m3，因此，混合过程中天然气需求量较少，控制系统相对简单；同时，天然气杂质少、热值稳定、燃烧后无污染，也能够提高混合燃气的品质。电石炉煤气在热值调整过程中分两级进行混合，第一级混合主要初步保证混合燃气的热值能够达到下游工艺所需的热值水平，其作用在于改善燃气质量；第二级混合主要保证初步混合燃气的安全使用性，降低燃气热值的波动，确保燃气的热值可以在最佳点稳定，降低对下游工艺的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为根据本发明实施例的电石炉煤气的热值调整装置的结构示意图。
附图标记说明：1、气体混合单元；2、燃气输送单元；3、天然气注入单元；4、氮气注入单元；5、燃气热值检测仪；6、第一冷却器；7、第一通断组件；8、第二冷却器；9、第二通断组件；10、干式煤气柜；11、天然气输送管路；12、衔接管；201、第一注入口；202、第二注入口；203、检测口；204、第一压缩机；205、第三通断组件；206、第二压缩机；207、第四通断组件；301、第二减压阀；302、第七通断组件；303、天然气罐；401、第三减压阀；402、第八通断组件；403、氮气罐；1101、第一减压阀；1102、第五通断组件；1103、补气口；1104、第六通断组件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1为根据本发明实施例的电石炉煤气的热值调整装置的结构示意图，如图1所示，该电石炉煤气的热值调整装置包括：气体混合单元1、燃气输送单元2、天然气注入单元3、氮气注入单元4、燃气热值检测仪5和控制系统。其中，气体混合单元1的入口用于接收电石炉煤气和天然气，其作用是将电石炉煤气和天然气混合；燃气输送单元2包括第一注入口201、第二注入口202和检测口203，以及与气体混合单元1的出口相连的输入口和用于输出混合燃气的输出口，第一注入口201和第二注入口202比检测口203更靠近输出口，而检测口203比第一注入口201和第二注入口202更靠近输入口；天然气注入单元3的入口与天然气源相连，而其出口与燃气输送单元2的第一注入口201相连；氮气注入单元4的入口与氮气源相连，而其出口与燃气输送单元2的第二注入口202相连；燃气热值检测仪5与燃气输送单元2的检测口203相连；控制系统(图中未示出)与燃气热值检测仪5、氮气注入单元4和天然气注入单元3相连。上述天然气源可以是天然气管道或者天然气罐303，优选为天然气罐303，因为天然气罐303便于储存天然气，在需要时可随时使用，且保证其中天然气的压力稳定。同样，氮气源也优选为氮气罐403。而上述控制系统属于本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述。
本热值调整系统的工作原理为：通过燃气热值检测仪5来检测电石炉煤气与天然气初步混合后的混合燃气的热值，判断其是否符合标准，符合标准则输出给下游工艺中，不符合标准则通过控制系统控制天然气注入单元3或氮气注入单元4开启，再次调整混合燃气的热值。当燃气热值检测仪5的检测值高于标准范围时，控制系统控制氮气注入单元4向燃气输送单元2注入氮气，并使燃气输送单元2输出的燃气的热值符合标准范围；当燃气热值检测仪5的检测值低于标准范围时，控制系统控制天然气注入单元3向燃气输送单元2注入天然气，并使燃气输送单元2输出的燃气的热值符合标准范围。
在本发明提供的电石炉煤气的热值调整系统中，之所以选择天然气与电石炉煤气混合，是因为天然气的热值较高，往往可以达到4800kcal/m3，因此，混合过程中天然气需求量较少，控制系统相对简单；同时，天然气杂质少、热值稳定、燃烧后无污染，也能够提高混合燃气的品质。电石炉煤气在热值调整过程中，首先在气体混合单元1中将电石炉煤气和天然气初步混合，主要是为了初步保证混合燃气的热值能够达到下游工艺所需的热值水平，其作用在于改善燃气质量；然后根据燃气热值检测仪5的检测结合将混合燃气与天然气或者氮气进行再次混合，主要为了保证初步混合燃气的安全使用性，降低燃气热值的波动，确保燃气的热值可以在最佳点稳定，降低对下游工艺的影响。
在本实施例中，本热值调整装置还包括彼此串联的第一通断组件7和第一冷却器6，使得气体混合单元1的入口通过第一通断组件7和第一冷却器6来接收电石炉煤气。由于电石炉煤气从电石炉输出后虽已经过降温除尘处理，但是其温度有可能依然比较高，通过第一冷却器6能够使得电石炉煤气再次降温，保证电石炉煤气的温度在20～60℃之间，以利于电石炉煤气后续的热值调整。此外，为了降低了由于设备事故或检修对下游工艺的影响，本热值调整装置还包括第二通断组件9和第二冷却器8，第一冷却器6的入口与第二冷却器8的入口相接通并一同接收电石炉煤气，第一冷却器6的出口和第二冷却器8的出口分别与第一通断组件7的入口和第二通断组件9的入口相连，第一通断组件7的出口和第二通断组件9的出口相接通并一同与气体混合单元1的入口相连。在第一通断组件7和第二通断组件9的作用下，两个冷却器(6,8)互为备用，可单独开启，也可同时使用，保证电石炉煤气能够持续不断地被冷却，为下游工艺源源不断地提供燃气。
气体混合单元1还包括干式煤气柜10，干式煤气柜10的入口与第一通断组件7的出口和第二通断组件9的出口相连，而其出口与燃气输送单元2的输入口相连。电石炉煤气与天然气在干式煤气柜10前先进行初次混合，混合燃气再输送入干式煤气柜10中，干式煤气柜10不仅能够保证混合燃气的压力稳定，还能够将混合燃气进一步混匀，以保证下游的燃气热值检测仪5检测到的燃气热值更加准确。
在本实施例中，燃气输送单元2还包括设置在其输入口和检测口203之间且彼此串联的第一压缩机204和第三通断组件205。在燃气输送单元2中设置压缩机，以便于提高混合燃气的输送压力和输送速度，以保证本热值调整装置中燃气的顺利输送。此外，为了降低了由于设备事故或检修对下游工艺的影响，燃气输送单元2还包括彼此串联的第二压缩机206和第四通断组件207，串联的第二压缩机206和第四通断组件207与串联的第一压缩机204和第三通断组件205并联在燃气输送单元2的输入口和检测口203之间。在第三通断组件205和第四通断组件207的作用下，两个压缩机(204,206)互为备用，可单独使用，也可同时使用，保证混合燃气能够稳定地被输送到下游。
此外，为了更好地调节混合燃气的流量，上述第三通断组件205包括两个截止阀和两个调节阀，一个截止阀和一个调节阀设于第一压缩机204的一侧，而另一个截止阀和另一个调节阀设于第一压缩机204的另一侧；上述第四通断组件207也包括两个截止阀和两个调节阀，一个截止阀和一个调节阀设于第二压缩机206的一侧，而另一个截止阀和另一个调节阀设于第二压缩机206的另一侧。通过这样的设置使得位于第一和第二压缩机(204，206)两侧的截止阀和调节阀能够共同作用，控制混合燃气的流量。
本电石炉煤气的热值调整装置还包括衔接管12和带有第一减压阀1101和第五通断组件1102的天然气输送管路11，以及气体混合单元1的入口通过衔接管12来连接第一通断组件7的出口和第二通断组件9的出口，天然气输送管路11的入口用于接收天然气，而其出口与衔接管12相连通，在天然气输送管路11上设有补气口1103，补气口1103通过第六通断组件1104与天然气源相连。电石炉煤气与天然气首先在衔接管12中进行初步混合，再输入到干式煤气柜10中，使得电石炉煤气与天然气的混合更加均匀。天然气源中输出的天然气为中压天然气，其压力值约为0.8MPa，中压天然气经过第一减压阀1101的减压后压力降低至0.005MPa左右，此压力与电石炉煤气的发生压力接近，有利于天然气与电石炉煤气的混合。而天然气输送管路11的补气口1103可使得天然气输送管路11向天然气罐303中直接补充天然气。
在本实施例中，天然气注入单元3包括连接在天然气源的出口与燃气输送单元2的第一注入口201之间的第二减压阀301和第七通断组件302；氮气注入单元4包括连接在氮气源的出口与燃气输送单元2的第二注入口202之间的第三减压阀401和第八通断组件402。控制系统与第七和第八通断组件402相连，以控制天然气注入单元3或者氮气注入单元4的开启和关闭，同时为了确保输出的天然气和氮气的压力与混合燃气的压力接近，设有第二和第三减压阀401来调节输出的天然气或者氮气的压力，且第二和第三减压阀(301，401)也与控制系统相连。
需要说明的是，上述的各个通断组件中可包括多个阀门，但其至少需要具有一个能够控制管路的通断的阀门。各个阀门共同工作以实现截止、调节、导流、防止逆流、稳压等功能。例如，可包括本领域技术人员所熟知的截止阀、止回阀、调节阀等。
总的来说，本电石炉煤气热值调整装置的工作过程为：经过初步降温除尘的电石炉煤气首先经过第一冷却器6和/或第二冷却器8进行进一步冷却，保证电石炉煤气的温度在20～60℃之间，以利于后续的热值调整。天然气源中的中压天然气经过多级减压后压力会由0.8MPa降低至0.005MPa左右，该压力与电石炉煤气的发生压力接近。电石炉煤气与经调压的天然气在干式煤气柜10前进行初步混合，混合后的混合燃气进入干式煤气柜10后进一步混合，并经稳压后送入燃气输送单元2中，燃气输送单元2的第一压缩机204和/或第二压缩机206对混合燃气进行加压输送。一般初步混合后的燃气压力会由0.005MPa提升至0.015MPa。燃气热值检测仪5通过燃气输送管路的检测口203对混合燃气的热值进行实时检测，并根据检测结果选择氮气注入单元4注入氮气或者天然气注入单元3注入天然气，且注入氮气或者天然气时的流量也根据热值检测结果来确定。天然气罐303中的天然气经第二减压阀301调压后，一般由0.8MPa降低至0.015MPa与初步混合燃气进行二次混合；氮气罐403中的氮气经第三减压阀401经调压后，一般也由0.8MPa降低至0.015MPa与混合燃气混合。经过初步混合、混匀稳压和二次热值调整后的混合燃气就可以输送至下游加热、燃烧工艺使用。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。