专利名称：一种风机引流取样机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及具有风机工况下的引流及取样技术领域，尤其适用于转炉风机后的气体分析。
背景技术：
转炉气体取样装置是转炉风机后气体分析系统气体预处理环节的一部分。目前国内外生产商对该工况下取样过滤机构的设计大同小异，一般在风机后选择适当的点开孔取样，一种取样形式是先过滤，然后经取样管，通过分析系统抽气泵将待分析气体进行分析； 另一种取样形式是先经取样管将待分析气体引入到分析室，然后过滤，通过分析系统抽气泵将待分析气体进行分析。现有的取样过滤机构在实际应用中存在以下问题1.分析系统滞后时间严重，滞后与分析室与取样过滤机构间取样管长度、取样管截面积、抽气泵抽气能力这几方面因素息息相关。2.机械水对分析系统影响严重，尤其受风机冲水量和季节的影响。3.取样管道受距离、抽气泵、滞后时间因素的限制，一般采用直径不大于10毫米的取样管，当未经过滤的潮湿样气经过取样管时，容易在管内壁结垢，导致取样管堵塞。若是先过滤，取样口容易结垢堵塞，取样管反吹强度降低，取样阻力增大，过滤器容易污染。4.取样过滤装置安装在工艺管道上受风机震动影响容易泄漏。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风机引流取样机构，它具有在取样过滤装置与风机前端增设连接管路，利用风机前后端产生的正负压差，使得烟气在本装置的取样过滤过程中能够自动循环，且由于风机抽力大的特点，使烟气流速增大，将烟气快速引入分析室，取样后的剩余烟气返回到工艺管道，形成取样烟气闭环；通过将烟气取样口电磁阀设置在现场风机的烟气出口端管路上，将取样过滤单元设置在分析室中，在取样过滤装置的入口、出口端分别设置取样过滤装置入口电磁阀、烟气回流电磁阀，将传统分析系统工艺管道取样口迁移至分析室内紧邻分析柜，使得烟气取样口到分析柜的距离所引起的样气滞后几乎可以忽略的特点。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种风机引流取样机构，包括烟气取样口电磁阀、取样过滤单元、反吹装置、管路；所述取样口电磁阀设置于现场，位于风机的烟气出口端管路上；所述取样过滤单元设置于分析室中，包括取样过滤装置、取样过滤装置入口电磁阀、烟气回流电磁阀、排放电磁阀；所述烟气回流电磁阀设置于取样过滤装置出口端的管路上，烟气回流电磁阀与风机的烟气入口端通过管路连接；所述取样过滤装置与所述反吹装置的吹扫管路连接，所述吹扫管路上设置有吹扫口电磁阀；取样过滤装置与分析柜的样气入口电磁阀通过管路连接；所述取样过滤装置入口电磁阀设置于取样过滤装置入口端的管路上，取样过滤装置入口电磁阀与烟气取样口电磁阀通过管路连接；所述排放电磁阀设置于取样过滤装置底部；烟气取样口电磁阀、取样过滤装置入口电磁阀、烟气回流电磁阀、排放电磁阀、吹扫口电磁阀分别与分析柜中的可编程控制器连接。对上述基础结构进行优选的技术方案为，所述取样过滤装置包括取样罐、过滤器和过滤网导水筒；所述过滤器设置于所述取样罐中，所述过滤网导水筒设置于取样罐与过滤器之间。对上述方案进行进一步优选的技术方案为，所述反吹装置的吹扫口包括第一吹扫管路和第二吹扫管路；第一吹扫管路与取样过滤装置的中部连接，通向所述过滤器的内部；反吹装置的第二吹扫管路与取样过滤装置入口至取样过滤装置入口电磁阀之间的管路连接；分析柜的样气入口电磁阀通过与一吹扫管路连接，来连接取样过滤装置。对上述方案进行又进一步优选的技术方案为，所述反吹装置还包括吹扫气体储压罐和气源；所述气源与所述气体储压罐连接，气体储压罐分别与第一吹扫管路、第二吹扫管路连接。对上述方案进行再进一步优选的技术方案为，还包括烟气出口手阀、烟气入口手阀；所述烟气出口手阀设置于烟气取样口与风机的烟气出口端之间的管路上；所述烟气入口手阀设置于所述烟气回流电磁阀与风机的烟气入口端之间的管路上。对上述方案进行再又进一步改进的技术方案为，所述取样过滤单元还包括水洗装置、蒸汽洗装置；所述水洗装置、蒸汽洗装置连接所述烟气取样口电磁阀至取样过滤装置入口电磁阀之间的管路，水洗装置、蒸汽洗装置还连接所述烟气入口手阀至烟气回流电磁阀之间的管路。对上述技术方案进行优选的为，风机的烟气出口端至取样过滤装置入口端的管路、风机的烟气回流端至取样过滤装置出口端的管路为二分之一英寸至四分之三英寸的不锈钢管。对上述方案进行更进一步改进的技术方案为，还包括取样柜、阀门状态信号灯、正压安全保护装置；所述取样过滤单元及所述正压安全保护装置均设置于所述取样柜中；取样柜顶部设置有排风扇，取样柜前后对开门，前门设置有透明玻璃，后门设置有资料盒，门下部设置有百叶排气窗，所述阀门状态信号灯设置于取样柜正面，阀门状态信号灯与分析柜中的可编程控制器连接。本实用新型的有益效果在于1.本实用新型通过在取样过滤装置与风机的烟气入口端增设连接管路，在风机压差的作用下，烟气流向从烟气入口手阀进，经烟气取样口电磁阀、取样过滤装置入口电磁阀、取样过滤装置、烟气回流电磁阀、烟气出口手阀回流到风机前。由于风机对烟气的置换速度较快，取样过滤单元安装在分析室内，烟气取样口到分析室间的距离所引起的系统滞后几乎可以忽略，滞后只与取样过滤单元与分析柜间的取样管长度、取样管截面积、抽气泵抽气能力等因素有关，从而优化了系统的滞后问题。2.通过取样罐、过滤器、过滤网导水筒构成本实用新型的取样过滤装置，能够在取样、过滤的同时实现除尘和脱水，从而使得对机械水的处理，不受天气、季节及外界因素的影响，最终进入分析仪的样气基本无尘无水；还能够在反吹时具有储压的功能，保证吹扫流量达到一定的强度，同时取样过滤装置在反吹时由于过滤器内外压差的变化，使过滤器得到进一步吹扫。3.本装置中，各电磁阀的配置主要是在取样过滤时保证烟气闭环流动；反吹时分段吹扫和通过水洗装置、蒸汽洗装置吹洗烟气进回管路、烟气取样口、取样过滤装置以及吹扫排放；系统不工作时隔离主管道与分析系统的联系，避免系统受到污染。4.由于本实用新型采用风机作为动力，其烟气流速大，故，风机的烟气出口端至取样过滤装置入口端的管路(即烟气进管路)、风机的烟气回流端至取样过滤装置出口端的管路(即烟气回流管路)均可采用直径较大的管路。优选的，采用直径为二分之一英寸至四分之三英寸的不锈钢管。5.本实用新型的取样过滤装置安装在取样柜内，过滤器设置在取样罐中，避免风机震动对取样过滤装置的影响。经过过滤后的烟气在抽气泵的作用下，进入样气管道，对样气管道的污染极微。6.本实用新型运行稳定，故障率低运行率在95%以上，在系统设备完好的情况下，基本可做到免维护。杜绝了烟气取样口堵塞及烟气进回管结垢的状况。7.由于回收效率明显提高，二次能源得到充分利用，炼钢降能耗约22公斤标媒/ 吨钢。同时有害气体(一氧化碳)对大气的排放量每年减少6610M62立方米，具有可观的社会效益。本实用新型利用风机作动力，将工艺管道中的烟气快速引入分析室，取样后的剩余烟气返回到工艺管道，形成取样烟气闭环，把传统分析系统工艺管道取样口迁移到分析室内，从而实现有效、快速、连续的将待分析气体取样到离工艺管道距离不等的分析室进行处理、分析；并完成待分析气体的粗过滤、第一级机械水的气水分离、反吹扫顺控、水洗涤以及蒸汽洗涤的工序。本实用新型可应用于所有钢厂转炉风机后煤气回收系统，运行稳定、安全可靠、节能降耗，易于推广应用。
图1为本实用新型实施例的与现场环境的连接状态示意图。图2为本实用新型实施例各组件布置详图。图3为现有技术中所采用的第一种取样装置结构示意图。图4为现有技术中所采用的第二种取样装置结构示意图。其中1-烟气入口手阀，2-烟气出口手阀，3-烟气进管路，4-第二吹扫管路，5-第一吹扫管路，6-烟气回流管路，7-过滤网导水筒，PVl-排放电磁阀，PV2-烟气回流电磁阀， PV3-第二吹扫口电磁阀，PV4-取样过滤装置入口电磁阀，PV5-烟气取样口电磁阀，PV6-第一吹扫口电磁阀，SV3-分析柜的氧气入口电磁阀。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的风机引流取样机构的具体实施方式
进行详细说明。图3、图4所示的为现有技术中所采用的两种取样过滤机构，其结构简单，但存在分析系统滞后时间严重、机械水对分析系统影响严重、取样管道受距离、抽气泵、滞后时间因素的限制，一般采用直径不大于10毫米的取样管、易导致取样管或取样口结垢堵塞、过滤器易污染、取样过滤装置安装在工艺管道上受风机震动影响容易泄漏的问题。为解决上述各项技术问题，本实用新型采用了如图1所示的风机引流取样机构， 包括烟气取样口电磁阀PV5、取样过滤单元、反吹装置和管路。取样口电磁阀PV5设置于现场，位于风机的烟气出口端管路上；取样过滤单元设置于分析室中。取样过滤单元包括 取样过滤装置、取样过滤装置入口电磁阀PV4、烟气回流电磁阀PV2、排放电磁阀PVl。其中，烟气回流电磁阀PV2设置于取样过滤装置出口端的管路上，烟气回流电磁阀PV2与风机的烟气入口端通过烟气回流管路6连接；取样过滤装置与分析柜的样气入口电磁阀SV3通过管路连接；取样过滤装置与反吹装置的吹扫管路连接，吹扫管路上设置有吹扫口电磁阀；取样过滤装置入口电磁阀PV4设置于取样过滤装置入口端管路上，取样过滤装置入口电磁阀PV4与烟气取样口电磁阀PV5通过管路连接；排放电磁阀PVl设置于取样过滤装置底部；烟气取样口电磁阀PV5、取样过滤装置入口电磁阀PV4、烟气回流电磁阀 PV2、排放电磁阀PV1、吹扫口电磁阀接入分析柜中的可编程控制器。对于取样过滤装置，优选的，采用包括取样罐、过滤器和过滤网导水筒的结构。其中，过滤器优选的采用烟气金属过滤器。如图2所示，过滤器设置于取样罐中，过滤网导水筒设置于取样罐与过滤器之间。使得取样过滤装置不仅具备取样、过滤功能，还能够具有储压、除水功能。进入取样罐的烟气沿着罐壁进入，在过滤器与罐壁之间装有过滤网导水筒， 烟气进入取样罐后，气流沿着罐壁和过滤网导水筒周围作旋转运动，部分水在重力作用下沿着罐壁落到罐底，部分气流碰撞过滤网导水筒，顺着导水齿落到罐底，部分通过过滤器落到罐底，部分被负压带走，实现烟气气水分离。罐底的水通过排放电磁阀定时排放。通过烟气回流电磁阀PV2可以调整回流量的大小。风机的抽风量25000立方米/ 小时，风机前后的压差是18. 7Kpa，为了克服大流量形成的负压，通过调整烟气回流量的大小，使取样罐内过滤器外表面趋向正压，这样过滤器与30L / min的抽气泵形成的取样管线可达到50Kpa的吸力，泵后形成的流量完全满足分析仪表的要求。由图1、图2可见，在风机压差的作用下，烟气流向从风机后的出口手阀2进，经取样口电磁阀PV5、取样入口电磁阀 PV4、取样过滤装置、取样回流电磁阀PV2、烟气入口手阀1回流到风机前。由于风机对烟气的置换速度较快，取样柜安装在分析室内，烟气取样口到分析室间的距离所引起的系统滞后几乎可以忽略，从而优化了系统的滞后问题。对于反吹装置，优选的，采用两个吹扫管路，第一吹扫管路与取样过滤装置中部连接，通向过滤器的内部；第二吹扫管路与取样过滤装置入口至取样过滤装置入口电磁阀 PV4之间的管路连接；分析柜的样气入口电磁阀SV3通过与一吹扫管路连接，来连接取样过滤装置。其中，第一吹扫管路对过滤器由内向外吹扫，第二吹扫管路对滤网导水筒和过滤器外表面吹扫。更加优选的，反吹装置中还包括吹扫气体储压罐。气体储压罐的进气端接气源，出气端分别与第一吹扫管路、第二吹扫管路连接。吹扫气体储压罐具有进一步储存压力的能力，从而能够进一步保证吹扫效果。为了便于检修，还可以在风机前后设置手阀在烟气取样口电磁阀PV5与风机的烟气出口端之间的管路上设置烟气出口手阀2 ；在烟气回流电磁阀PV2与风机的烟气入口端之间的管路(即烟气回流管路)上设置烟气入口手阀1。如图2所示，为进一步增加清洗功能，还可以增设水洗装置和蒸汽洗装置。将水洗装置、蒸汽洗装置连接到烟气取样口电磁阀PV5至取样过滤装置入口电磁阀PV4之间的管路上，水洗装置、蒸汽洗装置还连接到烟气入口手阀1至烟气回流电磁阀PV2之间的管路上。由于本实用新型采用风机作为动力，其烟气流速大，风机的抽风量25000立方米/小时，风机前后的压差是18. 7Kpa，这样烟气的进回管截面积可选择大一些，一般选择直径为二分之一英寸至四分之三英寸的不锈钢管都可以，即使管道结垢也有足够的空间， 不会堵塞烟气进回管。为使得本实用新型的结构更加紧凑合理，可以将本实用新型中的绝大部分组件设置在取样柜中，本实施例中采用的为1200*800*2100mm的取样柜。除烟气入口手阀1、烟气出口手阀2、烟气取样口电磁阀PV5安装在现场外，其余组件都集成在该取样柜中，与分析柜一同安装在分析室内。烟气进管路、烟气回流管路、配套气源管、排放管等设计在取样柜两侧面进出，控制电缆进出设置在取样柜顶部，柜顶安装排风扇，取样柜前后对开门，前门安装有可视玻璃，后门设计有资料盒，门下部设计有百叶排气窗，取样柜上部正面安装有模拟显示盘，用阀门状态信号灯显示各电控气动阀的状态，反面安装接线端子和线槽。柜内安装有正压安全保护装置，防止煤气泄漏。取样柜取样、分段吹扫、吹洗由分析柜中的可编程控制器完成控制。分析柜中可编程控制器通过以下方式对本实用新型进行控制当系统启动10秒后，排放电磁阀PVl开5秒，取样罐泄压(前一次反吹剩余压力)， 同时排掉取样过滤装置中残留水份和杂质。10秒后，烟气取样口电磁阀PV5、烟气回流电磁阀PV2、取样过滤装置入口电磁阀PV4开，将工艺管道中的烟气通过风机引流到分析室阀柜取样过滤装置中。置换50秒后，分析柜的样气入口电磁阀SV3开，烟气进入分析表，开始对烟气进行分析，当回收条件满足时，系统开始回收煤气。当系统停止分析，系统自动完成反吹循环后，系统处于启动待命状态。PVl-排放电磁阀，PV2-烟气回流电磁阀，PV3-第二吹扫口电磁阀，PV4-取样过滤装置入口电磁阀，PV5-烟气取样口电磁阀，PV6-第一吹扫口电磁阀，SV3-分析柜的样气入口电磁阀当系统停止分析时，系统自动启动氮气分段反吹循环第一步排放电磁阀PVl开，排放取样过滤装置底部的机械水，3秒后第一吹扫口电磁阀PV6开，氮气储压罐中的氮气通过第一吹扫口电磁阀PV6对过滤器由内向外实施脉冲式吹扫。氮气储压罐主要是确保吹扫过程中压力强度。杂质和水通过排放电磁阀PVl排放。吹扫脉冲循环结束，第一吹扫口电磁阀PV6关，延时3秒，取样罐泄压后，排放电磁阀 PVl 关。第二步第一吹扫口电磁阀PV6开，延时1秒第二吹扫口电磁阀PV3开，在内吹过滤器的同时，氮气通过第二吹扫口电磁阀PV3吹扫过滤网导水筒7和过滤器外表面，同时氮气压力在取样罐内聚集，聚集5秒后烟气回流电磁阀PV2开，氮气储压罐和取样罐中的氮气对烟气回流管路实施脉冲式强力吹扫，吹扫脉冲循环结束，烟气回流电磁阀PV2关。[0055]第三步烟气回流电磁阀PV2关后取样过滤装置入口电磁阀PV4开，延时5秒烟气取样口电磁阀PV5开，氮气储压罐和取样罐中的氮气对烟气取样口实施脉冲式强力吹扫， 吹扫脉冲循环结束，烟气取样口电磁阀PV5关，过滤装置入口电磁阀PV4关。第四步延时5秒烟气取样口电磁阀PV5开，3秒后过滤装置入口电磁阀PV4开， 氮气储压罐和取样罐中的氮气对烟气进管路实施脉冲式强力吹扫，在吹扫脉冲循环到最后一个周期时，第一吹扫口电磁阀PV6、第二吹扫口电磁阀PV3关，通过取样过滤装置入口电磁阀PV4、烟气取样口电磁阀PV5将取样罐泄压后，取样过滤装置入口电磁阀PV4、烟气取样口电磁阀PV5关，系统完成反吹循环，处于启动待命状态。水洗装置、蒸汽洗装置是系统在手动状态下进行的选择功能，一般是在烟气取样口、烟气进管、烟气回流管出现明显不畅通才选择该功能，同样能完成氮气分段反吹顺控过程。本实用新型所提供的风机引流取样机构，由于取样方式的改变，加快了取样气体的置换速度，减小了系统的滞后时间。以本实用新型在武钢第三炼钢厂1#转炉应用为例， 每炉多回收煤气90秒，如果是双渣钢种，每炉多回收煤气12(Γ180秒。折合成煤气量约800 立方米。由于回收效率明显提高，二次能源得到充分利用，炼钢降能耗约22公斤标媒/吨钢。同时有害气体(一氧化碳)对大气的排放量每年减少6610Μ62立方米，具有可观的社会效益。最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种风机引流取样机构，其特征在于，包括烟气取样口电磁阀、取样过滤单元、反吹装置、管路；所述取样口电磁阀设置于现场，位于风机的烟气出口端管路上；所述取样过滤单元设置于分析室中，包括取样过滤装置、取样过滤装置入口电磁阀、 烟气回流电磁阀、排放电磁阀；所述烟气回流电磁阀设置于取样过滤装置出口端的管路上，烟气回流电磁阀与风机的烟气入口端通过管路连接；所述取样过滤装置与所述反吹装置的吹扫管路连接，所述吹扫管路上设置有吹扫口电磁阀；取样过滤装置与分析柜的样气入口电磁阀通过管路连接；所述取样过滤装置入口电磁阀设置于取样过滤装置入口端的管路上，取样过滤装置入口电磁阀与烟气取样口电磁阀通过管路连接；所述排放电磁阀设置于取样过滤装置底部；烟气取样口电磁阀、取样过滤装置入口电磁阀、烟气回流电磁阀、排放电磁阀、吹扫口电磁阀分别与分析柜中的可编程控制器连接。
2.如权利要求1所述的风机引流取样机构，其特征在于，所述取样过滤装置包括取样罐、过滤器和过滤网导水筒；所述过滤器设置于所述取样罐中，所述过滤网导水筒设置于取样罐与过滤器之间。
3.如权利要求2所述的风机引流取样机构，其特征在于，所述反吹装置的吹扫口包括 第一吹扫管路和第二吹扫管路；第一吹扫管路与取样过滤装置的中部连接，通向所述过滤器的内部；反吹装置的第二吹扫管路与取样过滤装置入口至取样过滤装置入口电磁阀之间的管路连接；分析柜的样气入口电磁阀通过与一吹扫管路连接，来连接取样过滤装置。
4.如权利要求3所述的风机引流取样机构，其特征在于，所述反吹装置还包括吹扫气体储压罐和气源；所述气源与所述气体储压罐连接，气体储压罐分别与第一吹扫管路、第二吹扫管路连接。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的风机引流取样机构，其特征在于，还包括烟气出口手阀、烟气入口手阀；所述烟气出口手阀设置于烟气取样口与风机的烟气出口端之间的管路上；所述烟气入口手阀设置于所述烟气回流电磁阀与风机的烟气入口端之间的管路上。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的风机引流取样机构，其特征在于，所述取样过滤单元还包括水洗装置、蒸汽洗装置；所述水洗装置、蒸汽洗装置连接所述烟气取样口电磁阀至取样过滤装置入口电磁阀之间的管路，水洗装置、蒸汽洗装置还连接所述烟气入口手阀至烟气回流电磁阀之间的管路。
7.如权利要求5所述的风机引流取样机构，其特征在于，所述取样过滤单元还包括水洗装置、蒸汽洗装置；所述水洗装置、蒸汽洗装置连接所述烟气取样口电磁阀至取样过滤装置入口电磁阀之间的管路，水洗装置、蒸汽洗装置还连接所述烟气入口手阀至烟气回流电磁阀之间的管路。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的风机引流取样机构，其特征在于，风机的烟气出口端至取样过滤装置入口端的管路、风机的烟气回流端至取样过滤装置出口端的管路为二分之一英寸至四分之三英寸的不锈钢管。
9.如权利要求6所述的风机引流取样机构，其特征在于，还包括取样柜、阀门状态信号灯、正压安全保护装置；所述取样过滤单元及所述正压安全保护装置均设置于所述取样柜中；取样柜顶部设置有排风扇，取样柜前后对开门，前门设置有透明玻璃，后门设置有资料盒，门下部设置有百叶排气窗，所述阀门状态信号灯设置于取样柜正面，阀门状态信号灯与分析柜中的可编程控制器连接。
10.如权利要求7所述的风机引流取样机构，其特征在于，还包括取样柜、阀门状态信号灯、正压安全保护装置；所述取样过滤单元及所述正压安全保护装置均设置于所述取样柜中；取样柜顶部设置有排风扇，取样柜前后对开门，前门设置有透明玻璃，后门设置有资料盒，门下部设置有百叶排气窗，所述阀门状态信号灯设置于取样柜正面，阀门状态信号灯与分析柜中的可编程控制器连接。
专利摘要本实用新型涉及引流及取样技术领域，公开了风机引流取样机构，包括烟气取样口电磁阀、取样过滤单元、反吹装置、管路；取样口电磁阀设置于现场，位于风机烟气出口端管路上；取样过滤单元设置于分析室中，包括取样过滤装置、取样过滤装置入口电磁阀、烟气回流电磁阀、排放电磁阀；各电磁阀与分析柜中可编程控制器连接。本实用新型利用风机作动力将工艺管道中烟气快速引入分析室，取样后的剩余烟气返回到工艺管道形成取样烟气闭环；把传统分析系统工艺管道取样口移到分析室内，实现有效、快速、连续的将待分析气体取样到离工艺管道距离不等的分析室进行处理分析，并完成待分析气体粗过滤、第一级机械水气水分离、反吹扫顺控、水洗涤、蒸汽洗涤工序。
文档编号G01N1/24GK202195973SQ20112032304
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者姚强, 杨熙超, 蔡伟, 钱辉, 韩可利 申请人:武汉钢铁(集团)公司