用于测定燃气组分的检测系统和方法与流程

1.本技术属于燃气组分检测技术领域，尤其涉及一种用于测定燃气组分的检测系统和方法。


背景技术：

2.荒煤气(waste gas)是指含尘煤气。荒煤气不能直接供给用户，必须经过除尘处理。荒煤气中的炉尘不但在输送过程中可能堵塞管路，而且由于炉尘中的碱性物质在燃烧时于高温状况下可能与酸性耐火材料融合(渣化)，从而降低焦炉燃烧室和热风炉蓄热室等设备的使用性能及使用寿命。检测荒煤气中的组分含量十分重要。
3.现有技术中的荒煤气等燃气的检测装置，通常采用滤膜或滤筒过滤进行取样并检测，由于装置中的滤膜堵塞或破损，或没有考虑采样气体中各组分的分布情况，从而影响检测结果的准确性。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种用于测定燃气组分的检测系统和方法，旨在提供一种对燃气中杂质组分含量测量更精准的检测系统和方法。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种用于测定燃气组分的检测系统，包括：
6.取样装置，包括相互连通的导流件、第一容纳装置及截留器输送组件，待检测介质经由导流件流入输送第一容纳装置进行缓冲滞留，通过第一容纳装置缓冲后的待检测介质通入截留器输送组件进行截留待检测组分后，排出初滤介质；
7.第一检测装置，连接于取样装置连通，用于测定取样装置中待检测介质的总体积；和
8.第二检测装置，用于测定第一容纳装置中缓冲滞留的待检测介质中的液相化组分的含量。
9.根据本技术第一方面的实施方式，导流件包括气体导入件，气体导入件伸入第一容纳装置。
10.根据本技术第一方面的实施方式，导流件还包括第一气流分布件，所述第一气流分布件设于气体导入件位于第一容纳装置的出口处，第一气流分布件用于输送待检测介质。
11.根据本技术第一方面的实施方式，第一气流分布件为第一气流板，第一气流板分布有多个第一通孔。
12.根据本技术第一方面的实施方式，截留器输送组件包括第二容纳装置和填充于第二容纳装置的填料，填料中形成有孔隙，用于截留待检测组分。
13.根据本技术第一方面的实施方式，第一容纳装置与截留器输送组件相接处设有第二气流分布件；
14.可选地，第二气流分布件为第二气流板，第二气流板分布有多个第二通孔。
15.根据本技术第一方面的实施方式，检测系统还包括冷却组件，设于第一容纳装置及截留器输送组件外围，用于冷却和截留第一容纳装置及截留器输送组件中的待测组分。
16.根据本技术第一方面的实施方式，冷却组件包括第一冷却件和第二冷却件，
17.其中，第一冷却件设于第一容纳装置外围，用于冷却和液化第一容纳装置中待检测介质的部分组分；
18.第二冷却件设于截留器输送组件外围，用于冷却和截留截留器输送组件中待检测介质的部分组分。
19.根据本技术第一方面的实施方式，第一冷却件为制冷浴槽，制冷浴槽内容纳有冷却液，第一容纳装置置于冷却液中；
20.可选地，第一冷却件的目标冷却温度≤20℃，可选为≤0℃。
21.根据本技术第一方面的实施方式，第二冷却件为制冷夹套；
22.可选地，第二冷却件的目标冷却温度≤-20℃。
23.第二方面，本技术实施例提供第一方面的检测系统用于测定燃气组分的检测方法，包括：
24.使待检测介质缓冲滞留，以降低待检测介质流通速度；
25.使待检测介质中至少部分组分截留，以得到初滤介质；
26.从待检测介质的进气处或排气处获取待检测介质的总体积；
27.从缓冲滞留处和截留处获取截留组分的质量；
28.根据待检测介质的总体积和截留组分的质量，以得到待检测介质中各组分含量。
29.根据本技术第二方面的实施方式，方法具体包括：
30.在第一冷却的条件下，使待检测介质缓冲滞留，以降低待检测介质流通速度并使待检测介质中至少部分组分液化；
31.在第二冷却的条件下，使待检测介质中至少部分组分截留，以得到初滤介质；
32.从待检测介质的进气处或排气处获取待检测介质的总体积；
33.从缓冲滞留处和截留处分别获取液化组分质量和截留尘土的质量；
34.根据待检测介质的总体积、液化组分质量和截留尘土的质量，经计算以得到待检测介质中各组分含量。
35.在本技术实施例提供的检测系统，包括取样装置、气体体积检测装置和浓度检测装置，通过对取样装置中液态混合物中水分和/或粉尘的含有量的测定，可以实现对待检测介质组分的测定。另外，第一容纳装置和截留器输送组件可以使流速快、温度高的待检测介质缓冲滞留于第一容纳装置中，在填充第一容纳装置的过程中，可以降低堵塞和实现待检测介质的分流；当待检测介质填满第一容纳装置后，待检测介质通过截留器输送组件可以控制待检测介质的流速，还可以对待检测介质的部分组分进行截留，进一步提高检测结果的准确性；由于第一容纳装置和截留器输送组件的共同作用，实现了控制待检测介质的流速和留滞组分，可以避免轻易被堵塞，解决了现有技术中采用滤膜或滤筒过滤进行取样，造成易堵塞和破损的问题，进一步提高了检测结果的真实可靠。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使
用的附图作简单的介绍，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。
37.图1是本技术第一方面一实施例提供的用于测定燃气组分的检测系统的结构示意图；
38.图2是本技术第一方面又一实施例提供的用于测定燃气组分的检测系统的结构示意图；
39.图3是本技术第二方面实施例提供的用于测定燃气组分的检测方法的流程示意图。
40.附图标记说明：
41.100、取样装置，110、导流件，111、气体导入件，112、气体排出件，113、第一气流分布件，120、第一容纳装置，130、截留器输送组件，131、填料，132、第二气流分布件，200、第一检测装置，300、第二检测装置，400、冷却组件，410、第一冷却件，420、第二冷却件。
具体实施方式
42.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本技术，而不是限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。
43.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本技术的实施例的具体结构进行限定。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.由于煤气流速过快、压力过高油尘含量过高等因素，在采样过程中
46.对焦炉煤气中焦油含量进行检测，通常采集样品后按照重量法进行含量检测；然而，对煤气中焦油含量的测定没有相应的国家标准。
47.相关技术中，《城市燃气中焦油和灰尘含量的测定方法》gb12208-1990，采用重量法测定城市燃气中焦油含量，由于其采样使误差大，焦油含量中包含粉尘含量或其他因素，测量结果误差较大，无法得到准确的结果。
48.相关技术中，煤气组分检测方法包括：使取样装置与煤气总管连接，取样装置为经过干燥称重计量滤筒式取样装置，煤气经过取样装置后焦油和水附着在该取样装置上；在取样装置后连接湿式气体流量计采样完成后，取下滤筒式取样装置，直接对其组分进行测定。这种取样方法，在取样过程中滤筒中滤膜焦油和粉尘含量大的时候，容易堵塞滤膜，影
响测定结果；在水分测定过程中，由于气体加热容易引起水分损失，导致测定结果有偏差。
49.基于此，经发明人研究，提供了一种更加精准的取样装置用于燃气检测系统，且可以提高对水分的测定准确率。
50.为了更好地理解本技术，下面结合图1至图3对本技术实施例的用于测定燃气组分的检测系统进行详细描述。
51.请参阅图1，图1示出了本技术实施例第一方面提供的用于测定燃气组分的检测系统，包括：
52.取样装置100，包括相互连通的导流件110、第一容纳装置120及截留器输送组件130，待检测介质经由导流件110流入输送第一容纳装置120进行缓冲滞留，通过第一容纳装置120缓冲后的待检测介质通入截留器输送组件130进行截留待检测组分后，排出初滤介质；
53.第一检测装置200，连接于取样装置100连通，用于测定取样装置100中待检测介质的总体积；和
54.第二检测装置300，用于测定第一容纳装置110中缓冲滞留的待检测介质中的液相化组分的含量。
55.根据本技术实施例，待检测介质可以是一种燃气；具体的，待检测介质可以为荒煤气、含杂质的天然气、含杂质的沼气等。第一容纳装置120包含容纳腔，可以用于容纳待检测介质或待检测介质的液相化组分。通过图1所示的检测系统，可以对燃气中的液相化水分、焦油，以及尘土含量进行检测，采用含有第一容纳装置120及截留器输送组件130的取样装置100，避免了相关技术中单纯使用过滤器、滤膜等易损坏，从而造成检测结果的不准确。上述检测系统取样量大，且检测系统中没有堵塞现象，使取样更具有代表性，测定结果更准确。根据本技术实施例，第一检测装置200开业为湿式气体流量计，可以设置在导流件110的输入端，或者排出端。第二检测装置300可以分别为水分含量检测仪和尘土含量检测仪，水分含量检测仪可以根据gb/t260石油产品水分测定法进行测定，本方法中所使用的仪器来自瑞士万通中国有限公司的916卡尔费休水分测定仪，尘土含量检测仪可以根据gb/t511石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法，本方法中所使用的仪器来自北京旭鑫仪器设备有限公司的st-1550机械杂质分析测定仪。上述水分含量检测仪和尘土含量检测仪置于液相混合物中，即可分别检测出水分含量和尘土含量，通过计算，可以得到待检测介质中的水分质量和尘土质量。
56.请参阅图2，图2示出了本技术又一实施例提供的用于测定燃气组分的检测系统。
57.如图2所示，取样装置100中的导流件110一侧与燃气输送管道连通，使输送管道中的燃气输送至取样装置。在一些实施例中，燃气输送管中的燃气可以为30-80℃，温度较高，
58.在一些实施例中，导流件110包括气体导入件111，气体导入件111伸入第一容纳装置120。上述设置可以避免燃气外泄，还可以提高对取样装置中燃气总体积的测量的准确性。
59.在一些实施例中，气体导入件111包括气体导管，可以任意包含软管和具有一定硬度的管道。
60.在一些实施例中，导流件110还包括流量调节阀。可以设置在气体导管上，待检测介质从气体导管流入，再流出。根据第一容纳装置中容纳或待检测介质的状态调节流量调
节阀的开度大小或启闭，或者根据排出端的气流的流速，调节流量调节阀的开度大小。
61.在一些实施例中，检测系统还包括与截留器组件130连接的气体排出件112，用于排出初滤介质。在一些实施例中，第一检测装置可以与气体排出件112连接，用于检测过滤后的待检测介质的总体积，可以避免待检测介质中杂质较多，使第一检测装置损伤或磨损。
62.在一些实施例中，检测系统还可以包括温度计、u型压力计，分别与气体排出件112连通，分别用于检测初滤介质的温度及压力。
63.在一些实施例中，导流件110还包括第一气流分布件113，第一气流分布件113设于气体导入件111位于第一容纳装置120的出口处，第一气流分布件113用于输送待检测介质。
64.根据本技术实施例，第一气流分布件113可以使待检测介质更分散和更均匀地到达第一容纳装置120，可以避免在第一容纳装置120滞留有液相组分时，造成液滴飞溅。
65.在一些实施例中，第一气流分布件113为第一气流板，第一气流板分布有多个第一通孔。
66.在一些实施例中，截留器输送组件130包括第二容纳装置和填充于第二容纳装置的填料131，填料131中形成有孔隙，用于截留待检测组分。
67.根据本技术实施例，填料可以由不锈钢丝网填料、不锈钢丝填料等构成。填料131中的孔隙可以便于待检测介质通过，还可以使待检测介质中的尘土滞留；通过填料131中的孔隙，增大了待检测介质与填料的接触面积，使对尘土的截留更加完全。
68.在一些实施例中，第一容纳装置120和第二容纳装置可以为不锈钢等金属材料，便于传导热量和耐腐蚀。
69.在一些实施例中，第一容纳装置120与截留器输送组件130相接处设有第二气流分布件132
70.可选地，第二气流分布件132为第二气流板，第二气流板分布有多个第二通孔。上述第二气流分布件132可以使待检测介质更分散和更均匀地到达第二容纳装置，还可以支撑填料。
71.在一些实施例中，检测系统还包括冷却组件400，设于第一容纳装置120及截留器输送组件130外围，用于冷却和截留第一容纳装置130及截留器输送组件130中的待测组分。上述冷却组件可以提高第一容纳装置120的容纳量，还可以提高截留器输送组件130中截留效果。
72.在一些实施例中，冷却组件400包括第一冷却件410和第二冷却件420，
73.其中，第一冷却件410设于第一容纳装置120外围，用于冷却和液化第一容纳装置120中待检测介质的部分组分；
74.第二冷却件420设于截留器输送组件120外围，用于冷却和截留截留器输送组件120中待检测介质的部分组分。
75.在一些实施例中，第一冷却件410为制冷浴槽，制冷浴槽内容纳有冷却液，第一容纳装置120置于冷却液中；
76.可选地，第一冷却件的目标冷却温度≤20℃，可选为≤0℃。
77.在本技术实施例中，进入第一容纳装置中的待检测介质的可能流速较快、压力较高、油尘含量较高；为了进一步提高容纳的效果，使用温度较低的冷却液对第一容纳装置内容纳的待检测介质进行冷却，可以调节其压力和流速。此外，在较低的温度下，待检测介质
中的水蒸气和焦油被冷却，液相化被容纳在第一容纳装置中。为了更好地液相化待检测介质中的水蒸气和焦油，目标冷却温度≤20℃，可选为≤0℃。
78.在一些实施例中，第二冷却件420为制冷夹套；
79.可选地，第二冷却件的目标冷却温度≤-20℃。
80.在本技术实施例中，制冷夹套表面可以设置螺纹盖，便于拆卸。从第一容纳装置中流出待检测介质的可能流速还较快、压力较高、温度较高(不足以使轻烃组分液化)；为了进一步精准测量待检测介质中尘土的含量，使用温度更低的制冷夹套对其冷却，可以调节其压力和流速。此外，在较低的温度下，待检测介质中的轻烃组分液化，尘土也被留滞在截留器输送组件中。为了更好地液相化待检测介质中的轻烃组分，目标冷却温度≤-20℃。当待检测介质为荒煤气时，上述轻烃组分包含c8以下的饱和烃、c8以下的烯烃、c8以下的芳香烃等。
81.结合参阅图3，图3示出了本技术第二方面实施例提供的用于测定燃气组分的检测方法的流程示意图。
82.如图2和图3所示，本技术第二方面的实施例还提供了用于测定燃气组分的检测方法，采用上述任一第一方面实施例的检测系统，方法包括：
83.s100.使待检测介质缓冲滞留，以降低待检测介质流通速度；
84.s200.使待检测介质中至少部分组分截留，以得到初滤介质；
85.s300.从待检测介质的进气处或排气处获取待检测介质的总体积；
86.s400.从缓冲滞留处和截留处获取截留组分的质量；
87.s500.根据待检测介质的总体积和截留组分的质量，以得到待检测介质中各组分含量。
88.根据本技术实施例，使待检测介质缓冲滞留和使待检测介质中至少部分组分截留，降低了待检测介质流通速度，可以对截留的组分进行检测，实现对待检测介质组分的检测。避免了相关技术中直接使用过滤器、滤膜等易损坏，从而造成检测结果的不准确。
89.在一些实施例中，方法具体包括：
90.在第一冷却的条件下，使待检测介质缓冲滞留，以降低待检测介质流通速度并使待检测介质中至少部分组分液化；
91.在第二冷却的条件下，使待检测介质中至少部分组分截留，以得到初滤介质；
92.从待检测介质的进气处或排气处获取待检测介质的总体积；
93.缓冲滞留处和截留处分别获取液化组分质量和截留尘土的质量；
94.根据待检测介质的总体积、液化组分质量和截留尘土的质量，经计算以得到待检测介质中各组分含量。
95.根据本技术实施例，第一冷却和第二冷却可以为相同目标冷却温度，也可以为不同的目标冷却温度；从节约能耗核实现目的的角度来看，第一冷却的温度大于第二冷却的温度。第二冷却温度为了进一步液化焦油、水蒸气，还可以使部分轻烃组分液化，实现各组分的准确测量。
96.根据本技术实施例，在第一冷却的条件下可以为使荒煤气中水分和焦油冷凝的温度，可以对荒煤气进行冷却，以得到水分和焦油的液态混合物。在第二冷却的条件下可以为在使荒煤气中轻烃组分冷凝的温度下。
97.在一些实施例中，s400具体包括：
98.使截留处的组分溶于溶剂，以得到第一混合物；
99.使缓冲滞留处的液相组分与第一混合物混合，以得到第二混合物；
100.检测第二混合物的体积、第二混合物中水分含量、第二混合物中尘土含量，以得到水质量和尘土质量。
101.根据本技术实施例，可以使用溶剂洗涤填料中截留的组分，包括尘土和部分焦油，可以使所有组分全部冗余溶剂中，提高组分在溶剂中的均匀程度，使测定结果更准确。
102.根据本技术实施例，可以基于重量法、石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法、卡尔费休水分测定法测定燃气，如荒煤气中的水分、焦油和粉尘含量。
103.在一些实施例中，溶剂可以为甲苯、甲醇或其组合。溶剂的使用不能增加新的水分含量和其他杂质组分。可以采用少量多次的方式冲洗取样装置与相关导流件，如连接管，再将所有溶液收集。冲洗完截留器输送组件后，可以用加热设备上烘干后，再装回检测系统中。
104.示例性的，使用如图2所示的检测系统，用电子秤等称量装置称量第一容纳装置初始状态的重量，记为m1。对荒煤气进行采样，采用体积记为v。采样后，第一容纳装置的质量为m2，用溶剂洗涤截留器输送组件，将洗涤后的溶剂置于第一容纳装置，与第一容纳装置中的液相组分混合，称量此时的第一容纳装置为m3。使用水分含量测定装置，测定水分含量w
水
，得到水分质量m4，m4＝(m3-m1)
×w水
，荒煤气中水分含量为m4/v。使用粉尘含量测定装置，测定水分含量w
粉尘
，得到粉尘质量m5，m5＝(m3-m1)
×w粉尘
，荒煤气中粉尘含量为m5/v。焦油的质量为m6,m6＝(m2-m1-m4-m5),荒煤气中焦油含量为m6/v。
105.还需要说明的是，本技术中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本技术不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
106.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。