专利名称：烟煤煤粉仓内氧和一氧化碳自动检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于气体检测装置领域。主要适用于含有高粉尘气体中的气体成分自动检测，特别适用于高炉喷吹烟煤煤粉仓内O2和CO浓度的自动检测。
在高炉喷吹烟煤工艺中，最关键的安全措施是引用热风炉废气、高温烟气、氮气对喷煤系统进行惰化，以降低气氛中含氧量，防止烟煤发生自燃与爆炸。为使操作人员及时了解惰化程度，必须对系统中气氛的O2含量进行在线分析。另外在系统中某些容易停留与积存煤粉的部位如煤粉仓、布袋等容易发生自燃。煤粉自燃最灵敏的信号是产生CO，因此需要对这些部位的微量CO产生量进行连续检测。
上述分析检测的难点在于取样点为高湿度、高粉尘环境，因此国内外应用的分析装置在取样和预处理方面进行了精心设计，以使样品气达到干燥无尘状态，并以稳定的流量送入分析仪器，满足分析仪器的严格要求。
日本横河公司在“MITAKA INSTRUMENT”说明书中提供了一种高炉喷煤煤粉仓内气体自动检测装置。该装置由取样探头、预处理系统、分析单元、时间控制单元组成。该装置采用一个抽气泵抽取样品气，一旦气泵发生故障时，检测则停止，故安全系数小；对样品气净化采用三级过滤；在预处理系统中采用水封式调压筒对样品气进行稳压，该稳压方式效果不佳。另外，该装置只能进行单参数测量(即只测O2或只测CO)，如在煤粉仓内要求同时测O2和CO两个参数时，则需两套装置，加大了投资；再者，该装置的时间控制单元采用继电器组合方式，其结构复杂，元件较多，抗干扰能力差。
本实用新型的目的在于提供一套设计合理，功能完善，适合高炉喷吹烟煤安全监测且能同时检测O2和CO两个参数的烟煤煤粉仓内氧和一氧化碳自动检测装置。
根据上述目的，本实用新型仍由取样装置、预处理系统、分析单元、记录报警和程序控制单元组成，其主要技术特征或技术方案如下1、取样装置设有两个或两个以上的带有过滤器的取样探头。另外，取样探头过滤器由不锈钢材质制成。取样后用氮气反吹清洗。
2、在预处理系统中采用两个并联的抽气泵，以便轮流工作。
3、根据取样点高粉尘的工况特点，对样品气的净化采用四级过滤除尘，即探头过滤器、筒形过滤器、膜式过滤器和精密过滤器。
取样探头直接安装于煤粉仓内，接触高浓度粉尘，为第一级过滤，筒形过滤器放在取样探头后边和抽气泵之前，为第二级过滤，膜式过滤器放在电子致冷器与气体稳压器之间，为第三级过滤，精密过滤器放在浮子流量计与氧气分析仪和一氧化碳分析仪之间，为第四过滤。
4、在整个喷煤系统中，煤粉仓内的气体含水蒸汽相对较低，且不含机械水。根据这一工况条件，对样品气的脱湿处理进行简化，即省略了一般预处理系统中常用的汽水分离器，而使用了一台两级串联气路的电子致冷器，对样品气进行冷却脱湿。
5、在样品气稳压稳流方面采取了独特设计，膜式过滤器后设有高性能气体稳压器，再配合针形阀调节流量，使样品气达到稳压稳流。
6、分析单元配备两台分析仪，一台分析氧，另一台分析一氧化碳。
7、控制单元采用了先进可靠的可编程序控制器(PLC)。
8、采用零点气钢瓶和标准气钢瓶对分析仪进行定期标定。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点1、一套分析装置设有两个或两个以上探头，可以对两个或多个取样点进行巡回取样。
2、由于采用了两个抽气泵轮流工作，保证了气体分析的连续性和可靠性。即使一个泵出现故障或损坏需更换或维修时，也不影响整个系统连续运转。
3、对样品气的净化处理采用了四级过滤除尘，保证了进入分析仪器的样品气达到超净要求，有效地延长了仪器工作周期。由于各级过滤器设计的体积精巧，既保证了过滤效果又不延长分析滞后时间。
4、在预处理系统中，由于省略了汽水分离器，只采用电子致冷器，简化了脱湿过程。样品气在电子致冷器中经串联气路受到两级冷却，温度在1℃左右，除掉冷凝水，得到彻底干燥，送入分析仪。该设计缩短了气路，减少了阻力，提高了仪器响应速度。
5、由于采用了高性能气体稳压器，再配合针形阀调节，致使样品气流量稳定。该稳压器在入口处压力上下波动差别十几倍的情况下出口压力变化很小。该装置抽气泵后压力实测在5×104～6×104Pa之间波动，而稳压器后的压力变化趋近于零。由于压力极其稳定，经针形阀调节流量，最后样品气流量自然十分稳定，大大提高了分析仪的准确性和稳定性。
6、基于配备了两套分析仪，一套分析O2，一套分析CO。这对监测烟煤煤粉仓或其它类似环境的安全十分有利。通常，烟煤煤粉在O2含量低于10％的气氛中难以发生自燃，故煤粉仓及类似的环境中，O2含量需控制在10％以下。如果万一发生自燃，会立即生产微量CO，因此微量CO检测就十分必要。检测O2和CO具有双重保险作用。
7、取样装置的两探头轮流取样与定期用N2反吹，采用了先进的可编程序控制器(PLC)进行控制，该控制器抗干扰能力强，可靠性高，维护工作量小，自动化程度高。
现结合附图对本实用新型作进一步说明。
附
图1为本实用新型烟煤煤粉仓内O2和CO自动检测装置的方框示意图。
附图2为本实用新型烟煤煤粉仓内O2和CO自动检测装置的结构及流程示意图。
上述图中，1为取样装置，2为预处理系统，3为检测分析单元，4为记录报警器，5为程序控制单元，6为连接管路，7为电器线路。11、12为取样探头，13为氮气包，14～19为阀门，共有6个。21为筒形过滤器，22为负压表，23、24为抽气泵，25为电子致冷器，26为膜式过滤器，27为气体稳压器，28为针形调节阀，29～31为带调节阀的浮子流量计，共3个，32、33为精密过滤器，34为氧气分析仪，35为一氧化碳分析仪，36为零点气钢瓶，37为标准气钢瓶。
由图1看出，本实用新型烟煤煤粉仓内O2和CO自动检测装置由取样装置1、预处理系统2、检测分析单元3、记录报警器4、程序控制单元5、连接管路6和电器线路7组成。取样装置1、预处理系统2、检测分析单元3之间由连接管路6连接串通，程序控制单元5通过电器线路7对取样、预处理、气体分析和记录报警进行控制。检测分析单元3与记录报警器4用电器线路7连接。
由图2可知，由取样探头11、12、氮气包13、六个阀门14～19和连接管路6组成取样装置1；预处理系统2包含筒形过滤器21、负压表22、抽气泵23和24、电子致冷器25、膜式过滤器26、气体稳压器27、针形调节阀28、带调节阀的浮子流量计29～31和精密过滤器32、33。其中筒形过滤器21放在取样探头11、12后边，与两个并联的抽气泵23、24串联后再与电子致冷器25相连，然后顺序与膜式过滤器26、气体稳压器27、针形调节阀28串联。从针形调节阀28后分为两路，分别经浮子流量计30、32和精密过滤器34、35，进入两台分析仪。分析仪由氧气分析仪34和一氧化碳分析仪35组成。图2中，各元器件之间均由连接管路相连。
本实用新型的实施过程如下首先使阀门15、16、18、19处于关闭状态，打开阀门14或17，启动抽气泵23或24，使煤粉仓中的气体通过取样探头11或12进入预处理系统，样品气体进入预处理系统后，顺序通过筒形过滤器21、抽气泵23或24。有部分样品气通过流量计29放空。剩余气体再通过电子致冷器25、膜式过滤器26、气体稳压器27、针形调节阀28，然后分成两路，分别通过带调节阀的浮子流量30、31和精密过滤器32、33，然后再分别进入氧气分析仪34和一氧化碳分析仪35，分别实施对样品气体中O2和CO含量的测定。测量结果信号通过电器线路7送入记录报警器4，若含量超过标准，则自行报警。
每次取气之后，通过阀门15、16或18、19引入带有一定压力的N2气对探头11或12进行反吹清扫。
取样、预处理、测试、记录报警均通过程序控制单元5进行控制。
测试之前，两台分析仪可通入零点气钢瓶36中的气体和标准气钢瓶37中的气体对仪器校准，在运行过程中，也需进行定期标定。
权利要求1.一种烟煤煤粉仓内氧和一氧化碳自动检测装置，由取样装置、预处理系统、检测分析单元、记录报警器、程序控制单元、连接管路和电器线路组成，取样装置中包含取样探头，预处理系统中包含过滤器和抽气泵，检测分析单元中包含分析仪，其特征在于[1]、样品气预处理采用了取样探头(11、12)过滤器、筒形过滤器(21)、膜式过滤器(26)和精密过滤器(32、33)四级过滤器；取样探头(11、12)直接安装于煤粉仓内，接触高浓度粉尘，为第一级过滤，筒形过滤器(21)放在取样探头(11、12)后边和抽气泵(23、24)之前，为第二级过滤，膜式过滤器(26)放在电子致冷器(25)与气体稳压器(27)之间，为第三级过滤，精密过滤器(32、33)放在浮子流量计(30、31)与氧气分析仪(34)和一氧化碳分析仪(35)之间，为第四过滤；[2]、预处理系统(2)中的电子致冷器(25)为两级串联冷却气路；[3]、在预处理系统(2)中采用了能稳定样品气压力和流量的高性能气体稳压器。
2.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于取样装置(1)中设有两个或两个以上取样探头(11、12)。
3.根据权利要求1或2所述的自动检测装置，其特征在于取样探头(11、12)的过滤器由不锈钢材质制成。
4.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于预处理系统(2)中设有两个并联的抽气泵(23、24)。
专利摘要本实用新型属于气体检测装置领域。主要适用于含有烟煤煤粉环境中O
文档编号G01N35/00GK2237851SQ95208398
公开日1996年10月16日 申请日期1995年4月20日 优先权日1995年4月20日
发明者田均平 申请人:冶金工业部钢铁研究总院