[发明专利]一种钢渣有压热闷气体成分在线监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢渣有压热闷气体成分在线监测装置及方法，特别是一种含有水蒸气的气体成分在线监测的装置及方法。

背景技术

每生产1吨钢约产生0.12～0.14吨的钢渣，2013年我国钢渣产生量约为1.01亿吨，利用率为30％，大量钢渣没有资源化利用，占用土地、污染环境。

传统的钢渣处理工艺为池式热闷加破碎磁选，而有压热闷系统相比池式热闷，提高了钢渣处理效率和自动化程度，但热闷过程高温钢渣和水反应产生一定量的可燃气体，造成了安全隐患。因此，实现有压热闷生产过程中，罐内可燃气体成分的实时监测对保证安全生产至关重要。

有压热闷过程会产生大量水蒸气，而目前的流量计和气体分析仪对测量介质的要求都是不含水蒸气的纯气相，很难实现在含有大量水蒸气的条件下测量可燃气体成分，在线实时监测更是难上加难。

因此，解决含有大量水蒸气的复杂条件下可燃气体成分的在线实时监测的问题，不仅可以保证有压热闷的安全生产，也为其他行业类似工况的监测提供思路。

发明内容

本发明的技术方案如下：

一种有压热闷气体成分在线监测装置，其包括：有压热闷罐、阀、引气管、冷凝器、水箱、质量传感器、温度、压力和流量传感器、支气管、气体分析仪、PLC控制系统以及计算和显示系统；引气管包括第一引气管、第二引气管和第三引气管；有压热闷罐排气管的开口通过第一引气管连接阀的入口端，阀的出口端通过第一引气管连接冷凝器，冷凝器连接水箱，冷凝器对流经冷凝器的样气冷凝脱水，去除样气中的水蒸气得到干气体，水蒸气冷凝后得到冷凝水，冷凝水流入水箱，在水箱底部安装质量传感器，水箱上部通过第二引气管连接温度、压力和流量传感器，在温度、压力和流量传感器后的第三引气管一侧开支气管，气体分析仪从该支气管抽取干气体进行成分分析，得到干气体的各气体组成以及各气体的体积分数并且将分析结果传送到计算和显示系统，其中，质量传感器以及温度、压力和流量传感器将监测结果传送到PLC控制系统，得到冷凝水的实时质量流量以及干气体实时质量流量，计算和显示系统连接PLC控制系统，并从中读取冷凝水的实时质量流量以及干气体实时质量流量，并结合干气体的各气体组成以及各气体的体积分数，分析得到有压热闷罐内各气体的体积分数，并在计算和显示系统上进行显示。

其中，所述装置还包括气泵，温度、压力和流量传感器通过第三引气管连接气泵。其中，计算和显示系统为计算机显示平台。其中，所述阀为电动调节阀。

本发明涉及一种钢渣有压热闷气体成分在线监测的方法，在热闷过程中将有压热闷罐内气体按一定流速抽出，抽出气体经冷凝器冷凝去除水蒸气得到干气体，继而测量干气体的温度、压力、流量并引入气体分析仪实时监测气体成分；同时将水蒸气冷凝水收集，通过称重的方式确定冷凝水的质量，从而确定水蒸气的实时流量，结合干气体所测实时气体成分，可以实现实时监测有压热闷罐内气体成分。

一种采用上述的装置对有压热闷气体成分在线监测的方法，包括如下步骤：

(1)在有压热闷罐排气管上开口，通过阀调节开度引出样气；

(2)样气经过冷凝器冷凝脱水，去除样气中的水蒸气得到干气体，水蒸气冷凝后得到冷凝水，冷凝水流入水箱，通过水箱底部安装的质量传感器，质量传感器将冷凝水质量监测结果传送到PLC控制系统，计算得到冷凝水的实时质量流量；

(3)通过温度、压力和流量传感器测量去除水蒸气后的干气体的温度、压力和流量，并将监测结果传送到PLC控制系统，计算得到干气体的实时质量流量；

(4)在温度、压力及流量传感器后的第三引气管一侧开支气管，气体分析仪从该支气管抽取干气体进行成分分析，得到干气体的各气体组成以及各气体的体积分数，并且将分析结果传送到计算和显示系统；

(5)计算和显示系统连接PLC控制系统，并从其数据库中读取步骤(2)中的冷凝水的实时质量流量以及步骤(3)中的干气体实时质量流量，并结合干气体的各气体组成以及各气体的体积分数，分析得到有压热闷罐内各气体的体积分数，并在计算和显示系统上进行显示。

其中，所述装置还包括气泵，温度、压力和流量传感器通过第三引气管连接气泵，后期罐内压力不足时，启动气泵抽取样气；并且多余样气经引气管及气泵排出。

其中，一次热闷过程结束后，排空水箱中的水。

本发明优点是装置上和方法上实现含有大量水蒸气的气体成分实时监测，安装操作简单，不影响PLC系统的独立运行，并与PLC系统兼容性强，技术上实现了有压热闷气体成分的在线监测，对生产过程中及时控制罐内可燃气体成分，排除安全隐患起到重要作用。