【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金煤气检测，具体涉及一种煤气含水量在线检测系统及方法。
技术介绍
1、在钢铁冶金行业中，冶金煤气作为一项重要的燃料供给各下游工序燃烧使用，在大型联合钢铁企业中常见的冶金煤气种类包含高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气，而考虑到不同工序加热器所需的燃料热值不同，企业采用混合煤气进行供给，通过调控混合煤气中的三种煤气的占比实现热值的有效控制。轧钢加热炉作为末端用户常采用高焦转混合煤气作为燃料进行燃烧，不同煤气的工况不同、工艺不同均会造成煤气中水含量的变化，而煤气中的水含量会影响热值，且会随煤气进入到轧钢加热炉中，对部分产品的表面质量产生较大的影响(如影响表面脱碳层等)，因此，在线检测冶金煤气中水含量对调控煤气中的水含量有非常重要的作用。
2、现有技术公开了“高炉产出煤气含水量的计算方法、装置”，所述方法包括：获取待检测高炉在给定炼铁时间段引入的高炉炉料带入物理水量、生料带入结晶水量、氢气还原生产水量、炉顶降温打入水量；依据所述高炉炉料带入物理水量、生料带入结晶水量、氢气还原生产水量、炉顶降温打入水量，确定高炉产出煤气总含水量，该方法基于能够精准计算煤气含湿占比，实时修正仪表计量数据，实现干煤气的准确计量；现有技术公开了“一种检测转炉煤气含水量的装置”，包括取样管、缓冲瓶、第一透明吸湿管、第二透明吸湿管、透明显色管和湿式气体流量计，所述取样管的一侧连通有氮气反吹管，所述取样管的输出端连通缓冲瓶上端的左侧，且缓冲瓶上端的右侧连通有第一导管，该装置通过称重缓冲瓶、第一透明吸湿管、第二透明吸湿管、透明显色管的重量变化量并
3、从现有技术的检测方法可以看出，目前常采用离线的方式对煤气中的水含量进行检测，采用一个或多个吸湿器来吸收煤气中水分，再通入一定量的煤气之后测量吸湿器的增重量来计算煤气中的水含量，此类方法采用人工测量，且每次均需要对吸水量进行称重，煤气中除了水还有其他的物质可能会被吸水剂吸附，导致重量增加等，存在较大的误差，且煤气具有一定的危险性，存在泄漏风险，同时由于离线测试，存在一定的滞后性，且无法实时反映出管网煤气的水含量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中在测量煤气中含水量时直接采用人工测量吸湿重量导致误差较大，且测试结果存在一定滞后性的缺陷，从而提出了一种煤气含水量在线检测系统及方法。该系统包括煤气检测单元和除水单元，分别在本专利技术所述系统的煤气输入口和煤气输出口设置所述煤气检测单元，所述煤气检测单元用于检测输入以及输出煤气的温度、压力和流量，所述除水单元用于脱除输入煤气中的水分，并将脱除水分的煤气输出，根据输入以及输出煤气的温度、压力和流量分别计算输入煤气中的含水量。本专利技术所述系统在使用过程中无需计量煤气脱除的水的量，仅通过测量装置测量进出口的温度、压力和流量即可计算出煤气中的实时含水量，该测量结果相较于直接测量煤气的含水量更加精准，同时该系统可实现对煤气中的机械水、全水含量进行实时监测。
2、本专利技术第一方面提出了一种煤气含水量在线检测系统，该系统包括除水单元和煤气检测单元，所述除水单元用于脱除煤气中的水分；所述煤气检测单元用于检测除水前及除水后煤气的温度、压力及流量，并根据除水前及除水后煤气的温度、压力及流量计算得到煤气中机械水含量，其计算公式如下所示：
3、
4、式中，ws为煤气中机械水含量，g/nm3；t1为除水前煤气的温度，℃；p1为除水前煤气的压力，pa；q1为除水前煤气的流量，m3/h；t2为除水后煤气的温度，℃；p2为除水后煤气的压力，pa；q2为除水后煤气的流量，m3/h；wt1为t1时煤气中的饱和水含量，g/m3；wt2为t2时煤气中的饱和水含量，g/m3；br为当地大气压力，pa。
5、优选地，所述煤气检测单元还包括根据除水前及除水后煤气的温度、压力及流量计算得到煤气中全水含水量，其计算公式如下所示：
6、
7、式中，wq为煤气中全水含量，g/nm3；ws为煤气中机械水含量，g/nm3；t1为除水前煤气的温度，℃；p1为除水前煤气的压力，pa；q1为除水前煤气的流量，m3/h；t2为除水后煤气的温度，℃；p2为除水后煤气的压力，pa；q2为除水后煤气的流量，m3/h；wt1为t1时煤气中的饱和水含量，g/m3；wt2为t2时煤气中的饱和水含量，g/m3；br为当地大气压力，pa。
8、优选地，所述除水单元包括沿着煤气流向依次设置的冷凝模块和干燥模块，所述冷凝模块用于对输入的煤气进行冷凝脱水，所述干燥模块用于对冷凝脱水后的煤气进行干燥脱水；所述煤气检测单元包括第一煤气检测模块和第二煤气检测模块，所述第一煤气检测模块位于煤气入口与所述冷凝模块的连接管道之间，所述第一煤气检测模块用于检测除水前煤气的温度、压力及流量；所述第二煤气检测模块位于所述干燥模块与煤气出口的连接管道之间，所述第二煤气检测模块用于检测除水后煤气的温度、压力及流量。
9、更优选地，所述冷凝模块包括电制冷管和若干级依次连通的冷凝装置；所述干燥模块包括若干个相互独立的干燥装置；所述第一煤气检测模块包括沿着煤气流向依次设置的第一压力测量装置、第一温度测量装置和第一流量测量装置，所述第二煤气检测模块包括沿着煤气流向依次设置的第二压力测量装置、第二温度测量装置和第二流量测量装置；所述第一流量测量装置与若干级依次连通的冷凝装置中第一级冷凝装置连通，所述第一流量测量装置与第一级冷凝装置连通的煤气管道外包裹有电制冷管；若干级依次连通的冷凝装置中最后一级冷凝装置分别与若干个相互独立的干燥装置连通，且最后一级冷凝装置与所述干燥装置连通的煤气管道外包裹有电制冷管。
10、进一步优选地，所述干燥装置包括沿着煤气流向依次连通的干燥罐和水分指示管；所述最后一级冷凝装置分别与若干个相互独立的干燥装置中的每个干燥罐连通，所述第二压力测量装置分别与若干个相互独立的干燥装置中的每个水分指示管连通；所述最后一级冷凝装置与每个干燥罐连通的煤气管道上均设置有第一阀门，所述第一阀门用于控制冷凝脱水后的煤气进入所述干燥罐内；所述第二压力测量装置与每个水分指示管的煤气管道上均设置有第二阀门，所述第二阀门用于控制干燥脱水后的煤气进入所述第二压力测量装置中进行检测。
11、更进一步优选地，该系统还包括再生单元，所述再生单元包括氮气瓶、气体加热器和再生气出口；所述气体加热器将来自所述氮气瓶中的氮气进行加热，并将加热后的氮气输送至所述干燥罐内，利用加热后的氮气对所述干燥罐中的干燥剂进行除水再生，除水再生产生的再生气经过所述水分指示管从所述再生气出口排出；所述氮气瓶与气体加热器连接的氮气管路上设置有第三阀门，所述气体加热器与所述干燥罐连接的氮气管路上设置有第四阀门，所述水分指示管与再生气出口的连接管道上设置有第五阀门。
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【技术保护点】
1.一种煤气含水量在线检测系统，其特征在于，该系统包括除水单元和煤气检测单元，所述除水单元用于脱除煤气中的水分；
2.根据权利要求1所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述煤气检测单元还包括根据除水前及除水后煤气的温度、压力及流量计算得到煤气中全水含水量，其计算公式如下所示：
3.根据权利要求1所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述除水单元包括沿着煤气流向依次设置的冷凝模块(1)和干燥模块(2)，所述冷凝模块(1)用于对输入的煤气进行冷凝脱水，所述干燥模块(2)用于对冷凝脱水后的煤气进行干燥脱水；
4.根据权利要求3所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述冷凝模块(1)包括电制冷管(11)和若干级依次连通的冷凝装置(12)；所述干燥模块(2)包括若干个相互独立的干燥装置(21)；
5.根据权利要求4所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述干燥装置(21)包括沿着煤气流向依次连通的干燥罐(211)和水分指示管(212)；
6.根据权利要求5所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，该系统还包括再生
7.根据权利要求6所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，该系统还包括检测器(7)、控制器(8)、第六阀门(56)和第七阀门(57)；
8.根据权利要求4所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述冷凝装置(12)包括水槽(121)、收集漏斗(122)和盘管(123)；
9.一种按照权利要求1～8中任意一项所述系统的煤气含水量在线检测方法，其特征在于，该方法包括：利用煤气检测单元测量除水前煤气的温度、压力及流量，将煤气通入除水单元中进行除水，再利用煤气检测单元测量除水后煤气的温度、压力及流量，并根据除水前及除水后煤气的温度、压力及流量计算得到煤气中机械水含量，其计算公式如下所示：
10.根据权利要求9所述的，其特征在于，该方法还包括根据除水前及除水后煤气的温度、压力及流量计算得到煤气中全水含水量，其计算公式如下所示：
...【技术特征摘要】
1.一种煤气含水量在线检测系统，其特征在于，该系统包括除水单元和煤气检测单元，所述除水单元用于脱除煤气中的水分；
2.根据权利要求1所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述煤气检测单元还包括根据除水前及除水后煤气的温度、压力及流量计算得到煤气中全水含水量，其计算公式如下所示：
3.根据权利要求1所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述除水单元包括沿着煤气流向依次设置的冷凝模块(1)和干燥模块(2)，所述冷凝模块(1)用于对输入的煤气进行冷凝脱水，所述干燥模块(2)用于对冷凝脱水后的煤气进行干燥脱水；
4.根据权利要求3所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述冷凝模块(1)包括电制冷管(11)和若干级依次连通的冷凝装置(12)；所述干燥模块(2)包括若干个相互独立的干燥装置(21)；
5.根据权利要求4所述的煤气含水量在线检测系统，其特征在于，所述干燥装置(21)包括沿着煤气流向依次连通的干燥罐(211)和水分指示管(212)；
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹欣川洲，唐嘉瑞，刘自民，邱全山，程黄根，刘立新，张佳琪，胡萍，黄琼玲，郁雷，程峰，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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