一种焦炉烟气检测装置及检测方法与流程

本发明属于冶金焦化生产技术领域，涉及一种焦炉烟气检测装置及方法。

背景技术：

焦化厂焦炉采用的燃料为焦炉煤气和高炉煤气，不定期进行切换，炼焦过程中，会释放出大量硫化物、氮氧化物和烟尘等。加热煤气燃烧后的烟道废气通过烟囱外排大气，其中污染物主要为so2、nox、粉尘颗粒物等。

2012年，我国出台了《炼焦化学工业污染物排放标准》，该标准中，明确规定了“从2015年1月1日起，常规机焦炉烟气中氮氧化物的排放量不超过500mg/m³，二氧化硫的排放量不超过50mg/m³。”新标准对焦炉烟气中的氮氧化物和二氧化硫排放要求更加严格，尤其是在“北上广”等一线城市排放限值氮氧化物不超过150mg/m³，二氧化硫不超过30mg/m³。

出于环保要求以及对环境保护的社会责任，政府部门和焦化厂开始进行焦炉废烟气中氮氧化物和二氧化硫的检测，包括采用各种离线、在线设备监测污染物排放是否达标，但是绝大多数的监测排放装置均安装在焦炉烟气烟囱处，也就是烟气最终汇集排放点，由于焦炉由多蓄热室煤气燃烧组成，因此这并不能准确评价焦炉实际烟气排放情况。另外，也有部分发明装置在焦炉蓄热室烟道处进行烟气测定，如专利“炼焦炉燃烧废气的横向含氧量检测装置(cn201387423y)”、“一种焦炉烟气含氧量与氮氧化物浓度检测系统(cn205280438u)”、“一种检测焦炉炭化室炉墙窜漏的方法(cn106932349u)”，但是焦炉煤气燃烧定期存在换向，致使火道中的燃烧温度发生变化，而焦炉烟气中氮氧化物浓度主要为热力型氮氧化物，随着焦炉烟气温度变化差异较为明显，所以无论是在线还是离线检测设备，最终检测值均为瞬间烟气含量，检测出的焦炉烟气值均会出现最大值和最小值，其中最大值出现在上升气流换向前，最小值出现在下降气流换向前，若是在线监控设备检测数据绘制成二维曲线图会出现带有波峰和波谷的震荡分布情况，如图1所示。

焦炉烟气排放检测结果与检测时间及换向周期存在很大关系。往往会出现在上升气流换向阶段检测结果超标，但是实际焦炉烟气污染物排放量较低，下降气流换向阶段检测结果达标，但是实际焦炉烟气污染物排放较高，并不能准确衡量焦炉烟气排放情况。

技术实现要素：

针对目前现有技术的缺陷，本发明的目的就是提供一种稳定衡量焦炉一定周期内烟气排放情况系统及检测方法，进而更好的评价焦炉烟气排放情况，稳定焦炉烟气气体成分，提高焦炉烟气测量准确性，实现焦炉多个蓄热室烟气排放情况的分析比较，或者多时间阶段焦炉烟气排放情况直接比较，最终通过工艺调整或者设备改造，减少焦炉污染物排放，实现焦炉烟气达标排放。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种焦炉烟气检测装置，其特征在于：包括焦炉蓄热室，焦炉蓄热室通过集气管连接集气泵，集气泵的另一端与气体均匀稳定室，气体均匀稳定室连接有抽真空的真空泵连，气体均匀稳定室还与烟气检测装置通过管路连接；焦炉蓄热室与集气管、集气泵与气体均匀稳定室、气体均匀稳定室与真空泵、气体均匀稳定室与焦炉烟气检测装置之间分别设有阀门。

所述的焦炉烟气检测装置由电气自动控制系统控制。

一种焦炉烟气检测方法，其特征在于：在检测装置和阀门全部处于关闭的开始状态，首先依次打开真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门、真空泵，利用抽气泵对气体均匀稳定室进行抽真空，直至压力指数ξ达到真空值；气体均匀稳定室抽真空压力值在0.1kpa～1kpa，进而依次关闭真空泵、真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门，进一步依次开启集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门、集气管系列阀门、集气泵，开始进行洗气操作，利用集气泵将焦炉烟气抽至气体均匀稳定室内，直至压力指数ξ达到最大压力承受范围值，最大承受压力在1.0kpa～1000kpa，依次关闭集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门、集气管系列阀门，重复进行气体均匀稳定室抽真空、充气操作后，待气体均匀稳定室压力指数ξ再次达到最大压力承受范围值，开启烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门，利用烟气检测装置进行焦炉烟气测量。

所述的压力指数ξ根据以下公式计算：

其中，进口流速υ0、出口流速υ1、进口温度t0、出口温度t1、气体密度ρ、流动时间t、r为理想气体常数8.314j·mol^-1·k^-1，pe＝标准大气压，vm、a、b均为中间过程常数。

所述的焦炉烟气检测方法可以对焦炉蓄热室单个换气周期内的烟气进行测定，也可以对焦炉蓄热室多个换气周期内的烟气进行测定，主要通过集气管道上的阀门和抽气泵进行控制，整个过程均在电气自动控制系统作用下自动完成操作。

本发明的一种焦炉烟气检测装置及方法，稳定焦炉烟气气体成分，提高焦炉烟气测量准确性，实现焦炉多个蓄热室烟气排放情况的分析比较，或者多时间阶段焦炉烟气排放情况比较，改善焦炉烟气检测的评价可比性。

附图说明

图1焦炉烟气检测装置示意图，

图2焦炉烟气检测电气自动控制流程图。

其中，1.焦炉蓄热室；2.集气管系列阀门；3.集气管；4.集气泵；5.集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门；6.气体均匀稳定室；7.真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门；8电气控制系统；9.真空泵；10.烟气检测装置；11烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

实施例1

一种焦炉烟气检测装置是与焦炉蓄热室1连接的包括：集气管系列阀门2，集气管3，抽气泵4，集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5，气体均匀稳定室6，真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7，电气自动控制系统8，真空泵9，烟气检测装置10，烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门11。

所述的焦炉烟气检测装置通过集气管3连接的集气泵4将焦炉蓄热室内的烟气抽至气体均匀稳定室6内，通过集气管3与焦炉蓄热室1连接的集气管上分设系列阀门2，集气泵4的另一端与气体均匀稳定室6连接，并设有集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5；气体均匀稳定室6连接有抽真空的真空泵9，连接的管路上设有真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7，通过真空泵9进行气体均匀稳定室6的抽真空操作；气体均匀稳定室6还与烟气检测装置10通过管路连接，并通过管路上的烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门11进行控制，整套装置均在电气自动控制系统8作用下自动完成操作，如图2所示。

一种焦炉烟气检测方法特征在于在设备和阀门全部处于关闭的开始状态，首先依次打开真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7、真空泵9，利用真空泵9对气体均匀稳定室6进行抽真空，直至压力指数ξ1达到0.5kpa，进而依次关闭真空泵9、真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7，进一步依次开启集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5、集气管系列阀门2、集气泵4，开始进行洗气操作，利用集气泵4将焦炉烟气抽至气体均匀稳定室6内。直至压力指数ξ2达到100kpa，依次关闭集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5、集气管系列阀门2，重复进行气体均匀稳定室6抽真空、充气操作后，待气体均匀稳定室6压力指数ξ2再次达到100kpa，开启烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门11，利用烟气检测装置10进行焦炉烟气测量，电气控制系统控制流程如图2所示。焦炉烟气检测装置在于通过集气泵4将焦炉蓄热室1中的烟气抽入气体收集均匀稳定室6，通过电自动1阀门控制，实现在一定时间内将烟气充满于气体均匀稳定室6最大承压1000kpa范围内。

该实施例是对单个焦炉蓄热室1单个换气周期内的烟气进行测定。

实施例2

一种焦炉烟气检测装置包括焦炉蓄热室1，集气管系列阀门2，集气管3，抽气泵4，集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5，气体均匀稳定室6，真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7，电气自动控制系统8，真空泵9，烟气检测装置10，烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门11。

所述的焦炉烟气检测装置通过集气管3连接的集气泵4将焦炉蓄热室内的烟气抽至气体均匀稳定室6内，通过集气管3与焦炉蓄热室1连接的集气管上分设系列阀门2，集气泵4的另一端与气体均匀稳定室6连接，并设有集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5；气体均匀稳定室6连接有抽真空的真空泵9，连接的管路上设有真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7，通过真空泵9进行气体均匀稳定室6的抽真空操作；气体均匀稳定室6还与烟气检测装置10通过管路连接，并通过管路上的烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门11进行控制，整套装置均在电气自动控制系统8作用下自动完成操作，如图2所示。

一种焦炉烟气检测方法特征在于在设备和阀门全部处于关闭的开始状态，首先依次打开真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7、真空泵9，利用真空泵9对气体均匀稳定室6进行抽真空，直至压力指数ξ1达到0.1kpa，进而依次关闭真空泵9、真空泵与气体均匀稳定室之间的阀门7，进一步依次开启集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5、集气管系列阀门2、集气泵4，开始进行洗气操作，利用集气泵4将焦炉烟气抽至气体均匀稳定室6内。直至压力指数ξ2达到1000kpa，依次关闭集气泵与气体均匀稳定室之间的阀门5、集气管系列阀门2，重复进行气体均匀稳定室6抽真空、充气操作后，待气体均匀稳定室6压力指数ξ2再次达到1000kpa，开启烟气检测装置与气体均匀稳定室之间的阀门11，利用烟气检测装置10进行焦炉烟气测量，电气控制系统控制流程如图2所示。焦炉烟气检测装置在于通过集气泵4将焦炉蓄热室1中的烟气抽入气体收集均匀稳定室6，通过电自动1阀门控制，实现在一定时间内将烟气充满于气体均匀稳定室6最大承压2mp范围内。

该实施例是对整个焦炉蓄热室1的两个换气周期内的烟气进行测定。