CN219328703U - 检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，包括：废锅、冷凝装置、不凝气收集瓶及冷凝液收集瓶。废锅的蒸汽出口与冷凝装置的废锅蒸汽进口连通，冷凝装置的废锅蒸汽出口与不凝气收集瓶的进气管连通，不凝气收集瓶的出水管与冷凝液收集瓶的进口通过液体溢流管连通，冷凝液收集瓶还连接有通气管。废锅设置有温度传感器和压力传感器。不凝气收集瓶的侧壁带有刻度，且在使用前充满清水。冷凝液收集瓶的侧壁带有刻度，且体积恒定。本申请实现了废锅蒸汽中不凝气含量的高效定量检测，延长了废锅的使用寿命，有利于废锅安全稳定运行。
Description
技术领域
本申请涉及废锅蒸汽和蒸汽管网运行技术领域，尤其涉及一种检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置。
背景技术
化工企业中，存在气体和蒸汽的换热过程，化工厂废锅就是常见的换热器。废锅即废热锅炉，是指利用工业生产过程中的余热来生产蒸汽的锅炉。它属于一种高温、高压的换热器。废热锅炉也叫余热锅炉，利用各种高温废气对水进行加热，产生蒸汽或热水，再利用所产生的蒸汽或热水达到余热再利用的目的。
现有工艺气中存在大量的不凝气体，若废热锅炉泄漏将存在工艺气泄漏入废热锅炉内，与所产蒸汽形成蒸汽混合气。废热锅炉一旦泄漏，若没有及时发现或检测到，不仅影响蒸汽相关设备的稳定运行，增加检修及停产的工作量，造成资源浪费，还可能导致安全事故。
为保证换热效果及设备的安全使用，废锅需要保持完好，避免内漏，需要对废锅进行定期的检查。目前常用的方法是冷却蒸汽，再通过观察蒸汽冷凝液气泡频率判断泄露情况，该方法是通过目测观察实现，适用于做定性分析，难以实现定量的判定。
实用新型内容
本申请提供一种检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，用以解决背景技术中提到的上述问题。
本申请提供一种检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，包括：废锅、冷凝装置、不凝气收集瓶及冷凝液收集瓶。
废锅的蒸汽出口与冷凝装置的废锅蒸汽进口连通，冷凝装置的废锅蒸汽出口与不凝气收集瓶的进气管连通，不凝气收集瓶的出水管与冷凝液收集瓶的进口通过液体溢流管连通，冷凝液收集瓶还连接有通气管。
废锅设置有温度传感器和压力传感器。
不凝气收集瓶的侧壁带有刻度，且在使用前充满清水。
冷凝液收集瓶的侧壁带有刻度，且体积恒定。
可选的，进气管通入不凝气收集瓶的底部，出水管的底部高于进气管的底部，且低于不凝气收集瓶的顶端刻度。
可选的，出水管的底部高于进气管的底部距离为不凝气收集瓶高度的1/3-1/2。
出水管的底部与不凝气收集瓶的顶端距离为不凝气收集瓶高度的1/3以上。
可选的，液体溢流管的出口端伸入冷凝液收集瓶的底部。
可选的，不凝气收集瓶连接有第一液位传感器，冷凝液收集瓶连接有第二液位传感器。控制装置还与温度传感器和压力传感器电连接。
可选的，第一液位传感器和第二液位传感器均与控制装置电连接。
可选的，控制装置还连接有报警单元。
可选的，冷凝液收集瓶串联有多个，多个冷凝液收集瓶通过液体溢流管连通，液体溢流管的进口端位于冷凝液收集瓶的顶部。
本申请提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，实现了废锅蒸汽中不凝气含量的高效定量检测，相比于现有技术，具有如下有益效果：
(1)通过冷凝装置将废锅蒸汽进行冷凝，降低了后续不凝气收集瓶的冷凝、分离负荷，同时冷凝后的废锅蒸汽的体积便于读数。冷凝后的废锅蒸汽输至不凝气收集瓶中，废锅蒸汽在不凝气收集瓶内完成进一步冷凝，同时冷凝成水的废锅蒸汽与不凝气进行气液分离，冷凝液收集瓶内溢流的冷凝液的体积即为废锅蒸汽的体积，滞留于不凝气收集瓶内上部的气体体积为不凝气的体积，并通过简单计算得出废锅蒸汽中不凝气的含量，达到有效检测的目的。
(2)出水管的底部高于进气管的底部距离为不凝气收集瓶高度的1/3-1/2，出水管的底部与不凝气收集瓶的顶端距离为不凝气收集瓶高度的1/3以上，有利于冷凝后的废锅蒸汽在不凝气收集瓶中再次冷凝成水，以保证不凝气收集瓶顶部的气体均为不凝气，进而有利于计算结果的准确。出水管高度的设置能够避免不凝气随出水管逸出至冷凝液收集瓶，便于不凝气的定量读取。
(3)且本申请的装置具有设计合理，结构简单，操作方便，检测高效的特点。以便操作人员对废锅的泄露状况进行精确的把控，有利于废锅安全高效运行，也有利于延长废锅的使用寿命，同时有利于保持废锅蒸汽的洁净。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。
图1为本申请一实施例提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置的结构示意图；
图3为本申请再一实施例提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置的结构示意图；
附图标记说明：
1：废锅；
110：温度传感器；
120：压力传感器；
2：冷凝装置；
3：不凝气收集瓶；
310：进气管；
320：出水管；
330：第一液位传感器；
4：冷凝液收集瓶；
410：第二液位传感器；
5：液体溢流管；
6：通气管；
7：控制装置；
8：报警单元。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。
图1为本申请一实施例提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置的结构示意图，如图1所示，本申请提供一种检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，包括：废锅1、冷凝装置2、不凝气收集瓶3及冷凝液收集瓶4。
废锅1的蒸汽出口与冷凝装置2的废锅蒸汽进口连通，冷凝装置2的废锅蒸汽出口与不凝气收集瓶3的进气管310连通，不凝气收集瓶3的出水管320与冷凝液收集瓶4的进口通过液体溢流管5连通，冷凝液收集瓶4还连接有通气管6。
废锅1设置有温度传感器110和压力传感器120。
不凝气收集瓶3的侧壁带有刻度，且在使用前充满清水。
冷凝液收集瓶4的侧壁带有刻度，且体积恒定。
具体地，化工生产中通常利用废锅来回收工艺气的反应热，但是工艺气中可能含有NH3、CO2、H2S、H2、甲烷等气体，废锅在运行过程中可能会发生泄漏的情况，则工艺气中的CO、H2、NH3、CO2、H2S等气体会随蒸汽进入蒸汽管网，从而进入各使用蒸汽的单位，对使用蒸汽的设备造成损害，并影响其使用寿命和安全运行，因此需要实时检测废锅蒸汽中不凝气的含量，以便对废锅进行维修。
将来自废锅1的废锅蒸汽通入冷凝装置2，冷凝装置2为便携且高效的换热器，在冷凝装置2通入冷凝水，废锅蒸汽与冷凝水在冷凝装置2中换热，冷凝装置2的设置，使得废锅蒸汽进行冷凝，降低了后续不凝气收集瓶3的冷凝、分离负荷，同时冷凝后的废锅蒸汽的体积便于读数。通过冷凝装置2冷凝后的废锅蒸汽通过废锅蒸汽出口输至不凝气收集瓶3中，冷凝后的废锅蒸汽中的较轻的不凝气迅速流动到不凝气收集瓶3的顶端，并不断积聚。不凝气收集瓶3中大量冷凝成水的废锅蒸汽和不凝气的进入导致不凝气收集瓶3内的清水溢流，并通过液体溢流管5溢流至冷凝液收集瓶4内。通气管6的设置为了将冷凝液收集瓶4与大气连通，以便平衡压力，便于冷凝液顺利流入冷凝液收集瓶4内。
其中，不凝气收集瓶3内在使用前充满清水，不能留有空隙，以便对不凝气的体积进行读数。冷凝液收集瓶4提前排空，便于对溢流的冷凝液体积进行读数。废锅蒸汽在不凝气收集瓶3内完成进一步冷凝，进而进行气液分离。
滞留于不凝气收集瓶3顶部的不凝气通过刻度读出体积，废锅蒸汽体积以冷凝液收集瓶4液体体积计算，最后通过计算得出蒸汽中不凝气的含量。
通过废锅1设置的温度传感器110和压力传感器120，读取废锅蒸汽压力和废锅内运行温度，将冷凝液收集瓶4内收集的冷凝液换算成废锅运行温度和压力下的蒸汽体积量，收集的不凝气收集瓶3中不凝气体积即为该废锅蒸汽体积内含有的不凝气体积，通过采集到上述数据并计算可得到运行废锅蒸汽内的不凝气的含量比，从而定量的反映废锅的泄漏情况。同时设定不凝气含量的合理范围值，并将计算结果与设定值进行比较，当计算结果大于等于设定值时，需要对废锅进行停车检修，这样设置相比于现有技术中，通过将废锅蒸汽进行冷凝，再将冷凝液通入水中肉眼观察气泡的频率和大小来判断废锅泄露情况，这样仅凭人员肉眼观察和经验总结，适用于定性观察废锅是否泄露，难以准确得知泄露量，增加了停车检修次数，造成资源浪费和降低工厂生产效率。而本申请的方法更加简单方便，通过准确的数值比较，以便操作人员对废锅的泄露状况进行精确的把控，有利于废锅安全高效运行，也有利于延长废锅的使用寿命。同时有利于保持废锅蒸汽的洁净，减少废锅蒸汽因废锅泄露被污染而造成的资源浪费，并有利于后续使用废锅蒸汽的设备的安全稳定运行。具体计算公式如下：
废锅运行温度为t，压力为p的条件下，废锅泄漏量(废锅蒸汽中不凝气含量)检测，若收集不凝气a ml，收集冷凝液b ml，则：
(1)b ml冷凝液的摩尔量为
(2)在温度为t，压力为p下的废锅蒸汽体积为：
(3)废锅蒸汽中不凝气含量(体积比)约为
本申请通过上述方案，实现了废锅蒸汽中不凝气含量的检测，通过冷凝装置将废锅蒸汽进行冷凝，降低了后续不凝气收集瓶的冷凝、分离负荷，同时冷凝后的废锅蒸汽的体积便于读数。冷凝后的废锅蒸汽输至不凝气收集瓶中，冷凝后的废锅蒸汽中的较轻的不凝气迅速流动并不断积聚到不凝气收集瓶的顶端，废锅蒸汽在不凝气收集瓶内完成进一步冷凝，同时冷凝成水的废锅蒸汽与不凝气进行气液分离，不凝气收集瓶中大量冷凝成水的废锅蒸汽和不凝气导致不凝气收集瓶内的清水溢流至冷凝液收集瓶内，冷凝液收集瓶内溢流的冷凝液的体积即为冷凝后废锅蒸汽的体积，滞留于不凝气收集瓶内上部的气体体积为不凝气的体积，并通过简单计算得出废锅蒸汽中不凝气的含量，达到有效检测的目的，且本申请的装置具有设计合理，结构简单，操作方便，检测高效的特点。以便操作人员对废锅的泄露状况进行精确的把控，有利于废锅安全高效运行，也有利于延长废锅的使用寿命，同时有利于保持废锅蒸汽的洁净。
可选的，进气管310通入不凝气收集瓶3的底部，出水管320的底部高于进气管310的底部，且低于不凝气收集瓶3的顶端刻度。
具体地，进气管310通入不凝气收集瓶3的底部，有利于冷凝后的废锅蒸汽在不凝气收集瓶3中再次冷凝成水，以保证不凝气收集瓶3顶部的气体均为不凝气，进而有利于计算结果的准确。出水管320高度的设置能够避免不凝气随出水管320逸出至冷凝液收集瓶4，便于不凝气的定量读取。
可选的，出水管320的底部高于进气管310的底部距离为不凝气收集瓶3高度的1/3-1/2。
出水管320的底部与不凝气收集瓶3的顶端距离为不凝气收集瓶3高度的1/3以上。
具体地，出水管320的底部高度有利于不凝气流动到不凝气收集瓶3顶端，同时避免不凝气随出水管320底部逸出至冷凝液收集瓶4中。
可选的，液体溢流管5的出口端伸入冷凝液收集瓶4的底部。
具体地，这样设置有利于冷凝液的体积刻度的读取，避免冷凝液挂壁、飞溅。且冷凝液收集瓶4容积恒定并在使用前排空，方便体积记载。
图2为本申请另一实施例提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置的结构示意图，如图2所示，可选的，不凝气收集瓶3连接有第一液位传感器330，冷凝液收集瓶4连接有第二液位传感器410。
具体地，第一液位传感器330用于对不凝气收集瓶3的液位V1进行检测，并用不凝气收集瓶3的总体积V总减去第一液位传感器330的检测值V1，即可得出不凝气的体积，第二液位传感器410用于对冷凝液收集瓶4中的液位进行检测，检测值即为冷凝后废锅蒸汽的体积，再根据温度、压力值计算废锅蒸汽的体积，使得体积检测更加准确方便。
如图2所示，可选的，第一液位传感器330和第二液位传感器410均与控制装置7电连接。控制装置7还与温度传感器110和压力传感器120电连接。
具体地，第一液位传感器330、第二液位传感器410、温度传感器110和压力传感器120将检测到的数据信号传输至控制装置7，通过控制装置7接收到的数据信号，根据如下计算公式，可获得废锅蒸汽中的不凝气含量。在具体实现时，可以是工作人员从控制装置7中获取各项数据，然后人为采用如下计算公式进行计算，或者，可以是控制装置7根据接收到的数据信号，采用如下计算公式进行计算。计算完成后，根据不凝气含量数据与设定值进行比较，当计算结果大于等于设定值时，需要对废锅进行停车检修。
具体计算公式如下：
废锅运行温度为t，压力为p的条件下，废锅泄漏量检测，收集不凝气a ml(V总-V1)，收集冷凝液b ml，则：
(1)b ml冷凝液的摩尔量为
(2)在温度为t，压力为p下的废锅蒸汽体积为：
(3)废锅蒸汽中不凝气含量(体积比)约为
可选的，控制装置7还连接有报警单元8。
具体地，控制装置7的信号输出端还与报警单元8电连接，当计算结果大于等于设定值时，控制装置7控制报警单元8进行报警，提醒操作人员对废锅进行停车检修。
图3为本申请再一实施例提供的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置的结构示意图，如图3所示，可选的，冷凝液收集瓶4串联有多个，多个冷凝液收集瓶4通过液体溢流管5连通，液体溢流管5的进口端位于冷凝液收集瓶4的顶部。
具体地，当不凝气含量较少，则不凝气收集瓶3的不凝气体积较少，导致不凝气收集瓶3中的体积刻度读数不准，进而将读取的不凝气的体积值及采集到的其它各项数据用于计算时，导致废锅蒸汽中不凝气含量的计算结果存在偏差，这样废锅蒸汽中不凝气含量的准确度会有所降低。因此，为了更进一步提高计算结果的准确度，需要使得不凝气收集瓶3中的不凝气体积增加，便于准确读数，但随着不凝气收集瓶3中不凝气体积的增加，同时冷凝的废锅蒸汽也随之增加，进而溢流至冷凝液收集瓶4中的冷凝液也不断增加，因此冷凝液收集瓶4可串联有多个，便于冷凝液的收集。同时通气管6设置在最末端的冷凝液收集瓶4的顶部。废锅蒸汽体积以多个冷凝液收集瓶4液体体积总和计算，这样数据量较大有利于结算结果的准确性。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细举例说明。
本实施例中检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，在具体工作时的运行流程如下：
将来自废锅1的废锅蒸汽通入冷凝装置2，在冷凝装置2通入冷凝水，废锅蒸汽与冷凝水在冷凝装置2中换热。通过冷凝装置2冷凝后的废锅蒸汽通过废锅蒸汽出口输至不凝气收集瓶3中，冷凝后的废锅蒸汽中的较轻的不凝气迅速流动到不凝气收集瓶3的顶端，并不断积聚。不凝气收集瓶3中大量冷凝成水的废锅蒸汽和不凝气导致不凝气收集瓶3内的清水溢流，并通过液体溢流管5溢流至冷凝液收集瓶4内。不凝气收集瓶3连接有第一液位传感器330，冷凝液收集瓶4连接有第二液位传感器410。
其中，不凝气收集瓶3内在使用前充满清水，不能留有空隙，以便对不凝气的体积进行读数。冷凝液收集瓶4提前排空，便于对溢流的冷凝液体积进行读数。
在控制装置7中输入不凝气收集瓶3的总体积V总，第一液位传感器330的数据V1，则滞留于不凝气收集瓶3顶部的不凝气的体积为V总-V1，废锅蒸汽体积以冷凝液收集瓶4液体体积(即第二液位传感器410)计算，最后通过计算得出蒸汽中不凝气的含量。
第一液位传感器330、第二液位传感器410、温度传感器110和压力传感器120将检测到的数据信号传输至控制装置7，控制装置7根据接收到的数据信号计算出废锅蒸汽中的不凝气含量。从而定量的反映废锅的泄漏情况。控制装置7将计算结果与设定值进行比较，当计算结果大于等于设定值时，控制装置7控制报警单元8进行报警，提醒操作人员对废锅进行停车检修。
的具体计算公式如下：
废锅运行温度为t，压力为p的条件下，废锅泄漏量检测，收集不凝气a ml(V总-V1)，收集冷凝液b ml，则：
(1)b ml冷凝液的摩尔量为
(2)在温度为t，压力为p下的废锅蒸汽体积为：
(3)废锅蒸汽中不凝气含量(体积比)约为
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，包括：废锅(1)、冷凝装置(2)、不凝气收集瓶(3)及冷凝液收集瓶(4)；
所述废锅(1)的蒸汽出口与所述冷凝装置(2)的废锅蒸汽进口连通，所述冷凝装置(2)的废锅蒸汽出口与所述不凝气收集瓶(3)的进气管(310)连通，所述不凝气收集瓶(3)的出水管(320)与所述冷凝液收集瓶(4)的进口通过液体溢流管(5)连通，所述冷凝液收集瓶(4)还连接有通气管(6)；
所述废锅(1)设置有温度传感器(110)和压力传感器(120)；
所述不凝气收集瓶(3)的侧壁带有刻度，且在使用前充满清水；
所述冷凝液收集瓶(4)的侧壁带有刻度，且体积恒定。
2.根据权利要求1所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述进气管(310)通入所述不凝气收集瓶(3)的底部，所述出水管(320)的底部高于所述进气管(310)的底部，且低于所述不凝气收集瓶(3)的顶端刻度。
3.根据权利要求1所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述出水管(320)的底部高于所述进气管(310)的底部距离为所述不凝气收集瓶(3)高度的1/3-1/2；
所述出水管(320)的底部与所述不凝气收集瓶(3)的顶端距离为所述不凝气收集瓶(3)高度的1/3以上。
4.根据权利要求1所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述液体溢流管(5)的出口端伸入所述冷凝液收集瓶(4)的底部。
5.根据权利要求1所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述不凝气收集瓶(3)连接有第一液位传感器(330)，所述冷凝液收集瓶(4)连接有第二液位传感器(410)。
6.根据权利要求5所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述第一液位传感器(330)和所述第二液位传感器(410)均与控制装置(7)电连接；
所述控制装置(7)还与所述温度传感器(110)和所述压力传感器(120)电连接。
7.根据权利要求6所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述控制装置(7)还连接有报警单元(8)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的检测废锅蒸汽中不凝气含量的装置，其特征在于，所述冷凝液收集瓶(4)串联有多个，多个所述冷凝液收集瓶(4)通过所述液体溢流管(5)连通，所述液体溢流管(5)的进口端位于所述冷凝液收集瓶(4)的顶部。
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| CN119178694A (zh) * | 2024-09-24 | 2024-12-24 | 中核(西藏)能源发展有限公司 | 一种用于高温地热流体不凝结气体测量的装置和方法 |
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2023
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119178694A (zh) * | 2024-09-24 | 2024-12-24 | 中核(西藏)能源发展有限公司 | 一种用于高温地热流体不凝结气体测量的装置和方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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