氣體分析儀應用培訓

1、氣體分析儀應用培訓第1頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四達到的目的第2頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四課程簡介水泥廠氣體分析儀的應用窯尾煙室氣體與燃燒的關系高溫氣體分析儀安裝要求高溫氣體分析儀技術氣體分析儀的維護第3頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四12345/6標準配置是8臺工藝設備保護指導窯操作排放監(jiān)控781.0水泥廠氣體分析儀配置第4頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四1.1煤磨系統(tǒng)氣體分析 作用：煤磨系統(tǒng)安全保護和漏風檢測煤磨安全操作的氧量限值: 褐煤: 10 % O2 無煙煤: 12 % O2 預

2、熱器抽取的氣體大多被用于磨煤機的惰性氣體。 推薦：要連續(xù)測量 ：氧O2濃度 一氧化碳CO濃度。 有時，熟料冷卻器的氣體也用于磨煤機，這時只需測量CO濃度。煤粉倉需檢測CO濃度 CO濃度推薦中等揮發(fā)份煙煤高揮發(fā)份煙煤.另外控制二次風的混入時間,也可減少火焰中NOX量并降低火焰峰值溫度.NOX高,預示窯內燃燒充分,火焰溫度高,理論上窯內的NOX越高越好.第11頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2.1熱能消耗計算熱能消耗增加與氧含量的函數經驗法則：氧量增加1% 導致3%熱耗增加 3600t coal/year3.03 MJ/Cli第12頁，共54頁，2022年，5月20日，7點

3、40分，星期四2.2熱能消耗經驗值熟料熱耗與CO濃度的函數關系經驗法則：CO增高1000PPM導致0.8%熱能消耗 960t coal/year 熱耗:0.101Kg coal/Cli煤熱值：30 MJ/kg Coal第13頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2.3噴煤管火焰控制一氧化碳(CO)熟料的煅燒是一個復雜的材料轉換過程，為了保障熟料質量操作中空氣總是過量的。在窯尾的氧和一氧化碳的濃度是控制質量的關鍵指標。預分解窯的最佳的氧含量為1.5%-2.5%第14頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2.5燃燒關系NOX與溫度的關系燃燒效率曲線8001500

4、第15頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四一.高溫窯尾氣體分析成套系統(tǒng)基本理論氣體分析的用途 A.將燃料消耗減至最小 B.優(yōu)化熟料質量 C.保障計算機控制預期的目的和 效果,實現(xiàn)窯的最佳控制.窯尾氣體分析的測量組份 CO 燃燒控制 O2 燃燒控制 NO 熱力條件 第16頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四理想燃燒曲線氧和一氧化碳值的變化反映燃燒不足或燃料浪費.氧化氮值的變化反映燒成帶的熱力狀況.生產高質量的熟料必須在燒成帶內有一定量的過剩氧氣;節(jié)能潛力:降低成本、節(jié)約能源 水泥廠成本消耗：能源占5060%左右 原料占40%左右 一個日產1500噸熟料的燃

5、油窯系統(tǒng)，如果氧含量超出最佳值1個百分點，窯系統(tǒng)每天多消耗2400升油。每年多損失：2400升 x 3元/升 x 365天 = 262萬元第17頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四窯尾測量NO的含量用于游離鈣的控制NO的形成不僅與氧氣的含量有關，而且也受火焰溫度影響，如果含氧量基本穩(wěn)定，火焰溫度與窯尾NO濃度相關，如右圖。NO的含量火焰溫度游離鈣的含量第18頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2.6 NOx的形成與分類氮氧化物： NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃燒過程中生成的氮氧化物，幾乎全是NO和NO2。通常把這兩種氮的氧化

6、物稱為NOx。煤炭、天然氣、重油等天然礦物燃料在燃燒過程生成的氮氧化物中：NO占90%左右，其余為NO2。第19頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2.6.1 燃料燃燒過程生成的NOx， 按其形成分類，可分為三種：1、熱力型NOx （Thermal NOx）： 它是空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成的NOx2、快速型NOx（Prompt NOx）： 它是燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成的NOx3、燃料型NOx（Fuel NOx）： 它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又接著氧化而生成的NOx 第20頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星

7、期四煤燃燒過程中的氮氧化物煤燃燒過程中產生的氮氧化物主要是：一氧化氮（NO ，占90%以上）二氧化氮（NO2 ，占510%）氧化二氮（N2O ，只占1%左右）第21頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四煤燃燒過程中的氮氧化物煤粉燃燒所生成的NOx中：燃料型NOx是最主要的，它占NOx總生成量的6080%以上；熱力型NOx的生成和燃燒溫度的關系很大，在溫度足夠高時，熱力型NOx的生成量可占到NOx總量的2030%；快速型NOx在煤燃燒過程中的生成量很小第22頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四3.0安裝要求俯視圖側視圖正視圖從窯尾向窯內看采樣管采樣頭氣體流向

8、旋轉方向采樣點位置第一象限留出5米伸縮空間過窯尾密封0.5米第23頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四窯內的原料探頭頂部的安裝區(qū)域失真氣體密封圈內失真氣體 (探頭頂部一定不能在密封圈)失真氣體原料窯直徑0.1/3Rotary Kiln 旋窯*第24頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四窯密封圈高溫探頭安裝區(qū)域(30-60度)旋窯下料斜面0從上面看6030第25頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四2022/9/21安裝及保護PP1160A高溫探頭 安裝區(qū)域1455688725-30從X方向看密封圈3在縮小比例的X方向看Rotary Kil

9、n旋窯*墻探頭 安裝導管4”從上面看探頭頂部超過密封圈最大300mm (窯內); 盡可能避免0301. 高溫安裝法蘭導管(耐熱管: 1200 x 180 mm), 長1.2米 2. 探頭外面的長度: 0.2 - 0.4米 (正常) 3. 安裝法蘭的直徑: 280 mm, 8 個孔 with 17 mm直徑 4.探頭安裝盡可能地 靠近墻和圓形的窯口 5. 用澆鑄料在法蘭導管的四周澆上厚厚的一層 (至少 50mm); 6. 平滑角度阻止原料堆在法蘭的導管上 7. 導管盡量避免下料的沖出 8. 沒被保護的探頭: 探頭頂部(留最少)*水平和垂直的距離500mm第26頁，共54頁，2022年，5月20日

10、，7點40分，星期四2022/9/21避免錯誤當安裝PP1160高溫探頭 下料斜管旋窯在這個區(qū)域沒有保護的探頭,下料可能落在探頭管的上面法蘭保護導管 (澆鑄在角落里和包埋在弓形窯內)弓窯在弓窯下面沒有保護的探頭管 !弓窯安裝保護導管探頭避免探頭管在窯內位置 !密封圈在弓窯下面沒有保護導管!生料0*角度 30 - 60 距離 500 mm 從上面看第27頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四3.1安裝要求北方地區(qū)配置：油冷卻，電動馬達第28頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四1.高溫氣體分析儀2.1分析儀器2.2采樣和預處理探測器3.1.2 CPU4.1.1

11、 CO探測器4.1.2 NOX探測器4.1.3 O2傳感器4.1.4 控制.診斷計算.處理和校驗零點校驗量程校驗采樣裝置伴熱導氣管預處理采樣頭過濾器控制裝置加熱清吹行走控制制冷,排水加液去酸抽氣,過濾采樣管冷卻4.0高溫氣體分析儀的組成框圖第29頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四第30頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四4.2探頭原理進油口出油口樣氣出口樣氣入口煙室探頭長度一般3M樣氣入口進油出油第31頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四4.3探頭清洗示意圖外吹內吹樣氣出口工業(yè)樣氣入口(取樣探頭)過濾裝置結構示意圖第32頁，共54頁

12、，2022年，5月20日，7點40分，星期四4.4探頭清洗示意圖內吹(取樣探頭)過濾裝置內吹示意圖第33頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四4.5探頭清洗示意圖外吹(取樣探頭)過濾裝置外吹示意圖第34頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四4.6過濾器(取樣探頭)過濾器工作原理圖過濾精度%：3m/99.99%、0.5m/99.8%、 0.3m/99.6%第35頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四4.7氣體分析儀的工作原理經過采樣系統(tǒng)預處理的低溫無水無粉塵樣氣被引入分析系統(tǒng),對樣氣成份(CO,O2,NOX)進行分析,分析結果以模擬信號或數字

13、信號送出顯示或控制.目前流行的分析方法是: O2 順磁氧；電化學方法,如氧化鋯傳感器等 NOX紅外線分析室 CO 紅外線分析室第36頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四OXYMAT 6 型氧分析儀的工作原理示意圖第37頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四氣體分析儀OXYMAT 6工作原理與其它幾乎所有氣體不同，氧氣有順磁性。OXYMAT 6型氧分析儀正是利用了這一原理來測量O2 濃度的。在不均勻磁場中，氧分子由于其順磁性，會朝磁場增強方向移動。當不同氧氣濃度的二種氣體在同一磁場相遇時，他們之間就會產生一個壓力差。第38頁，共54頁，2022年，5月20日

14、，7點40分，星期四在OXYMAT 6 中，這兩種氣體一種是參比氣( N2, O2 或者空氣)(1)， 一種是樣氣(5)。 參比氣經過兩個參比氣通道(3) 進入樣氣室(6)。其中一路參比氣在磁場區(qū)域(7) 和樣氣相遇。因這兩個通道是連通的，所以與氧濃度成正比的壓力差使得兩路參比氣形成氣流。微流量傳感器(4) 感知該氣流并將其轉變?yōu)殡娦盘?。微流量傳感器中有兩個被加熱到大約120 C 的鎳格柵，這兩個鎳格柵和兩個補充電阻形成惠斯通電橋。變化的氣流導致鎳格柵的電阻發(fā)生變化。這使電橋產生偏移。該偏移值大小決定于樣氣中的氧氣濃度。第39頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四微流量傳感器

15、位于參比氣路中，不直接接觸樣氣，所以樣氣的熱導率、比熱和樣氣的內部摩擦對測量結果都不產生任何影響，同時，這也避免了樣氣對微流量傳感器的腐蝕，使得微流量傳感器的抗腐性能大大提高。通過改變磁場強度(8)，使得微流量傳感器上的背景氣流不被檢測。儀器擺放的方向因而對測量也無影響。樣氣室是直接安裝在樣氣路上并且體積很小。OXYMAT 6 響應時間非常短，從而微流量傳感器響應迅速。第40頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四由于在測量地點存在振動并可能因此產生測量誤差 ( 噪音)。所以可額外增加一個傳感器 (10) 來作為振動傳感器。該傳感器中不通過氣體，其信號可用來對測量結果進行補償。

16、如果樣氣密度和參比氣密度偏差超過參比氣密度的50%，則用于補償的微流量傳感器 (10)也必須象用于測量的微流量傳感器 (4)那樣使用參比氣進行吹掃。注：樣氣必須不能含有灰塵，并且氣室中不能存在凝液，這也是為什么大多數測量任務都需要一個恰當的氣預處理過程的原因。第41頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四ULTRAMAT 6，測量原理圖第42頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四ULTRAMAT/OXYMAT 6 氣體分析儀測量原理， ULTRAMAT 通道ULTRAMAT 6 氣體分析儀采用：交替紅外雙光束原理并使用雙層檢測氣室和光耦合器來測量氣體。測量原理

17、基于分子特定的紅外光吸收波段。對于不同氣體，雖然其吸收波長各不相同，但也可能有部分重疊。這導致產生交叉干擾第43頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四ULTRAMAT 6 通道采用以下措施來最大限度的降低這種交叉干擾： 濾波氣室（分光器） 帶有光耦合器的雙層檢測氣室 必要時可使用濾光片 第44頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四右圖出示了分析儀的測量原理：一個紅外光源(1)被加熱到約700 C。光源發(fā)出的光經過分光器（3）被分成兩路相等的光束（測量光束和參比光束） 。紅外光源可左右移動以平衡光路系統(tǒng)。分光器同時也起到濾波氣室的作用。參比光束通過充滿N2 （

18、非吸收紅外光氣體的參比氣室(8)，然后未經衰減的到達右側檢測器(11)。測量光束通過流動著樣氣的測量氣室（7），并根據樣氣濃度的不同而產生或多或少的衰減后到達左側檢測器(10)。檢測氣室內充滿了特定濃度的待測氣體組分。檢測氣室被設計成雙層檢測氣室。光譜吸收波段的中間位置的光優(yōu)先被上層檢測氣室吸收，邊緣波段的光幾乎同樣程度地被上層檢測氣室和下層檢測氣室吸收。上層檢測氣室和下層檢測氣室通過微流量傳感器(12) 連接在一起。這種耦合意味著吸收光譜的帶寬很窄。光耦合器(13) 延長了下層檢測氣室的光程長度。改變光耦合器旋桿的位置(14) 可以改變下層檢測氣室的紅外吸收。因此，最大限度減少某個干擾組分的

19、影響是可能的。斬波器(5) 在分光器和氣室之間旋轉，交替地、周期性地斬斷兩束光線。如果在測量氣室有紅外光被吸收，那么就將有一個脈沖氣流被微流量傳感器(12) 轉換成一個電信號。微流量傳感器中有兩個被加熱到大約120C 的鎳格柵，這兩個鎳格柵和兩個補充電阻形成惠斯通電橋。脈沖氣流加上緊密排列的鎳格柵導致電阻發(fā)生變化。這使電橋產生補償。該補償數值大小決定于樣氣濃度的大小。第45頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四注：樣氣進入時必須不含灰塵，同時還應避免在測量氣室中出現(xiàn)水汽凝結，這也是為什么大多數測量任務都需要樣氣預處理的原因。分析儀的外界氣體，在很大范圍內，不含高濃度的被測組分

20、。第46頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四5.0氣體分析儀標定 手動標定: 選擇手動標定菜單：零點標定：(1).用方向鍵選擇Zero Gas 。 (2).打開零點氣體供給(3).如有必要，可以用數字鍵，ENTER改變顯示的測試氣體濃度(4).當采樣值指示穩(wěn)定時，用ENTER鍵初始化零點標定(5).按ENTER鍵接受標定結果， 按REPEAT*標定（返回到第三步）， 按Back鍵拒絕標定（返回到第四步）， 按Meas拒絕標定（返回到測量值讀出）第47頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四量程標定(1).用方向鍵選擇Span Gas(2).打開量程氣體供給(

21、3).如有必要，可以用數字鍵，ENTER改變顯示的測試氣體濃度(4).當采樣值指示穩(wěn)定時，按ENTER鍵初始化量程標定(5).按ENTER鍵接受標定結果 按REPEAT*標定（返回到第三步） 按Back鍵拒絕標定（返回到第四步） 按Meas拒絕標定（返回到測量值讀出）(6).或用Cells進行量程標定第48頁，共54頁，2022年，5月20日，7點40分，星期四6.0氣體分析儀巡檢操作規(guī)程1. 檢查氣體分析儀工作是否正常，是否有報警，如有，則根據報警信息提示查找并處理故障，并注意及時對報警信息進行復位。2. 檢查氣體分析儀各種數據是否正常，如不正常就要進行檢查及相應調整。 (1).SCC冷凝器溫度： min. : 0, max. :7, specified : 2. (2).樣氣流量： min. : 20l/h, max. : 100l/h， normal : 60l/h. (3).循環(huán)冷卻水壓力： min. : 0.5bar, max. : 2.5bar, specified : 1.5bar (4).循環(huán)冷卻水溫度： min. : 50