氣體分析儀應(yīng)用培訓(xùn)

1、氣體分析儀應(yīng)用培訓(xùn)第1頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四達(dá)到的目的第2頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四課程簡(jiǎn)介水泥廠氣體分析儀的應(yīng)用窯尾煙室氣體與燃燒的關(guān)系高溫氣體分析儀安裝要求高溫氣體分析儀技術(shù)氣體分析儀的維護(hù)第3頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四12345/6標(biāo)準(zhǔn)配置是8臺(tái)工藝設(shè)備保護(hù)指導(dǎo)窯操作排放監(jiān)控781.0水泥廠氣體分析儀配置第4頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(hù)和漏風(fēng)檢測(cè)煤磨安全操作的氧量限值: 褐煤: 10 % O2 無(wú)煙煤: 12 % O2 預(yù)

2、熱器抽取的氣體大多被用于磨煤機(jī)的惰性氣體。 推薦：要連續(xù)測(cè)量 ：氧O2濃度 一氧化碳CO濃度。 有時(shí)，熟料冷卻器的氣體也用于磨煤機(jī)，這時(shí)只需測(cè)量CO濃度。煤粉倉(cāng)需檢測(cè)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(fēng)的混入時(shí)間,也可減少火焰中NOX量并降低火焰峰值溫度.NOX高,預(yù)示窯內(nèi)燃燒充分,火焰溫度高,理論上窯內(nèi)的NOX越高越好.第11頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四2.1熱能消耗計(jì)算熱能消耗增加與氧含量的函數(shù)經(jīng)驗(yàn)法則：氧量增加1% 導(dǎo)致3%熱耗增加 3600t coal/year3.03 MJ/Cli第12頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)

3、40分，星期四2.2熱能消耗經(jīng)驗(yàn)值熟料熱耗與CO濃度的函數(shù)關(guān)系經(jīng)驗(yàn)法則：CO增高1000PPM導(dǎo)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(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(gè)復(fù)雜的材料轉(zhuǎn)換過(guò)程，為了保障熟料質(zhì)量操作中空氣總是過(guò)量的。在窯尾的氧和一氧化碳的濃度是控制質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。預(yù)分解窯的最佳的氧含量為1.5%-2.5%第14頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四2.5燃燒關(guān)系NOX與溫度的關(guān)系燃燒效率曲線8001500

4、第15頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(zhì)量 C.保障計(jì)算機(jī)控制預(yù)期的目的和 效果,實(shí)現(xiàn)窯的最佳控制.窯尾氣體分析的測(cè)量組份 CO 燃燒控制 O2 燃燒控制 NO 熱力條件 第16頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(fèi).氧化氮值的變化反映燒成帶的熱力狀況.生產(chǎn)高質(zhì)量的熟料必須在燒成帶內(nèi)有一定量的過(guò)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(gè)日產(chǎn)1500噸熟料的燃

5、油窯系統(tǒng)，如果氧含量超出最佳值1個(gè)百分點(diǎn)，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(wàn)元第17頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四窯尾測(cè)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(guān)，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(guān)，如右圖。NO的含量火焰溫度游離鈣的含量第18頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(guò)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(guò)程生成的氮氧化物中：NO占90%左右，其余為NO2。第19頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四2.6.1 燃料燃燒過(guò)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?dú)庠诟邷叵卵趸傻腘Ox2、快速型NOx（Prompt NOx）： 它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH等反應(yīng)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(guò)程中熱分解而又接著氧化而生成的NOx 第20頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星

7、期四煤燃燒過(guò)程中的氮氧化物煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)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(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四煤燃燒過(guò)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(guān)系很大，在溫度足夠高時(shí)，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(guò)程中的生成量很小第22頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四3.0安裝要求俯視圖側(cè)視圖正視圖從窯尾向窯內(nèi)看采樣管采樣頭氣體流向

8、旋轉(zhuǎn)方向采樣點(diǎn)位置第一象限留出5米伸縮空間過(guò)窯尾密封0.5米第23頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四窯內(nèi)的原料探頭頂部的安裝區(qū)域失真氣體密封圈內(nèi)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(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四2022/9/21安裝及保護(hù)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(dǎo)管4”從上面看探頭頂部超過(guò)密封圈最大300mm (窯內(nèi)); 盡可能避免0301. 高溫安裝法蘭導(dǎo)管(耐熱管: 1200 x 180 mm), 長(zhǎng)1.2米 2. 探頭外面的長(zhǎng)度: 0.2 - 0.4米 (正常) 3. 安裝法蘭的直徑: 280 mm, 8 個(gè)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(dǎo)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(dǎo)管上 7. 導(dǎo)管盡量避免下料的沖出 8. 沒(méi)被保護(hù)的探頭: 探頭頂部(留最少)*水平和垂直的距離500mm第26頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日

10、，7點(diǎn)40分，星期四2022/9/21避免錯(cuò)誤當(dāng)安裝PP1160高溫探頭 下料斜管旋窯在這個(gè)區(qū)域沒(méi)有保護(hù)的探頭,下料可能落在探頭管的上面法蘭保護(hù)導(dǎo)管 (澆鑄在角落里和包埋在弓形窯內(nèi))弓窯在弓窯下面沒(méi)有保護(hù)的探頭管 !弓窯安裝保護(hù)導(dǎo)管探頭避免探頭管在窯內(nèi)位置 !密封圈在弓窯下面沒(méi)有保護(hù)導(dǎo)管!生料0*角度 30 - 60 距離 500 mm 從上面看第27頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四3.1安裝要求北方地區(qū)配置：油冷卻，電動(dòng)馬達(dá)第28頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(yù)處理探測(cè)器3.1.2 CPU4.1.1

11、 CO探測(cè)器4.1.2 NOX探測(cè)器4.1.3 O2傳感器4.1.4 控制.診斷計(jì)算.處理和校驗(yàn)零點(diǎn)校驗(yàn)量程校驗(yàn)采樣裝置伴熱導(dǎo)氣管預(yù)處理采樣頭過(guò)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(guò)濾采樣管冷卻4.0高溫氣體分析儀的組成框圖第29頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四第30頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四4.2探頭原理進(jìn)油口出油口樣氣出口樣氣入口煙室探頭長(zhǎng)度一般3M樣氣入口進(jìn)油出油第31頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四4.3探頭清洗示意圖外吹內(nèi)吹樣氣出口工業(yè)樣氣入口(取樣探頭)過(guò)濾裝置結(jié)構(gòu)示意圖第32頁(yè)，共54頁(yè)

12、，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四4.4探頭清洗示意圖內(nèi)吹(取樣探頭)過(guò)濾裝置內(nèi)吹示意圖第33頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四4.5探頭清洗示意圖外吹(取樣探頭)過(guò)濾裝置外吹示意圖第34頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四4.6過(guò)濾器(取樣探頭)過(guò)濾器工作原理圖過(guò)濾精度%：3m/99.99%、0.5m/99.8%、 0.3m/99.6%第35頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四4.7氣體分析儀的工作原理經(jīng)過(guò)采樣系統(tǒng)預(yù)處理的低溫?zé)o水無(wú)粉塵樣氣被引入分析系統(tǒng),對(duì)樣氣成份(CO,O2,NOX)進(jìn)行分析,分析結(jié)果以模擬信號(hào)或數(shù)字

13、信號(hào)送出顯示或控制.目前流行的分析方法是: O2 順磁氧；電化學(xué)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(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四OXYMAT 6 型氧分析儀的工作原理示意圖第37頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(lái)測(cè)量O2 濃度的。在不均勻磁場(chǎng)中，氧分子由于其順磁性，會(huì)朝磁場(chǎng)增強(qiáng)方向移動(dòng)。當(dāng)不同氧氣濃度的二種氣體在同一磁場(chǎng)相遇時(shí)，他們之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力差。第38頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日

14、，7點(diǎn)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(jīng)過(guò)兩個(gè)參比氣通道(3) 進(jìn)入樣氣室(6)。其中一路參比氣在磁場(chǎng)區(qū)域(7) 和樣氣相遇。因這兩個(gè)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(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。微流量傳感器中有兩個(gè)被加熱到大約120 C 的鎳格柵，這兩個(gè)鎳格柵和兩個(gè)補(bǔ)充電阻形成惠斯通電橋。變化的氣流導(dǎo)致鎳格柵的電阻發(fā)生變化。這使電橋產(chǎn)生偏移。該偏移值大小決定于樣氣中的氧氣濃度。第39頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(dǎo)率、比熱和樣氣的內(nèi)部摩擦對(duì)測(cè)量結(jié)果都不產(chǎn)生任何影響，同時(shí)，這也避免了樣氣對(duì)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(guò)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度(8)，使得微流量傳感器上的背景氣流不被檢測(cè)。儀器擺放的方向因而對(duì)測(cè)量也無(wú)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(yīng)時(shí)間非常短，從而微流量傳感器響應(yīng)迅速。第40頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四由于在測(cè)量地點(diǎn)存在振動(dòng)并可能因此產(chǎn)生測(cè)量誤差 ( 噪音)。所以可額外增加一個(gè)傳感器 (10) 來(lái)作為振動(dòng)傳感器。該傳感器中不通過(guò)氣體，其信號(hào)可用來(lái)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。

16、如果樣氣密度和參比氣密度偏差超過(guò)參比氣密度的50%，則用于補(bǔ)償?shù)奈⒘髁總鞲衅?(10)也必須象用于測(cè)量的微流量傳感器 (4)那樣使用參比氣進(jìn)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(shù)測(cè)量任務(wù)都需要一個(gè)恰當(dāng)?shù)臍忸A(yù)處理過(guò)程的原因。第41頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四ULTRAMAT 6，測(cè)量原理圖第42頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四ULTRAMAT/OXYMAT 6 氣體分析儀測(cè)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(cè)氣室和光耦合器來(lái)測(cè)量氣體。測(cè)量原理

17、基于分子特定的紅外光吸收波段。對(duì)于不同氣體，雖然其吸收波長(zhǎng)各不相同，但也可能有部分重疊。這導(dǎo)致產(chǎn)生交叉干擾第43頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四ULTRAMAT 6 通道采用以下措施來(lái)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(cè)氣室 必要時(shí)可使用濾光片 第44頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四右圖出示了分析儀的測(cè)量原理：一個(gè)紅外光源(1)被加熱到約700 C。光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)分光器（3）被分成兩路相等的光束（測(cè)量光束和參比光束） 。紅外光源可左右移動(dòng)以平衡光路系統(tǒng)。分光器同時(shí)也起到濾波氣室的作用。參比光束通過(guò)充滿N2 （

18、非吸收紅外光氣體的參比氣室(8)，然后未經(jīng)衰減的到達(dá)右側(cè)檢測(cè)器(11)。測(cè)量光束通過(guò)流動(dòng)著樣氣的測(cè)量氣室（7），并根據(jù)樣氣濃度的不同而產(chǎn)生或多或少的衰減后到達(dá)左側(cè)檢測(cè)器(10)。檢測(cè)氣室內(nèi)充滿了特定濃度的待測(cè)氣體組分。檢測(cè)氣室被設(shè)計(jì)成雙層檢測(cè)氣室。光譜吸收波段的中間位置的光優(yōu)先被上層檢測(cè)氣室吸收，邊緣波段的光幾乎同樣程度地被上層檢測(cè)氣室和下層檢測(cè)氣室吸收。上層檢測(cè)氣室和下層檢測(cè)氣室通過(guò)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(zhǎng)了下層檢測(cè)氣室的光程長(zhǎng)度。改變光耦合器旋桿的位置(14) 可以改變下層檢測(cè)氣室的紅外吸收。因此，最大限度減少某個(gè)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(zhuǎn)，交替地、周期性地?cái)財(cái)鄡墒饩€。如果在測(cè)量氣室有紅外光被吸收，那么就將有一個(gè)脈沖氣流被微流量傳感器(12) 轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。微流量傳感器中有兩個(gè)被加熱到大約120C 的鎳格柵，這兩個(gè)鎳格柵和兩個(gè)補(bǔ)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(dǎo)致電阻發(fā)生變化。這使電橋產(chǎn)生補(bǔ)償。該補(bǔ)償數(shù)值大小決定于樣氣濃度的大小。第45頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四注：樣氣進(jìn)入時(shí)必須不含灰塵，同時(shí)還應(yīng)避免在測(cè)量氣室中出現(xiàn)水汽凝結(jié)，這也是為什么大多數(shù)測(cè)量任務(wù)都需要樣氣預(yù)處理的原因。分析儀的外界氣體，在很大范圍內(nèi)，不含高濃度的被測(cè)組分

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

21、3).如有必要，可以用數(shù)字鍵，ENTER改變顯示的測(cè)試氣體濃度(4).當(dāng)采樣值指示穩(wěn)定時(shí)，按ENTER鍵初始化量程標(biāo)定(5).按ENTER鍵接受標(biāo)定結(jié)果 按REPEAT*標(biāo)定（返回到第三步） 按Back鍵拒絕標(biāo)定（返回到第四步） 按Meas拒絕標(biāo)定（返回到測(cè)量值讀出）(6).或用Cells進(jìn)行量程標(biāo)定第48頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)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(bào)警，如有，則根據(jù)報(bào)警信息提示查找并處理故障，并注意及時(shí)對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行復(fù)位。2. 檢查氣體分析儀各種數(shù)據(jù)是否正常，如不正常就要進(jìn)行檢查及相應(yīng)調(diào)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