水泥窯高溫氣體分析儀培訓(xùn)

PP1160型高溫探頭成套裝置簡介1.使用目的1）燃燒控制（測量CO、O2的含量）降低成本、節(jié)約能源水泥廠成本消耗：能源占50-60%左右 原料占40%左右一個(gè)日產(chǎn)1500噸熟料的燃油窯系統(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x3元/升x365天=262萬元燃燒效率曲線圖現(xiàn)在是1頁\一共有58頁\編輯于星期三實(shí)際能源消耗COO2%λ空氣缺少最佳燃燒點(diǎn)空氣過剩燃燒效率曲線圖能源消耗現(xiàn)在是2頁\一共有58頁\編輯于星期三2）監(jiān)控窯內(nèi)溫度（測量NO的含量）

熟料質(zhì)量主要取決于燒成帶狀況穩(wěn)定于否，燒成帶的溫度至關(guān)重要,連續(xù)、快速（滯后時(shí)間≤2min）指示溫度趨勢（并非準(zhǔn)確值），從而及時(shí)修正以免窯溫度失控。是否修正相應(yīng)的溫度帶，必須通過研究熟料質(zhì)量來確定。NO與溫度關(guān)系曲線圖現(xiàn)在是3頁\一共有58頁\編輯于星期三NOΔNOΔT[NOX]=f(T)NOX與溫度關(guān)系曲線圖現(xiàn)在是4頁\一共有58頁\編輯于星期三3）提高水泥質(zhì)量（測量SO2的含量）具稱國內(nèi)目前尚無此應(yīng)用技術(shù)（SO2<1%）現(xiàn)在是5頁\一共有58頁\編輯于星期三水泥生產(chǎn)流程P

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rCoolerCoalmillRawmillFilterE-FilterCoalbinDustcleaningRotarykilnRohmehlSecondaryfuel1_O2-CO-NO2_COO23_O2-CO4_O2-CO7O2CO6O2SO2CONOx5_COKilncoolerKalcinatorH2OCementmillGypsum+AdditiveZementl=100m~1450°C1200t/d水泥旋窯二次燃料冷卻器水泥窯冷卻器水泥磨機(jī)生料磨收塵器煤粉倉收塵器煤磨機(jī)石膏+添加劑現(xiàn)在是6頁\一共有58頁\編輯于星期三PS過程分析成套系統(tǒng)基本組成

培訓(xùn)教程樣品取樣裝置及伴熱管線取樣回路控制預(yù)處理系統(tǒng)校準(zhǔn)氣路切換樣氣流量監(jiān)控樣氣精過濾及濕度監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)氣分析儀器成套系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)輸出信號(hào)處理及輸出成套系統(tǒng)回路電源控制及可編程序控制器(PLC)控制室尾氣排放探頭吹掃及控制吹掃氣源供給現(xiàn)在是7頁\一共有58頁\編輯于星期三樣品取樣裝置及伴熱管線實(shí)現(xiàn)樣品的連續(xù)采集一般由取樣探頭組合部件組成，帶有過濾器根據(jù)實(shí)際應(yīng)用工況條件(如:取樣點(diǎn)壓力、取樣點(diǎn)溫度、取樣點(diǎn)粉塵粒度和含塵量、樣品氣腐蝕性、聚合物等)選擇不同的取樣探頭取樣探頭的伴熱采用電伴熱或蒸汽伴熱方式樣品傳輸管道采用電熱帶或蒸汽管道伴熱

培訓(xùn)教程現(xiàn)在是8頁\一共有58頁\編輯于星期三樣品取樣回路控制實(shí)現(xiàn)樣品氣回路的自動(dòng)或手動(dòng)控制對(duì)于需要自動(dòng)定時(shí)切換的取樣回路一般由電磁閥或電動(dòng)閥組等實(shí)現(xiàn)回路控制對(duì)于不需要自動(dòng)切換的取樣回路一般由手動(dòng)截止閥、多路切換閥等實(shí)現(xiàn)回路控制還應(yīng)用在一套系統(tǒng)有多個(gè)取樣點(diǎn)或多套系統(tǒng)有多個(gè)取樣點(diǎn)的交叉切換分析培訓(xùn)教程現(xiàn)在是9頁\一共有58頁\編輯于星期三樣品預(yù)處理系統(tǒng)用來凈化樣品氣，使經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)后的樣品氣能符合分析儀器的要求主要處理的對(duì)象：樣品氣溫度、壓力、水份、粉塵、流量、聚合物和腐蝕性等保證在經(jīng)過預(yù)處理后的樣品氣不發(fā)生量或質(zhì)的變化一般采用物理方法：如：過濾除塵、降溫除濕等培訓(xùn)教程現(xiàn)在是10頁\一共有58頁\編輯于星期三校準(zhǔn)氣路和標(biāo)準(zhǔn)氣用來實(shí)現(xiàn)對(duì)分析儀器所需樣氣回路、校準(zhǔn)氣路的切換和標(biāo)準(zhǔn)氣供給一般用多通路手動(dòng)切換閥完成不同氣路的切換（如：采樣回路、零點(diǎn)校準(zhǔn)回路、量程校準(zhǔn)回路等）；也可通過電磁閥或電動(dòng)組合閥來實(shí)現(xiàn)氣路通道的切換必要時(shí)校準(zhǔn)氣路還要采取降壓或穩(wěn)壓措施標(biāo)準(zhǔn)氣是保證分析儀器準(zhǔn)確度的唯一手段，根據(jù)儀器的使用量程選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)氣，應(yīng)使用在有效期內(nèi)的瓶裝氣，只能是法定部門按法定方法配制的標(biāo)準(zhǔn)氣才可使用培訓(xùn)教程現(xiàn)在是11頁\一共有58頁\編輯于星期三樣氣流量調(diào)節(jié)和監(jiān)控用來實(shí)現(xiàn)對(duì)分析儀器所需樣氣流量大小的調(diào)節(jié)、流量指示和流量監(jiān)控普通型不帶流量監(jiān)控功能報(bào)警型帶有流量監(jiān)控功能（流量低于設(shè)定值時(shí)輸出一對(duì)無源觸點(diǎn)開關(guān)量信號(hào)）與成套系統(tǒng)配套使用時(shí)，開關(guān)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)PLC集中控制，狀態(tài)信號(hào)輸出到控制室培訓(xùn)教程現(xiàn)在是12頁\一共有58頁\編輯于星期三樣氣精過濾和濕度監(jiān)控用來對(duì)進(jìn)入到分析儀器的樣氣進(jìn)行精過濾，除去細(xì)小粉塵，具有樣氣濕度監(jiān)控功能普通型不帶濕度監(jiān)控功能報(bào)警型帶有濕度監(jiān)控功能（當(dāng)樣氣中水份含量較高時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)與成套系統(tǒng)配套使用時(shí)，開關(guān)信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)PLC集中控制，狀態(tài)信號(hào)輸出到控制室

培訓(xùn)教程現(xiàn)在是13頁\一共有58頁\編輯于星期三探頭吹掃和控制對(duì)取樣探頭內(nèi)過濾器進(jìn)行吹掃，去除探頭內(nèi)的粉塵，延長取樣探頭的使用壽命吹掃功能由系統(tǒng)中PLC集中控制相關(guān)電磁閥，自動(dòng)完成吹掃程序，系統(tǒng)一般設(shè)有手動(dòng)功能可隨時(shí)啟動(dòng)吹掃程序吹掃采取脈沖方式，分別對(duì)探頭內(nèi)過濾器和探頭管進(jìn)行吹掃培訓(xùn)教程現(xiàn)在是14頁\一共有58頁\編輯于星期三成套系統(tǒng)電氣控制電源管理和分支電氣回路控制通過可編程序控制器（PLC）完成對(duì)本系統(tǒng)涉及的所有電信號(hào)集中控制，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)與外部的聯(lián)絡(luò)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)（如：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)樣氣水份含量高報(bào)警時(shí)，自動(dòng)切斷樣氣回路，避免分析儀器因進(jìn)水造成損壞）培訓(xùn)教程現(xiàn)在是15頁\一共有58頁\編輯于星期三分析儀器分析儀器是整個(gè)成套系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域、測量組份和用戶要求不同，分析儀器的選擇也不盡相同，同樣的成套系統(tǒng)可以有不同配置的分析儀器，分析儀器本身的技術(shù)參數(shù)在很大程度上決定了成套系統(tǒng)的分析準(zhǔn)確度不同測量原理的分析儀器適合測量不同的氣體組份，但要充分考慮背景氣對(duì)測量組份的干擾培訓(xùn)教程Analyzers現(xiàn)在是16頁\一共有58頁\編輯于星期三自動(dòng)返回裝置培訓(xùn)教程自動(dòng)返回裝置具有手動(dòng)和自動(dòng)功能，確保取樣探頭按PLC設(shè)定程序周期性移入和移出取樣探頭,在緊急情況下(如突然停電等)還可用拉鏈?zhǔn)謩?dòng)移出探頭;具有探頭移入、移出限位控制，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整探頭移入或移出的長度移入限位開關(guān)移出限位開關(guān)移出限位調(diào)整移入限位調(diào)整現(xiàn)在是17頁\一共有58頁\編輯于星期三PP1160型高溫探頭成套系統(tǒng)安裝位置分布圖培訓(xùn)教程應(yīng)急水箱換熱器取樣探頭分析小屋水循環(huán)柜控制柜儀器柜用戶自備補(bǔ)水泵（現(xiàn)場水壓足夠時(shí)可用電磁閥代替）1-1/4鍍鋅鋼管蒸汽膠管水泥旋窯現(xiàn)在是18頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是19頁\一共有58頁\編輯于星期三2.取樣難度

高溫：1200°C高粉塵：2000g/m3腐蝕性：SO2、NOX堿性金屬鹵化物在探頭取樣口上形成結(jié)皮進(jìn)料口片石損壞探頭

現(xiàn)在是20頁\一共有58頁\編輯于星期三3.取樣的三種方式

1)干法（無冷卻水裝置）不能長期承受高溫樣氣變化梯度小CO+O2（T>600°C）——CO22)濕法（水沖洗）分析失真大、噴嘴易堵冷卻水進(jìn)入工藝管道3)干法（循環(huán)冷卻水）冷卻水不接觸樣氣，冷卻水循環(huán)使用，節(jié)能、環(huán)保能長期在高溫下運(yùn)行樣氣溫度變化梯度大現(xiàn)在是21頁\一共有58頁\編輯于星期三4.PP1160型取樣探頭管如何能承受高溫

a.干法水冷卻取樣探頭，實(shí)現(xiàn)取樣管熱保護(hù)（冷卻水溫度60°C，最高85°C，壓力2bar左右）b.采用特制的耐高溫不銹鋼制造，無冷卻水使用極 限溫度1600°Cc.探頭管采用前細(xì)后粗的設(shè)計(jì)方案，增加強(qiáng)度d.定期自動(dòng)移出，防止探頭管結(jié)皮e.樣氣溫度變化梯度大CO+1/2O2——（T>600°C）CO2CO=1%CO=0%O2=2%O2=1.5%CO2=20%CO2=21%

現(xiàn)在是22頁\一共有58頁\編輯于星期三f.探頭管系列長度：1500、2000、2500、3000、g.定期自動(dòng)反吹探頭管，保證氣路暢通h.采用獨(dú)特的樣氣入口，降低粉塵吸入量（見圖）i.探頭管的兩種冷卻方式：

水冷卻

油冷卻經(jīng)濟(jì)、方便成本高、煩瑣不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染易產(chǎn)生污染安全易發(fā)生火災(zāi)也可采用油冷卻易結(jié)皮現(xiàn)在是23頁\一共有58頁\編輯于星期三PP1160高溫探頭管示意圖進(jìn)水口出水口現(xiàn)在是24頁\一共有58頁\編輯于星期三進(jìn)水出水樣氣出口三層探頭管結(jié)構(gòu)、功能示意圖樣氣入口現(xiàn)在是25頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是26頁\一共有58頁\編輯于星期三5.PP1160型高精度過濾器如何過濾粉塵

a.獨(dú)立的氣路接口，過濾粉塵量2000g/Nm3b.可安裝電加熱器伴熱c.快速更換過濾器結(jié)構(gòu)d.采用獨(dú)特的脈沖內(nèi)、外吹掃方式，提高反吹效果e.新型陶瓷過濾器，提高過濾精度（見圖）現(xiàn)在是27頁\一共有58頁\編輯于星期三外吹內(nèi)吹樣氣出口工業(yè)樣氣入口取樣探頭結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)在是28頁\一共有58頁\編輯于星期三內(nèi)吹取樣探頭內(nèi)吹示意圖壓縮空氣>0.3MPa現(xiàn)在是29頁\一共有58頁\編輯于星期三外吹取樣探頭外吹示意圖壓縮空氣>0.3MPa現(xiàn)在是30頁\一共有58頁\編輯于星期三探頭過濾器工作原理圖過濾精度%：3μm/99.99、0.5μm/99.8、0.3μm/99.6現(xiàn)在是31頁\一共有58頁\編輯于星期三各種規(guī)格的高效過濾器現(xiàn)在是32頁\一共有58頁\編輯于星期三6.PP1160型取樣控制柜的作用

a.電器控制與預(yù)處理同裝一個(gè)柜內(nèi)，設(shè)計(jì)緊湊，維護(hù)方便b.PLC可編程序控制器及相關(guān)軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種邏輯控制功能及自動(dòng)操作，使該裝置的自動(dòng)化程度較高c.裝置有故障自診斷功能，大大減小維護(hù)量，裝置實(shí)現(xiàn)16種自動(dòng)報(bào)警

現(xiàn)在是33頁\一共有58頁\編輯于星期三d.有多路狀態(tài)信號(hào)和故障信號(hào)送至控制室e.在供水故障、循環(huán)水溫度高、樣氣負(fù)壓高、應(yīng)急水箱液位低等故障條件下，能實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)報(bào)警和探頭的自動(dòng)移出f.樣氣管道全面防腐現(xiàn)在是34頁\一共有58頁\編輯于星期三7.PP1160型電動(dòng)返回裝置的作用

a.探頭帶電動(dòng)返回裝置，確保探頭的正常維護(hù)與安全運(yùn)行b.電動(dòng)返回裝置有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種功能，給投運(yùn)和維護(hù)帶來更多方便c.返回裝置分正、副導(dǎo)軌，保證探頭在移動(dòng)時(shí)暢通無阻d.探頭的自動(dòng)移出防止探頭結(jié)皮現(xiàn)在是35頁\一共有58頁\編輯于星期三e.反吹的貯氣罐和電磁閥安裝在電動(dòng)返回裝置上，使反吹效果達(dá)到最佳f.探頭移入、移出自動(dòng)限位g.冷卻水管道、樣氣管道、反吹管道及電纜隨探頭管移動(dòng)現(xiàn)在是36頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是37頁\一共有58頁\編輯于星期三8.PP1160型水循環(huán)柜的作用

a.自動(dòng)控制探頭冷卻水的循環(huán)b.水流量計(jì)自動(dòng)監(jiān)控流量并提供“流量低”信號(hào)c.自動(dòng)監(jiān)控進(jìn)、出探頭冷卻水的溫度d.有應(yīng)急水回路，保證系統(tǒng)掉電后40分鐘內(nèi)探頭不損壞e.采用丹麥原裝進(jìn)口醫(yī)用水泵，震動(dòng)小、無泄漏f.循環(huán)冷卻水回路中帶水過濾器g.采用循環(huán)水冷卻不會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢，比油冷更經(jīng)濟(jì)、安全現(xiàn)在是38頁\一共有58頁\編輯于星期三9.PP1160型換熱器、PP1160型應(yīng)急水箱

a.PP1160型換熱器采用風(fēng)冷方式對(duì)冷卻循環(huán)水降溫b.PP1160型應(yīng)急水箱存貯冷卻水1.6m3c.水箱有液位控制、電加熱、溫度控制等功能現(xiàn)在是39頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是40頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是41頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是42頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是43頁\一共有58頁\編輯于星期三現(xiàn)在是44頁\一共有58頁\編輯于星期三PP1160高溫探頭成套系統(tǒng)投運(yùn)培訓(xùn)教程檢查所有管道連接和部件安裝是否完成檢查所有電纜連接是否正確檢查所有管道連接和部件安裝是否正確檢查所有管道連接和部件是否泄漏檢查外部電源電壓是否正確吹掃所有外部連接管道通電靜態(tài)運(yùn)行系統(tǒng),調(diào)整探頭移入和移出限位開關(guān),完成后鎖緊,啟動(dòng)循環(huán)冷卻水程序,如水流量計(jì)指針不穩(wěn)定,是因?yàn)樗軆?nèi)部有空氣,可將連接探頭的兩根蒸汽膠管低處抬高排出空氣,也可多啟動(dòng)兩次循環(huán)水程序,直至水流量指針指示穩(wěn)定并大于2m3/h.(檢查系統(tǒng)控制功能是否正確,對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn))系統(tǒng)運(yùn)態(tài)運(yùn)行(觀察儀器指示值是否與工藝值相符合)檢查原因是否系統(tǒng)投運(yùn)完成(投入正常運(yùn)行)改變工藝后觀察或改變?nèi)犹筋^插入深度(在不影響測量值時(shí),探頭應(yīng)盡可能向外退出完成所有安裝,調(diào)試返回裝置,使探頭移動(dòng)順暢檢查所有電纜連接是否完成檢查外部電源電壓是否正確現(xiàn)在是45頁\一共有58頁\編輯于星期三PP1160高溫探頭成套成功應(yīng)用綜述培訓(xùn)教程正確選擇取樣點(diǎn)是系統(tǒng)成功應(yīng)用的前提(取樣點(diǎn)處有平臺(tái),取樣探頭在窯內(nèi)的位置應(yīng)避開物料沖擊,并盡可能遠(yuǎn)離窯內(nèi)堆積的物料)固定探頭返回裝置時(shí),保證取樣探頭移動(dòng)順暢,反復(fù)手動(dòng)推動(dòng)取樣探頭測試從應(yīng)急水箱至水循環(huán)柜連接的管道應(yīng)采用G1-1/4管道,減少阻力,增加循環(huán)流量,當(dāng)循環(huán)水流量小于2m3/h時(shí),檢查應(yīng)急水回路是否有機(jī)械雜質(zhì)或有空氣當(dāng)取樣探頭端部取樣孔出現(xiàn)異常堵塞時(shí),可改變?nèi)犹筋^位置(移出一段)取樣探頭過濾器出現(xiàn)頻繁堵塞時(shí),檢查壓縮空氣是否含有水、油或粉塵（一般的壓縮空氣需要經(jīng)過可靠的除水、除油和除塵后才能使用）,或通過PLC程序?qū)⒉蓸訒r(shí)間適當(dāng)縮短(采樣一般設(shè)置為7-10min)探頭自動(dòng)移出間隔時(shí)間不宜太長,經(jīng)免取樣探頭結(jié)皮(根據(jù)結(jié)皮情況而定,一般設(shè)置為2-4h自動(dòng)移出一次)使用一段時(shí)間后人為將應(yīng)急水箱儲(chǔ)水更換一次,防止機(jī)械雜質(zhì)堵塞水回路日常巡檢,定期維護(hù)是系統(tǒng)長期正常運(yùn)行的關(guān)鍵現(xiàn)在是46頁\一共有58頁\編輯于星期三分析儀原理紅外線多組分氣體分析（CO2、CO、NO、SO）

當(dāng)紅外光通過待測氣體時(shí),這些氣體分子對(duì)特定波長的紅外光有吸收,其吸收關(guān)系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律。設(shè)入射光是平行光,其強(qiáng)度為I0,出射光的強(qiáng)度為I,氣體介質(zhì)的厚度為L。當(dāng)由氣體介質(zhì)中的分子數(shù)dN的吸收所造成的光強(qiáng)減弱為dI時(shí),根據(jù)朗伯--比爾吸收定律:

dI/I=-KdN，式中K為比例常數(shù)。經(jīng)積分得:lnI=-KN+α

(1)

，

式中:N為吸收氣體介質(zhì)的分子總數(shù);α為積分常數(shù)。顯然有N∝cl,c為氣體濃度。則式(1)可寫成:

I=exp(α)exp(-KN)=exp(α)exp(-μcL)=I0exp(-μcL)

(2)

現(xiàn)在是47頁\一共有58頁\編輯于星期三分析儀原理式(2)表明,光強(qiáng)在氣體介質(zhì)中隨濃度c及厚度L按指數(shù)規(guī)律衰減。吸收系數(shù)取決于氣體特性,各種氣體的吸收系數(shù)μ互不相同。對(duì)同一氣體,μ則隨入射波長而變。若吸收介質(zhì)中含i種吸收氣體,

則式(2)應(yīng)改為:I=I0exp(-l∑μi

ci)

(3)

因此對(duì)于多種混合氣體，為了分析特定組分，應(yīng)該在傳感器或紅外光源前安裝一個(gè)適合分析氣體吸收波長的窄帶濾光片，使傳感器的信號(hào)變化只反映被測氣體濃度變化。

現(xiàn)在是48頁\一共有58頁\編輯于星期三分析儀原理以

CO2分析為例，紅外光源發(fā)射出1-20um的紅外光，通過一定長度的氣室吸收后，經(jīng)過一個(gè)4.26μm波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過4.26um波長紅外光的強(qiáng)度，以此表示CO2氣體的濃度，如果在探測器端放置一種具備四元的探測器，并配備四種不同波長的濾光片，則在一臺(tái)儀器內(nèi)就可以完成對(duì)氣體成分中CO2、CO、SO2、NO的同時(shí)測量

2．3

電化學(xué)O2分析

O2是一個(gè)安全參數(shù)，也是過?？諝庀禂?shù)的一個(gè)重要參數(shù)。本儀器采用了一種長壽命（6年）的電化學(xué)O2傳感器，該傳感器實(shí)際上是一種微型電流發(fā)生器，配合高精度的前置放大電路，直接輸出與濃度對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)入儀器測控系統(tǒng)?，F(xiàn)在是49