气体分析仪应用培训

1、气体分析仪应用培训第1页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四达到的目的第2页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四课程简介水泥厂气体分析仪的应用窑尾烟室气体与燃烧的关系高温气体分析仪安装要求高温气体分析仪技术气体分析仪的维护第3页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四12345/6标准配置是8台工艺设备保护指导窑操作排放监控781.0水泥厂气体分析仪配置第4页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四1.1煤磨系统气体分析 作用：煤磨系统安全保护和漏风检测煤磨安全操作的氧量限值: 褐煤: 10 % O2 无烟煤: 12 % O2 预

2、热器抽取的气体大多被用于磨煤机的惰性气体。 推荐：要连续测量 ：氧O2浓度 一氧化碳CO浓度。 有时，熟料冷却器的气体也用于磨煤机，这时只需测量CO浓度。煤粉仓需检测CO浓度 CO浓度推荐中等挥发份烟煤高挥发份烟煤.另外控制二次风的混入时间,也可减少火焰中NOX量并降低火焰峰值温度.NOX高,预示窑内燃烧充分,火焰温度高,理论上窑内的NOX越高越好.第11页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四2.1热能消耗计算热能消耗增加与氧含量的函数经验法则：氧量增加1% 导致3%热耗增加 3600t coal/year3.03 MJ/Cli第12页，共54页，2022年，5月20日，7点

3、40分，星期四2.2热能消耗经验值熟料热耗与CO浓度的函数关系经验法则：CO增高1000PPM导致0.8%热能消耗 960t coal/year 热耗:0.101Kg coal/Cli煤热值：30 MJ/kg Coal第13页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四2.3喷煤管火焰控制一氧化碳(CO)熟料的煅烧是一个复杂的材料转换过程，为了保障熟料质量操作中空气总是过量的。在窑尾的氧和一氧化碳的浓度是控制质量的关键指标。预分解窑的最佳的氧含量为1.5%-2.5%第14页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四2.5燃烧关系NOX与温度的关系燃烧效率曲线8001500

4、第15页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四一.高温窑尾气体分析成套系统基本理论气体分析的用途 A.将燃料消耗减至最小 B.优化熟料质量 C.保障计算机控制预期的目的和 效果,实现窑的最佳控制.窑尾气体分析的测量组份 CO 燃烧控制 O2 燃烧控制 NO 热力条件 第16页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四理想燃烧曲线氧和一氧化碳值的变化反映燃烧不足或燃料浪费.氧化氮值的变化反映烧成带的热力状况.生产高质量的熟料必须在烧成带内有一定量的过剩氧气;节能潜力:降低成本、节约能源 水泥厂成本消耗：能源占5060%左右 原料占40%左右 一个日产1500吨熟料的燃

5、油窑系统，如果氧含量超出最佳值1个百分点，窑系统每天多消耗2400升油。每年多损失：2400升 x 3元/升 x 365天 = 262万元第17页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四窑尾测量NO的含量用于游离钙的控制NO的形成不仅与氧气的含量有关，而且也受火焰温度影响，如果含氧量基本稳定，火焰温度与窑尾NO浓度相关，如右图。NO的含量火焰温度游离钙的含量第18页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四2.6 NOx的形成与分类氮氧化物： NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃烧过程中生成的氮氧化物，几乎全是NO和NO2。通常把这两种氮的氧化

6、物称为NOx。煤炭、天然气、重油等天然矿物燃料在燃烧过程生成的氮氧化物中：NO占90%左右，其余为NO2。第19页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四2.6.1 燃料燃烧过程生成的NOx， 按其形成分类，可分为三种：1、热力型NOx （Thermal NOx）： 它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx2、快速型NOx（Prompt NOx）： 它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx3、燃料型NOx（Fuel NOx）： 它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx 第20页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星

7、期四煤燃烧过程中的氮氧化物煤燃烧过程中产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页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四煤燃烧过程中的氮氧化物煤粉燃烧所生成的NOx中：燃料型NOx是最主要的，它占NOx总生成量的6080%以上；热力型NOx的生成和燃烧温度的关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到NOx总量的2030%；快速型NOx在煤燃烧过程中的生成量很小第22页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四3.0安装要求俯视图侧视图正视图从窑尾向窑内看采样管采样头气体流向

8、旋转方向采样点位置第一象限留出5米伸缩空间过窑尾密封0.5米第23页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四窑内的原料探头顶部的安装区域失真气体密封圈内失真气体 (探头顶部一定不能在密封圈)失真气体原料窑直径0.1/3Rotary Kiln 旋窑*第24页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四窑密封圈高温探头安装区域(30-60度)旋窑下料斜面0从上面看6030第25页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四2022/9/21安装及保护PP1160A高温探头 安装区域1455688725-30从X方向看密封圈3在缩小比例的X方向看Rotary Kil

9、n旋窑*墙探头 安装导管4”从上面看探头顶部超过密封圈最大300mm (窑内); 尽可能避免0301. 高温安装法兰导管(耐热管: 1200 x 180 mm), 长1.2米 2. 探头外面的长度: 0.2 - 0.4米 (正常) 3. 安装法兰的直径: 280 mm, 8 个孔 with 17 mm直径 4.探头安装尽可能地 靠近墙和圆形的窑口 5. 用浇铸料在法兰导管的四周浇上厚厚的一层 (至少 50mm); 6. 平滑角度阻止原料堆在法兰的导管上 7. 导管尽量避免下料的冲出 8. 没被保护的探头: 探头顶部(留最少)*水平和垂直的距离500mm第26页，共54页，2022年，5月20日

10、，7点40分，星期四2022/9/21避免错误当安装PP1160高温探头 下料斜管旋窑在这个区域没有保护的探头,下料可能落在探头管的上面法兰保护导管 (浇铸在角落里和包埋在弓形窑内)弓窑在弓窑下面没有保护的探头管 !弓窑安装保护导管探头避免探头管在窑内位置 !密封圈在弓窑下面没有保护导管!生料0*角度 30 - 60 距离 500 mm 从上面看第27页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四3.1安装要求北方地区配置：油冷却，电动马达第28页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四1.高温气体分析仪2.1分析仪器2.2采样和预处理探测器3.1.2 CPU4.1.1

11、 CO探测器4.1.2 NOX探测器4.1.3 O2传感器4.1.4 控制.诊断计算.处理和校验零点校验量程校验采样装置伴热导气管预处理采样头过滤器控制装置加热清吹行走控制制冷,排水加液去酸抽气,过滤采样管冷却4.0高温气体分析仪的组成框图第29页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四第30页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四4.2探头原理进油口出油口样气出口样气入口烟室探头长度一般3M样气入口进油出油第31页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四4.3探头清洗示意图外吹内吹样气出口工业样气入口(取样探头)过滤装置结构示意图第32页，共54页

12、，2022年，5月20日，7点40分，星期四4.4探头清洗示意图内吹(取样探头)过滤装置内吹示意图第33页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四4.5探头清洗示意图外吹(取样探头)过滤装置外吹示意图第34页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四4.6过滤器(取样探头)过滤器工作原理图过滤精度%：3m/99.99%、0.5m/99.8%、 0.3m/99.6%第35页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四4.7气体分析仪的工作原理经过采样系统预处理的低温无水无粉尘样气被引入分析系统,对样气成份(CO,O2,NOX)进行分析,分析结果以模拟信号或数字

13、信号送出显示或控制.目前流行的分析方法是: O2 顺磁氧；电化学方法,如氧化锆传感器等 NOX红外线分析室 CO 红外线分析室第36页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四OXYMAT 6 型氧分析仪的工作原理示意图第37页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四气体分析仪OXYMAT 6工作原理与其它几乎所有气体不同，氧气有顺磁性。OXYMAT 6型氧分析仪正是利用了这一原理来测量O2 浓度的。在不均匀磁场中，氧分子由于其顺磁性，会朝磁场增强方向移动。当不同氧气浓度的二种气体在同一磁场相遇时，他们之间就会产生一个压力差。第38页，共54页，2022年，5月20日

14、，7点40分，星期四在OXYMAT 6 中，这两种气体一种是参比气( N2, O2 或者空气)(1)， 一种是样气(5)。 参比气经过两个参比气通道(3) 进入样气室(6)。其中一路参比气在磁场区域(7) 和样气相遇。因这两个通道是连通的，所以与氧浓度成正比的压力差使得两路参比气形成气流。微流量传感器(4) 感知该气流并将其转变为电信号。微流量传感器中有两个被加热到大约120 C 的镍格栅，这两个镍格栅和两个补充电阻形成惠斯通电桥。变化的气流导致镍格栅的电阻发生变化。这使电桥产生偏移。该偏移值大小决定于样气中的氧气浓度。第39页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四微流量传感器

15、位于参比气路中，不直接接触样气，所以样气的热导率、比热和样气的内部摩擦对测量结果都不产生任何影响，同时，这也避免了样气对微流量传感器的腐蚀，使得微流量传感器的抗腐性能大大提高。通过改变磁场强度(8)，使得微流量传感器上的背景气流不被检测。仪器摆放的方向因而对测量也无影响。样气室是直接安装在样气路上并且体积很小。OXYMAT 6 响应时间非常短，从而微流量传感器响应迅速。第40页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四由于在测量地点存在振动并可能因此产生测量误差 ( 噪音)。所以可额外增加一个传感器 (10) 来作为振动传感器。该传感器中不通过气体，其信号可用来对测量结果进行补偿。

16、如果样气密度和参比气密度偏差超过参比气密度的50%，则用于补偿的微流量传感器 (10)也必须象用于测量的微流量传感器 (4)那样使用参比气进行吹扫。注：样气必须不能含有灰尘，并且气室中不能存在凝液，这也是为什么大多数测量任务都需要一个恰当的气预处理过程的原因。第41页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四ULTRAMAT 6，测量原理图第42页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四ULTRAMAT/OXYMAT 6 气体分析仪测量原理， ULTRAMAT 通道ULTRAMAT 6 气体分析仪采用：交替红外双光束原理并使用双层检测气室和光耦合器来测量气体。测量原理

17、基于分子特定的红外光吸收波段。对于不同气体，虽然其吸收波长各不相同，但也可能有部分重叠。这导致产生交叉干扰第43页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四ULTRAMAT 6 通道采用以下措施来最大限度的降低这种交叉干扰： 滤波气室（分光器） 带有光耦合器的双层检测气室 必要时可使用滤光片 第44页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四右图出示了分析仪的测量原理：一个红外光源(1)被加热到约700 C。光源发出的光经过分光器（3）被分成两路相等的光束（测量光束和参比光束） 。红外光源可左右移动以平衡光路系统。分光器同时也起到滤波气室的作用。参比光束通过充满N2 （

18、非吸收红外光气体的参比气室(8)，然后未经衰减的到达右侧检测器(11)。测量光束通过流动着样气的测量气室（7），并根据样气浓度的不同而产生或多或少的衰减后到达左侧检测器(10)。检测气室内充满了特定浓度的待测气体组分。检测气室被设计成双层检测气室。光谱吸收波段的中间位置的光优先被上层检测气室吸收，边缘波段的光几乎同样程度地被上层检测气室和下层检测气室吸收。上层检测气室和下层检测气室通过微流量传感器(12) 连接在一起。这种耦合意味着吸收光谱的带宽很窄。光耦合器(13) 延长了下层检测气室的光程长度。改变光耦合器旋杆的位置(14) 可以改变下层检测气室的红外吸收。因此，最大限度减少某个干扰组分的

19、影响是可能的。斩波器(5) 在分光器和气室之间旋转，交替地、周期性地斩断两束光线。如果在测量气室有红外光被吸收，那么就将有一个脉冲气流被微流量传感器(12) 转换成一个电信号。微流量传感器中有两个被加热到大约120C 的镍格栅，这两个镍格栅和两个补充电阻形成惠斯通电桥。脉冲气流加上紧密排列的镍格栅导致电阻发生变化。这使电桥产生补偿。该补偿数值大小决定于样气浓度的大小。第45页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四注：样气进入时必须不含灰尘，同时还应避免在测量气室中出现水汽凝结，这也是为什么大多数测量任务都需要样气预处理的原因。分析仪的外界气体，在很大范围内，不含高浓度的被测组分

20、。第46页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四5.0气体分析仪标定 手动标定: 选择手动标定菜单：零点标定：(1).用方向键选择Zero Gas 。 (2).打开零点气体供给(3).如有必要，可以用数字键，ENTER改变显示的测试气体浓度(4).当采样值指示稳定时，用ENTER键初始化零点标定(5).按ENTER键接受标定结果， 按REPEAT*标定（返回到第三步）， 按Back键拒绝标定（返回到第四步）， 按Meas拒绝标定（返回到测量值读出）第47页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四量程标定(1).用方向键选择Span Gas(2).打开量程气体供给(

21、3).如有必要，可以用数字键，ENTER改变显示的测试气体浓度(4).当采样值指示稳定时，按ENTER键初始化量程标定(5).按ENTER键接受标定结果 按REPEAT*标定（返回到第三步） 按Back键拒绝标定（返回到第四步） 按Meas拒绝标定（返回到测量值读出）(6).或用Cells进行量程标定第48页，共54页，2022年，5月20日，7点40分，星期四6.0气体分析仪巡检操作规程1. 检查气体分析仪工作是否正常，是否有报警，如有，则根据报警信息提示查找并处理故障，并注意及时对报警信息进行复位。2. 检查气体分析仪各种数据是否正常，如不正常就要进行检查及相应调整。 (1).SCC冷凝器温度： min. : 0, max. :7, specified : 2. (2).样气流量： min. : 20l/h, max. : 100l/h， normal : 60l/h. (3).循环冷却水压力： min. : 0.5bar, max. : 2.5bar, specified : 1.5bar (4).循环冷却水温度： min. : 50