气体分析仪应用培训11.ppt

气体分析仪应用培训,达到的目的,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,1,2,3,4,5/6,标准配置是8台,工艺设备保护指导窑操作排放监控,7,8,1.0水泥厂气体分析仪配置,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: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.,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3600tcoal/year,3.03MJ/Cli,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960tcoal/year,热耗:0.101Kgcoal/Cli,煤热值：30MJ/kgCoal,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%,2.5燃烧关系,NOX与温度的关系,燃烧效率曲线,800,1500,一.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,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x3元/升x365天=262万元,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,2.6NOx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。,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（ThermalNOx）：它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx,2、快速型NOx（PromptNOx）：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NOx,3、燃料型NOx（FuelNOx）：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,2.6.2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）,和SO2的生成机理不同，在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤燃烧方式关系密切，特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件,2.6.3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,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,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,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0.1/3,RotaryKiln旋窑,*,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,60,30,2020/6/3,安装及保护PP1160A高温探头安装区域,1,4,5,5,6,8,8,7,2,5-30,从X方向看,密封圈,3,在缩小比例的X方向看,RotaryKiln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,0,30,1.高温安装法兰导管(耐热管:1200 x180mm),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:280mm,8个孔with17mm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,2020/6/3,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500mm,从上面看,3.1安装要求,北方地区配置：油冷却，电动马达,1.高温气体分析仪,2.1分析仪器,2.2采样和预处理,3.1.1探测器,3.1.2CPU,4.1.1CO探测器,4.1.2NOX探测器,4.1.3O2传感器,4.1.4控制.诊断,4.1.5计算.处理和校验,5.1.1零点校验,5.1.2量程校验,3.2.1采样装置,3.2.2伴热导气管,3.2.3预处理,4.2.1采样头,4.2.2过滤器,4.2.3控制装置,5.2.1加热,5.2.2清吹,5.2.3行走控制,4.2.5制冷,排水,4.2.6加液去酸,4.2.7抽气,过滤,4.2.4采样管冷却,4.0高温气体分析仪的组成框图,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,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,4.4探头清洗示意图,内吹,(取样探头)过滤装置内吹示意图,4.5探头清洗示意图,外吹,(取样探头)过滤装置外吹示意图,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%,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,OXYMAT6型氧分析仪的工作原理示意图,气体分析仪OXYMAT6工作原理,与其它几乎所有气体不同，氧气有顺磁性。OXYMAT6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。,在OXYMAT6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。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。,微流量传感器位于参比气路中，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。OXYMAT6响应时间非常短，从而微流量传感器响应迅速。,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。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。,ULTRAMAT6，测量原理图,ULTRAMAT/OXYMAT6气体分析仪测量原理，ULTRAMAT通道ULTRAMAT6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,ULTRAMAT6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,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700C。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（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。,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。,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ZeroGas。(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）,量程标定(1).用方向键选择SpanGas(2).打开量程气体供给(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，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,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,max.:90,specified:75.(5).循环冷却水流量：min.:50l/min,normal:80-90l/min.,(6)及时倾倒冷凝水收集桶内的冷凝水。(7)气体分析仪（烟室）每天要对取样探头手动进行一次反吹风。(8)气体分析仪（所有）每天应检查从室外进入的样气管，检查样气管加热带是否工作，检查气流是否畅通，调整样气管道上旁路阀使样气管出口有微正压既可，如果管内有水，应及时清除，（管内有水的主要原因是室内温