煤磨机入口激光气体分析系统

高炉喷煤煤磨机入口气体在线分析仪(CO O2)

产品概况高炉喷煤煤磨机入口气体在线分析仪是针对高温、常压、工况恶劣而设计生产的气体检测在线分析系统，该系统主要由红外线气体分析仪、高温取样探头和预处理等部件组成，特别适用于冶金、石化、建材、电力等行业在线气体检测。

钢铁及其他金属的冶炼会产生大量的气体，这些气体的分析测量，对钢铁冶金企业的生产优化、能源气回收、环保节能和安全控制具有非常重要的作用。在线分析系统，不受背景气体交叉干扰，排除了粉尘和视窗污染的影响，响应速度快，是钢铁冶金工业过程气体分析的选择。

高炉喷煤煤磨机入口气体在线分析仪采用微正压防尘仪表柜式结构，系统由取样单元、预处理单元、分析单元、标定单元、 PLC联锁控制单元几部分组成。因此是国内为完善的防尘分析系统。

一、分析控制装置主要技术参数

1．取样探头采用不锈钢材质和电加热控温干法直接取样方式，相对比其它方法辅助环节少，可靠性高，并真实反映气体成份含量，无附加误差，测量精度高，并且避免了管道冷凝水产生，***了冷凝酸雾对管道的腐蚀，取样探头寿命可达10年以上。

2． 探头过滤器采用特殊工艺制造的过滤器，具有强度高、适应性好、再生能力强、过滤效***等特点。现场维护周期大于120天，。过滤器的采用、合理的过滤环节、取样管道自动吹扫的配置，***了系统在高粉尘工况条件下连续采样的可靠运行，并已被多家用户得到现场运行实践证明。

3.系统全干法流程，取样器、取样管、各类管接头、抽气泵等均采用防腐不锈钢、聚四氟乙烯材料，***了系统的使用寿命。

4．采用压缩机式除湿器对气体进行物理降温，从而达到样气干燥的目的，避免了水汽对仪器的干扰，该除湿器具有控温恒定，使用寿命长维护量小，除湿效果稳定等特点。

5．系统采用PLC控制，智能化分析仪表，具有自动化程度高、维护工作量小、数据处理快速方便。

⑴具有取样管道及取样探头自动吹扫防堵功能；

⑵具有取样管道及取样探头温度自动设定控制功能；

⑶具有数据比较、处理、自动校对、量程范围设定、超限报警联锁功能；

⑷系统部分故障自诊断功能；

6．装置内部分析仪及核心部件全部配置***，并配置国内***的取样预处理系统，具有维护周期长、维护量小、操作简单等特点，以较高的性能价格比，制造的分析成套装置。

二、控制单位

a、PLC可编程控制器为本装配的控制，自动实现体系取样管道和取样探头过滤器的二级自动吹扫，实现体系自动标定，探头梗塞自诊断反吹及压缩气氛压力报警等自动化功能，泵前负压电接点传感器可以监测取样和过滤体系梗塞情况，当发生局部梗塞时负压增大，临界负压的接点信号关照PLC将举行自诊断反吹。

b、体系内可以设计巡检多路取样体系，当第路取样点工作剖析监测时，体系自动启动***路取样体系对***个取样点举行滞换，当路剖析时间实现时自动切换到***路正在滞换的取样体系内，同时，***路取样点自动切换到第路取样点举行滞换，体系就这样自动巡环切换举行剖析监测、滞换并举行反吹。（多点检验工况下选用此项方案）

c、剖析体系内设有自动和手动两个检验状况，（b）为自动巡环检验。若把按钮切换得手动状况，在检验过程中，需求检验第几路取样点，就按第几路的启动按钮，也可按第几路的启动反吹按钮举行反吹。不管自动巡检或是手动巡检，当碰到取样探头梗塞时，取样管道负压就会增大，带触电的负压表会自动给出一个梗塞信号，当PLC接到这个信号时，会自动休止取样剖析,启动反吹举行脉冲式吹扫。本体系自动化程度高，剖析数据可靠，确保整体装备的安全运行。

过程气体剖析仪有：焦炉煤气氧含量在线剖析仪；水泥厂（窑尾、煤粉仓、筒）气体在线剖析仪；CEMS烟气剖析仪、脱硫脱硝后二氧化硫、氮氧化物气体剖析仪、电石厂电石炉尾气（净化前后）在线剖析仪、冶金行业（转炉煤气、高炉煤气、有色金属煤气）气体在线剖析仪、CEMS烟气监测在线剖析体系、合成氨气体剖析仪、乙炔中氧含量剖析仪、空分厂气体剖析仪、石化工艺气体剖析仪、各行业煤气剖析仪仪及煤气热值剖析仪,VOCs在线监测仪，饮食业油烟监测仪

高炉喷煤在经历了初的喷吹无烟煤,发展到现阶段普遍应用的喷吹混合煤（烟煤与无烟煤），期间系统安全性随着使用煤种的变化开始发生改变。特别是喷吹高挥发性、强爆炸性的烟煤时，安全性差，因此采用的安全保护措施。卓宇佳创对这一工况有一套完整的解决方案， 实时响应的防爆激光气体在线分析仪的应用可确保高炉喷煤系统的安全， 系统响应时间＜１s， 可有效杜绝爆炸危险。


流程图位置①

通过对磨煤机入口的CO/O2浓度进行在线检测，从而煤磨机的安全；

流程图位置②

通过对磨煤机出口的CO/O2浓度进行在线检测，反映磨煤机内的气体浓度；

流程图位置④

通过对布袋除尘出口的CO/O2浓度进行检测，从而实时反映煤磨机与布袋出口间的管道泄漏信息；

在①、②、④的位置，采用卓宇佳创公司原位/旁路激光气体分析仪，原位法兰安装方式，直接分析过程气体，无取样损失变化，该分析仪实时响应快，灵敏度高，不受背景气体干扰。


iLAS系列激光气体分析仪
流程图位置③

通过对煤粉仓的CO/O2浓度进行实时的监测，从而反映煤粉仓CO/O2的聚集信息并提供安全报警信息和操作控制依据。

在③的位置，采用晟诺仪器eLAS-900激光煤粉仓监测系统。该系统采用抽取方式采样， 经预处理后即进入分析处理阶段，很好地解决了响应速度、测量精度和维护标定等问题，气体测量采用了可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术原理，具有更高的光谱分辨率，以及的抗背景气体交叉干扰性能，提高过程气体的精度和可靠性。可用于高湿、高温、高粉尘等环境恶劣的工况，同时具备伴热、自动取样、自动反吹、连锁控制保护等功能。具有良好的稳定性，准确性，使用方便，可满足用户对磨煤工艺过程在线监测的需求。


eLAS-900激光煤粉仓监测系统
系统特点

1采用TDLAS技术原理，测量更

2不受水气及其他背景气体干扰

3不受光强波动影响，可长期连续在线运行

4使用寿命长，成本低

5标定周期1年，维护更简单

煤粉仓一氧化碳在线监测系统（CO分析仪）是应用于电厂项目煤厂磨煤过程中产生的煤烟气氧含量分析的在线分析系统。该系统技术，测量准确，反应速度快，能长期连续分析被测气体，采用PLC进行自动控制，具有结构合理，运行安全可靠，自动化程度高，维护量少，自诊断保护功能强等特点。



煤粉仓一氧化碳在线监测系统（CO分析仪）所用取样探头引进技术结合本行业的实际工况条件和多年的实践经验而研制的尾气取样探头，探头核心部分为进口材料。

过滤精度： 5～20um（根据粉尘量而定）

过滤能力：≦1000g/Nm3

过滤效率：达到99.9%

由于过滤精度高，效果好，系统只需二级过滤就能达到系统要求，从而维护量小，响应时间短。（这一点其他厂家很难做到，其他厂家一般采用多级过滤，增加了气阻和气路流程，从而增加了系统故障环节和滞后时间）。

反吹技术：

取样探头采用目前国际上的、内外脉冲式空气吹扫技术。反吹气备有反吹储气罐，以确保反吹气是有足够的压力和流量，把过滤的杂质反吹回到管道，达到较好的效果。整个反吹系统与进样气路立，维护十分方便，维护成本低。

除水技术：

样品气进入系统之后，可能会产生少量的冷凝水，分析预处理内采用气水分离器的技术除掉水汽（酸雾），再由压缩机冷凝器除湿处理，冷凝液自动排放到集排管集中自动排放。并在进分析仪器前设计有样气脱硫、硅胶再干燥措施，确保洁净的气体进入分析仪器。

滞后时间：

配有快速旁路技术，进口真空抽气泵负载为6L/min，当取样点与分析仪器的安装距离为20m时，系统滞后时间T90≦12S，（通过试验计算可得）。

关键部件全部采用进口或者引进国外技术，如气体分析仪传感器、探头纤维过滤芯、取样抽气真空泵、取样电动球阀、反吹电磁阀、蠕动泵、PLC等。

影响煤粉爆炸的要紧成分

通过对煤粉特征及爆炸道理的剖析，在剖析大量数量的条件下，根据生产实际和实验研究，证明影响煤粉爆炸的要紧成分有以下5点。

（1）煤粉的挥发分。普通来讲，挥发分越高、发烧量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。挥发分Vdaf＜6.5%，煤粉几乎不爆炸，Vdaf＞25%时煤粉就容易发生自燃，爆炸的凶险性增强。煤粉的挥发性和爆炸特征之间的对应关系见表1。

当前，煤粉仓很棘手的问题就是怎样以免燃烧和爆炸。多数人把煤粉仓爆炸的原因仅仅归咎于一氧化碳（CO）气体上，是失之左袒的，更有甚者，把煤粉仓内可燃气体的爆炸和煤尘爆炸等量齐观，而事实上，可燃气体的爆炸和煤尘爆炸是两个差别的概念。

煤粉特征及爆炸机理

煤粉是经过制粉体系机器破碎、筛分、干枯磨制后的燃料，是由尺寸差别、风格不规律的颗粒所构成。煤粉的密度较小，新磨制的煤粉集会密度仅为0.45~0.50t/m?。煤粉颗粒很细，单位品格的煤粉具有较大的表面积，在其表面可吸附大量的空气，因此它和空气结合在一起形成混合物，具有和流体一样的性质。煤粉爆炸是煤粉和助燃气体（氧气或空气）的快速化学反应。由于刚磨制的煤粉粒子带有极性相像的静电荷，具有吸附大量空气的才气，比表面积能量过大，处于一种不巩固状态。这样积蓄的煤粉受空气中氧的好处，容易氧化放出热量。当散热条件欠好时，放出的热一时无法散开，促使温度急剧上升，引发四周气粉混合物爆燃，在短时间内即可导致煤粉的爆炸，很大的爆炸压力可抵达0.250~0.313MPa。

概述

本过程气体分析成套系统（以下简称系统）是磨煤过程中产生的煤烟气，一氧化碳分析仪器与取样预处理装置及其附属的应用保障部分（标准气）；通过针对现场应用条件和工艺气样条件的系统设计，所实现的正确匹配与合理组合，使一氧化碳分析仪器能很好适应电厂项目磨煤过程中产生气体分析的特殊工艺条件。系统能自动、连续、准确、可靠地分析磨煤过程中产生煤烟气中一氧化碳的浓度含量。

一般而言，煤磨机气体发生燃爆的主要原因为煤磨机出口温度过高，而发生燃爆的物质除了煤粉之外，还包括可燃易爆气体氢气、甲烷和一氧化碳等。在现场安装使用煤磨机厂房气体检测报警仪器主要就是为了能够实现连续实时在线监测煤磨机泄漏积聚的可燃易爆气体，防止其发生爆炸事故。

中速磨煤机入口氧含量要低于6％，出口一氧化碳不能800，这是为了安全考虑。
中速磨煤机中，煤炭是属于可燃性物质，在高速粉碎的情况下，产生大量粉尘，同时产生大量的热量，粉碎机和煤炭碰撞，也会产生大量的火花。如果磨煤机不控制氧含量，很容易发生粉尘爆炸，从而导致生产事故。因此控制磨煤机入口氧含量低于6％，低于煤炭燃烧的氧指数，即可确保磨煤机中产生的火花不会引起煤粉尘的爆炸，从而确保生产安全。控制一氧化碳的含量也是同样的道理，一氧化碳含量过高，说明煤炭已经和氧发生少量反应，此时磨煤机内温度过高，需要冷却降温后，再重新启动，避免出现事故。

（1）探头伴热与反吹系统
近年来，对磨煤机出口烟气取样大部分采用直接抽取法，直接抽取法又可分为冷-干直接抽取和热-湿直接抽取。根据我国排放标准，要求烟气浓度以标态干基为准，因此冷-干直接抽取法成为我国烟气取样监测主导。典型的冷-干直接抽取法包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等部分，其中探头与过滤分别可对粉尘进行过滤与二级过滤，除湿系统则用于对样气的冷凝脱水，由于整套预处理系统中除尘与脱水为关键，所以其核心部件为探头除尘取样和除湿系统，做好这两种预处理部件的选型，可磨煤机出口CO浓度测量结果的可靠性。
由于烟气中含有大量的水分与粉尘，通过采样探头对烟气进行取样时，如若不采取措施，高温烟气中的水分遇冷发生凝结，并与样气处理过程中所沉积下来的粉尘接触，极易造成结垢堵塞，致使探头无法正常工作甚至损坏。针对探头堵塞问题，一般建议在取样探头中采用加热器与反吹系统。因此，目前适用于高粉尘、高温度磨煤机出口烟气的采样探头一般需由取样管、滤芯、加热器、反吹系统构成。探头通过取样管采集管路中的样气，滤芯对样气的粉尘进行过滤后，利用加热器对样气进行加热，使烟气温度控制在150~200℃间，在露点温度之上，防止样气出现凝结。对于样气处理过程中所沉积下来的粉尘，设置内反吹系统对探头进行吹扫，清除探头滤芯中的粉尘，可有效防止探头出现堵塞。

在对磨煤机出口高粉尘、多水分、高温烟气CO浓度进行实时在线监测时，样气预处理系统建议采用配备加热器与反吹的采样探头，以防止堵塞；并选择压缩机制冷对样气进行冷却与脱水，消除水分对检测结果的影响。可磨煤机出口CO浓度监测的连续性与可靠性。

在线气体分析系统采用NDIR CO监测单元，比电化学传感技术寿命长、系统维护少；IP65系统防护等级，采样探头配备伴热、反吹功能，可避免粉尘进入系统；搭载压缩机冷凝器，配置系统涡流制冷降温，避免环境温度超过45℃冷凝器失效。十分适用于高粉尘、多水分、高温条件下磨煤机CO气体监测需求，当CO浓度达到限制时报警，可提醒运行人员注意及时采取措施，防止磨煤机着火或爆炸，工艺现场安全。

经过对袋除尘器着火事故和CO浓度高隐患进行原因分析及采取措施后，至今已运行3年多，没有再发生类似事故。所以煤磨系统内部任何地方应严禁堆积原煤或煤粉，否则在较高温度环境下，原煤或煤粉会发生自燃，造成煤磨系统爆炸着火等严重的设备安全事故。另外，严格控制煤粉的挥发分指标、入磨和出磨风温，并密切监控袋除尘器的温度及CO浓度，根据煤质变化及时调整操作参数，煤磨参数出现异常及时采取措施，这样煤磨系统爆炸着火安全事故就完全可以避免。