水泥窯高溫氣體分析儀培訓

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個百分點，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當前第1頁\共有58頁\編于星期四\18點實際能源消耗COO2%λ空氣缺少最佳燃燒點空氣過剩燃燒效率曲線圖能源消耗當前第2頁\共有58頁\編于星期四\18點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，燒成帶的溫度至關重要,連續(xù)、快速（滯后時間≤2min）指示溫度趨勢（并非準確值），從而及時修正以免窯溫度失控。是否修正相應的溫度帶，必須通過研究熟料質(zhì)量來確定。NO與溫度關系曲線圖當前第3頁\共有58頁\編于星期四\18點NOΔNOΔT[NOX]=f(T)NOX與溫度關系曲線圖當前第4頁\共有58頁\編于星期四\18點3）提高水泥質(zhì)量（測量SO2的含量）具稱國內(nèi)目前尚無此應用技術（SO2<1%）當前第5頁\共有58頁\編于星期四\18點水泥生產(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生料磨收塵器煤粉倉收塵器煤磨機石膏+添加劑當前第6頁\共有58頁\編于星期四\18點PS過程分析成套系統(tǒng)基本組成

培訓教程樣品取樣裝置及伴熱管線取樣回路控制預處理系統(tǒng)校準氣路切換樣氣流量監(jiān)控樣氣精過濾及濕度監(jiān)測標準氣分析儀器成套系統(tǒng)運行狀態(tài)信號輸出信號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當前第7頁\共有58頁\編于星期四\18點樣品取樣裝置及伴熱管線實現(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)實際應用工況條件(如:取樣點壓力、取樣點溫度、取樣點粉塵粒度和含塵量、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

培訓教程當前第8頁\共有58頁\編于星期四\18點樣品取樣回路控制實現(xiàn)樣品氣回路的自動或手動控制對于需要自動定時切換的取樣回路一般由電磁閥或電動閥組等實現(xiàn)回路控制對于不需要自動切換的取樣回路一般由手動截止閥、多路切換閥等實現(xiàn)回路控制還應用在一套系統(tǒng)有多個取樣點或多套系統(tǒng)有多個取樣點的交叉切換分析培訓教程當前第9頁\共有58頁\編于星期四\18點樣品預處理系統(tǒng)用來凈化樣品氣，使經(jīng)過預處理系統(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、降溫除濕等培訓教程當前第10頁\共有58頁\編于星期四\18點校準氣路和標準氣用來實現(xiàn)對分析儀器所需樣氣回路、校準氣路的切換和標準氣供給一般用多通路手動切換閥完成不同氣路的切換（如：采樣回路、零點校準回路、量程校準回路等）；也可通過電磁閥或電動組合閥來實現(xiàn)氣路通道的切換必要時校準氣路還要采取降壓或穩(wěn)壓措施標準氣是保證分析儀器準確度的唯一手段，根據(jù)儀器的使用量程選擇合適的標準氣，應使用在有效期內(nèi)的瓶裝氣，只能是法定部門按法定方法配制的標準氣才可使用培訓教程當前第11頁\共有58頁\編于星期四\18點樣氣流量調(diào)節(jié)和監(jiān)控用來實現(xiàn)對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)控功能報警型帶有流量監(jiān)控功能（流量低于設定值時輸出一對無源觸點開關量信號）與成套系統(tǒng)配套使用時，開關信號進入系統(tǒng)PLC集中控制，狀態(tài)信號輸出到控制室培訓教程當前第12頁\共有58頁\編于星期四\18點樣氣精過濾和濕度監(jiān)控用來對進入到分析儀器的樣氣進行精過濾，除去細小粉塵，具有樣氣濕度監(jiān)控功能普通型不帶濕度監(jiān)控功能報警型帶有濕度監(jiān)控功能（當樣氣中水份含量較高時，輸出報警信號與成套系統(tǒng)配套使用時，開關信號進入系統(tǒng)PLC集中控制，狀態(tài)信號輸出到控制室

培訓教程當前第13頁\共有58頁\編于星期四\18點探頭吹掃和控制對取樣探頭內(nèi)過濾器進行吹掃，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集中控制相關電磁閥，自動完成吹掃程序，系統(tǒng)一般設有手動功能可隨時啟動吹掃程序吹掃采取脈沖方式，分別對探頭內(nèi)過濾器和探頭管進行吹掃培訓教程當前第14頁\共有58頁\編于星期四\18點成套系統(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）完成對本系統(tǒng)涉及的所有電信號集中控制，實現(xiàn)內(nèi)部信號、狀態(tài)信號、故障信號與外部的聯(lián)絡當系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障時，自動對系統(tǒng)實施保護（如：當系統(tǒng)出現(xiàn)樣氣水份含量高報警時，自動切斷樣氣回路，避免分析儀器因進水造成損壞）培訓教程當前第15頁\共有58頁\編于星期四\18點分析儀器分析儀器是整個成套系統(tǒng)的核心和基礎根據(jù)應用領域、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參數(shù)在很大程度上決定了成套系統(tǒng)的分析準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測量組份的干擾培訓教程Analyzers當前第16頁\共有58頁\編于星期四\18點自動返回裝置培訓教程自動返回裝置具有手動和自動功能，確保取樣探頭按PLC設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)還可用拉鏈手動移出探頭;具有探頭移入、移出限位控制，可根據(jù)實際情況調(diào)整探頭移入或移出的長度移入限位開關移出限位開關移出限位調(diào)整移入限位調(diào)整當前第17頁\共有58頁\編于星期四\18點PP1160型高溫探頭成套系統(tǒng)安裝位置分布圖培訓教程應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水泵（現(xiàn)場水壓足夠時可用電磁閥代替）1-1/4鍍鋅鋼管蒸汽膠管水泥旋窯當前第18頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第19頁\共有58頁\編于星期四\18點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)皮進料口片石損壞探頭

當前第20頁\共有58頁\編于星期四\18點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行樣氣溫度變化梯度大當前第21頁\共有58頁\編于星期四\18點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，實現(xiàn)取樣管熱保護（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.探頭管采用前細后粗的設計方案，增加強度d.定期自動移出，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%

當前第22頁\共有58頁\編于星期四\18點f.探頭管系列長度：1500、2000、2500、3000、g.定期自動反吹探頭管，保證氣路暢通h.采用獨特的樣氣入口，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、方便成本高、煩瑣不會對環(huán)境產(chǎn)生污染易產(chǎn)生污染安全易發(fā)生火災也可采用油冷卻易結(jié)皮當前第23頁\共有58頁\編于星期四\18點PP1160高溫探頭管示意圖進水口出水口當前第24頁\共有58頁\編于星期四\18點進水出水樣氣出口三層探頭管結(jié)構、功能示意圖樣氣入口當前第25頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第26頁\共有58頁\編于星期四\18點5.PP1160型高精度過濾器如何過濾粉塵

a.獨立的氣路接口，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d.采用獨特的脈沖內(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）當前第27頁\共有58頁\編于星期四\18點外吹內(nèi)吹樣氣出口工業(yè)樣氣入口取樣探頭結(jié)構示意圖當前第28頁\共有58頁\編于星期四\18點內(nèi)吹取樣探頭內(nèi)吹示意圖壓縮空氣>0.3MPa當前第29頁\共有58頁\編于星期四\18點外吹取樣探頭外吹示意圖壓縮空氣>0.3MPa當前第30頁\共有58頁\編于星期四\18點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當前第31頁\共有58頁\編于星期四\18點各種規(guī)格的高效過濾器當前第32頁\共有58頁\編于星期四\18點6.PP1160型取樣控制柜的作用

a.電器控制與預處理同裝一個柜內(nèi)，設計緊湊，維護方便b.PLC可編程序控制器及相關軟件技術，實現(xiàn)多種邏輯控制功能及自動操作，使該裝置的自動化程度較高c.裝置有故障自診斷功能，大大減小維護量，裝置實現(xiàn)16種自動報警

當前第33頁\共有58頁\編于星期四\18點d.有多路狀態(tài)信號和故障信號送至控制室e.在供水故障、循環(huán)水溫度高、樣氣負壓高、應急水箱液位低等故障條件下，能實現(xiàn)故障的自動報警和探頭的自動移出f.樣氣管道全面防腐當前第34頁\共有58頁\編于星期四\18點7.PP1160型電動返回裝置的作用

a.探頭帶電動返回裝置，確保探頭的正常維護與安全運行b.電動返回裝置有“手動”和“自動”兩種功能，給投運和維護帶來更多方便c.返回裝置分正、副導軌，保證探頭在移動時暢通無阻d.探頭的自動移出防止探頭結(jié)皮當前第35頁\共有58頁\編于星期四\18點e.反吹的貯氣罐和電磁閥安裝在電動返回裝置上，使反吹效果達到最佳f.探頭移入、移出自動限位g.冷卻水管道、樣氣管道、反吹管道及電纜隨探頭管移動當前第36頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第37頁\共有58頁\編于星期四\18點8.PP1160型水循環(huán)柜的作用

a.自動控制探頭冷卻水的循環(huán)b.水流量計自動監(jiān)控流量并提供“流量低”信號c.自動監(jiān)控進、出探頭冷卻水的溫度d.有應急水回路，保證系統(tǒng)掉電后40分鐘內(nèi)探頭不損壞e.采用丹麥原裝進口醫(yī)用水泵，震動小、無泄漏f.循環(huán)冷卻水回路中帶水過濾器g.采用循環(huán)水冷卻不會產(chǎn)生結(jié)垢，比油冷更經(jīng)濟、安全當前第38頁\共有58頁\編于星期四\18點9.PP1160型換熱器、PP1160型應急水箱

a.PP1160型換熱器采用風冷方式對冷卻循環(huán)水降溫b.PP1160型應急水箱存貯冷卻水1.6m3c.水箱有液位控制、電加熱、溫度控制等功能當前第39頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第40頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第41頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第42頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第43頁\共有58頁\編于星期四\18點當前第44頁\共有58頁\編于星期四\18點PP1160高溫探頭成套系統(tǒng)投運培訓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)運行系統(tǒng),調(diào)整探頭移入和移出限位開關,完成后鎖緊,啟動循環(huán)冷卻水程序,如水流量計指針不穩(wěn)定,是因為水管內(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,對儀器進行校準)系統(tǒng)運態(tài)運行(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)投運完成(投入正常運行)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,探頭應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當前第45頁\共有58頁\編于星期四\18點PP1160高溫探頭成套成功應用綜述培訓教程正確選擇取樣點是系統(tǒng)成功應用的前提(取樣點處有平臺,取樣探頭在窯內(nèi)的位置應避開物料沖擊,并盡可能遠離窯內(nèi)堆積的物料)固定探頭返回裝置時,保證取樣探頭移動順暢,反復手動推動取樣探頭測試從應急水箱至水循環(huán)柜連接的管道應采用G1-1/4管道,減少阻力,增加循環(huán)流量,當循環(huán)水流量小于2m3/h時,檢查應急水回路是否有機械雜質(zhì)或有空氣當取樣探頭端部取樣孔出現(xiàn)異常堵塞時,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,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間適當縮短(采樣一般設置為7-10min)探頭自動移出間隔時間不宜太長,經(jīng)免取樣探頭結(jié)皮(根據(jù)結(jié)皮情況而定,一般設置為2-4h自動移出一次)使用一段時間后人為將應急水箱儲水更換一次,防止機械雜質(zhì)堵塞水回路日常巡檢,定期維護是系統(tǒng)長期正常運行的關鍵當前第46頁\共有58頁\編于星期四\18點分析儀原理紅外線多組分氣體分析（CO2、CO、NO、SO）

當紅外光通過待測氣體時,這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收,其吸收關系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律。設入射光是平行光,其強度為I0,出射光的強度為I,氣體介質(zhì)的厚度為L。當由氣體介質(zhì)中的分子數(shù)dN的吸收所造成的光強減弱為dI時,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)

當前第47頁\共有58頁\編于星期四\18點分析儀原理式(2)表明,光強在氣體介質(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)應改為:I=I0exp(-l∑μi

ci)

(3)

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

當前第48頁\共有58頁\編于星期四\18點分析儀原理以

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，則在一臺儀器內(nèi)就可以完成對氣體成分中CO2、CO、SO2、NO的同時測量

2．3

電化學O2分析

O2是一個安全參數(shù)，也是過?？諝庀禂?shù)的一個重要參數(shù)。本儀器采用了一種長壽命（6年）的電化學O2傳感器，該傳感器實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，直接輸出與濃度對應的電壓進入儀器測控系統(tǒng)。當前第49頁\共有58頁\