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        半導(dǎo)體激光氣體分析儀在邯鋼煉鋼煤氣回收中的應(yīng)用

        2017-05-30 10:48:04魏英皓
        科技尚品 2017年4期

        魏英皓

        摘 要:邯鋼西區(qū)煉鋼廠在煤氣回收系統(tǒng)中采用激光氣體分析儀作為氣體含量檢測儀表。隨著公司環(huán)保評比和節(jié)能減排工作展開,對轉(zhuǎn)爐冶煉期煙氣凈化和放散進(jìn)行嚴(yán)格控制,因此控制煤氣回收指標(biāo)主要設(shè)備煤氣分析儀的安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。半導(dǎo)體激光氣體分析儀原位測量、檢測靈敏度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn),真正在轉(zhuǎn)爐煤氣回收中發(fā)揮其優(yōu)勢,提高回收率,防止因分析儀故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)誤將廢氣收入煤氣柜重大安全隱患;本文介紹了氣體分析儀在煤氣回收中的重要作用、儀表測量原理、煤氣回收條件等情況。

        關(guān)鍵詞:煤氣回收;激光氣體分析儀;測量原理

        1 半導(dǎo)體激光氣體分析儀結(jié)構(gòu)組成和測量原理

        半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)利用激光能量被氣體分子“選頻”吸收形成吸收光譜的原理來測量氣體濃度。由半導(dǎo)體激光器發(fā)射出特定波長的激光束,穿過被測氣體時,激光強(qiáng)度的衰減與被測氣體的濃度成一定的函數(shù)關(guān)系,因此,通過測量激光強(qiáng)度衰減信息就可以分析獲得被測氣體的濃度。

        激光氣體分析儀由激光發(fā)射、光電傳感和分析模塊等構(gòu)成。由激光發(fā)射模塊發(fā)出的激光束穿過被測煙道,被安裝在直徑相對方向上的光電傳感模塊中的探測器接收,分析控制模塊對獲得的測量信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,得到被測氣體濃度。在掃描激光波長時,由光電傳感模塊探測到的激光透過率將發(fā)生變化,且此變化僅僅是來自于激光器與光電傳感模塊之間光通道內(nèi)被測氣體分子對激光強(qiáng)度的衰減。光強(qiáng)度的衰減與探測光程之間的被測氣體含量成正比。因此,通過測量激光強(qiáng)度衰減可以分析獲得被測氣體的濃度。

        2 系統(tǒng)工作流程

        分析儀通電源,開啟根部閥,半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的特定頻率的激光通過發(fā)射單元穿過氣體通道,接收單元中的傳感器接收衰減后激光束,并將測量信號傳送給中央分析儀器,中央分析儀器通過對測量信號進(jìn)行分析處理,得到被測氣體濃度,氣體濃度信息通過液晶顯示屏顯示出來并通過標(biāo)準(zhǔn)接口輸出。為了防止粉塵和被測環(huán)境中其他污染物在視窗上聚集,需要工業(yè)氮?dú)鈿怏w通過吹掃入口進(jìn)行連續(xù)吹掃,以便在光學(xué)視窗與工業(yè)氣體間形成一段氣幕保護(hù)。

        3 轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀的解決方案

        轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀由于采用了半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù),從根本上解決了采樣預(yù)處理帶來諸如響應(yīng)滯后、維護(hù)頻繁、易堵易漏、易損件多和運(yùn)行費(fèi)用高等各種問題,并具有如下特點(diǎn):

        (1)原位測量,檢測靈敏度高,響應(yīng)速度快,提升生產(chǎn)效率。

        (2)無需采樣預(yù)處理系統(tǒng),環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),維護(hù)量小。

        (3)獨(dú)有光機(jī)設(shè)計,減小風(fēng)機(jī)振動帶來影響。

        (4)一體化設(shè)計,結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高;

        (5)模塊化設(shè)計,可現(xiàn)場更換所有功能模塊;

        (6)智能化程度高,操作、維護(hù)方便。

        4 轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀對回收杯閥的控制

        邯鋼邯寶煉鋼廠采用的為干法除塵,煤氣中含有大量的飽和水蒸氣,并且水蒸氣在煤氣中的比例不是固定的,所以煤氣分析儀檢測的煤氣中一氧化碳的含量值(稱之為濕態(tài)一氧化碳含量)不能直接引用,必須去掉水蒸氣得到標(biāo)況下(一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,0℃)一氧化碳的含量(干態(tài)下一氧化碳含量,以后所引用的含量均為此含量)。這個計算出來的一氧化碳值控制閥門動作。

        煤氣回收的閥門采用兩個進(jìn)口液壓杯閥,一個為放散杯閥,DN1800,一個為回收杯閥,DN2600。在回收側(cè)杯閥后還有一個液壓眼睛閥,在檢修煤氣冷卻器時可將這個閥門關(guān)閉,防止煤氣泄露。為了回收的安全性,閥門設(shè)計為在自動情況下,放散側(cè)杯閥為開,回收側(cè)杯閥為關(guān)。閥臺帶有蓄能器,如果油泵發(fā)生問題,可保證閥門正常動作1~2次。

        當(dāng)一氧化碳含量超過10%并且氧含量小于1%時,放散側(cè)杯閥先關(guān)25%,升高回收側(cè)杯閥前的壓力,直到回收側(cè)杯閥的前后壓差為正0.3kPa,這時,回收側(cè)杯閥以正常速度打開。這個稱之為為升壓過程,防止回收側(cè)杯閥后的煤氣倒流到管道中。當(dāng)回收杯閥全開后,放散側(cè)杯閥正常關(guān)閉。

        當(dāng)一氧化碳含量小于8%時,兩個閥同時動作,直到放散側(cè)全開,回收側(cè)全關(guān)。在事故狀態(tài)下,液壓閥臺上的電磁閥全部失電,閥門依靠本身自重,快速動作。

        5 結(jié)語

        半導(dǎo)體激光氣體分析儀在在線檢測轉(zhuǎn)爐煤氣回收項(xiàng)目中自投用以來,與傳統(tǒng)采樣預(yù)處理分析相比,激光檢測系統(tǒng)響應(yīng)速度快15~30秒,可帶來生產(chǎn)效率3%~5%的提升。同時避免了因維護(hù)儀表影響煤氣回收問題,進(jìn)一步提高回收效率。有效實(shí)現(xiàn)了煉鋼區(qū)域的降本增效,為公司的整體節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]工業(yè)自動化儀表手冊(第四分冊)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.

        [2]馬竹梧.煉鋼生產(chǎn)自動化技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

        (作者單位:河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司邯寶煉鋼廠)

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