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  • 转炉烟气在线分析系统

  • 〖枯井老树〗于2006-05-13发布,有效期2009-10-06天。
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    转炉烟气在线分析系统简介
     
    1、 概述
        转炉烟气分析成套系统,是我公司在吸收、引进多家国外公司(BUHLER、ABB、SIEMENS、YOKOGAWA)的先进技术的基础上,经过了近20年实践率先开发应用的高新技术产业,具有当今国际先进水平。我公司作为德国BUHLER分析销售技术服务中心在这个竞争力极强的市场中的成功和成长是建立在“绝不退而求其次” 的信条上的。我们接受挑战的能力已通过高质量的产品得到了证明,特别通过那些特殊应用要求的成功设计。
     
    冶金转炉烟气分析系统
        本过程分析成套系统是专门针对转炉烟气的特殊工艺条件而设计,它能保证系统自动、连续、准确、可靠地在冷端分析转炉烟气中CO、O2的体积百分含量。采用PLC控制网络完成系统的采样、排水、气路切换、故障处理等功能。系统能够输出CO、O2成份含量的4-20mA标准电流信号,同时也可根据用户要求通过现场总线(PROFIBUS、MODBUS、ETHERNET、CANOPEN等)提供所有系统相关参数(系统状态与成份含量等数据)。成套系统包括提供选型咨询与技术交流、确定技术方案与系统配置、针对性设计与生产、专业制作与调试、人员培训等内容,我们将为用户提供全过程专业服务。
     
    冶金转炉烟气分析系统
    2、系统技术指标
    2.1、样气处理系统技术指标
    Ø       取样探头运行时间≥5年,且免维护
    Ø       经处理后洁净样气含尘粒度≤0.5μ
    Ø       系统滞后时间≤20秒钟(管线长度≤20米)
    Ø       过滤装置不更换时间≥5年
    2.2、分析系统技术指标
    Ø       零  漂≤±1.0%/周 SF 
    Ø       线性度≤±1.0%/周 SF
    Ø       重复性≤±1.0%/周 SF
    Ø       灵敏度≤±0.5%
    2.3、系统适用条件
    取样条件
    样气温度: ≤600℃ 
    样气含水量:90%~100%
    样气含尘: ≤20g/Nm3   
    样气压力: -3KPa~20KPa  
    环境条件
    环境温度: 5℃~45℃
    相对湿度: ≤90%
    大气压:   60~108Kpa
    运输及存储温度:-25℃~65℃
    介质条件
    工作电源:220VAC 50HZ  3KVA
    工作气源:洁净氮源 ≥0.6Mpa
     
    3、关键技术特点
    3.1、针对转炉烟气工艺特点的预处理技术
        含尘烟气取样防堵系统是转炉烟气分析的基础,我们样气处理专利技术曾用在转炉热端达到上万炉不堵的记录。整套分析系统结构简单,运行稳定,易于维护。全不锈钢取样探头具有防尘、防水预处理功能;样气预处理装置安装在分析柜内,具有除尘、俘湿功能、为分析仪表提供洁净样气。这些已在我们的实践中得到了有力的证实。
        系统取样探头与过滤器反吹采用“憋气暴破”的原理,即将氮气(吹扫气源)憋至待吹扫装置(探头、过滤器)达到恒定压力,通过快速动作的气动控制单元,瞬间开启产生强大“爆破力”,将过滤样气的粉尘及残留水完全排除,使取样探头与过滤器具有强大的“再生”能力。
        系统针对烟气中金属粉尘具有磁性的特点,在预过滤级中研制设计了磁俘过滤装置可将烟气中的金属粉尘俘获并予排除,从而改变了后级烟尘结垢的特点。
        针对粉尘、水汽的结垢特点,设计了保护过滤装置,可将绝大部分的粉尘、水汽俘获,并能使在其上形成的结垢层(没有了金属粉尘)被破碎(憋气暴破的方法)后排除,保护过滤装置还具有吸水能力,减少了致密结垢层的形成。有利于发挥防堵排放功能,并能使大部分水汽被排出,大大减轻了精密过滤器工作的负担。
        针对多尘、高湿、大流量特点,取样探头利用流体力学原理,能够保证烟气中≥100μ的颗粒烟尘不能进入至分析室管路,它还具有承受大流量的能力,具有使多水汽烟气在其表面遇冷后凝结成的水份与俘获的烟尘形成的结垢层,绝大部分被排放出去保持其连续工作的能力,减轻取样系统后面诸级过滤器的工作负担。 
        样气预处理装置均采用转炉热端样气处理技术,并配以超强的除水装置,保证样气的连续、准确分析检测。充分地保证转炉炼钢的高回收率,在较短时间内为实现“负能炼钢”提供必不可少的前提条件。
    该技术具有方案先进、结构简明、稳定可靠、操作简便等特点。
    3.2、独特的取样方式
        总结多年实践中的经验,已往国外以及大部分国内分析厂家均将过滤装置设计在顶部探头中,管道中烟气与过滤后的洁净样气仅通过一只垫圈压紧隔离,维护人员很容易在维护过程中安装稍不注意或由于垫圈的老化,将会造成管道中的部分烟气不经过滤器而直接通过取样管道进入分析系统,导致仪器的损坏。由于探头过滤器装置安装在工艺煤气管道上,不仅给维护人员的工作带来了安全隐患,而且增大了维护量。
        我们系统中将过滤器安装在分析柜中,煤气管道上仅有不锈钢取样探头,结构简洁而且是不需要任何维护工作的。
        针对转炉ID风机的定期冲洗,烟气含水较重,有时高达20-30g/Nm3,有些国外公司的分析取样系统的探头和管路均采用保温方式(电或蒸汽),志在防止样气结露致堵,这样不仅增大了系统的维护量,而且一旦停电、停汽,将会造成整套取样系统堵塞,系统无法运行。独特的样气处理系统无需任何伴热处理,分析仪采取地面安装方式,取样系统管路连接、四级过滤、能确保整个系统长期、稳定、安全运行。
    3.3、精良的专业技术与系统配置
        鉴于样气处理的安全性与重要性,系统设有样气的稳压稳流、过滤监视、湿度报警、压力、流量监视等功能。而且关键部件均采用国外原装:如分析仪、冷凝器,保护过滤器以及湿度报警器等。
    3.4、高品质的原装气泵
        由于转炉烟气分析实时性要求高,以保证回收系统的安全性。系统采用德国原装气泵加速系统流速,提高系统响应时间,提高了系统稳定性与可靠性。 
    3.5、分级排放具有强大的系统再生能力
        系统采用分级吹扫排放,具有强大的再生能力。因此能保证系统取样探头与过滤装置常期可靠运行。取样探头以及预处理装置在正常工况下可保5年不堵不换。
    3.6、快速、准确的取样降低生产成本
        有些公司为避开转炉刚下枪时的浓烟,而延时进样分析2-3min,我们则是与“下枪”信号完全同步,且为提高流速,提高响应时间,还采用加速定排的方法,以提高系统流速,采集真实样气。若操作者提早20秒而不是延迟20秒回收烟气,假设气体流量是150000Nm3/h,可以增加气体回收1640 Nm3/h,节约了成本。
    3.7、动态计算烟气热值信号输出
        采用“成份法”可实现对煤气热值的检测,即通过煤气中的成份含量动态计算出相应热值KJ。以供掌握每炉回收煤气的总热量,评价回收效率。
    3.8、分析系统总线结构提供各种通讯协议以供集成
        系统能够输出CO、O2成份含量的4-20mA隔离标准电流信号,同时也可以通过现场总线(PROFIBUS、MODBUS、ETHERNET、CANOPEN等)提供所有系统相关参数(系统状态与成份含量等数据),诊断信息丰富、便于系统(总线)集成、自动化程度高扩展性能好,操作简便,易于维护。
    3.9、全过程PLC自动控制
        系统实现全过程有稳定可靠的SIEMENS S7 PLC自动控制,完成系统的自动取样、反吹、备线以及故障诊断等功能。不仅可提供标准隔离电流信号输出,而且可根据用户要求提供各种通讯形式以供集成。
    3.10、丰富的系统诊断上位机系统
        我们将SIEMENS S7 PLC与计算机实时监控系统完美的结合起来,整套分析系统的自动运行、自动反吹、流程画面、历史趋势、平均数据、报表生成、显示打印、故障诊断等均由上位机监控系统完成。获取各种相关分析数据与诊断信息,系统不仅能够判断分析实时故障,还可建立了历史诊断数据库已供维护人员迅速判断系统故障并指导排除。
    4、系统配置
        高品质在线成套分析系统,应采用高精度的分析仪与稳定可靠的系统结构。本系统中的气体分析器选用德国BUHLER 公司原装设备。样品预处理系统中的关键部件采用国外原装进口的高品质产品。此外配备了完善的控制单元,它以SIEMENS S7可编程序控制器为核心,配以可靠的硬件电路和完善的软件包。这些保证了分析的准确性、可靠性,并提高了系统的自动化程度。
        该系统由防尘防水取样探头、样气预处理单元、快速抽气单元、分析单元、自动清扫单元、顺序控制单元、控制操作单元和标定单元等组成。
    4.1、取样预处理单元:
        由四级预处理组成。第一级是防尘防水取样探头,吹扫球阀完成对探头及其管路积尘的清理。第二级是由防水型预过滤装置与相应控制阀件组成,可以将烟气中的大量粉尘与水份俘获,输出样气粒度可达2μm。第三级由气水分离器和快速旁路组成。气水分离器将快速流动气样中的水汽进行收集,快速旁路保证了取样速度。第四级是由压缩机冷凝器和精密过滤器等组成,它将分析气中残剩的少量水汽进行更彻底地冷凝收集和过滤。使样品气满足进入分析器的要求,以保证分析结果的准确性与可靠性。
    4.2、快速抽气单元:
        由抽气泵、压力检测器、旁路流量计组成,抽气泵将被测样气快速抽到分析柜并稳流后通过旁路流量计加速排放,若取样压力达不到额定范围,压力检测器会通过PLC发出报警信号。
    4.3、自动清扫单元:
        由电磁阀、二通球阀、压力表、减压阀等所组成,它们由可编程控制器自动控制对取样探头、管路以及过滤器等进行顺序清扫和排水。
    4.4、分析单元:
        由CO、O2 分析器、流量计、排气管线等组成,它是进行样气分析的核心装置。
    4.5、顺序控制单元:
        由可编程控制器、应用程序软件及控制电路组成,它根据操作单元的操作指令自动控制分析系统的运行、记录、清扫、报警显示、实时工作状态灯光显示和保护联锁,它还具有与上机位(DCS等)的联络功能。
    4.6、操作单元:
        由总电源开关、运行方式(“自动”与“维护”)开关、实时工作状态显示灯(运行、清扫、标定、报警、控制阀等指示灯)组成,它是与PLC密切联系的人机对话单元,通过简单的操作将指令送到PLC进行控制,并将实时工作状态用指示灯显示出来。 
    4.7、顺序控制功能:
        该功能是提高分析自动化程度的重要手段,通过SIEMENS S7 可编程逻辑控制器对整套分析系统进行自动控制,应用户要求可设置远程监控操作站,以实现进行远程实时分析、历史数据诊断、过程报表等功能。当转炉下枪信号一到,立即开始取气分析(运行灯亮),提枪吹炼完毕后延时一段时间(志在分析管道内余气成份,提高回收气量;还可避免因吹炼中间提枪的干扰)自动停止取气分析并开始自动反吹、备线以等待下次吹炼信号。
    4.8、预处理单元的自动清扫功能:
        当冶炼结束时,分析系统自动转为自动清扫状态,将滤留下的烟尘和冷凝水清扫干净,以备下次取气运行。
     
    联系电话:027-88612228   刘伟刚
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    地    址:武汉市武昌区友谊大道千禧名苑1栋4楼

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