一、概述

本系統(tǒng)是根據(jù)鋼鐵廠高爐爐頂具體工況參數(shù)和要求，在采用西安聚能儀器有限公司成熟的取樣預(yù)處理技術(shù)和分析控制技術(shù)基礎(chǔ)上而進(jìn)行模塊化針對性設(shè)計(jì)的，具有**水平。

本系統(tǒng)主要由取樣單元、預(yù)處理單元、分析單元、標(biāo)定單元、  PLC聯(lián)鎖控制單元幾部分組成。采用單路、雙路切換取樣分析控制技術(shù)，連續(xù)監(jiān)測高爐爐頂煙氣中的CO、CO₂、H₂、CH₄、O₂等氣體濃度。系統(tǒng)具有安全可靠、取樣真實(shí)、響應(yīng)快、分析精度高、配置和選型等諸多特色，且能與專家系統(tǒng)匹配，方便控制。

西安聚能儀器有限公司在本著堅(jiān)持**，維護(hù)企業(yè)品牌信譽(yù)的同時(shí)，又堅(jiān)持維護(hù)用戶利益，在保證用戶使用設(shè)備能發(fā)揮良好效益的前提下，推薦此優(yōu)化分析控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)

㈠  適用場所

該系統(tǒng)適用于高爐爐頂煤氣分析，全天候在線連續(xù)監(jiān)測CO、CO₂、H₂、CH₄、O₂等氣體濃度。 

1.適用工況條件  ：

①煙氣含塵量＜200g/NM³

②  管道樣氣溫度：≤800℃

③  取樣點(diǎn)壓力：0～0.3MPa左右

④  含水量：5％VOL左右

⑤  介質(zhì)溫度：95℃—105℃

㈡  分析儀器技術(shù)參數(shù)

1.量程：CO    0～40％；CO₂    0～30％；H₂    0～5％    O₂    0-5%

2.分析精度：±1％FS/3個(gè)月

3.零漂：≤±1％FS/周          (H₂≤±1％FS/周)

4.線性度：≤±1％FS            (H₂≤±1％FS)

5.穩(wěn)定性：≤±1％FS/周        (H₂≤±1％FS/周)

6.靈敏性：CO、CO2≤1％FS        (H₂≤1％FS)

7.儀表響應(yīng)時(shí)間：≤5s

8.環(huán)境溫度：＋5～45℃

㈢  系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)及性能

⒈  流線型一體化取樣探頭（內(nèi)含大精密介質(zhì)過濾器，為聚能**），煙塵過濾能力≤2000g/NM³，無堵塞，免維護(hù)。

⒉  系統(tǒng)煙塵過濾精度：＜0.5μm

⒊  系統(tǒng)分析精度：±1%FS/3個(gè)月

⒋系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間：T90≤15s

⒌系統(tǒng)平均周期：MTBF＞3年

⒍系統(tǒng)維護(hù)周期：＞1年

⒎系統(tǒng)整個(gè)流程為全干法過濾，取樣不失真，分析準(zhǔn)確。

⒏系統(tǒng)、雙路切換取樣，確保連續(xù)在線分析。

⒐系統(tǒng)具有自動(dòng)反吹清灰、防堵裝置。

⒑系統(tǒng)具有煤氣泄漏自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

⒒輸出信號：4-20MA，控制報(bào)警信號NO/NC，1A/220V。

三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)措施

㈠  針對高爐爐頂煙氣含塵量大的過濾防堵技術(shù)措施

氣體的成份分析,預(yù)處理是關(guān)鍵。預(yù)處理系統(tǒng)中過濾措施更是關(guān)鍵的關(guān)鍵。前級過濾器承受*的環(huán)境也最易堵，這一現(xiàn)象是由于傳統(tǒng)過濾器均采用剛性表面微孔過濾原理所造成的。為保證過濾精度，其過濾介質(zhì)間隙必須很小，分析時(shí)大量煙塵阻擋于過濾器的表面，仍有一部份灰塵進(jìn)入微孔，同時(shí)也有硫化物以氣態(tài)和霧狀進(jìn)入微孔，而在過濾器內(nèi)部結(jié)晶成固體。這樣在反吹時(shí)，間隙內(nèi)的煙塵和結(jié)晶物無法清除，造成堵塞，取下清洗后，性能不可恢復(fù)，引起壽命短，維護(hù)工作量大，維護(hù)費(fèi)用高，且嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

要解決這一問題必須有過濾原理上的突破，西安聚能儀器有限公司通過多年研究創(chuàng)新設(shè)計(jì)的大容精密過濾器，在原理上就解決了過濾精度和易堵的這一對矛盾。

西安聚能儀器有限公司公司的大精密過濾器（獲國家*），克服了傳統(tǒng)的剛性表面微孔式過濾器在過濾原理上存在易堵塞、壽命短、維護(hù)量大的嚴(yán)重缺陷,而在過濾原理及工藝結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)新突破，在分析時(shí)過濾介質(zhì)間隙很小，保證過濾精度，而在反吹時(shí)間隙自動(dòng)變大，間隙中的煙塵可全部清除不留積塵，清灰效率達(dá)99%。不僅靠表面，而且利用體積介質(zhì)間隙實(shí)現(xiàn)過濾。容塵量大，不堵塞，容易反吹，清灰效率高，不怕煙塵結(jié)塊，煙氣硫結(jié)晶，不怕腐蝕壽命*，終生免維護(hù)。

㈡  反吹防堵措施

反吹清灰時(shí)，利用氣脈沖的功能和過濾器在氣脈沖作用下的機(jī)械振動(dòng)能及超低聲發(fā)生器發(fā)出的20HZ強(qiáng)超低聲能三種能量反吹，很好地清除積灰是過濾器不堵塞的專有技術(shù)保證。

另外適當(dāng)?shù)乜刂铺筋^溫度也是十分重要的，不要使探頭溫度太低，否則會(huì)引起取樣管內(nèi)部堵塞，一般應(yīng)控制探頭溫度高于煙氣為宜。

㈢  探頭耐磨損措施

由于高爐煙氣煙塵含量大，且煙塵顆粒硬度高，煙氣壓力大、流速快，對管道及取樣探頭的磨損極為厲害，西安聚能儀器有限公司針對高爐工況條件，對取樣探頭采用特殊耐磨措施，有效避免煙塵顆粒對探頭撞擊磨損所帶來的嚴(yán)重后果。

㈣  提高系統(tǒng)可靠性技術(shù)措施

⒈從國內(nèi)分析系統(tǒng)使用中暴露的故障率來看，影響分析系統(tǒng)長期穩(wěn)定使用的關(guān)鍵器件主要有分析儀器、閥、泵等。因此,我公司將這些關(guān)鍵器件全部采用考核過的進(jìn)口件。

⒉采用無觸點(diǎn)的固態(tài)繼電器，不存在觸點(diǎn)的吸合不可靠所帶來的故障。

⒋  整個(gè)系統(tǒng)平均周期MTBF＞3年，維護(hù)周期＞1年，（新興鑄管、唐鋼、萊蕪鋼鐵、日照鋼鐵、河北奧森、敬業(yè)鋼鐵公司等均可達(dá)運(yùn)行）。

㈤  取樣分析的真實(shí)性措施

⒈取樣真實(shí)。本系統(tǒng)采用雙路切換取樣分析，探頭進(jìn)入管道深度稍有錯(cuò)位，有效避免反吹N₂影響，另外高爐煙氣流速大，會(huì)迅速帶走反吹N₂，因此，系統(tǒng)能有效保證取樣真實(shí)性。

2.全干法過濾。保證樣氣在輸送過程當(dāng)中不致失真，因?yàn)槿绮捎盟?、水洗過濾，由于氣體的水溶性(且隨溫度不同，水溶性具有波動(dòng))，會(huì)導(dǎo)致樣氣本身在進(jìn)入分析儀器之前就已失真。采用全干法過濾技術(shù)，避免該問題，保證系統(tǒng)所采樣氣不致在輸送當(dāng)中產(chǎn)生失真。

3.分析儀器性能*。采用進(jìn)口傳感器，根據(jù)多年實(shí)踐比較，其性能*，分析精度高，分析結(jié)果真實(shí)。

㈥  取樣分析的連續(xù)性技術(shù)措施

早期的成套分析控制系統(tǒng)，由于取樣預(yù)處理技術(shù)不過關(guān)，故采用色譜分析法較多，色譜法有著諸多缺點(diǎn)，其中一點(diǎn)就是無法實(shí)現(xiàn)取樣分析的連續(xù)性，操作維護(hù)難度大由于高爐一旦開爐，自始至終連續(xù)生產(chǎn)，要及時(shí)、準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)與專家系統(tǒng)匹配，符合連續(xù)要求，故色譜法當(dāng)然不行。

本系統(tǒng)采用分表分析法，根據(jù)高爐爐頂工藝要求，保證系統(tǒng)連續(xù)分析，采用如下技術(shù)措施：雙路切換取樣分析，一路取樣,一路反吹清灰，保證連續(xù)取樣分析。系統(tǒng)連續(xù)將各個(gè)組份模擬4-20mA成份信號送給專家系統(tǒng)，操作控制方便集中，達(dá)到連續(xù)目的。

㈦  系統(tǒng)快速響應(yīng)技術(shù)

1.傳統(tǒng)過濾能力。高爐煙氣煙塵含量大，且壓力高流速很快，但傳統(tǒng)的分析控制系統(tǒng)，由于采用剛性表面微孔過濾原理，過濾能力差，過濾器極易堵塞，煙氣壓力稍大一點(diǎn)，便會(huì)更加加速過濾器堵塞，故而傳統(tǒng)分析控制系統(tǒng)取樣須減壓分流，整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長，分析相當(dāng)滯后。

西安聚能儀器有限公司采用流線型取樣管和大容塵流動(dòng)介質(zhì)過濾器，容塵量大，不怕灰塵，不存在堵塞現(xiàn)象，取樣無須減壓，技術(shù)水平*，整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間≤15秒，系統(tǒng)響應(yīng)極為快速。

2.分析儀表。西安聚能儀器有限公司經(jīng)過多年的實(shí)踐、比較，選擇配置適合冶金系統(tǒng)的儀器，響應(yīng)時(shí)間≤5s，因此儀表的*選型配置也很好保證了系統(tǒng)的快速響應(yīng)要求。

㈧  提高系統(tǒng)分析精度技術(shù)措施

1.過濾精度高。本系統(tǒng)的過濾級數(shù)依次為：流線型取樣管、大容精密過濾器、增壓型不銹鋼薄壁過濾器、復(fù)合過濾器（主要除硫化物），致冷除濕器（除焦油、除水）監(jiān)視過濾器等，其中大精密過濾器除塵能力就能達(dá)到微米級，二級級過濾最終能給儀器提供含塵粒度≤0.5μm的超凈氣體，所以過濾精度*，同時(shí)也有效除去一些有害物質(zhì)對儀器損害，因此整個(gè)過濾能有效保證分析精度。

2.儀表分析精度高。分析精度能達(dá)±1%FS，可靠性相當(dāng)高。當(dāng)用熱導(dǎo)法分析H2時(shí)，由于CO₂、CH₄對H₂的干擾很大，本系統(tǒng)采用西安聚能儀器有限公司*的相關(guān)抗擾技術(shù)可確保H2分析值準(zhǔn)確。

㈨增強(qiáng)系統(tǒng)安全性措施

1.采用流線性一體化取樣探頭,不易堵,保證反吹和取樣的連續(xù)性。

2.全干法流程，簡捷氣路的銜接，并采用西安聚能儀器有限公司廠制造的標(biāo)準(zhǔn)化高氣密性的密封器件，從而避免了濕法中過多瓶罐的銜接帶來的CO泄漏和分析滯后。

3.系統(tǒng)具有當(dāng)CO泄漏時(shí)，系統(tǒng)只有自動(dòng)向報(bào)警聯(lián)鎖功能,保證人員、設(shè)備安全。

㈩  良好的系統(tǒng)維護(hù)性 

1.維護(hù)周期長。根據(jù)過濾能力和滯后時(shí)間等要求，針對性設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)。流線型一體化取樣探頭終身免維護(hù)，系統(tǒng)維護(hù)＞1年，維護(hù)量少，使用費(fèi)低。

2.精細(xì)系統(tǒng)的安裝布局及模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),按人機(jī)工程、CAD設(shè)計(jì)、使氣路短捷簡單。管接頭采用我廠高密封性氣路接頭，標(biāo)準(zhǔn)化通用化程度高，方便維修。