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WTG-8300-D高爐爐頂煤氣分析系統(tǒng)

技術資料

2006年

1．概述

2．系統(tǒng)技術指標

1) 樣氣處理系統(tǒng)技術指標

2) 分析系統(tǒng)技術指標

3) 系統(tǒng)適用條件

3．關鍵技術特點

1) 針對高爐爐頂工藝特點的取樣除塵技術

2) *的取樣方式

3) 精良的專業(yè)技術與系統(tǒng)配置

4) 分級排放具有*的系統(tǒng)再生能力

5) 快速、準確的取樣真實反應氣體成分含量

4．系統(tǒng)配置

5． *專業(yè)技術服務

6． *的技術培訓

7．高爐爐頂煤氣分析系統(tǒng)配置框圖

8．氣路流程圖

1WTG-8300-D概述

WTG-8300-A 過程分析系統(tǒng)是我公司在吸收引進多家國外公司（ABB、SIEMENS、BUHLER、YOKOGAWA）的*技術與“含塵取樣系統(tǒng)"專業(yè)技術的基礎上研制而成。專門針對高爐頂氣高溫、高壓、多塵、含濕的特定惡劣條件而設計的。它能保證系統(tǒng)*穩(wěn)定、準確、連續(xù)自動在線運行。為高爐提供爐頂煤氣中的CO、CO2、CH4、H2、N2的體積百分含量，是提高高爐冶煉水平、節(jié)能降耗、保證安全生產*的檢測裝置。分析系統(tǒng)采用PLC程序控制、自動完成采樣、反吹、氣路切換、故障處理等功能。系統(tǒng)能夠通過PROFIBUS總線、工業(yè)以太網(wǎng)提供所有系統(tǒng)相關參數(shù)、完成數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)統(tǒng)計，故障診斷、報表打印同時也可以輸出4-20mA標準電流信號。該系統(tǒng)具有技術方案*、結構簡明、部件性能可靠、自動化程度高、操作簡便、維護量小等特點。我公司成套系統(tǒng)包括提供選型咨詢與技術交流、確定技術方案與系統(tǒng)配置、針對性設計與生產、專業(yè)制作與調試、人員培訓等內容，我們將為用戶提供全過程專業(yè)技術服務。

2WTG-8300-D 技術指標

2.1 樣氣處理系統(tǒng)技術指標

Ø 全不銹鋼取樣探頭運行時間≥3年，且免維護

Ø 經(jīng)處理后潔凈樣氣含塵粒度≤0.5μm

Ø 系統(tǒng)滯后時間≤4min（管線長度≤40米）滿足“高爐專家系統(tǒng)"工作要求

Ø 系統(tǒng)單線連續(xù)采樣在線運行時間≤12小時

Ø 過濾裝置不更換時間≥3年

2.2 分析系統(tǒng)技術指標

Ø 分析系統(tǒng)檢測量程

CO 0-50% （紅外檢測）

CO2 0-50% （紅外檢測）

H2 0-10% （熱導檢測）

CH4 0-5% （可選）（紅外檢測）

N2 0- （歸一法）

Ø 零漂≤±1.0%/周 SF

Ø 線性度≤±1.0%/周 SF

Ø 重復性≤±1.0%/周 SF

Ø 靈敏度≤±0.5%

Ø 環(huán)境溫度: ＋5～45℃

Ø 輸出信號：標準電流4－20mA信號

Ø 數(shù)據(jù)通訊：PROFIBUS、ETHERNET

Ø 報警狀態(tài)信號：無源干接點

2.3 系統(tǒng)適用條件

2.3.1 取樣條件

Ø 取樣探頭安裝在高爐重力除塵器出口水平煤氣管道上

Ø 樣氣溫度：≤600℃

Ø 樣氣含水量：≤30% VOL

Ø 樣氣含塵：≤200g/Nm3

Ø 樣氣壓力：0.05MPa～0.4MPa

2.3.2 環(huán)境條件

Ø 環(huán)境溫度：＋5℃~45℃

Ø 相對濕度： ≤90%

Ø 大氣壓：60~108Kpa

Ø 運輸及存儲溫度： -25℃~65℃

2.3.3 介質條件

Ø 工作電源： 220VAC 50HZ 5KVA （不含增壓泵電源）

Ø 工作氣源：潔凈氮源 ≥1.6Mpa 30NM3/24h
（無高壓氮源可選用氮增壓系統(tǒng)）

Ø 工業(yè)凈化水≥0.6Mpa 4T/24h

3 WTG-8300-D關鍵技術特點

1) 針對高爐爐頂工藝特點的取樣除塵技術

高爐爐頂煤氣取樣管路長（50米左右），容量大，要滿足高爐工藝系統(tǒng)響應時間的要求，就必須保持快速輸送、大流量供氣。流量大，煙塵多加之爐頂煤氣又處在高壓、高溫、高濕條件下工作，取樣系統(tǒng)極易致堵。

含塵煙氣取樣過濾系統(tǒng)是高爐爐頂煤氣分析的基礎，我們樣氣處理技術曾用在冶金轉爐熱端、粉倉、水泥窯等條件惡劣的工藝場所。整套分析系統(tǒng)結構簡單，運行穩(wěn)定，易于維護。全不銹鋼取樣探頭具有防塵、防水預處理功能；樣氣預處理裝置集成于分析機柜內，具有除塵、除水功能、為分析儀表提供潔凈樣氣。這些已在我們的實踐中得到了有力的證實。

系統(tǒng)取樣探頭與過濾器反吹,采用將氮氣（吹掃氣源）憋至待吹掃裝置（探頭、過濾器）達到恒定壓力，通過快速動作的氣動控制單元，瞬間開啟產生*“爆破力"，將過濾樣氣的粉塵及殘留水*排除，使取樣探頭與過濾器具有*的“再生"能力。該技術具有方案*、結構簡明、穩(wěn)定可靠、操作簡便等特點。

2) *的取樣方式

總結多年實踐中的經(jīng)驗，已往國外以及大部分國內分析廠家均將過濾裝置設計在頂部探頭中，管道中煙氣與過濾后的潔凈樣氣僅通過一只墊圈壓緊隔離，維護人員很容易在維護過程中安裝稍不注意或由于墊圈的老化，將會造成管道中的部分煙氣不經(jīng)過濾器而直接通過取樣管道進入分析系統(tǒng)，導致儀器的損壞。由于探頭過濾器裝置安裝在工藝煙氣管道上，不僅給維護人員的工作帶來了安全隱患，而且增大了維護量。

我們系統(tǒng)中將過濾器安裝在預處理柜中，煤氣管道上僅有不銹鋼取樣探頭，結構簡潔而且是不需要任何維護工作的。

*的樣氣處理系統(tǒng)無需任何伴熱處理，取樣系統(tǒng)管路連接、五級過濾、能確保整個系統(tǒng)*、穩(wěn)定、安全運行。

3) 精良的專業(yè)技術與系統(tǒng)配置

鑒于樣氣處理的安全性與重要性，系統(tǒng)設有樣氣的穩(wěn)壓穩(wěn)流、過濾監(jiān)視、濕度報警、壓力、流量監(jiān)視等功能。而且關鍵部件均采用國外原裝：如氣泵、分析儀、冷凝器等。

4) 分級排放具有*的系統(tǒng)再生能力

系統(tǒng)采用分級吹掃排放，具有*的再生能力。因此能保證系統(tǒng)取樣探頭與過濾裝置常期可靠運行。取樣探頭以及預處理裝置在正常工況下可保3年不堵不換。

5) 快速、準確的取樣真實反應氣體成分含量

系統(tǒng)采用大流量加速定排的方法，以提高系統(tǒng)流速，采集真實樣氣。為回路的調節(jié)控制提供實時、真實的氣體含量。

4 WTG-8300-D配置

高品質在線成套分析系統(tǒng)，應采用高精度的分析儀與穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)結構。本系統(tǒng)中的氣體分析器選用德國SIEMENS 公司原裝設備。

ULTRAMAT 23多組份紅外分析儀（CO、CO2、CH4）

CALOMAT 6 快速熱導分析儀（H2）

系統(tǒng)歸一運算后得到（N2）

U23多組份紅外分析儀是利用極性分子氣體對不同波長紅外線輻射可進行選擇性吸收的原理為基礎，并配以多個接收檢測器，通過微流量傳感器將紅外能量的變化轉化成相應電量的變化，zui后通過電氣部件的放大整流及線性化處理，輸出與被測氣體濃度變化相對應的標準電流信號。在這里我們通過該儀器檢測煤氣中的CO、CO2、CH4三氣體成份，其含量范圍分別為：

CO 0-50% / 4-20mA

CO2 0-50% / 4-20mA

CH4 0-5% / 4-20mA （可選）

C6快速熱導分析儀是基于不同氣體具有不同導熱率以及混合氣體的導熱率隨其組份含量變化而不同這一物理特性。儀器采用膜片式電阻以提高系統(tǒng)檢測響應時間，另外，儀器還具有對混合氣體中干擾組份進行動態(tài)補償功能，提高氫氣的檢測精度。例如氮中氫的二氧化碳氣體。

H2 0-10% / 4-20mA

樣品預處理系統(tǒng)中的關鍵部件采用國外*的高品質產品。此外配備了*的控制單元，它以可編程序控制器PLC為核心，配以可靠的硬件電路和*的軟件包。這些保證了分析的準確性、可靠性，并提高了系統(tǒng)的自動化程度。

該系統(tǒng)由防塵防水取樣探頭、樣氣預處理單元、快速抽氣單元、分析單元、自動清掃單元、順序控制單元、控制操作單元和標定單元等組成。

4.1 “雙線單表型"系統(tǒng)，采用兩套取樣裝置“一用一備"工作方式，冗余切換、連續(xù)采樣，將經(jīng)過處理后的潔凈樣氣送至一套分析系統(tǒng)，檢測出煤氣中的CO、CO2、H2、CH4、N2成份含量。

（若針對高爐“專家系統(tǒng)"一般*使用“雙線雙表型"系統(tǒng)）

取樣預處系統(tǒng)由五級處理組成。*級是防塵防水全不銹鋼取樣探頭，吹掃球閥完成對探頭及其管路積塵的清理；第二級為前置不銹鋼預處理裝置完成對樣氣的初級處理，處理精度達≤2mm；第三級為處理柜內串級不銹鋼預處理裝置完成對樣氣的俘塵與處水功能，處理精度達≤10μm；第四級為處理柜內精密復合過濾裝置完成對樣氣精密俘塵與處水功能，輸出樣氣粒度可達1μ。第五級是由壓縮機冷凝器和精密過濾器等組成，它將分析氣中殘剩的少量水汽進行更*地冷凝收集和過濾，zui終使樣氣穩(wěn)定達到塵度≤0.3μm，含水800ppm。滿足進入分析器的要求，以保證分析結果的準確性與可靠性。

4.2 快速抽氣單元：

高爐頂壓一般在2Bar左右，故在正常情況下，無需抽氣泵，但在高爐開爐、檢修、故障情況下，為了給操作人員提供爐況數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)配置中采用抽氣泵、針形閥、旁路流量計等組件，將被測樣氣快速抽到分析柜并穩(wěn)流后通過旁路流量計加速排放，若取樣流量達不到額定范圍，流量檢測裝置會通過PLC發(fā)出報警信號。

4.3 自動清掃單元：

由電磁閥、電控氣動球閥、壓力表、減壓閥等所組成，它們由可編程控制器自動控制對取樣探頭、管路以及過濾器等進行順序清掃和排水。

4.4 分析單元：

由氣體分析器、流量計、排氣管線等組成，它是進行樣氣分析的核心裝置。對于專家分析系統(tǒng)，系統(tǒng)配置均采用德國*設備，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

4.5 順序控制單元：

由可編程控制器、應用程序軟件及控制電路組成，它根據(jù)操作單元的操作指令自動控制分析系統(tǒng)的運行、記錄、清掃、報警顯示、實時工作狀態(tài)燈光顯示和保護聯(lián)鎖，它還具有與上機位（PLC、DCS等）的聯(lián)絡功能。

4.6 操作單元：

由總電源開關、運行方式（“自動"與“維護"）開關、實時工作狀態(tài)顯示燈（運行、清掃、標定、報警、控制閥等指示燈）組成，它是與PLC密切的人機對話單元，通過簡單的操作將指令送到PLC進行控制，并將實時工作狀態(tài)用指示燈顯示出來。

4.7 順序控制功能：

該功能是提高分析自動化程度的重要手段，通過可編程邏輯控制器對整套分析系統(tǒng)進行自動控制。

4.8 預處理單元的自動清掃功能：

當取樣分析周期結束，分析系統(tǒng)自動轉為自動清掃狀態(tài)，將濾留下的煙塵和冷凝水清掃干凈，以備下次取氣運行。

5 WTG-8300-D*專業(yè)技術服務

5.1 供方應按照技術規(guī)范的要求對所有供應設備的組裝與安裝進行監(jiān)督并保證其合理地開展工作。

5.2 供方將安排有專業(yè)的工程師對所有儀器的啟動和zui初的檢查，以保證轉爐煙氣分析系統(tǒng)按規(guī)范要求運行。

5.3 供方提供的轉爐煙氣分析系統(tǒng)至少有一年的保修期。需方有權與供方簽定一個保修期可選擇的維修合同，合同中明確供方對分析系統(tǒng)負責維修的年限，每年定期維修的頻次不少于兩次，沒次不少于兩個工作日。供方承諾向采購方*及時地提供備品備件。

5.4 供方對所供設備實行終身服務，設備出現(xiàn)任何問題將在24小時內到達現(xiàn)場，共同友好協(xié)商解決問題。

5.5 供方與用戶每年至少對使用情況及存在問題進行一次以上的技術交流。

5.6 供方根據(jù)技術規(guī)范的要求，將負責所供設備的現(xiàn)場安裝指導，上電調試及技術服務作出以下計劃。

序號	技術服務內容	計劃天數(shù)	派出人員職稱	派出人數(shù)	備注
1	系統(tǒng)安裝指導	4天	工程師以上	1	現(xiàn)場具備條件
2	現(xiàn)場性能測試	2天	工程師以上	1
3	系統(tǒng)調試	2天	工程師以上	2
4	系統(tǒng)投運	1天	工程師以上	2
5	系統(tǒng)試運行	3天	工程師以上	1
6	系統(tǒng)驗收	1天	工程師以上	1

6 *的技術培訓

對用戶進行專業(yè)而全面的技術培訓，包括分析系統(tǒng)集成原理，分析儀表的使用與維護，可編程邏輯控制器以及上位機軟件等。培訓計劃如下：

序號	培訓內容	計劃天數(shù)	教師職稱	教師人數(shù)	備注
1	系統(tǒng)結構原理	2天	高級工程師以上	1
2	分析儀表操作與維護	1天	工程師以上	1
3	日常維護、檢修要點	1天	工程師以上	2
4	系統(tǒng)調試、運行、故障排除等技術、技能	2天	工程師以上	2
5	系統(tǒng)軟件學習	1天	工程師以上	1