西門子Ultramat 23在高溫取樣水泥窯煙室煙氣分析儀系統(tǒng)中的應用

目前，氣體分析儀在國內(nèi)水泥企業(yè)窯尾煙室氣體檢測中的應用已相當廣泛。氣體分析儀通過在線連續(xù)提取、處理和分析窯尾煙室中的O2、CO和NOx的含量，來實時監(jiān)測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒狀況，以實現(xiàn)對水泥熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量及生產(chǎn)原燃料的消耗和綜合成本實施有效控制。如果窯內(nèi)煅燒溫度過高或熱工制度振蕩過大，不僅會大量消耗燃煤，甚至還會損害窯襯，嚴重時將危及窯筒體；如果煅燒溫度過低，就會造成熟料生燒，嚴重影響水泥熟料的質(zhì)量。正確的應用窯尾煙室氣體分析儀，可幫助中控操作人員實時了解窯內(nèi)的煅燒狀況和燃煤的燃燒狀況以正確指導煅燒操作，能夠給企業(yè)帶來較為客觀的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

本文就水泥窯尾氣體在線分析系統(tǒng)簡單介紹如下：系統(tǒng)構(gòu)成：

1、取樣系統(tǒng)

水泥行業(yè)干法旋窯及分解爐的氣體分析，難點在于窯尾煙室溫度高達1300℃、粉塵2000g/m³、氣體露點高，而且含有SO2和堿性腐蝕，是技術(shù)難度大的氣體取樣對象，我司采用進口干法高溫探頭配合循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，能成功解決這一取樣難題。

   1）高溫探頭由特殊耐高溫材料制成，理論抗溫≥1400°。（由湘乾儀器公司，中科院，首鋼共同完成）   

   2）. 采用恒溫管原理，探頭夾層內(nèi)有內(nèi)循環(huán)導熱介質(zhì)，由熱泵驅(qū)動，將探頭熱量帶至處理柜中的換熱器，外循環(huán)冷卻水將熱量帶走，探頭在1400℃條件連續(xù)工作。檢測導熱介質(zhì)溫度，自動調(diào)節(jié)冷卻水流量控制探頭溫度為恒溫。大大延長了高溫探頭的使用周期。   

   3）.內(nèi)循環(huán)用硅油，外循環(huán)用冷卻水，冷卻余量比風大，內(nèi)循環(huán)管內(nèi)壁的專有槽，解決了恒溫管內(nèi)部受熱不均干燒的現(xiàn)象，用硅油避免恒溫管垢。 

  4）. “三失”情況下自動抽出探頭.失電時PLC控制輸出O點為常開(OFF)失氣.失水時由反吹氣源電接點壓表和失水傳感器接頭送至PLC轉(zhuǎn)0點OFF.因此在“三失”的任何異常情況發(fā)生時,控制0點OFF,啟動UPS電源在半分鐘內(nèi)自動抽出探頭,確保探頭安全.當確認恢復正常條件時,可控制自動插入探頭.

2、預處理系統(tǒng)

預處理單元在氣體在線分析系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的作用，任何的氣體分析儀器都要求氣體在進入分析儀傳感器之前都應該除塵、除油、除水等，同時，還要求除塵、除水、除油的過程中待測氣體組份不被改變，預處理技術(shù)的好壞，直接影響到監(jiān)測的準確性、可靠性、分析儀的使用壽命等。

在本系統(tǒng)中，在工藝管道上安裝有取樣探頭，樣氣在由探頭取出后，經(jīng)伴熱采樣管線輸送至機柜，采樣管線加熱的目的是防止樣氣中的水汽在管路中冷凝，與粉塵混合造成堵塞。采樣管路采用了四氟管線設(shè)計，聚四氟的材料特性決定了管線擁有良好的不粘性，保證了采樣管線能夠連續(xù)穩(wěn)定的向機柜輸送樣氣。在機柜中樣氣得到進一步的凈化，系統(tǒng)采用了一級過濾精度為3um的氣水分離器，過濾樣氣的同時分離樣氣中的液態(tài)水，采用了一級過濾精度為0.1um的精密過濾器作為樣氣進入分析儀表前的后一級過濾元件，保證樣氣達到分析儀表使用要求。為去除樣氣中含有的氣態(tài)水，系統(tǒng)采用電子冷凝器除濕，除濕后的樣氣露點為4-5℃。另外，系統(tǒng)采用一臺抽氣能力為6L/min的德國KNF采樣泵提供系統(tǒng)樣氣的輸送動力。

3.分析單元:西門子進口Ultramat 23分析儀

分析方法：紅外

測量范圍：CO:0-10000 PPM  O2:0-25%
量程：: 雙量程或自動量程（可選項）
量程漂移≤0.5％F.S/24h
檢出限：0.1PPM

線性偏差： ≤1％

重 復 性： ≤1％

響應時間： ≤1.5秒

校本機顯示：LCD液晶顯示屏（帶背光）

模擬輸出：4～20mA 750Ω

通訊接口：RS485或RS232

智能化：測定和標定菜單式操作，編程快速、操作簡單，儀器故障自診斷顯示

安裝方式：臺架式4U

外形尺寸： 483(寬)×177(高)×159(深)

重 量： 約15kg

供 電：220VAC±10%，50～60Hz AC±10%，50～60Hz

環(huán)境溫度： 5℃～+45℃

分析系統(tǒng)的主要特點

● 該裝置為機、電、儀一體化成套分析控制裝置。整套裝置由分析機柜（內(nèi)部包括樣品凈化處理系統(tǒng)和分析校對系統(tǒng)等）和安裝在工藝管線上的取樣探頭組成。出廠前已調(diào)試完畢，現(xiàn)場只需安裝外圍電源、氣源等公共設(shè)施。

● 分析機柜采用19寸流行標準機柜，前后開門的結(jié)構(gòu)形式，正門上開有大玻璃視察窗口，柜內(nèi)配備照明燈，方便操作者維護。

● 取樣探頭采用特殊材質(zhì)，耐腐蝕，正常使用壽命可達五年以上。取樣方式采用電加熱控溫干法直接取樣，相對其它方法輔助環(huán)節(jié)少，可靠性高。并真實反映煙氣成份含量，無附加誤差，測量精度高。并避免了管道冷凝水產(chǎn)生，杜絕了冷凝酸霧對管道的腐蝕。

● 探頭過濾器采用高效過濾器，具有強度高、氣阻小、易吹掃，過濾效率高、現(xiàn)場維護周期長等特點。高效過濾器的采用、合理的過濾環(huán)節(jié)、自動吹掃的配置，保證了系統(tǒng)在高粉塵工況下連續(xù)采樣、可靠運行，并已被多家用戶現(xiàn)場運行實踐所證明。

● 系統(tǒng)全干法流程，取樣器、取樣管，各類管接頭（與樣氣接觸部分）、抽氣泵等均采用特殊防腐處理，提高了系統(tǒng)防腐性，保證了系統(tǒng)使用壽命。系統(tǒng)采用了三級除塵、兩級除水的過濾方式，對粉塵等機械雜質(zhì)得到了*地凈化，確保樣氣分步進行凈化、除塵、除濕、穩(wěn)壓、穩(wěn)流等一系列環(huán)節(jié) ，其過濾精度可達0.1μ。將符合要求的被測樣氣，送入分析儀器，確保分析儀器工作的準確性和長期可靠性。

● 系統(tǒng)采用全自動控制，具有自動化程度高、維護工作量小的特點。

● 裝置內(nèi)部分析儀表及關(guān)鍵部件均配置*件如：分析儀、PLC、抽氣泵、電動球閥等。另外像高性能開關(guān)、接線端子、照明燈、門鎖等均采用中外合資的產(chǎn)品。并配置國內(nèi)的取樣預處理系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)具有維護周期長、維護量小、操作簡單方便、可靠性高等特點。