气体分析仪应用培训11

气体分析仪应用培训气体分析仪应用培训达到的目的气体分析仪应用培训课程简介•水泥厂气体分析仪的应用•窑尾烟室气体与燃烧的关系•高温气体分析仪安装要求•高温气体分析仪技术•气体分析仪的维护气体分析仪应用培训12345/6标准配置是8台工艺设备保护指导窑操作排放监控781.0水泥厂气体分析仪配置气体分析仪应用培训1.1煤磨系统气体分析作用：煤磨系统安全保护和漏风检测•煤磨安全操作的氧量限值:褐煤:10[%]O2无烟煤:12[%]O2•预热器抽取的气体大多被用于磨煤机的惰性气体。推荐：要连续测量：氧O2浓度一氧化碳CO浓度。•有时，熟料冷却器的气体也用于磨煤机，这时只需测量CO浓度。•煤粉仓需检测CO浓度CO浓度推荐700[ppm]气体分析仪应用培训1.2C1出口气体测量•作用：窑尾收尘器安全保护预热器系统漏风分解炉内燃烧状况•测量成分：O2-------25%CO-------10000ppmNOX-----2000ppmSO2------2000ppm•推荐值：O2-------2-3%CO-------正常位0ppm，8000ppm报警，9000ppm停尾煤NOX-----800ppm左右SO2气体分析仪应用培训1.3高温气体分析仪作用：节能和提高熟料质量(1).为达到最佳运转状态控制燃料(2).燃烧状况的确认掌握(3).生产出均匀性良好的熟料气体分析仪应用培训高温气体分析系统是通过在线连续抽取、处理和分析窑尾烟室或者分解炉中的气体，进行处理和分析，测得O2、CO、NO和SO2的含量，来实时监测水泥回转窑内的煅烧状况，各气体成分含量单位一般用%或ppm表示。窑内燃烧的基本反应：燃料+空气+点火=窑火焰+废气窑尾烟室气体分析仪系统是用来分析窑内气体中CO,O2,NOx等成份。分解炉气体分析仪系统是用来分析分解炉内气体中CO,O2,NOx等成份。为更好地实时了解窑内的煅烧状况和燃煤的完全燃烧程度,在窑尾烟室对CO、O2、NOx进行检测分析,以便操作人员对整个煅烧过程信息作出整体的了解和综合判断。由于窑尾烟室是高温,高粉尘的恶劣工作环境.采样系统必须达到相应的要求。由于水泥煅烧过程中,大部分SO2被中和吸收进入熟料,而CO,O2,NOx几乎不溶于水.可利用此特性对样气进行过滤、去酸、去水。气体分析仪应用培训2.0工艺过程中的相互关系(1).窑尾CO含量高：影响熟料质量还会引起结前圈说明煤粉燃烧不完全预示煤粉和用风不匹配在窑尾和预热器局部燃烧造成结皮在窑内形成还原反应降低C3S含量影响熟料质量焦粒沉落气体分析仪应用培训2.0工艺过程中的相互关系(2).若O2浓度降低导致燃烧不完全如果此时加大拉风会形成局部高温对烧成带窑皮不利直接影响耐火砖使用寿命也将增加NOX的排放量若O2浓度高说明供风量太大能耗增加气体分析仪应用培训2.0工艺过程中的相互关系(3).NOX的形成分”高温NOX”和”燃烧NOX”高温NOX是空气中的N2在高温下与O2化合形成,和温度高低密切相关;燃烧NOX是燃料中N2与空气中的O2在挥发份燃烧的低温状态下化合形成,因此和燃烧器出口至着火点这一阶段的O2浓度相关;NOX还和燃料在燃烧器出口的着火距离有关,NOX大小依次是石油焦中等挥发份烟煤高挥发份烟煤.另外控制二次风的混入时间,也可减少火焰中NOX量并降低火焰峰值温度.NOX高,预示窑内燃烧充分,火焰温度高,理论上窑内的NOX越高越好.气体分析仪应用培训2.1热能消耗计算热能消耗增加与氧含量的函数经验法则：氧量增加1%导致3%热耗增加3600[tcoal/year]3.03[MJ/Cli]气体分析仪应用培训2.2热能消耗经验值熟料热耗与CO浓度的函数关系经验法则：CO增高1000[PPM]导致0.8%热能消耗960[tcoal/year]热耗:0.101[Kgcoal/Cli煤热值：30[MJ/kgCoal]气体分析仪应用培训2.3喷煤管火焰控制一氧化碳(CO)熟料的煅烧是一个复杂的材料转换过程，为了保障熟料质量操作中空气总是过量的。在窑尾的氧和一氧化碳的浓度是控制质量的关键指标。预分解窑的最佳的氧含量为1.5%----2.5%气体分析仪应用培训2.5燃烧关系NOX与温度的关系燃烧效率曲线8001500气体分析仪应用培训一.高温窑尾气体分析成套系统基本理论•气体分析的用途A.将燃料消耗减至最小B.优化熟料质量C.保障计算机控制预期的目的和效果,实现窑的最佳控制.•窑尾气体分析的测量组份CO燃烧控制O2燃烧控制NO热力条件气体分析仪应用培训理想燃烧曲线•氧和一氧化碳值的变化反映燃烧不足或燃料浪费.•氧化氮值的变化反映烧成带的热力状况.•生产高质量的熟料必须在烧成带内有一定量的过剩氧气;•节能潜力:降低成本、节约能源•水泥厂成本消耗：能源占50~60%左右•原料占40%左右•一个日产1500吨熟料的燃油窑系统，如果氧含量超出最佳值1个百分点，窑系统每天多消耗2400升油。每年多损失：•2400升x3元/升x365天=262万元气体分析仪应用培训窑尾测量NO的含量用于游离钙的控制NO的形成不仅与氧气的含量有关，而且也受火焰温度影响，如果含氧量基本稳定，火焰温度与窑尾NO浓度相关，如右图。NO的含量火焰温度游离钙的含量气体分析仪应用培训2.6NOx的形成与分类•氮氧化物：NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃烧过程中生成的氮氧化物，几乎全是NO和NO2。通常把这两种氮的氧化物称为NOx。•煤炭、天然气、重油等天然矿物燃料在燃烧过程生成的氮氧化物中：NO占90%左右，其余为NO2。气体分析仪应用培训2.6.1燃料燃烧过程生成的NOx，按其形成分类，可分为三种：1、热力型NOx（ThermalNOx）：它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx2、快速型NOx（PromptNOx）：它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx3、燃料型NOx（FuelNOx）：它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx气体分析仪应用培训2.6.2煤燃烧过程中的氮氧化物•煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是：•一氧化氮（NO，占90%以上）•二氧化氮（NO2，占5~10%）•氧化二氮（N2O，只占1%左右）和SO2的生成机理不同，在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与关系密切，特别是和等燃烧条件气体分析仪应用培训2.6.3煤燃烧过程中的氮氧化物煤粉燃烧所生成的NOx中：•燃料型NOx是最主要的，它占NOx总生成量的60~80%以上；•热力型NOx的生成和燃烧温度的关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到NOx总量的20~30%；•快速型NOx在煤燃烧过程中的生成量很小气体分析仪应用培训3.0安装要求俯视图侧视图正视图从窑尾向窑内看采样管采样头气体流向旋转方向采样点位置第一象限留出5米伸缩空间过窑尾密封0.5米气体分析仪应用培训窑内的原料探头顶部的安装区域失真气体密封圈内失真气体(探头顶部一定不能在密封圈)失真气体原料窑直径0....1/3RotaryKiln旋窑*气体分析仪应用培训窑密封圈高温探头安装区域(30-60度)旋窑下料斜面0°从上面看60°30°气体分析仪应用培训2020/2/11安装及保护PP1160A高温探头安装区域1455688725-30°从X方向看密封圈3在缩小比例的X方向看RotaryKiln旋窑**墙探头安装导管4”从上面看探头顶部超过密封圈最大300mm(窑内);尽可能避免0°30°1.高温安装法兰导管(耐热管:1200x¢180mm),长1.2米2.探头外面的长度:0.2-0.4米(正常)3.安装法兰的直径:280mm,8个孔with¢17mm直径4.探头安装尽可能地靠近墙和圆形的窑口5.用浇铸料在法兰导管的四周浇上厚厚的一层(至少50mm);6.平滑角度阻止原料堆在法兰的导管上7.导管尽量避免下料的冲出8.没被保护的探头:探头顶部(留最少)*水平和垂直的距离500mm气体分析仪应用培训2020/2/11避免错误当安装PP1160高温探头下料斜管旋窑在这个区域没有保护的探头,下料可能落在探头管的上面法兰保护导管(浇铸在角落里和包埋在弓形窑内)弓窑在弓窑下面没有保护的探头管!弓窑安装保护导管探头避免探头管在窑内位置!密封圈在弓窑下面没有保护导管!0°**角度30°-60°距离500mm从上面看气体分析仪应用培训3.1安装要求北方地区配置：油冷却，电动马达气体分析仪应用培训1.高温气体分析仪2.1分析仪器2.2采样和预处理3.1.1探测器3.1.2CPU4.1.1CO探测器4.1.2NOX探测器4.1.3O2传感器4.1.4控制.诊断4.1.5计算.处理和校验5.1.1零点校验5.1.2量程校验3.2.1采样装置3.2.2伴热导气管3.2.3预处理4.2.1采样头4.2.2过滤器4.2.3控制装置5.2.1加热5.2.2清吹5.2.3行走控制4.2.5制冷,排水4.2.6加液去酸4.2.7抽气,过滤4.2.4采样管冷却4.0高温气体分析仪的组成框图气体分析仪应用培训气体分析仪应用培训4.2探头原理进油口出油口样气出口样气入口烟室探头长度一般3M样气入口进油出油气体分析仪应用培训4.3探头清洗示意图外吹内吹样气出口工业样气入口(取样探头)过滤装置结构示意图气体分析仪应用培训4.4探头清洗示意图内吹(取样探头)过滤装置内吹示意图气体分析仪应用培训4.5探头清洗示意图外吹(取样探头)过滤装置外吹示意图气体分析仪应用培训4.6过滤器(取样探头)过滤器工作原理图过滤精度%：3μm/99.99%、0.5μm/99.8%、0.3μm/99.6%气体分析仪应用培训4.7气体分析仪的工作原理•经过采样系统预处理的低温无水无粉尘样气被引入分析系统,对样气成份(CO,O2,NOX)进行分析,分析结果以模拟信号或数字信号送出显示或控制.•目前流行的分析方法是:O2—顺磁氧；电化学方法,如氧化锆传感器等NOX—红外线分析室CO—红外线分析室气体分析仪应用培训OXYMAT6型氧分析仪的工作原理示意图气体分析仪应用培训气体分析仪OXYMAT6工作原理与其它几乎所有气体不同，氧气有顺磁性。OXYMAT6型氧分析仪正是利用了这一原理来测量O2浓度的。在不均匀磁场中，氧分子由于其顺磁性，会朝磁场增强方向移动。当不同氧气浓度的二种气体在同一磁场相遇时，他们之间就会产生一个压力差。气体分析仪应用培训在OXYMAT6中，这两种气体一种是参比气(N2,O2或者空气)(1)，一种是样气(5)。参比气经过两个参比气通道(3)进入样气室(6)。其中一路参比气在磁场区域(7)和样气相遇。因这两个通道是连通的，所以与氧浓度成正比的压力差使得两路参比气形成气流。微流量传感器(4)感知该气流并将其转变为电信号。微流量传感器中有两个被加热到大约120°C的镍格栅，这两个镍格栅和两个补充电阻形成惠斯通电桥。变化的气流导致镍格栅的电阻发生变化。这使电桥产生偏移。该偏移值大小决定于样气中的氧气浓度。气体分析仪应用培训微流量传感器位于参比气路中，不直接接触样气，所以样气的热导率、比热和样气的内部摩擦对测量结果都不产生任何影响，同时，这也避免了样气对微流量传感器的腐蚀，使得微流量传感器的抗腐性能大大提高。通过改变磁场强度(8)，使得微流量传感器上的背景气流不被检测。仪器摆放的方向因而对测量也无影响。样气室是直接安装在样气路上并且体积很小。OXYMAT6响应时间非常短，从而微流量传感器响应迅速。气体分析仪应用培训由于在测量地点存在振动并可能因此产生测量误差(噪音)。所以可额外增加一个传感器(10)来作为振动传感器。该传感器中不通过气体，其信号可用来对测量结果进行补偿。如果样气密度和参比气密度偏差超过参比气密度的50%，则用于补偿的微流量传感器(10)也必须象用于测量的微流量传感器(4)那样使用参比气进行吹扫。注：样气必须不能含有灰尘，并且气室中不能存在凝液，这也是为什么大多数测量任务都需要一个恰当的气预处理过程的原因。气体分析仪应用培