气体分析仪应用培训.ppt

气体分析仪应用培训,达到的目的,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,1,2,3,4,5/6,标准配置是8台,工艺设备保护 指导窑操作 排放监控,7,8,1.0水泥厂气体分析仪配置,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< 700ppm,1.2 C1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-------10000ppm NOX-----2000ppm SO2 ------2000ppm 推荐值： O2 -------2-3% CO-------正常位0ppm，8000ppm报警，9000ppm停尾煤 NOX-----800ppm左右 SO2,1.3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,高温气体分析系统是通过连续抽取、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,,,,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,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.,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 3600t coal/year,3.03 MJ/Cli,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1000PPM导致0.8%热能消耗 960t coal/year,热耗:0.101Kg coal/Cli,煤热值：30 MJ/kg Coal,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%,2.5燃烧关系,NOX与温度的关系,燃烧效率曲线,800,1500,一.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,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5060%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 x 3元/升 x 365天 = 262万元,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,2.6 NOx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NO22.6.1 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 （Thermal NOx）： 它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx,2、快速型NOx（Prompt NOx）： 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NOx,3、燃料型NOx（Fuel NOx）： 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,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510%） 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煤燃烧方式关系密切， 特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件,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6080%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2030%； 快速型NOx在煤燃烧过程中的生成量很小,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,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....1/3,,,,Rotary Kiln 旋窑,,,,*,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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,安装及保护PP1160A高温探头 安装区域,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,4,5,5,6,,,,,,,,8,8,7,2,,,,,,,,5-30,,,从X方向看,密封圈,3,,,在缩小比例的X方向看,,Rotary Kiln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: 1200 x 180 mm), 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: 280 mm, 8 个孔 with 17 mm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,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!,生料,,,,,,,,,,,0,*,*,角度 30 - 60,,距离 500 mm,,,从上面看,3.1安装要求,北方地区配置：油冷却，电动马达,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,3.1.2 CPU,4.1.1 CO探测器,4.1.2 NOX探测器,4.1.3 O2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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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,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,4.4探头清洗示意图,,,,,,,,,,,,,,,,,,内吹,,(取样探头)过滤装置内吹示意图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4.5探头清洗示意图,,,,,,,,,,,,,,,,,,外吹,,(取样探头)过滤装置外吹示意图,,,,,,,,,,,4.6过滤器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(取样探头)过滤器工作原理图,过滤精度%：3m/99.99%、0.5m/99.8%、 0.3m/99.6%,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,OXYMAT 6 型氧分析仪的工作原理示意图,气体分析仪OXYMAT 6工作原理,与其它几乎所有气体不同，氧气有顺磁性。

OXYMAT 6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在OXYMAT 6 中，这两种气体 一种是参比气。