转炉微量CO在线分析

JC-6200型过程气在线分析成套系统是应用于烟气中CO气体 含量分析的专用在线分析系统。系统能自动、连续、准确、可靠地分析烟气中CO气体的浓度含量。采用PLC可编程序控制器自动控制系统的采样、排水、探头自动吹扫、故障监测并处理等操作。系统正常运行期间能提供气体浓度的4~20mA标准输出信号与RS485（Modbuus-RTU）输出。该系统的分析仪器的传感器采用进口光源、检测器,气室恒温加热避免因外界温度变化对分析结果的干扰。系统技术先进、结构简明、测量准确，反应速度快、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小、自诊断保护功能强，系统带有多种故障报警，可有效监控探头温度、伴热管温度、压缩机制冷器制冷温度、出水泥失效等问题并联动PLC进行系统控制，是分析烟气中CO气体含量的理想设备。
B、分析仪器：
JC-6200型成套系统所用分析仪器为卓宇佳创科技有限公司研制的NDIR恒温红外气体分析模块，该模块分析仪测量精确、性能稳定可靠，响应时间快，智能化程度高。

红外线是一种电磁波，红外辐射主要是热辐射。当红外辐射通过某气体层时，气体层中的极性分子，即非单元素气体分子（如CO、CO2等），就会对红外辐射进行选择性的吸收。多元素气体分子对红外线的吸收遵循朗伯特—比尔定律。

式中，
—红外辐射被气体吸收后的能量；
—红外辐射被气体吸收前的能量；
—气体的吸收系数（消光系数）；
—吸收气体的浓度；
—红外辐射经过吸收气体层的长度。
2 红外线分析工作原理
分析部分由三大部件组成：
一个能发出特定红外波长的红外辐射器—－光源；
一个由参比气室和分析气室组成的测量池；
一个能检测红外辐射并将红外辐射的能量变化转换成电量变化的接收器（亦称检测器）。
由红外光源发出二束能量相等、按照一定频率进行调制的平行光束，分别通过参比气室和分析气室后，由于分析气室中吸收气体（被测气体）对红外线的吸收，使原来能量相等的二束红外线产生了能量差，然后又分别进入接收器的参比接收室和测量接收室。通过薄膜电容器将红外线能量变化转换成电量变化，再通过电气单元和控制单元的放大整流及线性化等各种处理，仪器就能输出一个与被测气体浓度变化相对应的信号，供显示或控制。
分析器除了各种部件的特殊结构外，在接收原理上有一个特殊的改进。接收器的参比接收室和测量接收室分别用光学镜片分隔成前室和后室。
在接收器中的吸收气体和分析气室中的被测气体同样都按朗伯特—比尔定律吸收红外线。前室中气体的吸收曲线近似于被测气体的消光曲线。由于前后室之间半透半反窗的作用，使后室辐射得到抑制，排除了干抗气的影响，使仪器达到最佳选择效果。

2.2技术优势
MEMS红外光源是电调制的脉冲光源，具有较高的调制频率，满足热释电检测器的特性要求。
双通道检测器设计，有效提高了仪器稳定性。
高精度恒温控制，降低了环境温度对仪器测量的影响。
大气压力补偿，降低了环境大气压力变化对仪器测量的影响。
隔离的电流环输出和开关量输出，消除外界各种干扰对仪器测量的影响

主要技术性能
零点漂移：≤±1%FS/7d
量程漂移：≤±1%FS/7d
测量范围：CO：0-1.0000Vol(四位小数显示)
分辨率:1ppm
测量精度：≤±2%FS
线性误差：≤±1%FS
重复性误差：Cv≤±0.5%
响应时间： T90≤10s
输出信号： 4～20mA 500Ω
系统的滞后时间：T90≦30S
样气温度：≦800℃
样气最大含尘量：≦1000mg/Nm3
环境温度：-30～55℃
环境压力：70~160kPa(海拔低于2000m)
相对湿度：不大于95%
电源：220±22VAC；50±0.5Hz
系统的绝缘电阻不小于5兆欧

当系统启动后，自动检测采样器、伴热管、冷凝器、报警过滤器、等有无报警信号，当系统无报警信号产生时，系统按预设程序自动启动，被测样气在膜片泵的抽取下，首先经过采样导杆将样气送入伴热的过滤探头腔体内进行粉尘过滤，随后通过一体电伴热取样管和取样电动球阀进入预处理装置。先进入前置过滤器（1um精度），除去样品气中的水份及颗粒物，随后由双通道压缩机冷凝器除湿干燥处理，除湿器出口样气的露点在4℃，然后再经一级湿度报警精密过滤器，最后经切换阀及含流量报警的转子流量计调节和监控样气流量（正常流量500~1000mL/min），进入恒温红外CO分析仪器进行分析。冷凝器的冷凝液通过蠕动泵排出柜外。切换阀可实现采样、校准的气路切换操作。采样时间到时，系统自动停止采样，同时有反吹气对探头内部进行反吹；当自动采样时有任何故障产生，系统自动停止采样并给出故障报警，等待故障排除后可自动恢复自动运行。
本系统分手动模式、自动模式、维护模式，手动模式为调试测试用，正常工作时设置为自动模式，维护模式时可进行校准操作。当处于自动控制时，PLC采集探头加热温度报警、伴热管加热温度报警、冷凝器报警信号、湿度报警信号，当无报警时，系统按流程运行采样、反吹循环动作，当有报警信号产生式，系统自动停止采样，并给出报警信号，故障解除后可自动恢复运行。
系统对外输出信号表（输出开关量信号为干接点信号）
序号 信号列表 序号 信号列表
1 两路 4-20mA隔离电流环 4 故障报警信号
2 维护模式信号 5 采样信号
3 反吹信号 6 一路RS485(Modbus-RTU)

供货清单
序号 名称 名称（明细） 制造单位 数量
1 分析单元 恒温红外气体分析单元
（CO：0-1.0000%Vol）
四位小数显示
分辨率1ppm
测量精度：≤±2%FS 卓宇佳创 1套
2 取样单元 气体取样探头 卓宇佳创 1套
过滤芯 1支
探头加热控制装置 1套
探头防护罩 1套
采样导杆 1根
反吹电磁阀 国内配套 台
取样电动球阀 KLD 1台
3 主要电气部件 PLC SR20 西门子 1套
中间继电器 松下 1套
7寸触摸屏 MCGS 1台
空开 正泰 1套
温控器 国内 2台
24V开关电源 明纬 2台
固态继电器 国内 2只
4 预处理单元
JC-6200 雾过滤器 卓宇佳创 1套
蠕动泵 英国BOXER 2台
压缩机冷凝器 卓宇佳创 1台
真空泵 KNF 1台
快速放散控制器 国内配套 1套
湿度报警精密过滤器 卓宇佳创 1套
反吹气源处理器 国内 1套
报警转子流量计 DK800 1套
5 系统成套柜 1600*700*450mm 国内配套 1套
6 标校单元 标校阀 国内配套 1台
标气专用减压阀 国内配套 1台
校准气（零点气/量程气） 国内配套 2瓶
7 取样管线 Φ8一体电伴热管 国内配套 25米
8 安装附件 电缆（采样器至分析柜）、接头等 卓宇佳创 1批
9 文件资料 合格证、说明书等 卓宇佳创 1批

焦化厂一般由备煤、炼焦、回收、精苯、焦油、其他化学精制、化验和修理等车间组成。其中化验和修理车间为辅助生产车间。

备煤车间的任务是为炼焦车间及时供应合乎质量要求的配合煤。炼焦车间是焦化厂的主体车间。炼焦车间的生产流程是：装煤车从贮煤塔取煤后，运送到已推空的碳化室上部将煤装入碳化室，煤经高温干馏变成焦炭，并放出荒煤气由管道输往回收车间；用推焦机将焦炭从碳化室推出，经过拦焦车后落入熄焦车内送往熄焦塔熄焦；之后，从熄焦车卸入凉焦台，蒸发掉多余的水分和进一步降温，再经输送带送往筛焦炉分成各级焦炭。回收车间负责抽吸、冷却及吸收回收炼焦炉发生的荒煤气中的各种初级产品。

在焦化厂，一氧化碳存在于煤气中，特别是焦炉加热用的高炉煤气中的一氧化碳含量在30%左右。焦炉的地下室、烟道通廓煤气设备多，阀门启闭频繁，极易泄漏煤气。所以，必须对煤气设备定期进行检查，及时维护，烟道通廓的贫煤气阀应***其处于负压状态。

为了防止硫化氢、氰化氢中毒，焦化厂应当设置脱硫、脱氰工艺设施。过去国内只有城市煤气才进行脱硫，冶金企业一般不脱硫。至于脱氰，一般只从部分终冷水或氨气中脱氰生产黄血盐。随着对污染严重性认识的提高，近年来，各焦化厂已开始重视煤气的脱硫脱氰问题。为了防止硫化氢和氰化氢中毒，蒸氨系统的放散管应设在有人操作的下风侧。

在现代工业中，工业自动化控制在企业生产的安全效率、管理、环保等方面起着重要的作用。分析系统（监测系统）作为自动化的重要组成部分必须精确、高效地采集相关数据，为自动化控制提供所需的所有控制依据。

　　对工艺流程中的介质组成进行分析能为工业生产提供相关的生产控制依据，并依此实施相关控制及自动化控制。

　　气体的分析精度不仅仅依靠分析仪表的分析精度，因为大多数分析仪表必须要有超静、干燥恒温、恒流的样气才能进行准确分析，所以气体分析系统不可或缺的组成部分是：取样系统、预处理系统、分析仪表。

　　由卓宇佳创设计制造的锅炉烟气CO在线分析系统，能有效的应用于现场各种复杂工况条件，结构合理，性能稳定，响应时间快，分析精度高，操作简便，维护量小。应用于各大钢厂烟气监测工艺中，对节能降耗、安全生产起到了至关重要的作用。

　　通过在燃气锅炉烟道上安装一套在线分析系统来连续检测烟气中的CO，为合理调节燃气锅炉的燃烧工况提供依据，达到节能降耗的目的。系统现场安装结构示意图如下：

　　对燃气锅炉烟气进行测量时，取样探头是重要环节，它要经受热气流的冲刷、烟气的腐蚀、烟尘的堵塞等恶劣的条件。正确配置取样探头与系统是非常重要的，直接关系到系统的正常稳定运行。

　　锅炉烟气CO在线分析系统由采样探头、样气处理装置、采样泵、分析仪表和控制反吹单元四部分组成。其特点在于：

　　1、采样探头无需加热处理，过滤精度高，直接插入烟道内采样，耐温耐腐蚀，抗冲刷能力强，设计有在线自动定期清洗功能，取样探头不堵不换时间大于1年。

　　2、进口分析仪的品质，国产分析仪的价格，通过专业人员将进口分析仪在中国应用现场的不适应性的调整经验和因素通过二次设计集成融入到仪表，仪表分析精度更高，更稳定。

　　3、系统结构简单，体积小巧，安装调试、操作维护都很简单方便，就近安装在取样点，反映速度更快。

　　4、气源驱动采样泵的设计，安全可靠，采样流量大，寿命长。

　　本系统为连续采样、自动处理和分析的成套系统，能广泛适用于锅炉烟气成分的监测，为节能降耗、安全运行提供一次信号和依据，也能适用于类似设备的气体成分分析。