川仪水泥窑高温气体过程分析成套系统讲座教材

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1、一、水泥窑高温分析成套系统基本 理论 二、水泥窑高温分析系统简介 三、水泥窑高温分析系统日常使用 及维护 PS6500PS6500型水泥窑高温气体型水泥窑高温气体 分析成套系统技术讲座分析成套系统技术讲座 一.高温窑尾气体分析成套系统 基本理论 l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. l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 l窑尾气体的附加组份 CH4 燃烧控制(燃气窑) CO2 预焙烧的程度 SO2 硫化物 l燃料及生料 燃料:油;煤;天燃气 生料: A.石灰石 CaCO3 80

2、% B.沙 SiO2 10% C. 添加剂 Fe2O3;AI2O3 10% 理想燃烧曲线 l氧和一氧化碳值的变化反映燃烧不足或燃料浪 费. l氧化氮值的变化反映烧成带的热力状况. l生产高质量的熟料必须在烧成带内有一定量的 过剩氧气; l节能潜力:降低成本、节约能源 l 水泥厂成本消耗：能源占5060%左右 l 原料占40%左右 l 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： l2400升 x 3元/升 x 365天 = 262万元 实际能源消耗 CO O2 % 空气缺少 最佳燃烧点 空气过剩 燃烧效率曲线图 能源消耗 N

3、O的形成主要取决于: l火焰的情况 l烧成带原料的温度 l火焰中氧含量 l二次空气与火焰的混 合 l钙和碱性硫酸盐的数 量 测量NOX的含量的作用:监控窑内温度 l 熟料质量主要取决于烧成带状况稳定于否，烧 成带的温度至关重要,连续、快速（滞后时间2min ）指示温度趋势（并非准确值），从而及时修正以 免窑温度失控。 l 是否修正相应的温度带，必须通过研究熟料质 量来确定。 l NOX与温度关系曲线图 NONO T NOX = f ( T ) NOX与温度关系曲线图 窑尾干法取样的条件: l高温达1300度. l高粉尘2000g/m3. l碱性卤化物的凝结(在探头上堆积 ). l高二氧化硫含量

4、-酸雾的形成. l生料下落引起机械损坏的危险. l外壳的结构. 窑尾气体的三种测量方法 1)干法（无冷却水装置） 不能长期承受高温; 样气变化梯度小 CO+O2（T600 C）CO2 2)湿法（水冲洗） 分析失真大;喷嘴易堵;粉尘和样气一起抽出,维护量 大; 冷却水进入工艺管道;技术落后. 3)干法（循环冷却水） 冷却水不接触样气;冷却水循环使用;节能、环保; 能长期在高温下运行; 样气温度变化梯度大,测量准确; 样气在取样过程中的变质 l湿法取样的严重缺点： A.SO2和CO2等弱溶于水,湿法取样因 水 的介入,降低了检测准确度. B.O2也可溶于水,当水与空气接触时 溶解相对多些,但水重新

5、接触含氧量低 的样气时,原溶解于水的氧会释放出来, 从而改变氧的浓度,造成很大的检测误 差. l高温下CO组分的氧化反应 CO + O2 T 600C CO2. 假设烟室内1200 C下的气体组分: 1%CO 2%O2 20%CO2 如果探头冷却效果差,温度降低较慢.如 在 1-1.5秒降至700 C,烟室内气体组份变为 : 0.1%CO 1.5%O2 20.9%CO2 气样在0.1-0.2秒内就要由1200 C下降 到 600 C才能确保检测精度,我厂高温取探 头成套系统的高效冷却解决这个技术难 题. 探头安装 l安装是关键. l探头位置影响气体分析. l探头最顶端应在窑内(超过密封 带 1

6、00-200mm). l在停工期安装. l由专业技术人员或技师指导安 装. 高温探头安装位置示意图 窑尾气体分析的测量范围 lCO 0-3%. lNO 0-2000PPm. lO2 0-10%. lSO2 0-1%. lCH4 0-1%. lCO2 0-35% 二、水泥窑高温分析成套系统简介 1.高温分析成套系统的主要技术特点 2.高温分析成套系统的组成 3.分析仪简介 4.高温分析成套系统的工作原理 5.高温分析成套系统投运 6.预处理系统的操作步骤 7.分析系统的操作步骤 8.分析系统流程图、示意图 1.高温分析成套系统的主要技术特点 A.干法取样 B.探头自动返回装置,确保探头正常运行与

7、安全操作 C.内外吹扫探头程序设计 D.高精度过滤技术,0.5um的过滤精度达到99.5% E.PLC及相关软件技术,实现多种控制,故障自诊断、 安全报警及自动操作 F.循环水冷却取样探头管 G.应急水箱,断电30分钟也能安全维护 H.主要部件基本上全部进口,可靠性高 2.高温分析成套系统的组成 A.预处理系统: 取样探头、自动返回装置、反吹装置 、安装法兰、应急水箱、热交换器、 水循环柜、取样控制柜、探头冷却循 环水等 B.分析系统: 分析仪器柜、分析仪、标准气瓶等 PP1160型取样探头 A.干法水冷却取样探头，实现取样管热保护 （冷却水温度60C，最高85C ，压力2bar左右 ） B.

8、定期自动反吹探头管，保证气路畅通。 C.定期自动移出，防止探头管结皮。 D.样气温度变化梯度大 CO+1/2O2（T600C）CO2 CO=1% CO=0% O2=2% O2=1.5% CO2=20% CO2=21% E.探头管采用前细后粗的设计方案，增加强度 F.探头管系列长度：1500、2000、2500、3000、3500mm G.采用特制的耐高温不锈钢制造，使用极限温度1500 C H.采用独特的样气入口，降低粉尘吸入量(见图) I.探头管的两种冷却方式： 水冷却 油冷却 经济、方便 成本高、烦琐 不会对环境产生污染 易产生污染 安全 易发生火灾 也可采用油冷却 J.独立的气路接口，过

9、滤粉尘量2000g/Nm3 K.可安装电加热器伴热 L.快速更换过滤器结构 M.采用独特的脉冲内、外吹扫方式，提高反吹效果 N.新型陶瓷过滤器，提高过滤精度（见图） 进水 出水样气出口 三层探头管结构、功能示意图 样气入口 PP1160高温探头外形管示意图 进水口 出水口 高温分析成套系统吹扫控制单元 吹扫控制单元 采用脉动方式对探头实现自动吹扫, 吹扫脉冲宽度和数量通过PLC设定, 吹扫控制单元安装在自动返回装置 上随取样探头一起移动,缩短了与探 头之间的吹扫距离,使吹扫效果达到 最佳 ( (取样探头取样探头) )过滤装置外形示意图过滤装置外形示意图 外吹内吹 样气出口 工业样气入口 ( (

10、取样探头取样探头) )过滤装置结构示意图过滤装置结构示意图 内吹 ( (取样探头取样探头) )过滤装置内吹示意图过滤装置内吹示意图 压缩气源 0.3MPa 外吹 ( (取样探头取样探头) )过滤装置外吹示意图过滤装置外吹示意图 压缩气源 0.3MPa (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% PP1160型取样控制柜 a.电器控制与预处理同装一个柜内，设计紧凑，维 护方便 b. PLC可编程序控制器及相关软件技术，实现多种 逻辑控制功能及自动操作，使该装置的自动化程 度较高 c.装置有故障自诊断功能，大大减小维护量，装置 实现1

11、6种自动报警 d.有多路状态信号和故障信号送至控制室 e.在供水故障、循环水温度高、样气负压 高、应急水箱液位低等故障条件下，能 实现故障的自动报警和探头的自动移出 f. 样气管道全面防腐 PP1160型电动返回装置 a.探头带电动返回装置，确保探头的正常维 护与安全运行 b.电动返回装置有“手动”和“自动”两种 功能，给投运和维护带来更多方便 c.返回装置分正、副导轨，保证探头在移动 时畅通无阻 d.反吹的贮气罐和电磁阀安装在电动返回装置上 ，使反吹效果达到最佳 e. 探头移入、移出自动限位 f. 冷却水管道、样气管道、反吹管道及电缆随探 头管移动 自动返回装置 自动返回装置 具有手动和自动

12、功能，确保取样 探头按PLC设定程序周期性移入 和移出取样探头,在紧急情况下(如 突然停电等)还可用拉链手动移出 探头;具有探头移入、移出限位控 制，可根据实际情况调整探头移 入或移出的长度 移入限位开关 移出限位开关 移出限位调整 移入限位调整 PP1160型水循环柜 a.自动控制探头冷却水的循环 b.水流量计自动监控流量并提供“流量低”信号 c.自动监控进、出探头冷却水的温度 d.有应急水回路，保证系统掉电后30分钟内探头不损 坏 e. 采用丹麦原装进口医用水泵，震动小、无泄漏 f.采用循环水冷却不会产生结垢，比油冷更经济、安 全 高温分析成套系统水循环控制柜 水循环控制柜 自动控制探头冷

13、却循环 监测并控制探头入口和出口水温, 可设置控温值 监测并指示循环水流量,可设置最 小循环水流量值 超静音无泄漏水泵,强制冷却水循 环 常开应急水回路大口径电磁阀,保 证应急时探头冷却水回路畅通 1.接换热器水入口 2.接取样探头水出口 3.接应急水箱水出口 4.接取样探头水入口 5.应急水排放出口 PP1160型换热器 PP1160型换热器采用风冷方式对冷却循环水降温 PP1160型应急水箱 a. PP1160型应急水箱存贮冷却水1.6m3 b.水箱有液位控制、电加热、温度控制等功能 高温分析成套系统换热器 换热器 采用强制风冷技术对换热器 内散热片降温,起到对探头 出口的热水降温,达到循

14、环 冷却的效果,一次注水返复 使用 出水口 入水口出风口 电动机 3.AO分析仪简介 AO分析仪由一个中央单元和一个或多个分析模块组成 AO2000分析模块：Uras26红外线分析模块 （分析CO、CO2、SO2、NO等） Magnos206顺磁氧机械式分析模块 （分析O2，最小量程范围：0-1%） Magnos27热磁氧分析模块 （分析O2，最小量程范围：0-3%) 氧传感器 (电化学) （分析O2，最小量程范围：0-5%) Caldos27热导式分析模块 （分析H2/N2、H2/O2、Ar/N2、Ar/O2) Multi-FID14 分析模块（火焰离子检测器） （分析碳氢化合物) EL60

15、10分析模块：Uras14红外线分析模块（分析CO、CO2、SO2、NO等） Magnos106氧分析模块（分析O2） Caldos17热导式分析模块（分析H2） EL3020分析模块：Uras26红外线分析模块（分析CO、CO2、SO2、NO等） Magnos206 氧分析模块（分析O2） Caldos27热导分析模块(分析Ar) O2-sensor氧传感器 (电化学) AO 2000 模块化的构架 外部电源（可选） ABB 传感器模块 O2- Sensor 分析箱+ 显示+ 控制单元 内/外部系统总 线 内部电源 电子模块 分析模块 EasyLine Continuous Gas Analyzers Model EL3020系列分析仪器主要构成 光源部件 气室部件 Magnos206 or Caldos27 or 电化 学氧传感器模块 接收器部件 电源模块 I/O及通讯接 口模块 19英吋3U机箱 信号处理电路 显示驱动电路 及控制软件 4.高温分析成套系统的工作原理 样气是从取样探头取出的，取样探头是 用水冷却且能吹扫，样气进入一个二通电磁 阀后，与经泵抽气的双氧水H2O2充分混合， 进入冷凝器,冷却至露点温度3C左右的样气 进入一个监控样气压力的压力表,样气进入 一个三通电磁阀后,再进入分析仪器柜内的 三通切换阀和膜式过滤器,样气流量计,最后 进入分析仪器进行分析。