天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V，CO、O2監(jiān)測方法，鋼鐵行業(yè) 、石化，化行業(yè) 、電解鋁廠等...

1.1 有利于資源再利用，降低企業(yè)成本

般來說，每生產(chǎn)1t粗鋼約需2.1×107kJ的能量，約能產(chǎn)生4.2×106kJ的爐煤氣、4.2×106kJ的焦?fàn)t煤氣及1.0×104kJ的轉(zhuǎn)爐煤氣，副產(chǎn)煤氣約占鋼鐵企業(yè)能源總收入的30%-40%。因此，實現(xiàn)副產(chǎn)煤氣的回收再利用可以大地降低鋼鐵冶金產(chǎn)業(yè)的成本，實現(xiàn)資源的有效利用。而煤氣是否有回收的價值，取決于煤氣中CO等能源氣體的濃度，CO和O2在線監(jiān)測系統(tǒng)是測量氣體濃度的關(guān)鍵。

1.2 保證生產(chǎn)行為的安性

爐和焦?fàn)t煤氣中的CO濃度較，它在空氣中的混合炸限為12.5%～74%，只要濃度達(dá)到炸限，遇到明火容易發(fā)生炸。氧化碳的危害性和炸可能性均與其濃度相關(guān)，因此須采用的術(shù)對煤氣中的CO和O2行實時監(jiān)測。

1.3 環(huán)境保護(hù)的需要

目前我現(xiàn)有20余家年產(chǎn)鋼量400-2000噸的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，其中相當(dāng)分企業(yè)爐煤氣排放量為10-30m3/H。按照這樣的排放量來推理可知冶金企業(yè)可以嚴(yán)重影響周圍數(shù)公里的空氣質(zhì)量，成大氣污染。嚴(yán)重的空氣污染不僅危害著周圍居民的身體健康，同時惡化了生態(tài)環(huán)境?？傊苯鹌髽I(yè)周邊環(huán)境的質(zhì)量的優(yōu)劣與其排放的CO的濃度關(guān)系密切。

2. 煙氣在線監(jiān)測術(shù)現(xiàn)狀

目前在煤氣的非分光紅外氣體檢測和電化學(xué)檢測等方法和光譜吸收型激光傳感術(shù)。其優(yōu)缺點對比如表1：

表1 煙氣在線監(jiān)測已有術(shù)優(yōu)缺點

3. 鋼鐵冶金行業(yè)安生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 監(jiān)測儀器選擇及儀器原理

選取以基于可調(diào)諧二管（TDLAS）激光吸收光譜術(shù)的激光在線氣體分析儀（圖1）為本方案中所需的監(jiān)測設(shè)備。

圖1 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V示意圖

這項術(shù)的基本原理是Lamber-Beer定律（圖2），氣體吸收激光的強(qiáng)度與其濃度成正比，通過測量氣體吸收激光強(qiáng)度可計算出氣體濃度。大多數(shù)氣體只吸收特定波長的光。激光的發(fā)射波長隨二管溫度和電流的變化而改變，激光二管安裝了半導(dǎo)體制冷器和溫度傳感器使得發(fā)射波長穩(wěn)定。

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)組成

根據(jù)鋼鐵冶金的過程以及實際監(jiān)測需要，安生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)由3個分組成，分別為轉(zhuǎn)爐煤氣監(jiān)測、爐煤氣監(jiān)測和焦?fàn)t煤氣監(jiān)測。

3.2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣監(jiān)測

如圖2可見，在回收側(cè)盅形閥/分散側(cè)盅形閥前布設(shè)煙氣在線分析儀，只有當(dāng)通過CO在線監(jiān)測系統(tǒng)測得轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO濃度在30%以上時，才打開氣體切換站的回收側(cè)盅形閥入煤氣柜儲存，否則通過分散側(cè)盅形閥通過放散塔點火燃燒。在煤氣柜前布設(shè)煙氣在線分析儀，只有在線監(jiān)測系統(tǒng)測分析保證煤氣柜內(nèi)O2含量不會超標(biāo)（控制在1%以下）才允許焦煤煤氣入煤氣柜，否則啟動停止回收，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安性。

圖2 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中監(jiān)測點的布設(shè)
天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS6V，CO、O2監(jiān)測方法

3.2.2 爐煤氣監(jiān)測

如圖3所示，根據(jù)藝生產(chǎn)和安要求，爐煤氣監(jiān)測系統(tǒng)點位布設(shè)分為以下幾個分：
（1）監(jiān)測點1：爐煤氣分析，CO和CO2，控制爐爐況和回收能源氣；
（2）監(jiān)測點2：分析熱風(fēng)爐煙氣中O2，監(jiān)控?zé)犸L(fēng)爐燃燒狀態(tài)和優(yōu)化燃燒效率；
（3）監(jiān)測點3、4：分別為磨機(jī)入口和布袋出口，監(jiān)測O2是否超限，起安檢測和控制作用；
（4）監(jiān)測點5：監(jiān)控煤粉倉內(nèi)CO是否超限，避免煤粉倉內(nèi)煤粉自燃。

圖3 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V在爐系統(tǒng)中監(jiān)測點的布設(shè)

3.2.3 焦?fàn)t煤氣監(jiān)測

如圖4所示，根據(jù)藝生產(chǎn)和安要求，焦?fàn)t煤氣監(jiān)測系統(tǒng)點位布設(shè)位于電捕捉器中，分析控制電捕焦油器中的O2，防止煤氣與O2混合達(dá)到定比例炸。

圖4 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V在焦?fàn)t系統(tǒng)中監(jiān)測點的布設(shè)

4. 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V系統(tǒng)概述

4.1 性能特點

GALAS 6V系列激光、氣體分析儀由于采用了激光半導(dǎo)體二管吸收光譜（TDLAS）術(shù)，從根本上解決了采樣預(yù)處理帶來的諸如響應(yīng)滯后、維護(hù)頻繁、易堵易漏、易損件和運(yùn)行費(fèi)用等各種問題。

4.2 GALAS 6V系列的主要術(shù)標(biāo)

表2 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V測量標(biāo)

4.3 現(xiàn)場譜圖數(shù)據(jù)

下圖為寧夏某鋼鐵廠實際應(yīng)用GALAS 6V測量CO和O2的作圖譜：

圖5 氧氣不煉鋼時譜圖

圖6 氧化碳煉鋼時譜圖

圖7 煉鋼歷史數(shù)據(jù)
天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS6V，CO、O2監(jiān)測方法

GALAS 6激光在線氣體分析儀采用半導(dǎo)體激光吸收光譜術(shù)（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，簡稱TDLAS）測量氣體吸收強(qiáng)度，并根據(jù)Lamber-Beer定律，即氣體吸收的強(qiáng)度與其濃度成正比，計算出氣體的濃度。TDLAS作為種分析氣體的新術(shù)，由于半導(dǎo)體激光光譜寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬，因此是種分辨率的光譜吸收術(shù)。與非分散紅外（NDIR）的氣體分析儀相比，TDLAS術(shù)不受H2O、CO2及粉塵的影響，測量更準(zhǔn)確，分辨率更，壽命更長。

選型規(guī)則

型號分類

性能特點

1.無氣體交叉干擾，特定組分氣體只在特定波長下存在吸收譜，具有較強(qiáng)的氣體選擇性；
2.特的光路設(shè)計，能有效消除現(xiàn)場振動對光路的影響；
3.測量方式靈活，既可適應(yīng)于達(dá)1000℃溫下的原位測量，亦可配備旁路采樣系統(tǒng)對氣體分析監(jiān)測；
4.光強(qiáng)補(bǔ)償算法，保證儀器在粉塵、顆粒物的況條件下仍準(zhǔn)確分析監(jiān)測；
5.多種測量方式，直接吸收、1f、2f等，結(jié)合專業(yè)的譜圖分析方法，保證測量結(jié)果的靈敏度和線性范圍；
6.溫度、壓力補(bǔ)償，外溫度、壓力輸入或內(nèi)置溫度、壓力傳感器，結(jié)合優(yōu)化的補(bǔ)償算法，提測量準(zhǔn)確性；
7.采用分布式微處理術(shù)，分析速度快，響應(yīng)時間≤1s。

應(yīng)用域

應(yīng)用行業(yè)	測量對象
電解鋁廠等	HF，HCL，NH3尾氣排放監(jiān)測
燃煤電廠	煙氣脫硝藝的NH3逃逸監(jiān)測
鋼鐵行業(yè)	轉(zhuǎn)爐，爐，噴煤等CO，CO2，O2監(jiān)測
石化，化行業(yè)	腐蝕性氣體HF，H2S和微量H2O監(jiān)測
垃圾焚燒	HF，HCL，CO，CO2
垃圾填埋	H2S，NH3
煙草加	CO，CO2
廢水處理	H2S
環(huán)境空氣	H2S，NH3，CO，CO2監(jiān)測
業(yè)藝流程	H2O，CO2，O2監(jiān)測

 

術(shù)參數(shù)

型號	GALAS 6	GALAS 6T	GALAS 6V
常規(guī)
測量方式	原位/旁路
系統(tǒng)組成	分析儀主機(jī) 發(fā)射單元 接收單	分析儀主機(jī) 接收單元	激光分析儀 二次儀表
術(shù)標(biāo)
測量術(shù)	TDLAS
測量組分	HF、HCL、O2、CO、CO2、H2O、O2、NH3、CH4等
測量準(zhǔn)確度	±2 F.S.,±4 F.S.，±6%F.S.
測量范圍	zui小量程(1) zui大量程(1)
NH3	0~10ppm 0~5000ppm
HF	0~2ppm 0~2000ppm
HCL	0~10ppm 0~3000ppm
CO/CO2	0~2000ppm 0~100vol%
H2O	0~10ppm 0~3000ppm
O2	0~3vol% 0~100vol%
防護(hù)等	主機(jī)IP20，發(fā)射、接收單元IP66		IP65	激光分析儀IP66，二次儀表IP65
作條件
電源	220VAC，50Hz
吹掃氣	0.3~0.8MPa,15L/min
分析儀作溫度	0-95%RH,-10℃-50℃
光學(xué)端作溫度	5-95%RH,-40℃-65℃不結(jié)露
氣體壓力	25~200kPa
接口信號
數(shù)字通訊接口	RS485/以太網(wǎng)
模擬量輸入	8路4-20mA		4路4-20mA	2路4-20mA
模擬量輸出	8路4-20mA		4路4-20mA	2路4-20mA
繼電器輸出	8路24V/1A		5路24V/1A	3路24V/1A