气体分析仪技术在干熄焦的应用.doc

英国仕富梅（SERVOMEX） 干熄焦循环气分析系统 说 明 北京盛沃科技有限公司 TEL：010 FAX：010地址：北京海淀区魏公村街1号（韦伯豪家园）5号楼1单元701室（100081）   气体分析仪技术在干熄焦的应用 摘要：介绍采用英国仕富梅公司的在线气体分析仪如何完成干法熄焦循环气中气体成份的检测，以保证干熄焦工艺安全、可靠稳定运行。着重介绍了分析仪器的构成和取样系统的设计及应用。 主题词：干熄焦 气体分析仪 采样系统 安全生产 前言 干法熄焦简称干熄焦，是指在封闭的循环系统中，用惰性气体冷却红焦，被加热的惰性气体经余热锅炉换热产生蒸汽，用于发电和供汽，惰性气体温度下降后再循环使用。流程见图1。 与湿法熄焦相比，干法熄焦不但可以节约大量用水、减少环境污染、改善焦碳质量，并且利用红焦余热发电又可以创造良好的直接经济效益。 气体分析的目的 干法熄焦主要有三个物流：焦碳、水（液态、汽态）、循环气体。循环气体是热能传输的载体，通过熄焦槽将红焦的热能带走，通过余热锅炉将热交换给水，使水变成蒸汽。干法熄焦循环气体的主要成分为： H2 0-10% CO 0-20% CO2 0-20% O2 0-5% N2 平衡 可以看出，循环气体中含有较多易燃易爆气体，为了使干熄焦装置高效、稳定、安全地运行，必须对循环气体成分进行在线分析，根据分析结果可以及时发现生产操作和设备运行存在的问题。 如果循环气体中O2含量持续偏高，通常说明循环气道负压段有泄露或导入空气阀开度较大。如果循环气体中H2和CO含量持续偏高，通常说明余热锅炉管可能破裂，发生了水煤气反应（H2O + C ═ CO + H2O），应先向循环气道中充氮气，间隔一段时间后，在O2含量较低情况下适当加大空气导入量，并采取其它相关工艺措施。 测量CO2的含量是为了对H2测量值进行补正。 图1 分析仪器的测量原理及选型 氧分析仪比较 通常，氧含量测量可用化学电池、氧化锆及磁氧分析三种原理。由于化学电池测量寿命较短(传感器寿命1--2年)，测量精度低，氧化锆本身不能测量含有大量可燃气体中的氧气含量，因此本分析项目中采用顺磁氧分析仪测量较为合适。顺磁氧分析仪又分为磁力机械式氧分析仪，热磁式氧分析仪及磁压式氧分析仪,其原理均是利用氧气分子独特的顺磁性进行测量，但由于结构不同，因此适用于不同的应用，热磁式氧分析仪比较容易受到背景气中导热系数大的气体影响而受到干扰，当H25%，建议不选用此类原理的氧分析仪。磁压式的氧分析仪需要高纯氮气做为载气进行测量,而一般工厂内的管网氮气不能满足此要求,需长期向专业厂家定购，更换起来又比较繁琐,因此对于干熄焦循环气氧气含量的测量，磁力机械式的顺磁氧分析仪无疑是最佳的选择。 磁力机械式的顺磁氧分析仪 图2 如图2，在非均匀磁场中，放置一对内充氦气的小亚铃球，小球外端有电流反馈线圈。两小球的连线中央安置一反光镜片。当非均匀磁场中没有氧气分子时，小亚铃球位于非均匀磁场的最强位置，处于平衡状态。当非均匀磁场中有氧气分子通过时，由于氧气分子具有顺磁效应，氧分子在非均匀磁场中会汇聚在磁场最强部分。正是因为氧分子在磁场中最强处汇聚，使得亚铃球受到氧分压的作用，偏离原来的平衡位置。这种平衡位置的偏离，使得电光源所发出的红外光通过中央反射镜片反射到一对光电池上，光能发生变化。当光电池接受到不同的光强度，产生不同的光电流，该电流通过差动放大器放出后，送到亚铃球的反馈线圈上，该反馈电流产生的磁场与原磁场相反，使得偏离平衡位置的小亚铃球又回到平衡位置。 磁场中氧浓度越高，小亚铃球偏离原平衡位置越远，光电池上产生的差动电流也越大，放大器放大后的反馈电流也越大。即，反馈电流的大小正比于磁场中氧气的浓度。 由于这种磁动力式顺磁氧分析仪是一种纯物理量的测量，没有化学物质消耗，所以其寿命长可达10年之久，且由于本身不加热和不接触电源，所以可制造出防爆等级很高的在线分析仪表。Servomex1100A/2200顺磁氧分析仪已获得美国、日本、欧共体、加拿大等国的防爆安全检验，可以用于Zone1，Division1 Zone2， Division2等危险防爆区域，具有很高灵敏度和精度(0.01%)，且响应时间快，稳定性好。 红外式一氧化碳/二氧化碳分析仪 图3 红外线分析仪主要是利用双原子或多原子组成的气体分子够吸收定波长的红外光能的原理制成的，SERVOMEX2550红外分析仪结构如图3。 红外光源产生红外光，经过切光马达上两个不同的滤光片可以选择不同的被测组分，一个滤光片为参比光的滤光片，光源通过该滤光片后产生一个特定的、单一的波长光束，这个波长的能量不被所测气体及其它背景气体吸