水泥高温气体分析系统技术交流文件.docx
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水泥高温气体分析系统技术交流文件
上海宝英光电科技有限公司
气体分析系统技术交流文件
2011年
第一部分:
高温气体分析系统技术交流资料………………………………1
第二部分:
常温气体分析系统技术交流资料………………………………12
第三部分:
水泥行业部分业绩表……………………………………………21
第四部分:
气体分析仪样本…………………………………………………30
第一部分
水泥行业高温气体分析仪
技术交流资料
一.概述
上海宝英光电科技有限公司是以现代管理制度规范运营的高新技术企业,在引进国外先进技术和产品的同时,以原中科院的红外技术研究应用专家以及上海复旦大学的光学专家为研发带头人,自主设计并开发出的达到国际先进水平的系列烟气连续监测系统及多组份红外气体分析仪。
采用固态红外传感器结合固定分光红外原理的红外检测法的烟气分析仪通过技术查新被认定为国内首创,其技术水平国内领先。
烟气分析仪还被认定为上海市高新技术成果转化项目,获得上海市工业博览会大奖,烟气连续监测系统获得实用新型专利(专利号:
ZL200620048285.X)以及发明专利(专利号:
200710036657.3),公司因此获得了上海市2007年度科技型中小企业技术创新基金。
我们提供的CO、CO2、O2、NOx、SO2、HCl等气体分析仪,已广泛应用于建材、冶金、电力、化工、环保、空分等领域,所有的系统都经过严谨的工程设计、全面的测试和现场实践,确保您对可靠性和准确性的要求。
公司在为您提供自有产品的同时,还与ABB、SIEMENS等国际知名分析仪器公司建立了良好的合作关系,为您提供不同的解决方案。
您一旦和宝英科技接触,您就开始了和一个充满活力、进取、专业、专注的技术团队的联系。
不论何时,您都可以得到我们完善的售前、售中、售后服务,这种服务不仅解决问题,我们同时可以帮助您设计新的解决方案。
系列产品
烟气连续监测系统
红外线气体分析仪
氧氮联测分析仪
高频红外碳硫仪
高频红外测硫仪
二.高温气体分析仪在水泥行业的应用
水泥生产中窑尾烟室和分解炉的气体分析在现代水泥新型干法线中高温气体连续分析的价值愈发明显:
高温气体分析可以有效的评价燃烧过程,建立回转窑的最佳工作条件,减少燃料消耗和提高产品质量。
籍助于合适的技术测量可以检测早期的失常和事故,防止其发展。
而且,稳定的回转窑工矿减少了污染排放,有助于满足严格的环境保护规范。
三.气体分析仪的组成及其特点
1.高温采样探头系统本系统是宝英公司为水泥厂回转窑气体采样分析专门设计研制的。
其中专用采样探头,闭环油冷却循环系统,探头自动行走装置,取样探头吹扫阀组装置及前置式电加热除尘过滤器等构成的采样系统解决了在高温(1000℃--1300℃)、高粉尘(高达2000g/m3)以及气体中含有的碱、硫化物、氟化物恶劣条件下的采样难题。
高温采样探头采用耐高温的特殊钢,不需冷却即可在1100℃的高温条件下工作,探头通体采用同种材料保证了膨胀系数的一致性,从而达到长时间在高温条件下工作探头整体不变形。
探头采用加厚的管壁,耐受高含尘量气体的长时间冲刷,钢度超强,能承受块料撞击。
探头整体探伤,100%的焊缝检查,3倍的高压试验,从而确保了探头的气密性。
探头冷却循环系统冷却液是高传递性液体(导热油),具有很高的沸点和可观的热吸收能力。
而且它没有污染,对环境无害,可达到的运行温度超过200℃,高于气流的露点和流程气的酸露点。
另外,导热油与取样探头水冷的区别是没有碱性沉积或在冷却管上出现腐蚀。
无压力的闭合冷凝液回路的设计适合于专门的合成热交换液体的再冷却,热交换器的特色是空气/液体冷却液,轴流风扇提供必要的空气流量。
耐高温的离心泵使液体循环,因为冷却工作温度和环境空气温度之间有很大的差别,有效冷却表面尺寸可以选的很小。
无损失的冷却液的优点是它提供了利用热空气进行加热的可能性。
热交换器单元的全部组件用法兰安装在一个紧凑的装配中,为连接做准备。
使用的组件都是免维护的,并符合工业要求。
空气/液体冷却器由钢管及钢板制作。
为了达到最佳的冷却效果,冷却液用交叉流的方式流过冷却管。
在计算冷却表面积时,极端的外部温度和一定量的灰尘的表面污染已经考虑进去了。
所以冷却器可以敞开在空气中运行,也可以在建筑物内工作,无论什么情况下都是合适的。
离心泵使冷却液循环功能是对高温设计的,该泵用全密封的轴承,轴承环密封要求不需要维护。
它是用表面冷却的全密封的三相鼠笼式电机驱动的,全部监测设备设计成耐高温的,安装在热交换设备的内部。
这些设备包括:
a用以监视最小流速的流量监视器
b用以监视最高温度的温度监视器
c用以开关风扇的可调的温度开关
d用以对不同长度的取样探头调节冷却液流速的手动调节阀
采样探头驱动装置采用内藏式悬臂梁设计,有效避免了探头行走机构暴露在多尘的现场,摈弃了简单的钢丝滑轮结构,采用了具有自洁功能的链式传动结构,以上设计保证了探头进退自如。
完善的紧急状况保护设计,如紧急断电情况下能源实现双重保护,采用大功率UPS电源实现第一重保护,采用气动马达实现第二重保护。
当有以下情况出现时探头将自动退出:
a紧急断电;
b换气设备和除尘过滤器的电源故障;
c输入冷却液的故障和冷却系统的故障;
d在热交换设备中用于空气/液体冷却的风扇故障;
e冷却液回路中的泄漏损失。
吹扫柜包括吹扫气柜、吹扫阀、吹扫管线
采用过滤器及采样管线两级吹扫。
对过滤器吹扫采用高压脉冲冲击吹扫方式以清理粉尘,而后通过采样管线吹扫,将粉尘吹回工艺管道。
高效的旋风吹扫滤芯外表面,内反吹滤芯内表面,恒温滤芯保证了不会有粉尘板结,大容量储气罐保证了吹扫气的的洁净和压力。
2.样气预处理系统冷阱捕水器(即冷凝器)、采样泵、排水装置、精密过滤器
系统中除水用的冷阱捕水器采用半导体差温制冷,采用固态直流控制器提高了硅片寿命同时减低了故障率。
冷阱温度控制在5℃,当气流经过时形成气旋,水分析出,高效除去水气对测量的影响,同时减小由于样气中含水形成酸雾而对仪器造成的损害。
冷阱设计精巧,性能可靠,可保证在恶劣现场条件下连续无故障运转,保证系统在排水过程中取样分析不失真。
为保证系统响应时间,系统采用了旁路放空,同时预抽泵做切换预抽,消除了切换置换时间。
通过PLC控制实现切换采样。
采样管线采用专有的双电加热带伴热,以保证无故障运行。
精密过滤器其过滤精度可达0.1µ。
通过以上功能完成样气的净化、除尘、除湿将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气,源源不断送入分析仪器,从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。
3.PLC控制单元PLC控制器、气路控制电磁阀
整套系统的控制核心是当今工业控制领域流行的先进控制器——PLC系统,保证系统控制的可靠性。
同时,PLC系统具有现场网络连接功能,为今后分析仪并入现场网络控制提供了保证。
4.气体分析仪
C600红外线气体分析仪采用不分光红外原理的物理测量方法,是工业用固定安装式仪器,能连续检测流程气体中待测组分的体积浓度,用于连续测量CO、CO2、O2、SO2、NOx等气体浓度,可同时测量其中的一个或多个气体成分。
是一种多通道、多组份分析仪。
仪器代表了世界先进的红外气体检测技术,具有优良的稳定性、选择性和高灵敏度。
5.校准单元
6.分析系统主机柜
三.油冷高温采样系统优势及特点
1、采样系统工作温度大约200℃,高于管道气体露点温度,可以有效避免采样探头和过滤器产生冷凝物(覆盖层物质)。
2、在水溶性气体成分测试中,由于采样系统较高的工作温度,能有效避免沉淀物析出。
3、由于采取采样过滤器结构上分开,在探头损坏时可以及时更换探头,经济实惠。
4、由于采用过滤器电气加热系统高于采样头工作温度,能充分避免过滤器上冷凝沉淀物。
5、采用目前国际上最先进的干法油冷取样方法。
冷却介质为高沸点阻燃油,其克服了用水作冷却介质的所有缺点,可以避免在冷却系统出现钙沉积和低温环境温度下冷却液结冰现象。
见下表
冷却介质
沸点温度/
样气出口温度
冷却系统承压
管内结垢
冷却循环系统冷却介质
维护量
油
300℃以上/200℃
(高于样气露点温度,不会有水析出)
不承压
不结垢
导热油
较少
水
100℃/80℃
(样气中易析出水分,堵塞气路)
承压(易漏)
要结垢
循环水
水冷需应急水箱、冬天需对水箱保暖、冷却水需软化
大
6、由于采用闭路式的冷却系统(液体/空气制冷)
--无需外部冷却系统,从而彻底解决了采用水冷方式的高温气体分析仪需要净化冷却水,水箱在冬天容易结冰等缺陷。
--无需安装附件(例如阀等)。
7、通过使用冷却管道气,可实现能量循环。
(例如热应用)
8、与水冷相比,用高沸点液体冷却,能避免在冷却系统产生蒸汽泡,因此可以把样气探头放在较大炉内,进气温度高于1200℃;
9、由于采用可编程控制系统和自动反吹装置,有以下特点:
--通过自动化装置维护量达最小,例如:
采样系统用压缩空气清洗
--炉内采样系统定位参照分析结果的重复性
--气体分析器单元的自动校准
--逻辑数值处理等可选
四.系统技术参数和指标
1.适用工况条件:
1.1最大含尘量:
2000g/Nm3
1.2烟气温度:
≤1500℃
1.3取样点压力:
-0.1Mpa~0.1Mpa
2.适用环境条件:
2.1环境温度:
-20℃——+45℃
2.2大气压力:
50-106Kpa
2.3相对湿度:
<90%
3.红外线气体分析仪主要技术参数:
3.1测量范围:
NOx:
0~20%CO:
0~100%O2:
0~25%
3.2每种被测组份可设多个量程,量程手动切换或自动切换可选。
3.3预热时间:
2分钟
3.4重复性:
≤1%
3.5线性误差:
≤1%FS
3.6响应时间:
1.5秒
3.7稳定性:
零点漂移≤1%FS/周
量程漂移≤1%FS/周
3.8大气压力:
每变化≤1%(允许的大气压力范围)≤2%
3.9模拟输出:
4—20mADC
3.10气体流量:
0.6—1.0L/min
3.11使用环境:
温度+5--+45℃相对湿度<90%RH
大气压力700—1200mbar
五.高寒地区系统保温方案
为保证我们分析仪表本身对环境使用温度的要求(5~45℃),我们特针对高寒地区(如新疆、东北地区)设计了系统保温措施,保证系统的正常运行:
1、柜体保温措施:
1.1机柜下方均匀铺设电伴热管,功率约为1000W左右(也可根据实际温度设定功率),达到使分析仪表正常运行的温度;在分析仪表下方固定2个温度探头(一用一备),连续监测柜体内的实际温度,一只温度设定在18~22℃,冬季时加热管线,当柜体温度升高到22℃时,温度控制器动作,停止加热,当温度低于18℃时,伴热管线随即又重新开始加热。
另外一只温度探头是当第一只探头发生故障时备用的。
它的温度设定范围在15~25℃,工作原理同上。
1.2我们的柜体本身密封性好,温度散失小,保证了柜体的恒温。
1.3对分析小屋的几点要求:
分析小屋本身门窗的密闭性要好,最好是砖混结构的。
2、取样管线的设计措施
为了适应取样环境和具体的样气,我们的取样管线为防腐伴热型复合管,样气管为耐腐蚀、抗弯曲的聚四氟乙烯管,保证样气的顺利通过;为了防止结露,有电伴热带和温控装置保证管线温度保持在110℃左右,并有玻璃纤维等保温层维持温度;为保护取样管,外表皮为抗压的PVC等复合材料。
实践证明,我们的取样管可保证在高寒(零下四十几度)、重压等恶劣条件下正常工作。
六、供货范围
序号
供货范围
型号
数量
2.1
高温气体采样系统
DS300
一套
2.1.1
高温采样探头
DS301
一套
2.1.2
探头驱动装置
DS302
一套
2.1.3
探头反吹柜
DS303
一套
2.1.4
电加热除尘过滤器
DS304
一套
2.1.5
探头冷却循环系统
DS305
一套
2.1.6
探头电控系统
DS306
一套
2.2
样气分析单元
DS600
一套
2.2.1
气体分析器
C600
一台
2.2.2
仪表柜
2000*800*600
一台
2.2.3
样气输送单元
一套
2.2.4
样预处理单元
一套
2.2.5
标定校准单元
一套
2.3
控制系统
SIMATICS7
一套
2.4
样气输送管
30米
2.5
标准气体
AL8L
2瓶
2.6备品配件
2.6.1CEMS-CPH高温气体取样系统的随机备件一套
序号
名称
数量
备注
1
密封圈
1套
2
探头滤芯
2只
3
保险管
1套
4
聚四氟垫片
1套
5
精密滤芯
2只
6
保护性精密滤芯
2只
7
限位开关
2只
8
导热油
20L
9
气接头
10个
10
冷却液接头
4个
七、系统配置说明
设备名称
配置编号
名称
规格型号
制造商
备注
高
温
气
体
分
析
仪
1.1
红外线气体分析仪
C600
上海宝英
根据用户要求可配其他国外品牌主机
1.2
PLC可编程控制器
S7-200
西门子/德国
1.3
运行/监控系统
DS-200
上海宝英
1.4
冷凝器
EGC-200
(进口组装)
上海宝英
核心的半导体材料从美国Thermofisher公司进口
1.5
过滤器滤芯
M﹠C/德国
1.6
电磁阀
AG31
AB41
CKD/日本
带反馈
1.7
采样泵
N89
KNF/德国
1.8
气动球阀
FBAAO1B
法比亚/意大利
带反馈
1.9
高温采样探头系统
DS-300
上海宝英
1.10
吹扫柜
上海宝英
1.11
取样管线
上海宝英
双伴热带管线
1.12
系统机柜
上海宝英
八、附CEMS-CPH高温气体分析仪工作流程图
第二部分
常温气体分析系统技术交流文件
一.概述
上海宝英光电科技有限公司是以现代管理制度规范运营的高新技术企业,在引进国外先进技术和产品的同时,以原中科院的红外技术研究应用专家以及上海复旦大学的光学专家为研发带头人,自主设计并开发出的达到国际先进水平的系列烟气连续监测系统及多组份红外气体分析仪。
采用固态红外传感器结合固定分光红外原理的红外检测法的烟气分析仪通过技术查新被认定为国内首创,其技术水平国内领先。
烟气分析仪还被认定为上海市高新技术成果转化项目,获得上海市工业博览会大奖,烟气连续监测系统获得实用新型专利(专利号:
ZL200620048285.X)以及发明专利(专利号:
200710036657.3),公司因此获得了上海市2007年度科技型中小企业技术创新基金。
我们提供的CO、CO2、O2、NOx、SO2、HCl等气体分析仪,已广泛应用于建材、冶金、电力、化工、环保、空分等领域,所有的系统都经过严谨的工程设计、全面的测试和现场实践,确保您对可靠性和准确性的要求。
公司在为您提供自有产品的同时,还与ABB、SIEMENS等国际知名分析仪器公司建立了良好的合作关系,为您提供不同的解决方案。
您一旦和宝英科技接触,您就开始了和一个充满活力、进取、专业、专注的技术团队的联系。
不论何时,您都可以得到我们完善的售前、售中、售后服务,这种服务不仅解决问题,我们同时可以帮助您设计新的解决方案。
系列产品
烟气连续监测系统
红外线气体分析仪
氧氮联测分析仪
高频红外碳硫仪
高频红外测硫仪
二.气体分析仪在水泥行业的应用
序号
采样点
分析组份
用途
1
窑尾
CO、O2、NO
优化控制
2
分解炉入口C5(五级筒)出口
CO、O2
优化控制
3
预热器C5(一级筒)出口或
高温风机入口
CO、O2
优化控制
4
窑尾电收尘器入口
CO
安全监控
5
窑尾袋收尘器出口
CO
安全监控
6
煤磨电收尘器出口
CO
安全监控
7
煤磨袋收尘器出(入)口
CO
安全监控
8
煤粉仓
CO
安全监控
三、常温气体分析仪的组成及特点
1.采样单元包括采样探管、粉尘过滤器、采样探头、电加热及温度控制(若需要)
法兰式安装,采样探管根据工艺介质温度的不同可采用316不锈钢或高温陶瓷材质,外置加热型过滤器(温度控制在约150℃,避免采样时样气结露),及防护罩和采样管吹扫接口。
粉尘过滤器外壳为316不锈钢,滤芯采用碳化硅陶瓷烧结而成。
滤芯孔径小于2μm,保证样气中粉尘的过滤效果。
其中密封材料采用特疏硅橡胶,以保证其在高温下正常工作。
过滤器在100-110℃温度下工作,使粉尘不会因冷凝水而粘结,易于吹扫。
精巧的设计,使得滤芯的更换不需要任何工具,方便快捷。
2.反吹单元包括吹扫气柜、吹扫阀、吹扫管线
采用过滤器及采样管线两级吹扫。
对过滤器吹扫采用脉冲冲击吹扫方式以清理粉尘。
而后通过采样管线吹扫,将粉尘吹回工艺管道。
若系统采用切换采样(如双探头或多点巡检),吹扫在采样探头间歇时进行,所以吹扫过程不会影响采样连续分析。
吹扫的的具体方式可依据工艺情况修改PLC中的参数而实现。
3.样气预处理单元冷阱捕水器(即冷凝器)、采样泵、排水装置、精密过滤器
系统中除水用的冷阱捕水器采用半导体差温制冷,冷阱温度控制在5℃,当气流经过时形成气旋,水分析出,高效除去水气对测量的影响,同时减小由于样气中含水形成酸雾而对仪器造成的损害。
冷阱设计精巧,性能可靠,可保证在恶劣现场条件下连续无故障运转,保证系统在排水过程中取样分析不失真。
为保证系统响应时间,系统采用了旁路放空,同时预抽泵做切换预抽,消除了切换置换时间。
通过PLC控制实现切换采样。
采样管线采用专有的双电加热带伴热,以保证无故障运行。
精密过滤器其过滤精度可达0.1µ。
通过以上功能完成样气的净化、除尘、除湿将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气,源源不断送入分析仪器,从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。
4.PLC控制单元PLC控制器、气路控制电磁阀
整套系统的控制核心是当今工业控制领域流行的先进控制器——PLC系统,保证系统控制的可靠性。
同时,PLC系统具有现场网络连接功能,为今后分析仪并入现场网络控制提供了保证。
5.气体分析仪
C600型红外线气体分析仪采用不分光红外原理的物理测量方法,是工业用固定安装式仪器,能连续检测流程气体中待测组分的体积浓度,用于连续测量CO、CO2、CH4、SO2、NOx等气体浓度,可同时测量其中的一个或多个气体成分。
是一种多通道、多组份分析仪。
仪器代表了世界先进的红外气体检测技术,具有优良的稳定性、选择性和高灵敏度,广泛用于建材、电力、化工、石化、冶金、环保、科研等领域。
6.校准单元
7.分析系统主机柜
四、系统特点
1、采用加热控温干法直接取样方式,相对其它方法辅助环节少,可靠性高。
并真实反映烟气成份含量,无附加误差,测量精度高。
2、探头过滤器采用特殊工艺制造的高效专用过滤器,具有强度高、适应性好,过滤效率高的特点。
高效过滤器的采用,合理的过滤环节、取样管道自动吹扫的配置,保证了系统在高粉尘工况(最高可达2000g/Nm3)下的连续采样,及长期可靠运行。
3、选用德国西门子S7-200的可编程控制器,功能部件如滤芯、预抽泵、电磁阀、球阀等均采用世界知名品牌产品。
4、系统全干法流程,采样探头、伴热管缆,采样泵、电磁阀、气动球阀以及各类管接头等均采用316L防腐不锈钢、聚四氟乙烯材料或特殊防腐处理,提高了系统防腐性,保证了系统的使用寿命。
5、系统模块化设计自动标定智能化操作,采用PLC控制,智能化分析仪表,具有自动化程度高、维护工作量小、数据处理快速方便。
6、具有取样管道及取样探头温度设定控制和温度报警功能。
7、具有数据比较、处理、自动校对、量程范围设定、超限报警联锁功能。
8、系统部分故障自诊断功能,先进的模块化设计、性能卓越稳定的功能部件,使得在少维护条件下实现系统稳定可靠地运行,大大降低用户的使用成本。
五、系统技术参数和指标
1.适用工况条件:
1.1最大含尘量:
2000g/Nm3
1.2烟气温度:
<600℃
1.3取样点压力:
-0.1Mpa~0.1Mpa
2.适用环境条件:
2.1环境温度:
-40℃-+45℃
2.2大气压力:
50-106Kpa
2.3相对湿度:
<90%
3.红外线气体分析仪主要技术参数:
3.1测量范围:
NOx:
0-2000ppmCO:
0-3%O2:
0-25%
3.2每种被测组份可设多个量程,量程手动切换或自动切换可选。
3.3预热时间:
2分钟
3.4重复性:
≤1%
3.5线性误差:
≤1%FS
3.6响应时间:
1.5秒
3.7稳定性:
零点漂移≤1%FS/周
量程漂移≤1%FS/周
3.8大气压力:
每变化≤1%(允许的大气压力范围)≤2%
3.9模拟输出:
4—20mADC
3.10气体流量:
0.6—1.0L/min
3.11使用环境:
温度+5--+45℃相对湿度<90%RH
大气压力700—1200mbar
3.12电源:
AC220V±10%50±0.5Hz150VA
六、气体分析仪系统的工作流程
该系统为机、电、仪一体化成套装置。
成套系统由室内和室外两大部分组成。
1、室外部分包括采样探头系统、反吹柜以及电伴热自动控温式采样管缆。
样气通过采样探头不断地从窑尾烟室采出,探头带有过滤器,可以过滤大量的尘埃,探头加热不低于145℃,该设计使被采样气体不会产生冷凝;电伴热自动控温式采样管缆连接高温采样探头和通往相应测量的系统主机柜,采样管缆加热不低于100℃,防止气体产生冷凝结露。
2、室内组件包括:
2.1预处理单元
样气经过采样探头和采样管缆后进入预处理单元包括:
精密过滤器、冷凝器、耐腐采样泵、精密过滤器、反吹单元(控制反吹动作,反吹柜在高温采样探头旁)等。
其功能是进一步完成样气的净化、除尘以及除湿,其过滤精度可达0.1µ,将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气,源源不断送入分析仪器,从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。
气体预处理设备在机柜里,首先样气经过预冷室除去湿气,其中冷凝液集结在预冷器的下方;然后样气通过一个三通阀,自动标定时间里外部气体也通过此阀,接着气体经取样泵采出,接下去是一个手动三通阀,通过它注入气体来检查仪器的灵敏度。
然后进入第二个有固定露点的冷凝器,通过精细过滤器,通过湿度检测器并检测冷凝器的故障,产生辅助信号避免湿气进入分析仪,冷却器的故障信号或湿度报警信号产生,抽气泵切断,故障排除抽气泵自动启动。
气体的冷凝物通过冷凝器下的排液泵排出。
气体分析仪系统连续工作,正常无须维护。
如有出错或维护要求相应的信号送往控制室,维护人员可及时发现并处理。
2.2分析单元
通过预处理单元后的超净、恒温、流量
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