煙氣中二氧化碳濃度在線測定儀

總則

本技術(shù)方案是專門為軋鋼加熱爐的尾氣檢測而制定。

工業(yè)煤氣主要有蘭炭爐煤氣,、煤氣發(fā)生爐煤氣,、焦?fàn)t煤氣、扎鋼加熱爐等,。

軋鋼加熱爐尾氣主要成分如下：

*利用自身的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢,，儀器方面解決了傳統(tǒng)在線氣體分析儀CH4測量結(jié)果不準(zhǔn)、不能直接測量CnHm的問題,，并能夠準(zhǔn)確測量煤氣體中H2的濃度,；預(yù)處理系統(tǒng)方面經(jīng)過長期實踐并在借鑒   經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開發(fā)出煤氣在線分析系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由如下幾個部分組成：

1,、 儀表部分：采用*自主知識產(chǎn)權(quán)的六組分紅外煤氣分析儀NK-400A,，用于在線分析煤氣中CO、CO2,、CH4,、CnHm、H2,、O2等氣體濃度,，并實時計算煤氣熱值；

2,、 預(yù)處理及采樣裝置：針對不同工況煤氣進(jìn)行采樣和凈化處理,，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、可靠,、準(zhǔn)確,、連續(xù)正常的工作。

3,、 控制系統(tǒng)：采用三菱高度自動化的控制系統(tǒng),，能夠使系統(tǒng)自動完成采樣、反吹,、氣路切換等功能,，實現(xiàn)24小時無人值守，大大減少了人工負(fù)荷,；

4,、 數(shù)據(jù)傳輸接口：測試數(shù)據(jù)通過RS-485或4-20mA輸出接口傳輸?shù)缴霞壖锌刂葡到y(tǒng)。為實現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)測,、工藝調(diào)整提供實時依據(jù),。

  在方案實施過程中，本公司根據(jù)客戶現(xiàn)場的具體情況的具體要求,，積極提供設(shè)備的選型咨詢與技術(shù)交流,、確定技術(shù)方案與系統(tǒng)配置、針對性設(shè)計與生產(chǎn),、專業(yè)制作與調(diào)試,、人員培訓(xùn)等內(nèi)容，我們將為用戶提供全過程專業(yè)技術(shù)服務(wù),。

*全新的單路或多路巡檢煤氣成份分析系統(tǒng)的優(yōu)勢：

由于被測量氣體中含有粉塵,、水份、焦油,、苯,、萘等雜質(zhì),，為保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定正常運行，本系統(tǒng)設(shè)計采用全程伴熱,、汽水分離,、氮氣反吹、精密過濾,、吸附,、降溫、分離等多級程序,，保證系統(tǒng)工作可靠,、測量準(zhǔn)確。

● 多路（1-6路）循環(huán)實時監(jiān)測煤氣成分濃度值,，極大地為客戶節(jié)約分析儀投入成本,。

● 通過PLC控制特殊定制的電磁閥來實現(xiàn)多路循環(huán)，帶有自動和手動模式,。

● 使用工業(yè)觸摸屏做為人機對話界面操作簡便,，可任意編程每路測量時間和報警點。同時還帶有實時曲線,、歷史曲線,、歷史數(shù)據(jù)記錄、報警記錄等功能,。

● 整機自主設(shè)計知識產(chǎn)權(quán),，安全可靠。友好人機對話界面,，操作簡便,。

標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

工作環(huán)境條件

2.1 柜體安裝地點：室內(nèi)安裝

2.2 環(huán)境溫度：-10℃～50℃

2.3 海拔高度：小于1800m

2.4 相對濕度：56%（25℃）

2.5 地震裂度：小于8度

系統(tǒng)概述

本方案主要針對如何高效、合理的利用煤氣是企業(yè)節(jié)能減排,、追求經(jīng)濟(jì)效益的重點所在,。功能設(shè)計、結(jié)構(gòu),、性能,、安裝和驗收等技術(shù)方面提出的要求,。

3.1.1設(shè)計要求：快速準(zhǔn)確的分析煤氣成分,，高效自動運行。

3.1.2設(shè)備名稱：軋鋼加熱爐尾氣成份分析系統(tǒng),。

3.1.3安裝位置：軋鋼加熱爐尾氣管道,。

3.1.4巡檢數(shù)量：1臺。

3.1.5監(jiān)測目的：監(jiān)測煤氣中CO,、CO2,、H2,、O2濃度，指導(dǎo)尾氣的合理有效利用,，

3.1.7信號輸出：提供標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA模擬量信號和標(biāo)準(zhǔn)的RS-485數(shù)字通訊,。

3.2 現(xiàn)場環(huán)境

3.2.1工藝管道

管道型式：由買方提供相應(yīng)數(shù)據(jù)（豎式或者橫式）

系統(tǒng)組成及原理說明

4.1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由直管式取樣探頭,、反吹控制系統(tǒng)、氣體分析單元,、伴熱管線、預(yù)處理及采樣裝置,、安裝機柜及控制系統(tǒng)等組成,。直管式取樣探頭包括直管探頭、控制閥,；預(yù)處理及采樣裝置包括過濾吸附裝置,、過濾裝置、氣水分離和氣體干燥裝置,、氣體分流裝置,、精密過濾裝置等組成。氣體分析儀表可以完成對煤氣中CO,、CO2,、H2、O2的準(zhǔn)確測量,，并同時計算熱值,。安裝機柜及控制系統(tǒng)主要由三菱PLC控制裝置、電磁閥等控制裝置組成,。

4.2系統(tǒng)工作原理

參照系統(tǒng)原理流程圖,，煤氣管道上取樣，三通切換閥可實現(xiàn)采樣,、標(biāo)校的氣路切換操作,。

打開管道上的取樣開關(guān)球閥，通過操作觸摸屏人機交換界面進(jìn)行取樣操作,。分為自動模式和手動模式：

自動模式下設(shè)置好每路的取樣時間,，系統(tǒng)可自動運行，循環(huán)監(jiān)測每個監(jiān)測點的氣體含量,。手動模式下可對任監(jiān)測點進(jìn)行單獨檢測分析,。

樣氣通過取樣管進(jìn)入氣液分離器，除掉樣氣中所夾雜的液體,，然后進(jìn)入電子冷凝器干燥裝置,，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時在線監(jiān)測，干燥后的樣氣,，在調(diào)節(jié)閥的控制下（流量在允許范圍以內(nèi)）,，進(jìn)入分析儀的分析室,，經(jīng)過分析后再排放到專用排污放空管道。

4.3系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

1) 預(yù)處理采樣裝置技術(shù)指標(biāo)

2 自動反吹取樣探頭及管路,；

2 手動維護(hù)控制閥門,，方便取樣管道清洗；

2 適用于取樣氣體溫度≤800℃,；

2 適用于氣體粉塵濃度<100g/m3;

2 低溫環(huán)境下采樣管道采用伴熱技術(shù),，防止水分、焦油冷凝而堵塞管路,；

2 取樣探頭采用燒結(jié)過濾器過濾精度≤5µm

2) 分析單元技術(shù)指標(biāo)

2 測量組分： CO/CO2/H2/O2

2 測量方法： CO/CO2 ---NDIR紅外傳感器技術(shù)

              H2---TCD熱導(dǎo)檢測技術(shù)

               O2---長壽命電化學(xué)傳感器

測量量程   CO：0-75%

CO2：0-90%

H2：0-8%

2 測量精度： CO/CO2：≤1%FS

H2/O2：≤2%FS

2 響應(yīng)時間： ≤10秒（NDIR）

2 供電電源： 220V±44V 交流 50Hz±1Hz

2 輸出信號： 標(biāo)準(zhǔn)RS-485,、DC 4-20mA電流輸出；

2 儀器重量： 約10kg

2 工作溫度： 0-50℃

2 相對濕度： 5-85%

2 大氣壓力： 85-105 KPa

3) 分析機柜及控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

2 整體機柜防護(hù)等級IP56,；

2 柜體配置可視窗口,，換氣通常；

2 控制系統(tǒng)：采用三菱PLC,，自動控制系統(tǒng)反吹運行,；

2 分析系統(tǒng)按照7D*24H連續(xù)運行模式設(shè)計，實現(xiàn)真正意義上的在線,；

2 系統(tǒng)能夠輸出6路4-20mA電流信號,，每種氣體成分對應(yīng)一路輸出，送往主控室DCS系統(tǒng),；

2 預(yù)處理單元：通過伴熱,、過濾、吸附,、分離,、冷凝等工序清除煤氣中焦油、苯,、萘,、水汽和煙塵等物質(zhì)；

2 預(yù)處理單元每年根據(jù)實際使用工況,，至少負(fù)責(zé)清洗1-2次

4.4煤氣分析系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵

1） 自主知識產(chǎn)權(quán)的NDIR紅外氣體分析和TCD熱導(dǎo)分析技術(shù)

對于CO/CO2分析,，采用了自主知識產(chǎn)權(quán)的NDIR非分光紅外氣體傳感器技術(shù)，壽命長,，儀器維護(hù)量少,。該技術(shù)2018年通過了科技部的科技鑒定，達(dá)  水平,，通過7年的發(fā)展,，目前已經(jīng)生產(chǎn)的傳感器數(shù)量超過100000套,，成熟可靠的技術(shù),，確保了產(chǎn)品的穩(wěn)定性,。公司依靠該技術(shù)實現(xiàn)了每年翻倍的發(fā)展。目前公司是國內(nèi)能夠掌握核心傳感器開發(fā)技術(shù)的少數(shù)企業(yè)之一,，帶動了國內(nèi)NDIR紅外技術(shù)的發(fā)展,。

TCD熱導(dǎo)H2傳感器采用德國海利普微流熱導(dǎo)傳感器，配合公司*的  技術(shù),，穩(wěn)定性比以往技術(shù)大大提高,。儀器采用了*的數(shù)字化技術(shù)和嵌入式軟件，精度達(dá)到國際同類產(chǎn)品*水平,。

實現(xiàn)核心儀器的批量生產(chǎn)不僅降低了儀器的購買費用,， 同時對于客戶今后的維護(hù)和保養(yǎng)也是一個良好的保障。進(jìn)口儀器一旦出現(xiàn)問題,，很難在短時間內(nèi)修復(fù),。

2）確保H2測量的準(zhǔn)確性

　　熱導(dǎo)傳感器主要用于測量二元氣體，如A,、B混合氣中的A或B,，并且以另外一種氣體作為背景氣。而如果用于測量多種混合氣體時,，必然要考慮到其他氣體的影響因素,。一般而言爐氣中含有CO、CO2,、CH4,、H2、O2,、N2等多種氣體成分,，而且其熱導(dǎo)系數(shù)各異，如下表所示：

從上表可以看出,，煤氣主要成分中CO,、O2 與背景氣N2的熱導(dǎo)系數(shù)相當(dāng)，對H2的測量結(jié)果影響不大,，但是CO2 ,、CH4 對H2測量影響明顯。通過理論分析及實驗表明,，如果氣體成分中含有CO2,，會使H2的測量讀數(shù)偏低；如果氣體成分中含有CH4,，會使H2的測量讀數(shù)偏高,。因此如果，為了得到準(zhǔn)確的H2含量,，應(yīng)對H2進(jìn)行CO2 的校正,。本方案的五組份煤氣分析儀在設(shè)計時已經(jīng)考慮到上述因素,，作了嚴(yán)格試驗并將各種氣體的相互影響進(jìn)行了修正和補償，消除煤氣中其他成分對H2的影響,，故能夠保證H2測量值的準(zhǔn)確性,； 同時也證明了單一組分的H2分析儀不可能得到煤氣成分中準(zhǔn)確的H2含量。

5）流量變化對H2測量無影響,。

由于熱導(dǎo)傳感器的基本原理是通過對氣體流動帶走的熱量進(jìn)行換算,，如果采用直接流通式的熱導(dǎo)檢測池，很難控制氣流,，流量大小直接影響H2的讀數(shù),；我公司采用了  的旁流擴(kuò)散式的熱導(dǎo)檢測池，流量在0.3~1.0L/min的范圍內(nèi)變化對熱導(dǎo)的讀數(shù)沒有影響,。

6）快速的氣體響應(yīng)時間

系統(tǒng)巧妙地設(shè)計了采樣氣體分流裝置,，在大流量氣泵的抽取下，能夠保證現(xiàn)場長距離氣體管道條件下測量快速響應(yīng)但又不對分析儀器造成不利影響,。

7） 多級完善的預(yù)處理裝置

混合煤氣中即使經(jīng)過電捕焦等凈化處理,，仍然存在焦油等物質(zhì)，為避免焦油氣冷凝污染儀器,，堵塞氣路,，需要在氣體進(jìn)入機柜預(yù)處理的前端進(jìn)行降溫、清洗處理,。預(yù)處理及采樣裝置包括兩級過濾吸附裝置,、多級汽水分離和氣體干燥裝置、氣體分流裝置,、精密過濾裝置等組成

8）機柜以及控制系統(tǒng)

　　分析儀器安裝在機柜中,，氣體采樣和預(yù)處理采用了高可靠性的三菱PLC控制，并設(shè)置了多級粉塵過濾裝置,；機柜防護(hù)等級達(dá)到IP65以上,，確保系統(tǒng)在環(huán)境  惡劣的條件下可靠運行。機柜內(nèi)部采用恒溫處理,，保證設(shè)備在北方低溫環(huán)境下正常工作,。

雙方責(zé)任

5.1分析系統(tǒng)供貨范圍及分界線表

注：“√"：主要責(zé)任人，“○"：配合人

5.2買方責(zé)任

● 負(fù)責(zé)到分析系統(tǒng)的敷設(shè)信號線和工作電源（AC 220V 5KW）,。

● 負(fù)責(zé)設(shè)備基礎(chǔ)的設(shè)計與建設(shè)工作,。

● 負(fù)責(zé)分析系統(tǒng)取樣閥的開孔以及焊接工作。

● 負(fù)責(zé)采樣點平臺的建設(shè)工作（若需要）,。

● 負(fù)責(zé)對賣方所做的系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行最終確認(rèn),。

● 根據(jù)技術(shù)協(xié)議及合同的要求，提供設(shè)備安裝的  條件。                

 ● 對購買的設(shè)備進(jìn)行驗收,，派遣相關(guān)人員參加技術(shù)培訓(xùn),。

● 負(fù)責(zé)DCS信號線纜的連接與組態(tài)。

● 負(fù)責(zé)配合賣方現(xiàn)場服務(wù)工作,。

5.3賣方責(zé)任

● 負(fù)責(zé)所有應(yīng)供貨設(shè)備，指導(dǎo)現(xiàn)場組裝,、進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)安裝及開機調(diào)試,。

● 提供取樣點到分析系統(tǒng)之間所需采樣管。

● 提供分析柜,，包括所有的分析儀表所用的電氣設(shè)備,。

● 提供管道上安裝設(shè)備的全部要求，包括數(shù)量,、尺寸和采樣孔的位置,。

● 提供儀器標(biāo)定所需標(biāo)準(zhǔn)氣體和氣瓶減壓閥（根據(jù)訂貨合同清單）。

5.3用戶配套服務(wù)

1.供電電源及電纜：220V  50HZ  阻燃三芯電纜,，線徑≧1.5mm²,；接口：G1/2"（穿線孔徑＜14mm）;

2.對外接線箱信號電纜：用于與DCS的4-20mA，信號連接,，阻燃二芯屏蔽電纜,，線徑≧1.0mm²；氧含量信號共用接口：1-G1/2"（穿線孔徑＜30mm）;

4.排氣口規(guī)格：Ф6,；

5.分析系統(tǒng)落地式安裝底座（1800×600×600）;

6.單套系統(tǒng)重量約150kg,。

產(chǎn)品制造、安裝,、驗收

6.1 檢驗

6.1.1 出廠檢驗

完整分析系統(tǒng)在裝箱前由賣方完成檢驗,。這些檢驗是用于確定所有部件的合理配置和功能，并提供產(chǎn)品合格證,。

6.1.2 安裝測試

賣方負(fù)責(zé)在啟動期間,，完成所有測試，主板老化試驗不少于150小時,。

6.1.3 驗收

設(shè)備正常運行72小時視為合格,，買方和賣方辦理驗收交接手續(xù)；設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場18個月后,，因買方不具備安裝條件,，雙方視設(shè)備為驗收合格，辦理交接手續(xù),，買方履行其它（付款）義務(wù),，但賣方仍履行指導(dǎo)安裝調(diào)試義務(wù)。

6.2 檢查

買方或  代表有如下權(quán)利：

在系統(tǒng)制造和裝貨前任何合理時間檢查和測試分析裝置或在賣方公司進(jìn)行測試和檢查時進(jìn)行監(jiān)督。

裝貨前或裝貨后,，審查質(zhì)量控制工作,。

在分析裝置到達(dá)現(xiàn)場后進(jìn)行檢查。

包裝,、運輸和儲存

賣方負(fù)責(zé)分析系統(tǒng)的包裝和運輸,，若因包裝和運輸過程發(fā)生分析系統(tǒng)儀器設(shè)備的毀損，由賣方負(fù)  責(zé)任,。

賣方以書面形式提出買方儲存分析系統(tǒng)時的要求,，以防止分析系統(tǒng)的任何損壞。

交貨時間,、地點及運輸方式

9.1交貨期：合同及技術(shù)協(xié)議簽訂生效后,，1個月發(fā)貨到現(xiàn)場。

9.2交貨地點：買方  地點,。

9.3運輸方式：物流,。

9.4產(chǎn)品使用說明。

產(chǎn)品的技術(shù)服務(wù)及培訓(xùn)

10.1 賣方按照買方要求,，對所有供應(yīng)設(shè)備的組裝和安裝進(jìn)行指導(dǎo),，保證其合理展開。

10.2 賣方提供有經(jīng)驗人員對所有儀器的啟動和最初檢查的服務(wù),，以保證分析系統(tǒng)按規(guī)范要求運行,。

10.3 賣方提供的分析系統(tǒng)有一年的質(zhì)保期，質(zhì)保期為雙方驗收合格后12個月或者貨到現(xiàn)場后14個月,，二者以先到者為準(zhǔn)（消耗品和人為損壞的產(chǎn)品不在質(zhì)保范圍之內(nèi)）,。終身維護(hù)，質(zhì)保期內(nèi)實行免費維修服務(wù),，使用中若設(shè)備出現(xiàn)故障,，我方24 小時內(nèi)給予滿意答復(fù)，48小時內(nèi)派技術(shù)人員到現(xiàn)場負(fù)責(zé)售后服務(wù),，超過質(zhì)保期的產(chǎn)品,，我公司負(fù)責(zé)常年維修，只收取成本費用,。

10.4 賣方免費對買方相關(guān)人員可提供如下培訓(xùn)：設(shè)備的運行,、維護(hù)、故障排除和修理,、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等,。提供不少于2人5天的賣方工廠培訓(xùn)及測試；賣方在現(xiàn)場安裝調(diào)試階段,，應(yīng)對買方現(xiàn)場操作人員進(jìn)行培訓(xùn),。

煙氣中二氧化碳濃度在線測定儀