一、概述

本系統(tǒng)是根據(jù)鋼鐵廠高爐爐頂具體工況參數(shù)和要求，在采用西安聚能儀器有限公司成熟的取樣預處理技術和分析控制技術基礎上而進行模塊化針對性設計的，具有**水平。

本系統(tǒng)主要由取樣單元、預處理單元、分析單元、標定單元、  PLC聯(lián)鎖控制單元幾部分組成。采用單路、雙路切換取樣分析控制技術，連續(xù)監(jiān)測高爐爐頂煙氣中的CO、CO₂、H₂、CH₄、O₂等氣體濃度。系統(tǒng)具有安全可靠、取樣真實、響應快、分析精度高、配置和選型等諸多特色，且能與專家系統(tǒng)匹配，方便控制。

西安聚能儀器有限公司在本著堅持**，維護企業(yè)品牌信譽的同時，又堅持維護用戶利益，在保證用戶使用設備能發(fā)揮良好效益的前提下，推薦此優(yōu)化分析控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)技術指標和參數(shù)

㈠  適用場所

該系統(tǒng)適用于高爐爐頂煤氣分析，全天候在線連續(xù)監(jiān)測CO、CO₂、H₂、CH₄、O₂等氣體濃度。 

1.適用工況條件  ：

①煙氣含塵量＜200g/NM³

②  管道樣氣溫度：≤800℃

③  取樣點壓力：0～0.3MPa左右

④  含水量：5％VOL左右

⑤  介質溫度：95℃—105℃

㈡  分析儀器技術參數(shù)

1.量程：CO    0～40％；CO₂    0～30％；H₂    0～5％    O₂    0-5%

2.分析精度：±1％FS/3個月

3.零漂：≤±1％FS/周          (H₂≤±1％FS/周)

4.線性度：≤±1％FS            (H₂≤±1％FS)

5.穩(wěn)定性：≤±1％FS/周        (H₂≤±1％FS/周)

6.靈敏性：CO、CO2≤1％FS        (H₂≤1％FS)

7.儀表響應時間：≤5s

8.環(huán)境溫度：＋5～45℃

㈢  系統(tǒng)技術參數(shù)及性能

⒈  流線型一體化取樣探頭（內(nèi)含大精密介質過濾器，為聚能**），煙塵過濾能力≤2000g/NM³，無堵塞，免維護。

⒉  系統(tǒng)煙塵過濾精度：＜0.5μm

⒊  系統(tǒng)分析精度：±1%FS/3個月

⒋系統(tǒng)響應時間：T90≤15s

⒌系統(tǒng)平均周期：MTBF＞3年

⒍系統(tǒng)維護周期：＞1年

⒎系統(tǒng)整個流程為全干法過濾，取樣不失真，分析準確。

⒏系統(tǒng)、雙路切換取樣，確保連續(xù)在線分析。

⒐系統(tǒng)具有自動反吹清灰、防堵裝置。

⒑系統(tǒng)具有煤氣泄漏自動報警系統(tǒng)。

⒒輸出信號：4-20MA，控制報警信號NO/NC，1A/220V。

三、系統(tǒng)關鍵技術措施

㈠  針對高爐爐頂煙氣含塵量大的過濾防堵技術措施

氣體的成份分析,預處理是關鍵。預處理系統(tǒng)中過濾措施更是關鍵的關鍵。前級過濾器承受*的環(huán)境也最易堵，這一現(xiàn)象是由于傳統(tǒng)過濾器均采用剛性表面微孔過濾原理所造成的。為保證過濾精度，其過濾介質間隙必須很小，分析時大量煙塵阻擋于過濾器的表面，仍有一部份灰塵進入微孔，同時也有硫化物以氣態(tài)和霧狀進入微孔，而在過濾器內(nèi)部結晶成固體。這樣在反吹時，間隙內(nèi)的煙塵和結晶物無法清除，造成堵塞，取下清洗后，性能不可恢復，引起壽命短，維護工作量大，維護費用高，且嚴重影響生產(chǎn)。

要解決這一問題必須有過濾原理上的突破，西安聚能儀器有限公司通過多年研究創(chuàng)新設計的大容精密過濾器，在原理上就解決了過濾精度和易堵的這一對矛盾。

西安聚能儀器有限公司公司的大精密過濾器（獲國家*），克服了傳統(tǒng)的剛性表面微孔式過濾器在過濾原理上存在易堵塞、壽命短、維護量大的嚴重缺陷,而在過濾原理及工藝結構上實現(xiàn)新突破，在分析時過濾介質間隙很小，保證過濾精度，而在反吹時間隙自動變大，間隙中的煙塵可全部清除不留積塵，清灰效率達99%。不僅靠表面，而且利用體積介質間隙實現(xiàn)過濾。容塵量大，不堵塞，容易反吹，清灰效率高，不怕煙塵結塊，煙氣硫結晶，不怕腐蝕壽命*，終生免維護。

㈡  反吹防堵措施

反吹清灰時，利用氣脈沖的功能和過濾器在氣脈沖作用下的機械振動能及超低聲發(fā)生器發(fā)出的20HZ強超低聲能三種能量反吹，很好地清除積灰是過濾器不堵塞的專有技術保證。

另外適當?shù)乜刂铺筋^溫度也是十分重要的，不要使探頭溫度太低，否則會引起取樣管內(nèi)部堵塞，一般應控制探頭溫度高于煙氣為宜。

㈢  探頭耐磨損措施

由于高爐煙氣煙塵含量大，且煙塵顆粒硬度高，煙氣壓力大、流速快，對管道及取樣探頭的磨損極為厲害，西安聚能儀器有限公司針對高爐工況條件，對取樣探頭采用特殊耐磨措施，有效避免煙塵顆粒對探頭撞擊磨損所帶來的嚴重后果。

㈣  提高系統(tǒng)可靠性技術措施

⒈從國內(nèi)分析系統(tǒng)使用中暴露的故障率來看，影響分析系統(tǒng)長期穩(wěn)定使用的關鍵器件主要有分析儀器、閥、泵等。因此,我公司將這些關鍵器件全部采用考核過的進口件。

⒉采用無觸點的固態(tài)繼電器，不存在觸點的吸合不可靠所帶來的故障。

⒋  整個系統(tǒng)平均周期MTBF＞3年，維護周期＞1年，（新興鑄管、唐鋼、萊蕪鋼鐵、日照鋼鐵、河北奧森、敬業(yè)鋼鐵公司等均可達運行）。

㈤  取樣分析的真實性措施

⒈取樣真實。本系統(tǒng)采用雙路切換取樣分析，探頭進入管道深度稍有錯位，有效避免反吹N₂影響，另外高爐煙氣流速大，會迅速帶走反吹N₂，因此，系統(tǒng)能有效保證取樣真實性。

2.全干法過濾。保證樣氣在輸送過程當中不致失真，因為如采用水封、水洗過濾，由于氣體的水溶性(且隨溫度不同，水溶性具有波動)，會導致樣氣本身在進入分析儀器之前就已失真。采用全干法過濾技術，避免該問題，保證系統(tǒng)所采樣氣不致在輸送當中產(chǎn)生失真。

3.分析儀器性能*。采用進口傳感器，根據(jù)多年實踐比較，其性能*，分析精度高，分析結果真實。

㈥  取樣分析的連續(xù)性技術措施

早期的成套分析控制系統(tǒng)，由于取樣預處理技術不過關，故采用色譜分析法較多，色譜法有著諸多缺點，其中一點就是無法實現(xiàn)取樣分析的連續(xù)性，操作維護難度大由于高爐一旦開爐，自始至終連續(xù)生產(chǎn)，要及時、準確指導生產(chǎn)，實現(xiàn)與專家系統(tǒng)匹配，符合連續(xù)要求，故色譜法當然不行。

本系統(tǒng)采用分表分析法，根據(jù)高爐爐頂工藝要求，保證系統(tǒng)連續(xù)分析，采用如下技術措施：雙路切換取樣分析，一路取樣,一路反吹清灰，保證連續(xù)取樣分析。系統(tǒng)連續(xù)將各個組份模擬4-20mA成份信號送給專家系統(tǒng)，操作控制方便集中，達到連續(xù)目的。

㈦  系統(tǒng)快速響應技術

1.傳統(tǒng)過濾能力。高爐煙氣煙塵含量大，且壓力高流速很快，但傳統(tǒng)的分析控制系統(tǒng)，由于采用剛性表面微孔過濾原理，過濾能力差，過濾器極易堵塞，煙氣壓力稍大一點，便會更加加速過濾器堵塞，故而傳統(tǒng)分析控制系統(tǒng)取樣須減壓分流，整個系統(tǒng)響應時間長，分析相當滯后。

西安聚能儀器有限公司采用流線型取樣管和大容塵流動介質過濾器，容塵量大，不怕灰塵，不存在堵塞現(xiàn)象，取樣無須減壓，技術水平*，整個系統(tǒng)響應時間≤15秒，系統(tǒng)響應極為快速。

2.分析儀表。西安聚能儀器有限公司經(jīng)過多年的實踐、比較，選擇配置適合冶金系統(tǒng)的儀器，響應時間≤5s，因此儀表的*選型配置也很好保證了系統(tǒng)的快速響應要求。

㈧  提高系統(tǒng)分析精度技術措施

1.過濾精度高。本系統(tǒng)的過濾級數(shù)依次為：流線型取樣管、大容精密過濾器、增壓型不銹鋼薄壁過濾器、復合過濾器（主要除硫化物），致冷除濕器（除焦油、除水）監(jiān)視過濾器等，其中大精密過濾器除塵能力就能達到微米級，二級級過濾最終能給儀器提供含塵粒度≤0.5μm的超凈氣體，所以過濾精度*，同時也有效除去一些有害物質對儀器損害，因此整個過濾能有效保證分析精度。

2.儀表分析精度高。分析精度能達±1%FS，可靠性相當高。當用熱導法分析H2時，由于CO₂、CH₄對H₂的干擾很大，本系統(tǒng)采用西安聚能儀器有限公司*的相關抗擾技術可確保H2分析值準確。

㈨增強系統(tǒng)安全性措施

1.采用流線性一體化取樣探頭,不易堵,保證反吹和取樣的連續(xù)性。

2.全干法流程，簡捷氣路的銜接，并采用西安聚能儀器有限公司廠制造的標準化高氣密性的密封器件，從而避免了濕法中過多瓶罐的銜接帶來的CO泄漏和分析滯后。

3.系統(tǒng)具有當CO泄漏時，系統(tǒng)只有自動向報警聯(lián)鎖功能,保證人員、設備安全。

㈩  良好的系統(tǒng)維護性 

1.維護周期長。根據(jù)過濾能力和滯后時間等要求，針對性設計分析系統(tǒng)。流線型一體化取樣探頭終身免維護，系統(tǒng)維護＞1年，維護量少，使用費低。

2.精細系統(tǒng)的安裝布局及模塊化結構設計,按人機工程、CAD設計、使氣路短捷簡單。管接頭采用我廠高密封性氣路接頭，標準化通用化程度高，方便維修。