转炉煤气柜是煤气回收的重要容器,也是作为一个独立的煤气系统。其作用如下:(1)调节煤气发生和使用的波动,保持系统的稳定和平衡;(2)当煤气系统发生事故时,可利用煤气柜内的存气进行煤气处理,保持系统的安全;(3)当系统中发生源发生变动时,如高炉休风、转炉周期性回收,可维持部分用户的正常使用。从安全性和环保的角度考虑,由于煤气为有毒气体,且气柜内一氧化碳浓度高,一旦泄露,对员工的人身安全有非常严重的威胁,而且对大气将会产生严重污染。
转炉煤气的回收流程为从氧枪开吹后的2min开始,当煤气分析仪检测到煤气浓度合格即氧气在1.8%以内,一氧化碳在30%以上,三通阀动作,即进行回收操作,回收的煤气送人煤气柜,开吹13min结束回收,氧枪提起,三通阀动作,煤气通过放散塔立即放散。
2 结构及组成
天禹智控的激光过程气体分析系统的测量探头由发射单元和接收单元组成,发射单元由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、半导体激光器和精密光学元件等器件组成;接收单元由光电传感器、信号处理模块、电源模块和精密光学元件等部分组成;吹扫单元由过滤器、减压阀和稳流装置等组成;正压控制模块采用隔爆设计,内置压力传感、信号处理、电源控制和信息显示等模块(见图1)。
图1激光分析仪结构图
3 原理
通上电源,开启根部阀,半导体激光器发射出的特定频率的激光通过发射单元穿过气体通道,接收单元中的传感器接收衰减后的激光束,并将测量信号传送给中央分析仪器,中央分析仪器通过对测量信号进行分析处理,得到被测气体浓度,气体浓度信息通过液晶显示屏显示出来并通过标准接口输出。
为防止粉尘和被测环境中其它污染物在视窗上聚集,需用工业氮气(高纯氮气)等气体通过吹扫人口进行连续吹扫,以便在光学视窗与工业气体间形成一段气幕保护。
半导体激光气体分析系统基于半导体激光吸收光谱技术(DLAS),即“单线光谱”测量技术。它是通过测量具有某一特定吸收谱线的激光束在穿过被侧气体时发生的衰减信息,并根据激光强度衰减与被测气体含量间的正比关系,分析获得被测气体的浓度。
4 应用情况
自项目安装以来，从未发生任何仪器故障，数据稳定准确、响应快，虽然期间出现过氧气超标的问题，经过检查不是仪器本身原因，是由于吹扫氮气参杂氧气所致，即使时常因排水器堵塞等故障导致煤气管道内部含水量很大（在管道的一半以上），甚至将光路堵塞，但分析仪仍正常显示，未受丝毫影响。另外，该分析仪安装于室外，无需加盖分析小屋（防尘），配置空调（恒温），不管季节、温度如何变化分析仪仍然能一如既往地工作。
5 原位式激光在线气体分析系统的优点总结
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指标 |
原位式激光在线气体分析系统 |
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预处理系统 |
无 |
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测量方法 |
现场、连续、实时测量 |
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环境适应性 |
恶劣环境适应能力强 |
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响应速度 |
快:仅取决于仪表响应时间,小于1S |
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准确性 |
实地测量,气体信息不失真 |
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连续性 |
连续测量 |
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可靠性 |
无运动器件,可靠性高 |
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介质干扰 |
不受背景气体交叉干扰;自动修正粉尘及光学视窗污染干扰 |
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样气排放 |
无样气排放,安全无污染 |
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维护标定 |
维护标定：1~2次/年 |
| 运行费用 | 无需备品备件；运行费用接近于零 |
| 分析小屋 | 无需 |
| 空调 |
无需 |
| 漏气 | 由于无预处理不存在漏气 |
6 经济效益
首先，由于该分析仪采用原位式安装，在线直接测量样气，响应速度快，实时在线反映气体的真实信息，通过三通阀可以精确控制回收和放散，回收煤气质量大大提高，而且其故障率极低，运行的稳定性、可靠性很好，可以很好地保证煤气柜的氧含量不超标，保障煤气柜的安全运行。其次，可以完全避免以往多回收超标的煤气少回收合格的煤气，以往的回收流程为当氧枪提起后，三通阀动作，放散煤气，这样从转炉到分析仪的煤气就自白放散，采用激光分析仪后，由于可以准确、实时地检测到煤气，那么，当氧枪提起后，等分析仪显示氧气超标后再进行放散，为安全起见，并考虑到三通阀为气动阀门可以将放散时间稍提前几秒，这样既保障安全又多回收煤气。
7 总结
天禹智控原位式激光在线气体分析仪在转炉煤气回收系统的成功应用，不仅保障转炉煤气柜的安全运行，而且提高回收煤气质量，是目前煤气回收检测领域的新型分析仪器。