制粉過程的氣體分析系統(tǒng)

蔡?hào)|盛

（北京盛沃科技有限公司，北京 100081）

制粉過程的氣體分析系統(tǒng)

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介紹了制粉過程中氣體分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與應(yīng)用。

煤氣化；制粉；氣體分析；除塵；除水；減溫

煤氣化是煤化工（合成氨，甲醇等）中產(chǎn)生原料氣的重要工藝過程。目前，采用的最先進(jìn)的煤氣化工藝是氣流床煤氣化技術(shù)。按原料形態(tài)又可分為水煤漿氣化和干粉氣化。水煤漿氣化是將煤粉制成水煤漿，將水煤漿泵入氣化爐進(jìn)行氣化。而干粉氣化是由氣化劑直接將煤粉帶入氣化爐氣化的過程。不論是水煤漿氣化還是干粉氣化都需要將原料煤制成煤粉。在制粉過程中，由于煤粉顆粒間的碰撞，煤粉顆粒與管壁、容器壁之間的碰撞摩擦?xí)姑悍垲w粒產(chǎn)生靜電。如果輸送過程或煤粉倉中氧含量過高會(huì)發(fā)生爆炸。此外，煤粉倉在儲(chǔ)煤過程中由于高溫會(huì)產(chǎn)生CO，如果CO含量過高會(huì)使煤粉自燃。因此，需要測(cè)量煤粉輸送過程的O2含量及煤粉倉的CO和O2的含量。在制粉和煤粉輸送過程的分析系統(tǒng)中，由于磨機(jī)出口的測(cè)量點(diǎn)具有煤粉含量大，樣氣濕度大、有腐蝕性和負(fù)壓等特點(diǎn)，樣氣處理比較困難。所以，以此點(diǎn)為例介紹制粉系統(tǒng)的分析系統(tǒng)。

圖1 雙探頭采樣系統(tǒng)

1 方案設(shè)計(jì)

分析系統(tǒng)由樣氣預(yù)處理系統(tǒng)和分析儀表構(gòu)成。樣氣預(yù)處理系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)取樣探頭和安裝在機(jī)柜內(nèi)的二級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。針對(duì)樣氣中煤粉含量高的特點(diǎn)，采用雙探頭取樣方式。一個(gè)探頭取樣，另一個(gè)探頭吹掃。對(duì)于分析儀來說是連續(xù)取樣分析。取樣與吹掃的控制由安裝在機(jī)柜中的PLC實(shí)現(xiàn)。

在取樣探頭處設(shè)計(jì)有電伴熱探頭過濾器，保證在取樣過程中探頭過濾器周圍沒有液態(tài)水存在。探頭至分析機(jī)柜的樣氣管路也伴熱，確保樣氣輸送過程沒有水生成。

樣氣經(jīng)過電伴熱管路輸送到分析機(jī)柜后，處于環(huán)境溫度中，樣氣中露點(diǎn)高于環(huán)境溫度的水分會(huì)凝結(jié)為液態(tài)。因此，在樣氣進(jìn)入機(jī)柜后先送入氣液分離器進(jìn)行氣液分離。分離出的液體在吹掃時(shí)被吹掃氣帶走；分離出的樣氣到三通切換閥選擇。三通切換閥的控制由PLC完成，選擇1＃樣氣或者選擇2＃樣氣。

被選中進(jìn)行分析的樣氣先經(jīng)過過濾器F 1的過濾后，再由泵PUMP 1增壓后送入冷凝器CU1冷凝。通過冷凝器將樣氣的露點(diǎn)溫度控制在5～15℃的范圍內(nèi)，樣氣的露點(diǎn)溫度可以通過溫度控制器控制制冷空氣的電磁閥實(shí)現(xiàn)。冷凝出來的液體經(jīng)疏水器LD1自動(dòng)排出，而樣氣經(jīng)過濾器F 2過濾后經(jīng)過樣氣／標(biāo)氣切換閥MWV 1后分成兩路：一路經(jīng)測(cè)量流量計(jì)FL1進(jìn)行流量壓力控制后進(jìn)入分析儀進(jìn)行分析；另一路經(jīng)過旁路流量計(jì)FL 2排放。以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

校準(zhǔn)系統(tǒng)由流路切換閥MWV 1、零點(diǎn)氣和量程氣構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)分析儀的校準(zhǔn)。

圖2 樣氣預(yù)處理系統(tǒng)

2 分析儀

氧分析儀選用英國(guó)SERVOMEX公司的順磁式磁力機(jī)械式氧分析儀：SER VOTOUGH Oxy 1900氧分析儀。SERVOMEX公司于1961年生產(chǎn)出世界上第一個(gè)順磁氧傳感器，該公司的磁氧分析儀采用完全機(jī)械性結(jié)構(gòu)使其具有高的可靠性；采用的零點(diǎn)平衡系統(tǒng)使其具有高的穩(wěn)定性；由于無消耗器件和采用耐腐蝕性材料使其具有使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)；不受介質(zhì)氣的熱導(dǎo)系數(shù)的影響，不需要參比氣，分析精度高。直到今天，世界上生產(chǎn)工藝中涉及重要安全指標(biāo)的氧含量分析幾乎都采用該公司的產(chǎn)品。

粉倉中CO分析采用SERVOMEX的SERVO TOUGH Spectral Exact（2500）系列光度測(cè)量氣體分析儀。具有靈敏度高，測(cè)量范圍廣，多組分測(cè)量的特點(diǎn)。特別是加熱溫度可達(dá)130℃的樣氣池，可以滿足樣氣中水分含量大的測(cè)量。

3 結(jié) 論

這種分析系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多個(gè)煤化工裝置和鋼鐵廠制粉裝置上使用多年。運(yùn)行表明系統(tǒng)具有可靠性高，精度高，維護(hù)量少的特點(diǎn)。

［1］ 趙柱，張國(guó)棟．粉煤加壓氣化裝置儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．煤化工，2005（4）

［2］ 趙旨厚，彭啟蒙，李彩艷．國(guó)產(chǎn)化干煤粉加壓氣化制備合成氣技術(shù)［J］．化肥工業(yè)，2007（5）

TQ 056．16 文

：1005－8370（2012）05－42－02

2012－07－01