激光分析儀在轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中的應(yīng)用

王 力

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司,河北 唐山 063001）

0 前言

轉(zhuǎn)爐煤氣熱值低于焦?fàn)t煤氣但高于高爐煤氣，實(shí)際利用價(jià)值高，是較為優(yōu)質(zhì)的燃料資源，主要用于鍋爐發(fā)電、熱帶加熱爐、鋼包烘烤、中間包烘烤。由于中國鋼鐵企業(yè)煤氣的凈化、回收和利用技術(shù)發(fā)展緩慢，與發(fā)達(dá)國家相比存在很大差距，煤氣回收量、煤氣回收設(shè)備和技術(shù)均有待提高。

1 現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)爐煤氣作為煉鋼過程中產(chǎn)生的重要二次能源，占整個(gè)轉(zhuǎn)爐工序能源回收總量的80%-90%。改造前，公司在用的轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀為抽氣式，預(yù)處理系統(tǒng)及主機(jī)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，造成氣體成份分析不準(zhǔn)確，崗位工人只能通過實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)回收，以降低回收量確保氣柜安全運(yùn)行。抽氣式分析儀主要由取樣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及主機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，分析后的氣體通過排氣管排出。

2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝

公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收采用自動(dòng)回收工藝，具體為：轉(zhuǎn)爐降槍開吹后，經(jīng)CO濃度達(dá)到設(shè)定值以上、O2含量降至1%安全線以下，水封逆止閥自動(dòng)打開到位，三通換向閥至回收位，旁通閥關(guān)閉到位，此時(shí)正式開始回收煤氣；若02或CO含量不滿足設(shè)定要求，則立即打開旁通閥，三通換向閥至放散位，關(guān)閉水封逆止閥，進(jìn)行放散。同時(shí)，放散煙囪上的點(diǎn)火裝置將放散煤氣自動(dòng)點(diǎn)火燃燒。

3 新型激光分析系統(tǒng)構(gòu)成

新型激光氣體分析系統(tǒng)由激光發(fā)射單元、激光接收單元、中央分析單元、保護(hù)氣系統(tǒng)、現(xiàn)場操作單元等構(gòu)成?？赏瑫r(shí)進(jìn)行氣體光譜分析、保護(hù)氣壓力調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，最大限度簡化安裝和維護(hù)工作量，同時(shí)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 新型激光分析儀工作流程

接通電源，打開、調(diào)試好保護(hù)氣并持續(xù)供應(yīng)，保護(hù)氣可以有效地阻止粉塵顆粒物在激光發(fā)射和回收單元的視窗上聚積。激光發(fā)射單元發(fā)射出一定頻率激光束通過煤氣管道，激光接收傳感器接收到穿過煤氣管道衰減后的激光束，將接收信號(hào)反饋到中央分析單元，中央分析單元對反饋信號(hào)進(jìn)行分析、處理，計(jì)算出管道內(nèi)氣體CO、O2濃度，這些數(shù)據(jù)信息將在中控室監(jiān)控電腦畫面中進(jìn)行顯示，并進(jìn)入煤氣回收設(shè)備控制系統(tǒng)作為設(shè)備控制參數(shù)。

5 激光分析儀應(yīng)用情況

自安裝運(yùn)行以來，由于去除了抽氣取樣環(huán)節(jié)，解決了取樣管堵塞的問題。并且從未發(fā)生任何儀器儀表故障，數(shù)據(jù)穩(wěn)定準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快（0.6S），能夠做到即使即收，大幅提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量。激光分析儀外部元器件均為不銹鋼材質(zhì)，對環(huán)境要求低，適用于具有腐蝕性轉(zhuǎn)爐煤氣環(huán)境中，正常運(yùn)行中無需檢修維護(hù)。

6 新舊分析儀對比（見右表）

7 效益情況

安全效益：抽氣式分析儀氣體從探頭通過抽氣泵抽取，進(jìn)行除塵，除水，降溫等處理，然后進(jìn)行分析，到數(shù)據(jù)的最終顯示約有30秒的滯后時(shí)間，激光分析儀是即時(shí)的，最大限度提高煤氣回收量并保證煤氣柜的安全運(yùn)行。

經(jīng)濟(jì)效益：基于激光分析儀，回收條件由“開吹后煤氣合格開始回收，轉(zhuǎn)爐提槍立即停止回收，轉(zhuǎn)為放散”調(diào)整為“開吹后煤氣合格開始回收，不合格立即停止回收，轉(zhuǎn)為放散”也就是增加轉(zhuǎn)爐至分析儀之間管道內(nèi)的煤氣。公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收管道直徑DN2000,長450m，每爐鋼多回收煤氣1413m3，噸鋼煤氣回收增加14.1m3/t。同時(shí)，采用激光分析儀后減少了因取樣管堵塞無法分析造成的煤氣放散損失和模塊損壞維修費(fèi)用。

8 結(jié)論

新型激光氣體分析儀在公司轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的成功應(yīng)用，不僅提高了轉(zhuǎn)爐煤氣量、保證了轉(zhuǎn)爐煤氣柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且有效的穩(wěn)定了生產(chǎn)節(jié)奏，具有安全和經(jīng)濟(jì)雙重效益。

指標(biāo) 激光分析儀 傳統(tǒng)在線光譜儀響應(yīng)速度 原位光譜檢測，可實(shí)現(xiàn)毫秒級響應(yīng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間受樣氣傳輸、預(yù)處理時(shí)間制約，響應(yīng)速度慢。安全性響應(yīng)速度即時(shí)性，如果煤氣管道O2一旦超標(biāo)，可以立即連鎖反應(yīng)，對閥門或者其他設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，從而避免了安全隱患的發(fā)生。滯后性大約30秒，當(dāng)知道煤氣管道煤氣O2超標(biāo)時(shí)，已經(jīng)是30秒之后的事情了，安全隱患很難避免。經(jīng)濟(jì)效益性采用抽樣式測量，所以儀表從氣體的抽取到數(shù)據(jù)的顯示，通常需要30秒的時(shí)間，那么此時(shí)氣體在管道里已經(jīng)流過了500m左右的距離，這些煤氣不能回收將會(huì)產(chǎn)生很大的資源浪費(fèi)。環(huán)境適應(yīng)性 可在各類高溫、高壓、高流速、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測傳統(tǒng)儀表至少有30秒的滯后，激光分析儀的響應(yīng)時(shí)間是0.6秒，即時(shí)即收，無滯后性。只能在恒溫、恒壓、干燥、無塵的環(huán)境下進(jìn)行檢測測量方式 實(shí)時(shí)、連續(xù)的原位測量，無樣氣排放、安全無污染采樣預(yù)處理后進(jìn)行的間斷測量，探頭反吹時(shí)無法測量，有樣氣排放污染問題準(zhǔn)確性原位檢測氣體信息不失真，測量不受背景氣體、粉塵及溫度、壓力變化影響，高代表性的氣體線平均濃度測量。采樣系統(tǒng)的樣品在處理環(huán)節(jié)容易信息失真；數(shù)值僅為探頭局部位置濃度；環(huán)境變化嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性預(yù)處理系統(tǒng)龐大復(fù)雜、含運(yùn)動(dòng)部件，儀表環(huán)境要求高，系統(tǒng)可靠性差標(biāo)定維護(hù) 激光光譜分析，測量穩(wěn)定，漂移小，只需半年標(biāo)定一次可靠性系統(tǒng)集成度高、無運(yùn)動(dòng)部件，高可靠性核心器件確保系統(tǒng)高可靠性每月需要標(biāo)定2-3次，需經(jīng)常性維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用 無易耗件，運(yùn)行費(fèi)用低 需較多備品備件，年維護(hù)費(fèi)用為系統(tǒng)成本的15%-20%。