石灰窑煤气在线分析系统应用
发布时间：2009-07-27 作者：黄千敏
1 引言
石灰是炼钢重要辅助原料之一，炼钢生产需要优质、活性度高的治金石灰。气烧石灰竖窑是以煤气为主要燃料的一种窑形，石灰的焙烧对温度要求较为严格，入炉煤气流量和热值均要求保持均衡稳定。在钢铁企业里，存在着高炉、焦炉、转炉多种煤气，其成份和热值均有较大的差别，如何及时掌握入炉煤气成份、热值,以便实时调节炉况，对于气烧石灰生产而言就显得极为重要。
2 系统设计
三钢矿山公司1-7#气烧窑均由一总管供应煤气，经加压机加压后，分送至各座气烧窑，其总管前端所用气源既有高炉煤气，又有转炉煤气，焦炉煤气，煤气成份热值随各种煤气配入量的不同而大幅波动，以往纯靠司炉工观察火色来指导操作，生产调控极为困难。为解决煤气成份热值波动无法实时掌握的难题，根据现场具体工艺要求，三钢矿山公司1-7#气烧窑在煤气总管上安装取样探头，采用zd101-64煤气成份在线分析系统，来实时跟踪分析co、ch4、h2的含量，并与1-7#气烧窑plc系统联网通讯，实现检测自动化，入炉热值积算,自动化,系统其有外控运行和自动化运行两种状态,在分析状态下具备了完善上、下限控制、报警及曲线记录功能。
2.1 配置与总体设计
(1) 分析单元
气体分析仪采用德国abbel3000 ，分析精度±1%fs，线性度≤±0.5%fs，零点漂移<0.5%fs/months。
(2) 免维护取样探头
采用南京智达公司自主研制的探头，专利号zl002 20707.9。
(3) 取样预处理系统
包含高精度复合硫过滤器、报警监视过滤器、抽气泵(knf)/冷凝气、自动排液式气液分离器组。
(4) 反吹系统
包含以下部分：大流量防腐电磁阀组(ckd)、气源净化器组、超低声能自清灰装置、自动试漏装置等。
(5) 控制中心
采用西门子s7-300系统，软件采用step7 v5.3，工控机采用台湾研华，界面软件采用wincc6.0。
(6) 标准气 (连铝合金钢瓶、气体减压阀)。
控制系统如附图所示。
关键技术措施
(1) 煤气中粉尘含尘量大的防堵措施。回收煤气虽经多方处理，煤气中粉尘含量仍然很大，而且粉尘粒度分布中，密度大而粘，细尘较多，这对于取样分析是十分恶劣和困难的情况。气体的成份分析,预处理是关键。以往取样探头前级过滤器承受最恶劣的环境也最易堵，这一现象是由于传统的过滤器采用钢性表面微孔过滤原理造成的。钢性表面微孔过滤器只靠表面积过滤，介质间隙很小，分析时大量烟尘阻挡过滤器的表面，易造成堵塞。同时一部分灰尘进入微孔，也有硫化物以气态和雾状进入微孔，在内部结成固体，在反吹时，间隙内的烟尘和结晶物无法清除，造成堵塞。解决这一问题必须从过滤原理上来找方法。现场采用的大容量介质过滤器，以保证分析精度，提高过滤效率，不仅靠表面积过滤，还利用本身容积进行过滤，容尘量大，反吹时间隙变大，使清灰率大大增加，长期使用不堵塞。
(2) 复合能量反吹系统。任何取样系统，必须经过反吹的步骤，一般情况下，采用的是脉冲气流反吹，单一的脉冲气流反吹达不到很好的清灰效率，反吹不彻底反而会导致余留在过滤器内的灰尘累积而堵塞。本系统采用了脉冲气流压力能、机械振动能和内置在过滤器内的次声能三种能量复合反吹，能有效滤除过滤器死角的灰尘板结现象，保证过滤器的长期使用不需要维护。
(3) 完善的系统安全技术。系统采用原装进口高性能的siemense
plc，具备自动生产反吹故障识别，超限报警、与生产过程连锁控制、安全连锁等控制功能，所有输入输出开关量控制信号和报警信号均为无源点信号。保证系统的安全运行，并在出现故障后及时帮助操作人员找出故障点，恢复系统的生产。
(4) 控制与输出。系统具有全中文图形显示界面，可显示参数列表、曲线、棒状图、历史数据、报表自动生成等，在分析站只要轻轻点击，所有煤气成份数据一目了然，为确保系统安全运行，系统设置了完善超限报警，事故报警，通过设定必要的量，来实时调控各种成份煤气配入管仪表阀，来控制煤气热值，保持相对稳定，以确保石灰竖窑生产的均衡稳定。
系统还通过数据输出接口成功实现了与1#-7#气烧窑plc系统，dcs系统的对接，成功实现数据资源共享，并实现了各plc，dcs操作员站入炉煤气热值自动在线累积，为控制降低吨灰热耗提供了有力的指导。
3 结束语 本套系统自从投运后，至今一直运行良好，其系统流量一直正常，稳定，取样探头没有堵塞，一次都没有维护，系统分析仪每三个月校对一次，其零点漂移、量程漂移均在0.4%以内，整个系统响应速度相当快，实时分析出来的煤气成份及其历史曲线，有力地指导了生产，为窑炉实时控制与调节提供了有力的依据，自系统投运以来，石灰质量稳步攀升，有力支持了炼钢生产，带来可观的经济效益。