耐火材料行業(yè)應(yīng)用解決元素鋼鐵檢測儀技術(shù)指標(biāo)要求
通常，耐火材料要求測試元素為Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Zr。其中，Al、Si、Zr為重點關(guān)注元素。
另外，該行業(yè)對Al的檢測誤差小于0.5%，對Si的檢測誤差小于0.5%，對Zr的檢測誤差小于0.3%。
三、耐火材料行業(yè)應(yīng)用解決元素鋼鐵檢測儀
X熒光光譜儀對耐火材料行業(yè)的進廠原料、耐火材料成品的元素組成成份具有很好的分析效果。這里以WDX系列X熒光光譜儀對耐火材料行業(yè)進廠原料（硅石、礬土）及耐火材料成品的重復(fù)性測試為例，介紹耐火材料行業(yè)的應(yīng)用解決方案。
（一）硅石的重復(fù)性測試
行業(yè)要求如下表：
（二）礬土的重復(fù)性測試
行業(yè)要求如下表：
由以上測試實驗數(shù)據(jù)可以看出，樣品重復(fù)測量11次的標(biāo)準(zhǔn)偏差符合客戶的要求，這也證明了X熒光光譜儀具有較高的測試精度，可以滿足耐火材料行業(yè)樣品測量穩(wěn)定性要求。
（三）耐火材料各元素檢出限
針對該行業(yè)的檢測要求，實驗得出各元素檢出限數(shù)據(jù)如下：
Na：0.01%、、Mg：0.01%、Al：0.008%、Si：0.008%、K ：0.005%、Ca：0.005%、Ti：0.005%、Mn：0.005%、Fe：0.005%、Zr：0.005%
四、適用儀器
目前我公司針對耐火材料行業(yè)有WDX-200、WDX-400、WDX-400E、EDX3600B、EDX6000B五種種型號X熒光光譜儀。
五、WDX系列X熒光光譜儀的顯著優(yōu)點
1、準(zhǔn)直器技術(shù)：分光準(zhǔn)直器采用自主研發(fā)的技術(shù)，屬。
2、多路多道譜儀的全譜采集：WDX型X熒光分析儀在X熒光分光系統(tǒng)設(shè)計、多路多道譜儀的全譜采集和檢測技術(shù)等方面均具有性，有效地提高了儀器的計數(shù)率和穩(wěn)定性；同時，該技術(shù)的采用，使每位操作人員都可以簡單直觀的判斷儀器的工作狀態(tài)，有效防止不可靠分析數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。
3、超短光路：在同樣的測量精度下，采用固定分光道，可以使用小功率X光管，免除了大功率X光管復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，提高了儀器的可靠性，WDX系列X熒光分析儀在吸收技術(shù)的基礎(chǔ)上，超短光路，減小了X光管的功率，延長X光管的使用壽命，簡化了冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。大幅度降低了維護維修成本。
4、故障自動檢測裝置：*的故障自動檢測裝置，可以實時監(jiān)控儀器參數(shù)，并自動報警。
5、安全有效的自動保護裝置：冷卻系統(tǒng)和電路系統(tǒng)*由底層工業(yè)級PC104系統(tǒng)控制，有效保護X光管。
6、全中文軟件：操作簡單對操作人員無特殊要求；避免操作人員英語差而導(dǎo)致誤操作。（國外儀器的漢化軟件功能不兼容，有死機現(xiàn)象，故一般都使用英文版本，對操作人員要求很高）
7、關(guān)鍵部件：X光管選生產(chǎn)商美國VARIAN；分光晶體采用TAP、PET、InSb、Ge、LiF等平彎結(jié)合配置，保證了各元素的測量精度對于Na、Mg元素選的多層膜晶體，有效防止晶體受潮。
8、操作和通訊系統(tǒng)：WINDOWS XP中文操作系統(tǒng)；光譜儀全面自動化控制的專家操作系統(tǒng)視窗軟件；包含有應(yīng)用于在線遠(yuǎn)距離儀器診斷服務(wù)所需要的硬件和軟件；
9、專家操作系統(tǒng)：允許用戶使用鍵盤或鼠標(biāo)簡單地進行日常分析工作，同時它是功能強大的、操作便捷的操作系統(tǒng)；包含分析條件預(yù)編程技術(shù)，允許用戶制定各種預(yù)編程條件，豐富、強大、靈活的分析管理功能；用戶自定義分級密碼；在線標(biāo)準(zhǔn)化功能，產(chǎn)品質(zhì)量自動判定功能；包含多種分析結(jié)果輸出格式模板，脫機計算功能，質(zhì)量控制系數(shù)計算功能等。
10、流氣密度穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)：流氣密度穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)改被動調(diào)節(jié)為主動調(diào)節(jié)，顯著地提高了控制精度，提高了峰位及元素含量檢測的穩(wěn)定性與重復(fù)性；(該技術(shù)已申請國家)
11、熒光信號采集卡：改進了熒光信號采集卡性能，提高了峰位判定精度、峰位漂移校正的可靠性和有效性，改進了光路機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證了儀器的長期可靠運行。
12、漂移校正：增加了校驗樣校正儀器長期漂移的方法，無需修正工作曲線即可簡單可靠地校正儀器；固定分光道不需要復(fù)雜的測角系統(tǒng)，不需要定期對分光光路進行校準(zhǔn)，使得儀器的操作更加簡單，降低對儀器操作人員的技術(shù)要求。
相關(guān)產(chǎn)品
超薄窗X光管
SDD硅漂移探測器
數(shù)字多道技術(shù)
鋼鐵行業(yè)測試專用配件
光路增強系統(tǒng)
高信噪比電子線路單元
內(nèi)置高清晰攝像頭
自動切換型準(zhǔn)直器和濾光片
自動穩(wěn)譜裝置
三重安全保護模式
相互獨立的基體效應(yīng)校正模型
多變量非線性回歸程序
整體鋼架結(jié)構(gòu)，力度可靠的保證
90mm×70mm的液晶屏
真空泵
鋼鐵元素冶金行業(yè)鋼鐵檢測儀性能參數(shù)
產(chǎn)品型號：EDX 4500
產(chǎn)品名稱：X熒光光譜儀
測量元素范圍：從鈉（Na）到鈾（U）
元素含量分析范圍： ppm—99.99%（不同元素，分析范圍不同）
同時分析元素：一次性可測幾十種元素
測量時間：60秒-200秒
探測器能量分辨率為：145±5eV
管壓：5KV-50KV
管流：50μA-1000μA
測量對象狀態(tài)：粉末、固體、液體
輸入電壓：AC 110V/220V
環(huán)境溫度：15℃-30℃
環(huán)境濕度：35%-70%
外形尺寸：660mm×510mm×350mm
樣品腔體積：Φ320mm×100mm
重量：65Kg
超薄窗X光管，指標(biāo)達(dá)到水平
數(shù)字多道技術(shù)，讓測試更快，計數(shù)率達(dá)到100000CPS，精度更高。在合金檢測中效果更好
SDD硅漂移探測器，良好的能量線性、能量分辨率和能譜特性，較高的峰背比
低能X射線激發(fā)待測元素，對Si、P等輕元素激發(fā)效果好
智能抽真空系統(tǒng)，屏蔽空氣的影響，大幅擴展測試的范圍
自動穩(wěn)譜裝置保證了儀器工作的一致性
高信噪比的電子線路單元
針對不同樣品自動切換準(zhǔn)直器和濾光片，免去手工操作帶來的繁瑣
解譜技術(shù)使譜峰分解，使被測元素的測試結(jié)果具有相等的分析精度
多參數(shù)線性回歸方法，使元素間的吸收、增大效應(yīng)得到明顯的抑制
內(nèi)置高清晰攝像頭
液晶屏顯示讓儀器的重要參數(shù)（管壓、管流、真空度）一目了然1. 鋼鐵冶金過程中煙氣在線監(jiān)測的必要性
1.1 有利于資源再利用，降低企業(yè)成本
一般來說，每生產(chǎn)1t粗鋼約需2.1×107kJ的能量，約能產(chǎn)生4.2×106kJ的高爐煤氣、4.2×106kJ的焦?fàn)t煤氣及1.0×104kJ的轉(zhuǎn)爐煤氣，副產(chǎn)煤氣約占鋼鐵企業(yè)能源總收入的30%-40%。因此，實現(xiàn)副產(chǎn)煤氣的回收再利用可以極大地降低鋼鐵冶金產(chǎn)業(yè)的成本，實現(xiàn)資源的有效利用。而煤氣是否有回收的價值，取決于煤氣中CO等能源氣體的濃度，CO和O2在線監(jiān)測系統(tǒng)是測量氣體濃度的關(guān)鍵。
1.2 保證生產(chǎn)行為的安全性
高爐和焦?fàn)t煤氣中的CO濃度較高，它在空氣中的混合爆炸極限為12.5%～74%，只要濃度達(dá)到爆炸極限，遇到明火極容易發(fā)生爆炸。一氧化碳的危害性和爆炸可能性均與其濃度相關(guān)，因此必須采用*的技術(shù)對煤氣中的CO和O2進行實時監(jiān)測。
1.3 環(huán)境保護的需要
目前我國現(xiàn)有20余家年產(chǎn)鋼量400-2000萬噸的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，其中相當(dāng)一部分企業(yè)高爐煤氣排放量為10-30萬m3/H。按照這樣的排放量來推理可知冶金企業(yè)可以嚴(yán)重影響周圍數(shù)公里的空氣質(zhì)量，造成大氣污染。嚴(yán)重的空氣污染不僅危害著周圍居民的身體健康，同時惡化了生態(tài)環(huán)境?？傊苯鹌髽I(yè)周邊環(huán)境的質(zhì)量的優(yōu)劣與其排放的CO的濃度關(guān)系密切。
2. 煙氣在線監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀
目前在國內(nèi)煤氣的非分光紅外氣體檢測和電化學(xué)檢測等方法和光譜吸收型激光傳感技術(shù)。其優(yōu)缺點對比如表1：
表1 煙氣在線監(jiān)測已有技術(shù)優(yōu)缺點比較
優(yōu)點 | 缺點 | |
電化學(xué)檢測法 |
|
|
非分光紅外氣體檢測法 |
|
|
可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù) |
| 價格相對較高 |
3. 鋼鐵冶金行業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)方案
3.1 監(jiān)測儀器選擇及儀器原理
選取以基于可調(diào)諧二極管（TDLAS）激光吸收光譜技術(shù)的激光在線氣體分析儀（圖1）為本方案中所需的監(jiān)測設(shè)備。
圖1 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V示意圖
這項技術(shù)的基本原理是Lamber-Beer定律（圖2），氣體吸收激光的強度與其濃度成正比，通過測量氣體吸收激光強度可計算出氣體濃度。大多數(shù)氣體只吸收特定波長的光。激光的發(fā)射波長隨二極管溫度和電流的變化而改變，激光二極管安裝了半導(dǎo)體制冷器和溫度傳感器使得發(fā)射波長穩(wěn)定。
3.2 監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)組成
根據(jù)鋼鐵冶金的過程以及實際監(jiān)測需要，安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)由3個部分組成，分別為轉(zhuǎn)爐煤氣監(jiān)測、高爐煤氣監(jiān)測和焦?fàn)t煤氣監(jiān)測。
3.2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣監(jiān)測
如圖2可見，在回收側(cè)盅形閥/分散側(cè)盅形閥前布設(shè)煙氣在線分析儀，只有當(dāng)通過CO在線監(jiān)測系統(tǒng)測得轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO濃度在30%以上時，才打開氣體切換站的回收側(cè)盅形閥進入煤氣柜儲存，否則通過分散側(cè)盅形閥通過放散塔點火燃燒。在煤氣柜前布設(shè)煙氣在線分析儀，只有在線監(jiān)測系統(tǒng)測分析保證煤氣柜內(nèi)O2含量不會超標(biāo)（控制在1%以下）才允許焦煤煤氣進入煤氣柜，否則啟動停止回收，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
圖2 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中監(jiān)測點的布設(shè)
3.2.2 高爐煤氣監(jiān)測
如圖3所示，根據(jù)工藝生產(chǎn)和安全要求，高爐煤氣監(jiān)測系統(tǒng)點位布設(shè)分為以下幾個部分：
（1）監(jiān)測點1：高爐煤氣分析，CO和CO2，控制高爐爐況和回收能源氣；
（2）監(jiān)測點2：分析熱風(fēng)爐煙氣中O2，監(jiān)控?zé)犸L(fēng)爐燃燒狀態(tài)和優(yōu)化燃燒效率；
（3）監(jiān)測點3、4：分別為磨機入口和布袋出口，監(jiān)測O2是否超限，起安全檢測和控制作用；
（4）監(jiān)測點5：監(jiān)控煤粉倉內(nèi)CO是否超限，避免煤粉倉內(nèi)煤粉自燃。
圖3 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V在高爐系統(tǒng)中監(jiān)測點的布設(shè)
3.2.3 焦?fàn)t煤氣監(jiān)測
如圖4所示，根據(jù)工藝生產(chǎn)和安全要求，焦?fàn)t煤氣監(jiān)測系統(tǒng)點位布設(shè)位于電捕捉器中，分析控制電捕焦油器中的O2，防止煤氣與O2混合達(dá)到一定比例爆炸。
圖4 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V在焦?fàn)t系統(tǒng)中監(jiān)測點的布設(shè)
4. 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V系統(tǒng)概述
4.1 性能特點
GALAS 6V系列激光氣體分析儀由于采用了激光半導(dǎo)體二極管吸收光譜（TDLAS）技術(shù)，從根本上解決了采樣預(yù)處理帶來的諸如響應(yīng)滯后、維護頻繁、易堵易漏、易損件和運行費用高等各種問題。
4.2 GALAS 6V系列的主要技術(shù)指標(biāo)
表2 天瑞儀器激光在線氣體分析儀GALAS 6V測量指標(biāo)
測量氣體 | O2 | CO | H2O |
測量范圍（標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境） | 0- | 0-2% | 0-20% |
低的檢測限制 | 100ppm-v | 1ppm-v | 5ppm-v |
準(zhǔn)確性（包括噪音，線性和重復(fù)性） | ±2%/100ppm | ±2%/1ppm | ±2%/10ppm |
分辨率 | 100ppm-v | 1ppm | 5ppm |
響應(yīng)時間（T90） | < 2 s | < 4 s | < 4 s |
吹掃氣 | 0.3~0.8Mpa工業(yè)氮氣 | 0.3~0.8Mpa工業(yè)氮氣 | 0.3~0.8Mpa工業(yè)氮氣 |
待測氣體壓力范圍 | 0.8bar~5bar（絕壓） | 0.8bar~2bar（絕壓） | 0.8bar~2bar（絕壓） |
待測氣體的溫度范圍 | <80℃ | ||
取樣速率 | 1s | ||
漂移 | 可以忽略（在每個測量周期小于測量范圍的2%） | ||
預(yù)熱時間 | 通常<1分鐘 | ||
工作溫度范圍 | 探桿工作溫度范圍 (在線安裝) ：-20 ~ +55℃ （-4~131oF） | ||
防護等級 | IP66 | ||
4.3 現(xiàn)場譜圖數(shù)據(jù)
下圖為寧夏某鋼鐵廠實際應(yīng)用GALAS 6V測量CO和O2的工作圖譜：
圖5 氧氣不煉鋼時譜圖
圖6 一氧化碳煉鋼時譜圖
圖7 煉鋼歷史數(shù)據(jù)
