電石爐氣體分析儀

（一氧化碳，氧氣，氫氣，二氧化碳，CO,O2，H2，CO2等電石爐分析儀）

TR-9700電石爐氣體分析儀一種安全可靠、取樣真實(shí)、響應(yīng)快、分析精度高的密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

前言：電石（CaC2）是基本的有機(jī)化工原料，曾被譽(yù)為有機(jī)合成之母。由它制得的乙炔氣可代替石油制品生產(chǎn)醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、*、乙炔炭墨等一系列數(shù)千種有機(jī)產(chǎn)品的氣體原料。電石化工作為煤化工的一個(gè)分支，一方面是具有生命力的產(chǎn)業(yè)，另一方面又是高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。電石生產(chǎn)中，電石爐排放的煙氣是zui大的污染源。為了加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)治理和實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會(huì)效益，按照國(guó)家*2007 年70 號(hào)文件《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件》（2007 年修訂）的意見(jiàn)。新建電石爐必須符合以下4 個(gè)要求：（1）建設(shè)大型密閉式電石爐；（2）單臺(tái)爐容量25000KVA 以上；（3）初始總?cè)萘?/span>100000KVA；（4）電石爐氣必須綜合利用。電石爐氣的凈化和利用在國(guó)內(nèi)外都是難題，要充分、安全、有效地利用電石爐氣，就必須對(duì)電石爐尾氣進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。電石爐尾氣分析方法主要有三種：手工（奧氏氣體儀）分析、色譜儀分析、在線分析。本文僅就密閉式電石爐氣的在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，對(duì)電石爐尾氣分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。希望能拋磚引玉，從而實(shí)現(xiàn)在新建電石爐和老的電石爐改造后的尾氣得到充分利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。1. 爐氣的特性

生產(chǎn)過(guò)程中的密閉電石爐內(nèi),通電后生成產(chǎn)品的主要反應(yīng)式如（1）所示：
爐氣量： 電石；

1.1

1.2 溫度：正常400--800℃，（瞬時(shí)）1000℃。

1.3 爐氣的組分（一般）

1.4 粉塵含量及組分
粉塵含量：

2. 爐氣的特點(diǎn)

密閉電石爐尾氣有以下特點(diǎn)：
（1）電石爐尾氣出爐溫度高且不穩(wěn)定；
（2） 爐氣量波動(dòng)而不平穩(wěn)，尾氣中一氧化碳濃度高，約含74—85％，且溫度高，屬于易燃易爆的氣體；
（3）尾氣粉塵含量大且粒徑小，5～10μm的約占粉塵40％，大于40μm的不足11％，高達(dá)150g／Nm3的煙塵使得尾氣的回收很不利;
（4）尾氣有一定的熱值約2300—2600 Kcal／Nm3；
（5）尾氣中含有微量的焦油，析出后和粉塵粘連，給低溫除塵帶來(lái)不便。

3. 密閉電石爐尾氣分析系列一般分析系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三大部分，即取樣系統(tǒng)，預(yù)處理系統(tǒng)，分析系統(tǒng)。根據(jù)爐氣的以上特點(diǎn)，西安聚能儀器有限公司經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)積累，將該分析系統(tǒng)從功能上劃分為如圖1所示的幾部分，據(jù)此設(shè)計(jì)制造的成套系統(tǒng)，在新建大型密閉電石爐（5萬(wàn)t）以及老的電石爐改造的應(yīng)用中都取得了很好的運(yùn)用效果。

以下簡(jiǎn)要介紹該分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.1 取樣點(diǎn)的選取

取樣點(diǎn)的選取應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求：能真實(shí)、及時(shí)地反映用戶(hù)所關(guān)注的爐況參數(shù)；取樣的點(diǎn)溫度、壓力、流量比較穩(wěn)定；粉塵、焦油量盡可能小。如果取樣點(diǎn)選取不當(dāng)將給后續(xù)系統(tǒng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)，甚至不能真實(shí)地反映出需要的爐況參數(shù)。

3.2 取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

取樣系統(tǒng)是整個(gè)分析系統(tǒng)的*道關(guān)口，它是否成功，將直接導(dǎo)致整個(gè)分析系統(tǒng)的成敗。電石爐尾氣取樣點(diǎn)的溫度大約在200-300℃，相對(duì)壓力為微正壓到微負(fù)壓之間，由于爐氣的特殊性，取樣系統(tǒng)必須具有對(duì)樣品組分進(jìn)行初步的物理分離，將采樣探頭周?chē)墓腆w顆粒從氣態(tài)流體中分離出去，因此取樣系統(tǒng)不僅要有探針（取樣管），還要有過(guò)濾系統(tǒng)、探頭清掃系統(tǒng)等，此外，還應(yīng)具有便于維護(hù)的結(jié)構(gòu)。西安聚能儀器公司自主研發(fā)的取樣探頭能將大于0.3μm粉塵的99%濾出。采用PP1190取樣探頭，再配以程控自動(dòng)吹掃裝置，即可擔(dān)此重任。
3.3 預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

預(yù)處理系統(tǒng)主要完成從取樣系統(tǒng)輸送過(guò)來(lái)的氣樣進(jìn)行安全、及時(shí)、有效地處理，以滿(mǎn)足儀器分析系統(tǒng)的使用條件。首先傳輸管路的設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足空氣動(dòng)力學(xué)的要求，使樣氣流路暢通無(wú)阻；接下來(lái)是將樣氣進(jìn)行除塵、除焦油、調(diào)壓、除水、穩(wěn)流等一系列連慣處理。使處理后的樣品氣干燥、清潔，以便進(jìn)入儀器分析系統(tǒng)中的關(guān)鍵組分得以準(zhǔn)確分析。從而為電石的生產(chǎn)安全以及爐氣的有效利用提供科學(xué)的依據(jù)。

除塵系統(tǒng)包括過(guò)濾、清掃、再過(guò)濾等，防止管路阻塞；脫焦除油系統(tǒng)包括控溫、洗出、吸附等，有利于管路暢通，保護(hù)分析設(shè)備；除水系統(tǒng)包括汽水分離、冷凝、霧捕集、氣水分離、干燥過(guò)濾等，保護(hù)分析儀，保證測(cè)試準(zhǔn)確；壓力調(diào)整系統(tǒng)包括泵、調(diào)節(jié)閥、快速回路等，以保證儀器正常工作條件?？删幊炭刂疲?/span>PLC）系統(tǒng)，主要包括PLC、程序軟件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人機(jī)界面等，主要用于對(duì)取樣預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，出現(xiàn)異常情況時(shí)報(bào)警。

儀器分析系統(tǒng)

3.4

本系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)裝置、防異常進(jìn)水裝置、校準(zhǔn)裝置、分析儀器等。其中防異常進(jìn)水裝置采用西安聚能儀器具有權(quán)的阻液器，在工藝出現(xiàn)異常情況下，確保分析儀器不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)水而損壞儀器。分析儀器是根據(jù)電石生產(chǎn)工藝以及尾氣用途進(jìn)行配置的。一般密閉電石爐尾氣中的O2、H2、CO等氣體屬于必測(cè)項(xiàng)目。其中O2和H2的含量是安全指標(biāo)，CO是尾氣利用核心。對(duì)于O2的測(cè)定，可選擇O6F、PA200/PA300-GT等；對(duì)于H2的測(cè)定，可選擇PA100/PA200/PA300-RQD等；對(duì)于CO的測(cè)定，可選擇PA200/PA300-GXH等。對(duì)需要測(cè)定CH4、CO2的場(chǎng)所，可選擇TR-9700型分析儀。

4. 電石爐尾氣成套分析系統(tǒng)的應(yīng)用

西安聚能儀器制造的電石爐尾氣分析系統(tǒng)，在如圖所示功能框圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同用戶(hù)的工況及要求還會(huì)進(jìn)行有針對(duì)性地設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)從2007 年在宜化應(yīng)用以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷探索改進(jìn)，到目前為此，已經(jīng)成功投運(yùn)數(shù)十套，特別是2009 年以來(lái)，市場(chǎng)反映越來(lái)越好。

總之，密閉式電石爐適用于大容量爐型，爐氣從爐內(nèi)引出后可實(shí)現(xiàn)綜合利用，既降低了冶煉能耗，又減少了能源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)大幅度減少了煙氣直接排放，有利于環(huán)境保護(hù)。符合國(guó)家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，必將得到較快發(fā)展。同時(shí)，對(duì)其尾氣在線分析系統(tǒng)也會(huì)有越來(lái)越高的要求。因此，電石爐尾氣分析系統(tǒng)在*性、適用性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面應(yīng)提出更高的要求。

 1.裝置的組成

該裝置為機(jī)、電、儀一體化成套分析控制裝置（見(jiàn)系統(tǒng)取樣分析原理圖），整體采用分析柜式結(jié)構(gòu)，成套裝置由分析柜組件和安裝在工藝管道上的取樣器組件構(gòu)成。

1．1電半熱自動(dòng)控溫一體化取樣器組件

包括：a．不銹鋼電半熱式自動(dòng)控溫取樣探頭；

b．不銹鋼燒結(jié)帖燭芯式探頭過(guò)濾器（進(jìn)口材料）；

c．電半熱自動(dòng)控溫取樣管組件；

完成樣氣的現(xiàn)場(chǎng)采集、輸送及*級(jí)過(guò)濾、然后送入分析間內(nèi)的樣氣預(yù)處理單元。

1．2 分析柜組件

分析柜內(nèi)包含以下單元：

a．預(yù)處理單元

預(yù)處理單元由過(guò)濾器組件、*蠕動(dòng)排液泵、壓縮機(jī)式除濕器、*特制耐腐抽氣泵、*電動(dòng)球閥、精密過(guò)濾器等組成。其功能完成樣氣的凈化、除塵、除濕、穩(wěn)壓、穩(wěn)流等，其過(guò)濾精度可達(dá)0.1u。然后將符合分析儀要求的超凈、流量穩(wěn)定的被測(cè)樣氣*的送入分析儀器。

b．分析單元和分析儀作用

分析單元由德國(guó)麥哈克公司式的紅外線和電化學(xué)傳感器，完成樣氣CO、O₂、H₂的在線連續(xù)分析，分析儀分析性能穩(wěn)定可靠，響應(yīng)時(shí)間快，智能化程度高。

1CO分析儀的作用

在電石生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的 CO，為了廢氣再用的熱值保障，所以，必須對(duì)CO檢測(cè)，分析出CO的濃度。

2O₂分析儀的作用

在電石生產(chǎn)過(guò)程中，各種管道達(dá)不到零泄露的標(biāo)準(zhǔn)要求，從不同的位置都會(huì)進(jìn)入空氣，因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中會(huì)有大量的可燃?xì)怏w，再加上空氣中的氧較高，為了保障安全，所以，必須對(duì)過(guò)程氣中O₂分析，確保生產(chǎn)的安全性。

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