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耐火材料行業(yè)應(yīng)用解決元素鋼鐵檢測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)要求

通常，耐火材料要求測(cè)試元素為Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Zr。其中，Al、Si、Zr為重點(diǎn)關(guān)注元素。
另外，該行業(yè)對(duì)Al的檢測(cè)誤差小于0.5%，對(duì)Si的檢測(cè)誤差小于0.5%，對(duì)Zr的檢測(cè)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(cè)儀
X熒光光譜儀對(duì)耐火材料行業(yè)的進(jìn)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(duì)耐火材料行業(yè)進(jìn)廠原料（硅石、礬土）及耐火材料成品的重復(fù)性測(cè)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(cè)試
行業(yè)要求如下表：

（二）礬土的重復(fù)性測(cè)試

行業(yè)要求如下表：



由以上測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，樣品重復(fù)測(cè)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(cè)試精度，可以滿足耐火材料行業(yè)樣品測(cè)量穩(wěn)定性要求。
（三）耐火材料各元素檢出限
針對(duì)該行業(yè)的檢測(cè)要求，實(shí)驗(yàn)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(duì)耐火材料行業(yè)有WDX-200、WDX-400、WDX-400E、EDX3600B、EDX6000B五種種型號(hào)X熒光光譜儀。
五、WDX系列X熒光光譜儀的顯著優(yōu)點(diǎn)
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(jì)、多路多道譜儀的全譜采集和檢測(cè)技術(shù)等方面均具有性，有效地提高了儀器的計(jì)數(shù)率和穩(wěn)定性；同時(shí)，該技術(shù)的采用，使每位操作人員都可以簡(jiǎn)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(cè)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(zhǎng)X光管的使用壽命，簡(jiǎn)化了冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。大幅度降低了維護(hù)維修成本。
4、故障自動(dòng)檢測(cè)裝置：*的故障自動(dòng)檢測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器參數(shù)，并自動(dòng)報(bào)警。
5、安全有效的自動(dòng)保護(hù)裝置：冷卻系統(tǒng)和電路系統(tǒng)*由底層工業(yè)級(jí)PC104系統(tǒng)控制，有效保護(hù)X光管。
6、全中文軟件：操作簡(jiǎn)單對(duì)操作人員無(wú)特殊要求；避免操作人員英語(yǔ)差而導(dǎo)致誤操作。（國(guó)外儀器的漢化軟件功能不兼容，有死機(jī)現(xiàn)象，故一般都使用英文版本，對(duì)操作人員要求很高）
7、關(guān)鍵部件：X光管選生產(chǎn)商美國(guó)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(cè)量精度對(duì)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(dòng)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(jiǎn)單地進(jìn)行日常分析工作，同時(shí)它是功能強(qiáng)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(qiáng)大、靈活的分析管理功能；用戶自定義分級(jí)密碼；在線標(biāo)準(zhǔn)化功能，產(chǎn)品質(zhì)量自動(dòng)判定功能；包含多種分析結(jié)果輸出格式模板，脫機(jī)計(jì)算功能，質(zhì)量控制系數(shù)計(jì)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(dòng)調(diào)節(jié)為主動(dòng)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(cè)的穩(wěn)定性與重復(fù)性；(該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家)
11、熒光信號(hào)采集卡：改進(jìn)了熒光信號(hào)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(jìn)了光路機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了儀器的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
12、漂移校正：增加了校驗(yàn)樣校正儀器長(zhǎng)期漂移的方法，無(wú)需修正工作曲線即可簡(jiǎn)單可靠地校正儀器；固定分光道不需要復(fù)雜的測(cè)角系統(tǒng)，不需要定期對(duì)分光光路進(jìn)行校準(zhǔn)，使得儀器的操作更加簡(jiǎn)單，降低對(duì)儀器操作人員的技術(shù)要求。

相關(guān)產(chǎn)品

1.1 有利于資源再利用，降低企業(yè)成本

一般來(lái)說(shuō)，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(shí)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(shí)現(xiàn)資源的有效利用。而煤氣是否有回收的價(jià)值，取決于煤氣中CO等能源氣體的濃度，CO和O2在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是測(cè)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(duì)煤氣中的CO和O2進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.3 環(huán)境保護(hù)的需要

目前我國(guó)現(xiàn)有20余家年產(chǎn)鋼量400-2000萬(wàn)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(wàn)m3/H。按照這樣的排放量來(lái)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(shí)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(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

目前在國(guó)內(nèi)煤氣的非分光紅外氣體檢測(cè)和電化學(xué)檢測(cè)等方法和光譜吸收型激光傳感技術(shù)。其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1：

表1 煙氣在線監(jiān)測(cè)已有技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)比較

3. 鋼鐵冶金行業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 監(jiān)測(cè)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(cè)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(xiàng)技術(shù)的基本原理是Lamber-Beer定律（圖2），氣體吸收激光的強(qiáng)度與其濃度成正比，通過(guò)測(cè)量氣體吸收激光強(qiáng)度可計(jì)算出氣體濃度。大多數(shù)氣體只吸收特定波長(zhǎng)的光。激光的發(fā)射波長(zhǎng)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(zhǎng)穩(wěn)定。

3.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)組成

根據(jù)鋼鐵冶金的過(guò)程以及實(shí)際監(jiān)測(cè)需要，安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)由3個(gè)部分組成，分別為轉(zhuǎn)爐煤氣監(jiān)測(cè)、高爐煤氣監(jiān)測(cè)和焦?fàn)t煤氣監(jiān)測(cè)。

3.2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣監(jiān)測(cè)

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(guò)CO在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)得轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO濃度在30%以上時(shí)，才打開氣體切換站的回收側(cè)盅形閥進(jìn)入煤氣柜儲(chǔ)存，否則通過(guò)分散側(cè)盅形閥通過(guò)放散塔點(diǎn)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(cè)系統(tǒng)測(cè)分析保證煤氣柜內(nèi)O2含量不會(huì)超標(biāo)（控制在1%以下）才允許焦煤煤氣進(jìn)入煤氣柜，否則啟動(dòng)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(cè)點(diǎn)的布設(shè)

3.2.2 高爐煤氣監(jiān)測(cè)

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(cè)系統(tǒng)點(diǎn)位布設(shè)分為以下幾個(gè)部分：
（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)3、4：分別為磨機(jī)入口和布袋出口，監(jiān)測(cè)O2是否超限，起安全檢測(cè)和控制作用；
（4）監(jiān)測(cè)點(diǎn)5：監(jiān)控煤粉倉(cāng)內(nèi)CO是否超限，避免煤粉倉(cāng)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(cè)點(diǎn)的布設(shè)

3.2.3 焦?fàn)t煤氣監(jiān)測(cè)

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(cè)系統(tǒng)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)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(diǎn)

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(lái)的諸如響應(yīng)滯后、維護(hù)頻繁、易堵易漏、易損件和運(yùn)行費(fèi)用高等各種問(wèn)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(cè)量指標(biāo)

4.3 現(xiàn)場(chǎng)譜圖數(shù)據(jù)

下圖為寧夏某鋼鐵廠實(shí)際應(yīng)用GALAS 6V測(cè)量CO和O2的工作圖譜：

圖5 氧氣不煉鋼時(shí)譜圖

圖6 一氧化碳煉鋼時(shí)譜圖

圖7 煉鋼歷史數(shù)據(jù)