鋼鐵冶金行業(yè)安全氣體（CO、O2）監(jiān)測(cè)方案
鋼鐵冶金過(guò)程中煙氣在線監(jiān)測(cè)的必要性
1. 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)，因此必須采用先進(jìn)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?chē)鷶?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?chē)用竦纳眢w健康，同時(shí)惡化了生態(tài)環(huán)境。總之冶金企業(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 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
4. 3.1 監(jiān)測(cè)儀器選擇及儀器原理
氧氣檢測(cè)儀HNAG1000-O2-F基于高精度電化學(xué)檢測(cè)原理，反應(yīng)時(shí)間為＜10S。
一氧化碳檢測(cè)儀HNAG1000-CO-F采用紅外和電化學(xué)檢測(cè)原理，反應(yīng)時(shí)間為＜10S。
氣體控制主機(jī)HNAG6500-F可以連接多個(gè)檢測(cè)儀器，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，導(dǎo)出，無(wú)線傳輸至指定平臺(tái)
5. 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)
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(kāi)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。
3.2.2 高爐煤氣監(jiān)測(cè)
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。
3.2.3 焦?fàn)t煤氣監(jiān)測(cè)
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
4. 在線式一氧化碳CO，O2濃度檢測(cè)儀產(chǎn)品描述和技術(shù)參數(shù)如下：
型號(hào)： | HNAG1000-3-F | ||
檢測(cè)氣體： | CO O2 CH | ||
檢測(cè)范圍： | 0-100ppm、500ppm、1000ppm、5000ppm、0-30%VOL | ||
分辨率： | 0.01ppm、0.1%VOL | ||
顯示方式： | 液晶顯示 | ||
溫 濕 度： | 選配件，溫度檢測(cè)范圍：-40 ～ 120℃，濕度檢測(cè)范圍：0-100%RH | ||
檢測(cè)方式： | 擴(kuò)散式、流通式、泵吸式可選 | 安裝方式： | 壁掛式、管道式 |
檢測(cè)精度： | ≤±2% | 線性誤差： | ≤±1% |
響應(yīng)時(shí)間： | ≤10秒（T90） | 零點(diǎn)漂移： | ≤±1%（F.S/年） |
恢復(fù)時(shí)間： | ≤10秒 | 重 復(fù) 性： | ≤±1% |
信號(hào)輸出： | ① 4-20mA信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)的16位精度4-20mA輸出芯片，傳輸距離1Km | ||
傳輸方式： | ① 電纜傳輸：3芯、4芯電纜線，遠(yuǎn)距離傳輸（1-2公里） | ||
接收設(shè)備： | 用戶電腦、控制報(bào)警器、PLC、DCS、等 | ||
報(bào)警方式： | 現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警、外置報(bào)警器、遠(yuǎn)程控制器報(bào)警、電腦數(shù)據(jù)采集軟件報(bào)警等 | ||
報(bào)警設(shè)置： | 標(biāo)準(zhǔn)配置兩級(jí)報(bào)警，可選三級(jí)報(bào)警；可設(shè)置報(bào)警方式：常規(guī)高低報(bào)警、區(qū)間控制報(bào)警 | ||
電器接口： | 3/4″NPT內(nèi)螺紋、1/2″NPT內(nèi)螺紋，同時(shí)支持2種電器連接方式 | ||
防爆標(biāo)志： | ExdII CT6（隔爆型） | 殼體材料： | 壓鑄鋁+噴砂氧化/氟碳漆，防爆防腐蝕 |
防護(hù)等級(jí)： | IP66 | 工作溫度： | -30 ～ 60℃ |
工作電源： | 24VDC（12～30VDC） | 工作濕度： | ≤95%RH，無(wú)冷凝 |
尺寸重量： | 183×143×107mm(L×W×H）1.5Kg(儀器凈重) | 工作壓力： | 0 ～ 100Kpa |
標(biāo)準(zhǔn)配件： | 說(shuō)明書(shū)、合格證 | 質(zhì)保期： | 一年 |
三、氣體預(yù)處理設(shè)備型號(hào)HNAG6200-F
一氧化碳和氧氣氣體檢測(cè)儀工作溫度接受范圍是零下30度到50度,由于機(jī)箱內(nèi)溫度、濕度油水、粉塵過(guò)高, 所以氣體檢測(cè)儀不能直接檢測(cè)，需要降溫除濕除塵后才能檢測(cè),目標(biāo)氣體經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，符合氣體分析儀所需的干凈氣體，能最大程度保證氣體檢測(cè)分析的準(zhǔn)確度，能有效延長(zhǎng)氣體傳感器的使用壽命，提高傳感器的可靠性。
A、氣體預(yù)處理系統(tǒng)組成：
1、恒溫冷凝除水裝置：保證氣體能高效的冷凝除水
2、三級(jí)過(guò)濾隔離裝置：除油、除塵、干燥
3、時(shí)時(shí)自動(dòng)排水裝置：保證冷凝水及時(shí)排走
4、氣體取樣裝置
5、氣體檢測(cè)裝置
8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)（RS485/4-20mA）
B、氣體預(yù)處理系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：
1、冷凝器預(yù)冷：冷凝器接通電源后，預(yù)冷時(shí)間3分鐘左右；
2、氣體制冷量：在環(huán)境50℃時(shí)，為280KJ/H；
3、環(huán)境溫度：2℃～40℃出口，氣體露點(diǎn)溫度在1℃～5℃環(huán)境溫度設(shè)定超50℃時(shí)，出口氣體露點(diǎn)溫度將成比例浮動(dòng)上升環(huán)境溫度上升至100℃時(shí)，連續(xù)使用也不會(huì)損壞，當(dāng)環(huán)境溫度恢復(fù)到50℃以下，又能恢復(fù)氣性能。
4、冷卻方式：冷媒器
5、氣體流量：1～3L/min
6、氣 密 性：0.1Mpa氣體壓強(qiáng)15分鐘后下降值不超過(guò)2%
7、制冷溫度：4℃，可調(diào)整范圍為1℃～99℃
8、外形尺寸：750*450*200mm
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