制粉過程的氣體分析系統

蔡東盛

（北京盛沃科技有限公司，北京 100081）

制粉過程的氣體分析系統

蔡東盛

（北京盛沃科技有限公司，北京 100081）

介紹了制粉過程中氣體分析系統的設計方案與應用。

煤氣化；制粉；氣體分析；除塵；除水；減溫

煤氣化是煤化工（合成氨，甲醇等）中產生原料氣的重要工藝過程。目前，采用的最先進的煤氣化工藝是氣流床煤氣化技術。按原料形態又可分為水煤漿氣化和干粉氣化。水煤漿氣化是將煤粉制成水煤漿，將水煤漿泵入氣化爐進行氣化。而干粉氣化是由氣化劑直接將煤粉帶入氣化爐氣化的過程。不論是水煤漿氣化還是干粉氣化都需要將原料煤制成煤粉。在制粉過程中，由于煤粉顆粒間的碰撞，煤粉顆粒與管壁、容器壁之間的碰撞摩擦會使煤粉顆粒產生靜電。如果輸送過程或煤粉倉中氧含量過高會發生爆炸。此外，煤粉倉在儲煤過程中由于高溫會產生CO，如果CO含量過高會使煤粉自燃。因此，需要測量煤粉輸送過程的O2含量及煤粉倉的CO和O2的含量。在制粉和煤粉輸送過程的分析系統中，由于磨機出口的測量點具有煤粉含量大，樣氣濕度大、有腐蝕性和負壓等特點，樣氣處理比較困難。所以，以此點為例介紹制粉系統的分析系統。

圖1 雙探頭采樣系統

1 方案設計

分析系統由樣氣預處理系統和分析儀表構成。樣氣預處理系統由現場取樣探頭和安裝在機柜內的二級預處理系統構成。針對樣氣中煤粉含量高的特點，采用雙探頭取樣方式。一個探頭取樣，另一個探頭吹掃。對于分析儀來說是連續取樣分析。取樣與吹掃的控制由安裝在機柜中的PLC實現。

在取樣探頭處設計有電伴熱探頭過濾器，保證在取樣過程中探頭過濾器周圍沒有液態水存在。探頭至分析機柜的樣氣管路也伴熱，確保樣氣輸送過程沒有水生成。

樣氣經過電伴熱管路輸送到分析機柜后，處于環境溫度中，樣氣中露點高于環境溫度的水分會凝結為液態。因此，在樣氣進入機柜后先送入氣液分離器進行氣液分離。分離出的液體在吹掃時被吹掃氣帶走；分離出的樣氣到三通切換閥選擇。三通切換閥的控制由PLC完成，選擇1＃樣氣或者選擇2＃樣氣。

被選中進行分析的樣氣先經過過濾器F 1的過濾后，再由泵PUMP 1增壓后送入冷凝器CU1冷凝。通過冷凝器將樣氣的露點溫度控制在5～15℃的范圍內，樣氣的露點溫度可以通過溫度控制器控制制冷空氣的電磁閥實現。冷凝出來的液體經疏水器LD1自動排出，而樣氣經過濾器F 2過濾后經過樣氣／標氣切換閥MWV 1后分成兩路：一路經測量流量計FL1進行流量壓力控制后進入分析儀進行分析；另一路經過旁路流量計FL 2排放。以提高系統的響應速度。

校準系統由流路切換閥MWV 1、零點氣和量程氣構成，實現對分析儀的校準。

圖2 樣氣預處理系統

2 分析儀

氧分析儀選用英國SERVOMEX公司的順磁式磁力機械式氧分析儀：SER VOTOUGH Oxy 1900氧分析儀。SERVOMEX公司于1961年生產出世界上第一個順磁氧傳感器，該公司的磁氧分析儀采用完全機械性結構使其具有高的可靠性；采用的零點平衡系統使其具有高的穩定性；由于無消耗器件和采用耐腐蝕性材料使其具有使用壽命長的特點；不受介質氣的熱導系數的影響，不需要參比氣，分析精度高。直到今天，世界上生產工藝中涉及重要安全指標的氧含量分析幾乎都采用該公司的產品。

粉倉中CO分析采用SERVOMEX的SERVO TOUGH Spectral Exact（2500）系列光度測量氣體分析儀。具有靈敏度高，測量范圍廣，多組分測量的特點。特別是加熱溫度可達130℃的樣氣池，可以滿足樣氣中水分含量大的測量。

3 結 論

這種分析系統已經在國內多個煤化工裝置和鋼鐵廠制粉裝置上使用多年。運行表明系統具有可靠性高，精度高，維護量少的特點。

［1］ 趙柱，張國棟．粉煤加壓氣化裝置儀表系統的設計［J］．煤化工，2005（4）

［2］ 趙旨厚，彭啟蒙，李彩艷．國產化干煤粉加壓氣化制備合成氣技術［J］．化肥工業，2007（5）

TQ 056．16 文

：1005－8370（2012）05－42－02

2012－07－01