深圳东日瀛能：干熄焦工艺气体在线监测解决方案
时间：2022-12-15 阅读：1533
干熄焦工艺
气体在线监测系统解决方案
深圳市东日瀛能科技有限公司
Shenzhen Skyeaglee Technology C o., Ltd
一、方案概述
钢铁冶炼包括炼铁、炼钢、轧钢等诸多生产过程，冶炼过程使用燃气体、惰性气等作为燃料或保护气体，同时也产生大量的过程气体。检测分析这些气体的含量，对优化生产、安全控制、能源回收、环保节能等具有非常重要的现实作用。
所谓干熄焦，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦湿热，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。
干熄焦运行中，气体循环系统负压段会漏进少量空气，O2通过红焦层就会与焦炭反应，生成CO2。CO2在焦炭层高温区又会还原成CO，随着循环次数的增多，循环气体里CO浓度愈来愈高。此外，焦炭残存挥发分始终在析出，焦炭热解生成的H2、CO、CH4等也都是易燃易爆成分，因此在干熄焦运行中，控制循环气体中可燃成分浓度在爆炸极限以下，是安全生产的必惫条件。
SK-7500-4Y型干熄焦工艺气体在线监测系统安装在风机出口至熄焦室内的烟道上，在线分析循环气中O2、CO、CO2、H2的含量，为优化工艺，防止安全事故提供保障。由于干熄焦气含有焦油、粉尘、苯、萘、H2S及水汽等污染物质，因此样气预处理系统成为整个分析系统的核心。
干熄焦烟气含有焦油、粉尘、苯、萘、H2S及水汽等污染物质，我们采取复式过滤取样装置，有效过滤样气中杂物。配合氮气定期吹扫，保障取样装置不堵，系统稳定运行。
SK-7500-4Y型干熄焦工艺气体在线监测系统，核心采用高精度传感器，可实时测量和显示空间内可燃气体含量变化，另有高效过滤器、蠕动泵、样气采样泵、高效降温除湿冷凝器、转子流量计、24V电源转换器与漏电保护器等。该系统具有寿命长、稳定性好、抗干扰能力强、安装简单方便等优点。同时具有4-20mA、RS485信号输出或无线212协议进行数据远传，采用LCD液晶显示，还可以搭配工厂中的风机、阀门、喷淋系统等设备来使用，通过内部开关量信号实现联动。气体超标即时报警，同时启动/关闭联动设备。有效保障现场人员安全。
系统主要功能包括：
1、实时监测烟囱管道中O2、CO、CO2、H2的含量。
2、通过上位机系统监控中心实时了解场所内的现场情况。
3、在监控中心实时记录以上各监测数据，对数据统一集中管理。
4、并能通过声光报警、LED屏幕显示等多种方式发出报警信息，及时告知维护管理责任人。
5、气体浓度达到对应设置的报警值时联动风机/阀门/喷淋系统等设备。
6、可选配搭载7寸触摸显示屏，储存历史数据、历史报警数据。
（监测系统示意图）
二、执行标准
GB3836.1-2010《爆炸性气体环境用电气设备 第一部分：通用要求》
GB3836.2-2010《爆炸性气体环境用电气设备 第二部分：隔爆型“d” 》
GB 3836.15-2000 《爆炸性气体环境用电气设备第 15 部分：危险场所电气安装( 煤矿除外) 》
GBT50493-2019 《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》
GB12358-2006 《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》
GBZ 2.1-2007 《工作场所有害因素职业接触限值》
GB 4208-2008 《外壳防护等级（IP 代码）》
GB 16297－1996《大气污染物综合排放标准》
GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》
HJ/T 76-2017《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》
HG/T 20507-2014 《自动化仪表选型设计规范》
三、方案介绍与设计
3.1 系统组成
本系统主要包括取样系统（采样探头、聚四氟自控温取样管、吹扫系统等组成。）、样气处理系统（冷凝器、蠕动泵、高分子过滤器、浮子流量计）、标定单元、分析仪器、机柜等单元组成。
3.2 干熄焦工艺气体在线监测系统的选择
针对常见实际环境与条件，选用热导原理的氢气传感器、红外NDIR原理的一氧化碳传感器与二氧化碳传感器、电化学原理的氧气传感器。
3.3 采集控制器
数据采集控制器用来集中显示各监测点的VOC浓度值。同时控制器与联动设备关联，当VOC浓度值超过预设报警值时能够自动报警或控制联动设备。控制器内部要有继电器报警开关量输出用于控制联动设备。
3.4 联动设备
风机/阀门/喷淋系统等设备由控制器联动，当气体浓度超标时自动启动；当气体浓度恢复正常时，自动停止。
四、产品参数
干熄焦工艺气体在线监测系统
型 号 | SK-7500-4Y |
显示方式 | 分析仪LCD液晶显示（选配七寸触摸显示屏） |
输出信号 | ①4-20mA信号：标准的12位精度4-20mA输出芯片，传输距离1Km ②RS485信号：采用标准MODBUS RTU协议，传输距离1.2Km ③开关量信号：标配1组无源触点继电器，容量220VAC 3A/24VDC 3A。（选配） ④GPRS、4G、WIFI、LORA、ZigBee等无线信号（选配） |
接收设备 | 用户电脑、控制报警器、PLC、DCS、DDC等 |
工作方式 | 泵吸式，连续在线监测 |
检测介质 | H2、CO、CO2、O2，可定制其它监测组分 |
检测原理 | 热导、红外NDIR、电化学 |
检测量程 | 氢气（0～10%）、一氧化碳（0～10%）、二氧化碳（0～20%）、氧（0～5\25%） 可定制 |
分 辨 率 | 0.01%VOL 根据检测量程而定 |
检测误差 | ≤±3%F.S 更高精度可订制 |
重 复 性 | ≤±1% |
线性误差 | ≤±1% |
响应时间 | T90≤10S |
工作电压 | AC220V，功率：100W |
工作温度 | -20℃~50℃ |
工作湿度 | 10-95%RH（无冷凝） |
工作压力 | 106KPa±20KPa |
采样温度 | 200℃以内 可定制 |
采样湿度 | 0-100%RH |
传感器寿命 | 3～5年（根据传感器原理与使用的环境而定） |
防护等级 | IP66 防水溅和短时间雨淋，长时间雨淋需配防雨罩 |
连接电缆 | ①4～20mA 选三芯屏蔽电缆，RS485 选四芯，距离超 1000 米（带一台检测仪）时单根线径≥1.5mm， 屏蔽层接大地。 ②无线传输：可内置LORA、Zigbeg模块，近距离无线传输；可外置GPRS/4G模块，远程数据传输到云平台，可电脑端和手机端查看历史记录，不受距离限制（选配） |
报警方式 | 现场声光报警,外置报警器,远程控制器报警,电脑数据采集软件报警等(选配) |
报警设置 | 标准配置两级报警，可设置报警方式：常规高低报警、区间控制报警 |
外形尺寸 | 500*760*270mm（长*高*宽） |
安装方式 | 壁挂式 |
计 量 证 | 可选，费用客户自付 |
选配附件 | 干燥筒、减压阀、焦油过滤器、蠕动泵、7寸触摸显示屏、高效降温除湿冷凝器、标气接口。 电脑监控配件：免费上位机软件、USB 转 RS485 转换连接线，如果要网络传输还需 RS485 转网口转换器。 |
五、外形尺寸
（VOC在线监测系统）
六、应用领域
钢厂、冶炼厂、有色金属。。
工艺 | 位置 | 组分 | 量程 | 选型 | 作用 |
干熄焦工艺 | 循环风机出口 | H2 | 0-10%VOL | SK-7500 Y系列 | 工艺优化 |
CO | 0-10%VOL | ||||
CO2 | 0-20%VOL | ||||
O2 | 0-25%VOL |
七、电气连接
（VOC在线监测系统电气接线图）
八、配置清单
VOC在线监测系统配置清单 | |||
序号 | 物品名称 | 数量 | 备注 |
1 | 四合一气体检测仪 | 1 | SK/MIC-600-4Y |
2 | 高效过滤器 | 2 | 除尘除水、水气分离 |
3 | 样气采样泵 | 1 | 采样流量3～5L/Min |
4 | 转子流量计 | 1 | 控制进气到检测仪流量为：0.3～0.5L/Min |
5 | 蠕动泵 | 1 | |
6 | 电子冷凝器 | 1 | |
7 | 取样探头 | 1 | |
8 | 反吹系统 | 1 | |
9 | 箱体 | 1 | |
以下配置根据工况选配 | |||
序号 | 物品名称 | 序号 | 物品名称 |
1 | 水洗罐 | 2 | 硅胶吸附罐 |
3 | 活性炭吸附罐 | 4 | 分子筛吸附罐 |
5 | 减压阀 | 6 | 标气接口 |
7 | 防爆加热器 | 8 | 防爆温控器 |
9 | 伴热管 | 10 | |
九、安装注意事项
9.1 安装方式：
9.1.1机柜固定
机柜采用立柜式或壁挂式放置，地面应保持平整，机柜不得倾斜放置。
9.1.2 供电
机柜采用 220V AC 供电，须确保地线接地良好。
9.1.3 确定安装位置
9.1.3.1 主机箱安装位置的选择
首先内部传感器元件的耐受温度范围为-20℃～+50℃，最佳工作温度为+20℃左右，所以要选择环境温度不低于-20℃也不高于+50℃的地方安装。
9.1.3.2采样点与主机箱管路距离
主机箱内部使用的抽气泵是小型真空隔膜泵，真空度在 50KPa～70KPa 左右，管路长度的原则是温度合适的前提下越短越好，管路越长数据延迟越长，一般20米内是没有问题的。还是需要结合现场实际情况而定。
9.2 气路连接
9.2.1 管路接口
一路采样进气口进入系统；一路检测后的气体排出口；二路过滤除水气体排出口。接口默认是φ6大小，可以使用外径6mm内径4mm的PU软管。
9.2.2 采样管的安装（选配）
采样管插入待测气体的管道，使用配套法兰固定。如果待测管道气体温度高于采样管的耐热温度，采样前段的管路应采取耐热管路并进行预降温再接PU软管连接检测系统的采样接口。
9.2.3 气路排出接口的接法
排气口：使用φ6的PU软管连接，主要排放的是从流经检测仪里检测后的气体，
排水口：使用φ6的PU软管连接，大部分的采样气体和水汽从这里排出，如果管道待测气体管道温度高、湿气大所含水汽较多，那排水口会有水流出，所以排水管应向下安装，以保证水流顺利排出。
9.3 使用调试中的注意事项：
9.3.1 流量计控制
系统运行中，通过调整流量计和冷凝器下端排水管道上的节流阀，控制流过检测仪表的气体流量在300～500ml/min左右。
9.3.2 冷凝器
冷凝器的目标冷凝温度使用默认温度即可。
9.3.3 过滤器
需要定期手动维护清洗粉尘过滤器或及时打开节流阀排掉积累的水汽，防止堵塞气路。
9.3.4 温控器（选配）
一般设定为30℃（开盖设置，控制伴热管伴热温度，感温管放置外部）。
9.3.5 加热器（选配）
一般设定为20～30℃（开盖设置，注意防止烫伤）。
9.3.6 气体浓度检测仪
检测仪的使用详见检测仪的使用说明书。
（管路示意图）