王 力

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司,河北 唐山 063001）

0 前言

轉(zhuǎn)爐煤氣熱值低于焦?fàn)t煤氣但高于高爐煤氣，實(shí)際利用價(jià)值高，是較為優(yōu)質(zhì)的燃料資源，主要用于鍋爐發(fā)電、熱帶加熱爐、鋼包烘烤、中間包烘烤。由于中國(guó)鋼鐵企業(yè)煤氣的凈化、回收和利用技術(shù)發(fā)展緩慢，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在很大差距，煤氣回收量、煤氣回收設(shè)備和技術(shù)均有待提高。

1 現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)爐煤氣作為煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的重要二次能源，占整個(gè)轉(zhuǎn)爐工序能源回收總量的80%-90%。改造前，公司在用的轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀為抽氣式，預(yù)處理系統(tǒng)及主機(jī)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，造成氣體成份分析不準(zhǔn)確，崗位工人只能通過(guò)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)回收，以降低回收量確保氣柜安全運(yùn)行。抽氣式分析儀主要由取樣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及主機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，分析后的氣體通過(guò)排氣管排出。

2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝

公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收采用自動(dòng)回收工藝，具體為：轉(zhuǎn)爐降槍開吹后，經(jīng)CO濃度達(dá)到設(shè)定值以上、O2含量降至1%安全線以下，水封逆止閥自動(dòng)打開到位，三通換向閥至回收位，旁通閥關(guān)閉到位，此時(shí)正式開始回收煤氣；若02或CO含量不滿足設(shè)定要求，則立即打開旁通閥，三通換向閥至放散位，關(guān)閉水封逆止閥，進(jìn)行放散。同時(shí)，放散煙囪上的點(diǎn)火裝置將放散煤氣自動(dòng)點(diǎn)火燃燒。

3 新型激光分析系統(tǒng)構(gòu)成

新型激光氣體分析系統(tǒng)由激光發(fā)射單元、激光接收單元、中央分析單元、保護(hù)氣系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)操作單元等構(gòu)成。可同時(shí)進(jìn)行氣體光譜分析、保護(hù)氣壓力調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽畲笙薅群?jiǎn)化安裝和維護(hù)工作量，同時(shí)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 新型激光分析儀工作流程

接通電源，打開、調(diào)試好保護(hù)氣并持續(xù)供應(yīng)，保護(hù)氣可以有效地阻止粉塵顆粒物在激光發(fā)射和回收單元的視窗上聚積。激光發(fā)射單元發(fā)射出一定頻率激光束通過(guò)煤氣管道，激光接收傳感器接收到穿過(guò)煤氣管道衰減后的激光束，將接收信號(hào)反饋到中央分析單元，中央分析單元對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行分析、處理，計(jì)算出管道內(nèi)氣體CO、O2濃度，這些數(shù)據(jù)信息將在中控室監(jiān)控電腦畫面中進(jìn)行顯示，并進(jìn)入煤氣回收設(shè)備控制系統(tǒng)作為設(shè)備控制參數(shù)。

5 激光分析儀應(yīng)用情況

自安裝運(yùn)行以來(lái)，由于去除了抽氣取樣環(huán)節(jié)，解決了取樣管堵塞的問(wèn)題。并且從未發(fā)生任何儀器儀表故障，數(shù)據(jù)穩(wěn)定準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快（0.6S），能夠做到即使即收，大幅提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量。激光分析儀外部元器件均為不銹鋼材質(zhì)，對(duì)環(huán)境要求低，適用于具有腐蝕性轉(zhuǎn)爐煤氣環(huán)境中，正常運(yùn)行中無(wú)需檢修維護(hù)。

6 新舊分析儀對(duì)比（見右表）

7 效益情況

安全效益：抽氣式分析儀氣體從探頭通過(guò)抽氣泵抽取，進(jìn)行除塵，除水，降溫等處理，然后進(jìn)行分析，到數(shù)據(jù)的最終顯示約有30秒的滯后時(shí)間，激光分析儀是即時(shí)的，最大限度提高煤氣回收量并保證煤氣柜的安全運(yùn)行。

經(jīng)濟(jì)效益：基于激光分析儀，回收條件由“開吹后煤氣合格開始回收，轉(zhuǎn)爐提槍立即停止回收，轉(zhuǎn)為放散”調(diào)整為“開吹后煤氣合格開始回收，不合格立即停止回收，轉(zhuǎn)為放散”也就是增加轉(zhuǎn)爐至分析儀之間管道內(nèi)的煤氣。公司轉(zhuǎn)爐煤氣回收管道直徑DN2000,長(zhǎng)450m，每爐鋼多回收煤氣1413m3，噸鋼煤氣回收增加14.1m3/t。同時(shí)，采用激光分析儀后減少了因取樣管堵塞無(wú)法分析造成的煤氣放散損失和模塊損壞維修費(fèi)用。

8 結(jié)論

新型激光氣體分析儀在公司轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的成功應(yīng)用，不僅提高了轉(zhuǎn)爐煤氣量、保證了轉(zhuǎn)爐煤氣柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且有效的穩(wěn)定了生產(chǎn)節(jié)奏，具有安全和經(jīng)濟(jì)雙重效益。

指標(biāo) 激光分析儀 傳統(tǒng)在線光譜儀響應(yīng)速度 原位光譜檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間受樣氣傳輸、預(yù)處理時(shí)間制約，響應(yīng)速度慢。安全性響應(yīng)速度即時(shí)性，如果煤氣管道O2一旦超標(biāo)，可以立即連鎖反應(yīng)，對(duì)閥門或者其他設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，從而避免了安全隱患的發(fā)生。滯后性大約30秒，當(dāng)知道煤氣管道煤氣O2超標(biāo)時(shí)，已經(jīng)是30秒之后的事情了，安全隱患很難避免。經(jīng)濟(jì)效益性采用抽樣式測(cè)量，所以儀表從氣體的抽取到數(shù)據(jù)的顯示，通常需要30秒的時(shí)間，那么此時(shí)氣體在管道里已經(jīng)流過(guò)了500m左右的距離，這些煤氣不能回收將會(huì)產(chǎn)生很大的資源浪費(fèi)。環(huán)境適應(yīng)性 可在各類高溫、高壓、高流速、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)傳統(tǒng)儀表至少有30秒的滯后，激光分析儀的響應(yīng)時(shí)間是0.6秒，即時(shí)即收，無(wú)滯后性。只能在恒溫、恒壓、干燥、無(wú)塵的環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)測(cè)量方式 實(shí)時(shí)、連續(xù)的原位測(cè)量，無(wú)樣氣排放、安全無(wú)污染采樣預(yù)處理后進(jìn)行的間斷測(cè)量，探頭反吹時(shí)無(wú)法測(cè)量，有樣氣排放污染問(wèn)題準(zhǔn)確性原位檢測(cè)氣體信息不失真，測(cè)量不受背景氣體、粉塵及溫度、壓力變化影響，高代表性的氣體線平均濃度測(cè)量。采樣系統(tǒng)的樣品在處理環(huán)節(jié)容易信息失真；數(shù)值僅為探頭局部位置濃度；環(huán)境變化嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性預(yù)處理系統(tǒng)龐大復(fù)雜、含運(yùn)動(dòng)部件，儀表環(huán)境要求高，系統(tǒng)可靠性差標(biāo)定維護(hù) 激光光譜分析，測(cè)量穩(wěn)定，漂移小，只需半年標(biāo)定一次可靠性系統(tǒng)集成度高、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，高可靠性核心器件確保系統(tǒng)高可靠性每月需要標(biāo)定2-3次，需經(jīng)常性維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用 無(wú)易耗件，運(yùn)行費(fèi)用低 需較多備品備件，年維護(hù)費(fèi)用為系統(tǒng)成本的15%-20%。