煤磨机红外CO分析系统

联系人:郭堃*********** 随着国家对安全生产的逐步重视，各种的安全生产保障和监控手段越来越严格和规范，在水泥、火电等行业，煤粉作为生产燃料应用非常的广泛，煤粉仓安全就变得尤为重要。 煤粉仓的安全问题主要来自CO可燃气爆炸和粉尘爆炸两种安全隐患；燃煤经过磨煤机制粉时会产生大量的CO气体， 如果磨煤机中CO浓度过高，遇到高温或者机械摩擦的火花会燃烧甚至爆炸；煤粉颗粒非常的细具有很大的表面积，当煤粉表面吸附大量的空气后形成混合物，这样积存的煤粉受空气中氧的作用，容易氧化放出热量，当散热条件不好时会使温度急剧上升，引发周围气粉混合物爆燃导致粉尘爆炸。 磨煤机煤粉仓气体分析系统相关国家标准及规范： 根据国家应急管理部2022年10月20日发布的，关于“关于公开征求《建材行业安全生产术语（征求意见稿）》等7项行业标准意见的函”中“4.水泥工厂煤粉制备系统防火防爆安全规程（征求意见稿）和编制说明”一文中明确提出了，建议在磨煤进出风管、煤粉仓、除尘器等位置安装CO在线监测系统。 高炉喷煤在经历了 初的喷吹无烟煤,发展到现阶段普遍应用的喷吹混合煤（烟煤与无烟煤），期间系统安全性随着使用煤种的变化开始发生改变。特别是喷吹高挥发性、强爆炸性的烟煤时，安全性差，因此必须采用先进的安全保护措施。卓宇佳创对这一工况有一套完整的解决方案， 实时响应的防爆激光气体在线分析仪的应用可确保高炉喷煤系统的安全， 系统响应时间＜１s， 可有效杜绝爆炸危险。 流程图位置① 通过对磨煤机入口的CO/O2浓度进行在线检测，从而保证煤磨机的安全； 流程图位置② 通过对磨煤机出口的CO/O2浓度进行在线检测，反映磨煤机内的气体浓度； 流程图位置④ 通过对布袋除尘出口的CO/O2浓度进行检测，从而实时反映煤磨机与布袋出口间的管道泄漏信息； 在①、②、④的位置，采用卓宇佳创公司原位/旁路激光气体分析仪，原位法兰安装方式，直接分析过程气体，无取样损失变化，该分析仪实时响应快，灵敏度高，不受背景气体干扰。 iLAS系列激光气体分析仪 流程图位置③ 通过对煤粉仓的CO/O2浓度进行实时的监测，从而反映煤粉仓CO/O2的聚集信息并提供安全报警信息和操作控制依据。 在③的位置，采用晟诺仪器eLAS-900激光煤粉仓监测系统。该系统采用抽取方式采样， 经预处理后即进入分析处理阶段，很好地解决了响应速度、测量精度和维护标定等问题，气体测量采用了可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术原理，具有更高的光谱分辨率，以及优异的抗背景气体交叉干扰性能，提高过程气体的精度和可靠性。可用于高湿、高温、高粉尘等环境恶劣的工况，同时具备伴热、自动取样、自动反吹、连锁控制保护等功能。具有良好的稳定性，准确性，使用方便，可满足用户对磨煤工艺过程在线监测的需求。 eLAS-900激光煤粉仓监测系统 系统特点 1采用TDLAS技术原理，测量更精准 2不受水气及其他背景气体干扰 3不受光强波动影响，可长期连续在线运行 4使用寿命长，成本低 5标定周期1年，维护更简单 本过程气体分析成套系统（以下简称系统）是磨煤过程中产生的煤烟气，一氧化碳分析仪器与取样预处理装置及其附属的应用保障部分（标准气）；通过针对现场应用条件和工艺气样条件的系统设计，所实现的正确匹配与合理组合，使一氧化碳分析仪器能很好适应电厂项目磨煤过程中产生气体分析的特殊工艺条件。系统能自动、连续、准确、可靠地分析磨煤过程中产生煤烟气中一氧化碳的浓度含量。采用PLC可编程序控制器自动控制系统的采样、排水、探头自动吹扫、故障监测双路巡检自动切换并处理等操作。系统正常运行期间能提供一氧化碳的4~20mA标准输出信号；并根据一氧化碳测量组份的含量值输出超限报警状态信号。该系统的分析仪器的传感器采用进口红外传感器。结构简明、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小、是分析电厂磨煤过程产生煤烟气中一氧化碳含量的理想设备。 主要技术特性 分析仪表单元采用卓宇佳创研制的气体分析仪，完成样气一氧化碳在线连续分析。分析仪性能稳定可靠，响应时间快，智能化程度高。 分析参数：一氧化碳 一氧化碳分析仪采用红外传感器连续测量的工业固定式现场安装仪器，能连续自动检测流程气样中待测组份一氧化碳的体积浓度。 仪器特点 独特的传感器设计，响应快，线性好，稳定性高 触摸屏操作（零点、满度、线性校准、参数设置等），操作灵活方便 重要工作电源自诊断功能 仪器部件单元化，维护、检修方便 标准信号隔离输出4—20mA RS485 modbus 通讯 合金机箱 部件单元化，维护、检修方便 主要技术性能 零点漂移：≤±1%FS/7d 量程漂移：≤±1%FS/7d 测量范围： CO:0-1000ppm 线性误差：≤±1%FS 重复性误差：Cv≤±0.5% 输出波动：≤±1%FS 响应时间： T90≤10s 输出信号： 4～20mA 500Ω 系统的滞后时间：T90≦20S 样气温度：≦700℃ 样气含尘量：≦500g/Nm3 环境温度：5～45℃ 环境压力：70~160kPa(海拔低于2000m) 相对湿度：不大于85%(年平均) 电源：220±22VAC；50±0.5Hz 系统的绝缘电阻不小于5兆欧 根据煤粉爆炸的机理，进入磨煤机的热空气与原煤接触，使原煤热分解出CO、CH4、H2等气体。在室温下，CO气体的爆炸极限体积浓度为12.5% ~ 74%，着火温度为609℃，CH4的爆炸极限体积浓度为5% ~ 15%，着火温度为540℃。此时能量充足的火源会引起燃烧，然后加速挥发分析引起连锁反应，发生爆炸。出口温度越高，磨煤机内部温度越高，挥发分分析越多，越容易引起爆炸。 磨煤机气体燃爆的主要原因如下: 1、磨煤机出口温度过高，磨煤机分离器出口温度过高，是爆燃的主要原因； 2、气体中氧气的体积分数越高，煤粉氧化的产热速率越快，系统爆炸的可能性越大，尤其是在富氧条件下。 3、磨煤机通流部分阻力过大，如一次风道入口、分离器间隙、出口主管弯头等。，造成煤粉的堵塞和堆积，导致煤粉自燃。 4、气体温度越高，煤粉氧化速度越快，爆炸的可能性越大。 5、热空气进入磨煤机后，与原煤接触，导致原煤热分解出的CO、CH4、H2等气体燃烧爆炸。 6、磨煤机的一些密闭空间，如排渣箱、风环室等。，都是由于密封元件损坏引起的可燃材料长期受热而着火。 7、煤粉的挥发分含量也是影响爆炸的重要因素。挥发物含量越高，爆炸的可能性越大。当挥发物含量小于10%时，没有危险。当挥发分含量大于20%时，爆炸的可能性大大增加。在实际生产中，煤粉的挥发分大于20%。另外，当气体中(CO)达到0.7%时，也是易燃易爆的。 8、一次风室刮刀损坏，会导致煤渣落入排渣箱，逐渐堵塞一次风室。磨盘与煤的不断摩擦会产生大量的热量，导致煤爆燃。 磨煤机内部CO气体的分布是均匀的，而温度的分布是不均匀的，CO气体的浓度变化比温度更能真实、全面反应磨煤机内部的燃烧情况。事实上CO气体浓度的增加往往发生在可视烟火前的1.5h左右，因此在局部温度开始发生明显变化之前，磨煤机的CO气体浓度监测是防止磨煤机着火或爆炸的有效手段。 《DLT5203-2005火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》要求：燃烧爆炸感度和挥发分较高的烟煤和褐煤采用中速磨或双进双出磨煤机直吹式制粉系统时，宜设置磨煤机CO气体浓度监测设备——CO气体分析仪。 同时，由于磨煤机出口烟气成分复杂，除了SO2、NOx、CO、CO2、O2等气体成分外，还含有大量的水分与粉尘，水分对CO浓度的测量结果有影响，且烟气粉尘颗粒较大，极易堆积堵塞管路，致使CO分析仪器不能正常工作甚至故障，因此，在进行样气浓度测量前，需对取样烟气进行除尘、脱水预处理，保证磨煤机出口CO浓度监测的连续性与可靠性。 （1）探头伴热与反吹系统 近年来，对磨煤机出口烟气取样大部分采用直接抽取法，直接抽取法又可分为冷-干直接抽取和热-湿直接抽取。根据我国排放标准，要求烟气浓度以标态干基为准，因此冷-干直接抽取法成为我国烟气取样监测主导。典型的冷-干直接抽取法包括取样探头、取样管线、过滤、除湿系统和采样泵等部分，其中探头与过滤分别可对粉尘进行一级过滤与二级过滤，除湿系统则用于对样气的冷凝脱水，由于整套预处理系统中除尘与脱水 为关键，所以其核心部件为探头除尘取样和除湿系统，做好这两种预处理部件的选型，可保证磨煤机出口CO浓度测量结果的可靠性。 由于烟气中含有大量的水分与粉尘，通过采样探头对烟气进行取样时，如若不采取措施，高温烟气中的水分遇冷发生凝结，并与样气处理过程中所沉积下来的粉尘接触，极易造成结垢堵塞，致使探头无法正常工作甚至损坏。针对探头堵塞问题，一般建议在取样探头中采用加热器与反吹系统。因此，目前 适用于高粉尘、高温度磨煤机出口烟气的采样探头一般需由取样管、滤芯、加热器、反吹系统构成。探头通过取样管采集管路中的样气，滤芯对样气的粉尘进行一级过滤后，利用加热器对样气进行加热，使烟气温度控制在150~200℃间，保证在露点温度之上，防止样气出现凝结。对于样气处理过程中所沉积下来的粉尘，设置内反吹系统对探头进行吹扫，清除探头滤芯中的粉尘，可有效防止探头出现堵塞