目前,国内很多水泥企业认识到使用窑尾烟室气体分析仪能够给企业带来可观的经济效益,因而窑尾烟室气体分析仪在一些水泥制造企业使用的相当广泛。不同的企业,由于对窑尾烟室气体分析仪认识不同,其使用的效果亦不同,要使分析仪效用得到最大发挥,关键是做好气体分析仪的使用、维护和日常管理工作。
窑尾烟室气体分析仪是通过在线连续提取、处理和分析窑尾烟室中的O2、CO和NO的百分含量或PPM含量,来实时监测水泥回转窑内的煅烧状况。因为水泥回转窑内的煅烧情况直接关系到水泥熟料的产量、质量、原燃料的消耗和综合成本。如果窑内煅烧温度过高或热工振荡过大,不仅会大量消耗燃煤,甚至还会损害窑衬;如果煅烧温度过低,就会造成熟料的夹生料,严重影响水泥熟料的质量。一方面,窑尾烟室气体分析仪的合理使用,可以帮助中控操作人员实时了解窑内的煅烧状况和燃煤的完全燃烧状况,指导操作人员及时采取相应措施:如根据CO的含量,实时调节窑头的喷煤量和送风量,以便使燃煤完全燃烧,获得最大限度的热效率,节省能源消耗;也可根据NO的PPM含量合理调节窑头喷煤量的大小,以防止窑内的热工异常现象。另一方面,窑尾烟室气体分析仪还有利于中控操作人员对整个煅烧过程信息做出整体的了解和综合判断,从而指导下一步的具体操作,做到有的放矢。
气体分析仪的组成及其功能窑尾气体分析仪可对CO、O2、NO等气体浓度进行在线的、连续、定量、选择性的测量和分析,系统由取样探头、探头冷却水系统、探头吹扫气路系统、样气调节和输送系统、样气分析系统、PLC监测控制系统等部分组成。
1.取样探头由60号探头管和过滤装置FE1组成。探头管材质为高温不锈钢,长度约1500㎜,在有冷却水的情况下,可在1400℃的环境中采样。由于用于分析的气体取样必须具有代表性,因此探头尖端应安装在含尘较低的地方,避免安装在不可靠的空气入口处,同时应避免安装在物料滑落处,否则探头在短时间内便会堵塞。根据试验,探头尖端的位置在窑尾烟室出口处靠近窑尾密封圈,在窑壁向下转动的侧面上(密封口前0~40㎝,密封口之上20㎝)比较合适。探头尖端与旋转窑的砌砖应保持20~40㎝的距离,以防止不当操作结圈后影响探头的采样。探头的热应力越小越好,因此探头的长度不应长于气体取样所需的实际长度;为了避开探头管尖端处的空气流,所以探头应稍稍向下5~15°倾角安装。探头取样装置在设计上还应注意以下几点:探头应会自动回缩和插入,以便用机械方法去除探头上可能积聚的物料,自动控制及时间设置由PLC实施,动作次数一般每天为1~10次;如果探头在回缩及插入时到达正确位置,则位置开关传递信号给可编程序控制器,PLC监控单元显示探头正常。如果在一定时间内探头没到达回缩位或插入位,则启动PLC中的报警;在下列异常情况下,应通过PLC程序控制探头自动回缩,以保证在故障情况下探头不被烧坏:①冷却水温度太高。②冷却水流量太低。③冷却水压力太低。④冷却水泵电源故障。
2.探头冷却水系统。冷却水系统用于对探头进行冷却和保护,由水过滤站、循环水泵、热交换器及冷却水恒压器等组成。水过滤站包括1个过滤器、两个截流阀和1个检查阀。冷却水电磁阀打开时,在封闭的冷却水回路中冷却水泵进行循环,流经探头后,通过一个带温控器的电磁阀,当水温高于设定时,冷却水通过交换器经水泵输送至采样探头,此时PLC输出使水泵及热交换器启动;当水温低于设定值时,冷却水直接返回采样探头,此时,循环水泵及热交换器停止工作。
压力监测表、流量监测表和温度监测表分别监测冷却水的压力、流量和温度。当以上3种检测信号有任意信号不满足条件时,则PLC输出指令使采样探头退出,并发出报警信号。恒压器用于补偿冷却水压力的波动,若冷却水压超过300kPɑ,则安全阀打开进行泄压。由于紧急冷却水入口电磁阀和紧急冷却水出口电磁阀设计为失电阀门打开,得电阀门关闭,所以在紧急情况下或电源故障时,PLC就会立即启动紧急冷却水系统。因此,专用于烟室气体分析仪的储水罐必须保证有充足的水位,以保证分析仪电气系统失电或整个窑系统失电时,水罐有充足的紧急冷却水储备,用于采样探头的冷却。
气体分析仪投入运行时,首先要启动探头冷却水系统。系统启动步骤及注意事项为:①在没有启动冷却水循环水泵之前,紧急冷却水入口和紧急冷却水出口电磁阀阀门打开,冷却水电磁阀关闭;②打开水过滤站的两个截流阀,再打开分析仪柜内的手动阀,使水充满冷却水系统管道,当没有空气从紧急冷却水出口排出时,打开柜内的排放阀和气体取样探头上的排放阀,当空气泡不再溢出时,关闭排放阀。③启动循环水泵,循环水泵启动后,紧急冷却水入口及紧急冷却水出口电磁阀得电,阀门关闭。同时冷却水电磁阀得电,阀门打开,冷却水在水泵的作用下进行循环流动。此时应注意观察压力表压力的上升,如果压力达到120kPɑ,则应立即关闭手动阀。如果上述步骤完成之后,发现循环水泵运行不正常,则表明冷却水回路内的气泡未排尽,或管路有漏水现象。处理漏水故障后,必须再次打开手动阀加入更多的冷却水,同时打开排放阀排放气泡,直到压力达到120kPɑ时,才可关闭手动阀及排放阀。
3.探头吹扫气路系统。探头吹扫压缩空气的预处理由压缩空气调节单元、压缩空气贮存单元、压缩空气分配单元组成。压缩空气调节单元把压缩空气中的杂质如冷凝水、油和固体颗粒在过滤器中除去,过滤器中形成的冷凝液通过一个浮动开关自动进行排放。减压器使压缩空气保持600kPɑ的压力,如果压力过低,应检查原因,是否管路有泄漏。应注意的是:压缩空气贮存罐和分配单元应尽可能靠近探头安装,以尽量减少压缩空气的损耗,达到彻底吹扫的效果;压缩空气有严格的标准,水分露点小于3℃,无油无尘,不符合要求易造成采样气路的堵塞,同时影响样气的过滤效果。