激光分析仪在转炉煤气回收系统中的应用

王 力

（唐山不锈钢有限责任公司,河北 唐山 063001）

0 前言

转炉煤气热值低于焦炉煤气但高于高炉煤气，实际利用价值高，是较为优质的燃料资源，主要用于锅炉发电、热带加热炉、钢包烘烤、中间包烘烤。由于中国钢铁企业煤气的净化、回收和利用技术发展缓慢，与发达国家相比存在很大差距，煤气回收量、煤气回收设备和技术均有待提高。

1 现状

转炉煤气作为炼钢过程中产生的重要二次能源，占整个转炉工序能源回收总量的80%-90%。改造前，公司在用的转炉煤气分析仪为抽气式，预处理系统及主机系统经常发生故障，造成气体成份分析不准确，岗位工人只能通过实际操作经验进行手动回收，以降低回收量确保气柜安全运行。抽气式分析仪主要由取样系统、预处理系统、控制系统及主机系统构成，分析后的气体通过排气管排出。

2 转炉煤气回收工艺

公司转炉煤气回收采用自动回收工艺，具体为：转炉降枪开吹后，经CO浓度达到设定值以上、O2含量降至1%安全线以下，水封逆止阀自动打开到位，三通换向阀至回收位，旁通阀关闭到位，此时正式开始回收煤气；若02或CO含量不满足设定要求，则立即打开旁通阀，三通换向阀至放散位，关闭水封逆止阀，进行放散。同时，放散烟囱上的点火装置将放散煤气自动点火燃烧。

3 新型激光分析系统构成

新型激光气体分析系统由激光发射单元、激光接收单元、中央分析单元、保护气系统、现场操作单元等构成。可同时进行气体光谱分析、保护气压力调节、参数设定、数据传输等功能，最大限度简化安装和维护工作量，同时提高了系统稳定性。

4 新型激光分析仪工作流程

接通电源，打开、调试好保护气并持续供应，保护气可以有效地阻止粉尘颗粒物在激光发射和回收单元的视窗上聚积。激光发射单元发射出一定频率激光束通过煤气管道，激光接收传感器接收到穿过煤气管道衰减后的激光束，将接收信号反馈到中央分析单元，中央分析单元对反馈信号进行分析、处理，计算出管道内气体CO、O2浓度，这些数据信息将在中控室监控电脑画面中进行显示，并进入煤气回收设备控制系统作为设备控制参数。

5 激光分析仪应用情况

自安装运行以来，由于去除了抽气取样环节，解决了取样管堵塞的问题。并且从未发生任何仪器仪表故障，数据稳定准确、响应速度快（0.6S），能够做到即使即收，大幅提高转炉煤气回收量。激光分析仪外部元器件均为不锈钢材质，对环境要求低，适用于具有腐蚀性转炉煤气环境中，正常运行中无需检修维护。

6 新旧分析仪对比（见右表）

7 效益情况

安全效益：抽气式分析仪气体从探头通过抽气泵抽取，进行除尘，除水，降温等处理，然后进行分析，到数据的最终显示约有30秒的滞后时间，激光分析仪是即时的，最大限度提高煤气回收量并保证煤气柜的安全运行。

经济效益：基于激光分析仪，回收条件由“开吹后煤气合格开始回收，转炉提枪立即停止回收，转为放散”调整为“开吹后煤气合格开始回收，不合格立即停止回收，转为放散”也就是增加转炉至分析仪之间管道内的煤气。公司转炉煤气回收管道直径DN2000,长450m，每炉钢多回收煤气1413m3，吨钢煤气回收增加14.1m3/t。同时，采用激光分析仪后减少了因取样管堵塞无法分析造成的煤气放散损失和模块损坏维修费用。

8 结论

新型激光气体分析仪在公司转炉生产中的成功应用，不仅提高了转炉煤气量、保证了转炉煤气柜的安全稳定运行，而且有效的稳定了生产节奏，具有安全和经济双重效益。

指标 激光分析仪 传统在线光谱仪响应速度 原位光谱检测，可实现毫秒级响应系统响应时间受样气传输、预处理时间制约，响应速度慢。安全性响应速度即时性，如果煤气管道O2一旦超标，可以立即连锁反应，对阀门或者其他设备进行自动化控制，从而避免了安全隐患的发生。滞后性大约30秒，当知道煤气管道煤气O2超标时，已经是30秒之后的事情了，安全隐患很难避免。经济效益性采用抽样式测量，所以仪表从气体的抽取到数据的显示，通常需要30秒的时间，那么此时气体在管道里已经流过了500m左右的距离，这些煤气不能回收将会产生很大的资源浪费。环境适应性 可在各类高温、高压、高流速、强腐蚀环境下进行实时检测传统仪表至少有30秒的滞后，激光分析仪的响应时间是0.6秒，即时即收，无滞后性。只能在恒温、恒压、干燥、无尘的环境下进行检测测量方式 实时、连续的原位测量，无样气排放、安全无污染采样预处理后进行的间断测量，探头反吹时无法测量，有样气排放污染问题准确性原位检测气体信息不失真，测量不受背景气体、粉尘及温度、压力变化影响，高代表性的气体线平均浓度测量。采样系统的样品在处理环节容易信息失真；数值仅为探头局部位置浓度；环境变化严重影响测量的准确性预处理系统庞大复杂、含运动部件，仪表环境要求高，系统可靠性差标定维护 激光光谱分析，测量稳定，漂移小，只需半年标定一次可靠性系统集成度高、无运动部件，高可靠性核心器件确保系统高可靠性每月需要标定2-3次，需经常性维护运行费用 无易耗件，运行费用低 需较多备品备件，年维护费用为系统成本的15%-20%。