HM—GL1000红外分析仪在八钢新区高炉中的应用

【摘要】介绍GC1000HM-GL1000红外分析仪系统原理，应用在宝钢集团八钢公司新区2500m³高炉的炉顶煤气在线分析状况，并简述该系统的结构组成。在2500m³高炉顶压调节系统煤气管道上安装HM-GL1000红外分析仪，通过HM-GL1000红外分析仪获取高炉内产生气体的相关数据及趋势，对高炉上升管煤气进行分析，可以帮助操作人员了解高炉炉况，有效避免安全事故的发生。

【关键词】HM-GL1000红外分析仪、原理、结构

1、HM-GL1000红外分析仪

1.1、HM-GL1000红外分析仪的原理

HM-GL1000在线分析仪是专门针对高炉炉煤顶气具有高温、高压、多尘、含湿的特定恶劣条件而设计的。采用先进的专利样气处理技术，性能稳定精度高的德国 ABB公司红外线分析仪器。对炉顶煤气中所含CO、C02、H2、N2等成分实现在线、连续、自 动检测。是提高高炉冶炼水平、节能降耗、保证安全生产必不可少的检测装置。分析系 统采用现场总线控制、自动完成采样、反吹、气路切换、故障诊断等功能。系统通过总 线控制系统提供所有系统相关参数、完成数据储存、故障诊断，同时输出4-20mA标准电 流信号远传至高炉主操作室。该系统具有技术方案先进、结构简明、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小等特点。

1.1.1 分析仪表原理

分析仪表原理：多组份红外气体分析仪是利用极性分子气体对不同波长红外线辐射可进行选择 性吸收的原理为基础，并配以多个接收检测器，通过微流量传感器将红外能量的变化 转化成相应电量的变化，最后通过电气部件的放大整流及线性化处理，输出与被测气 体浓度变化相对应的标准电流信号。在这里我们通过该仪器检测煤气中的C0和co2 气两种气体成份。

1.2、分析仪系统的构成

HM-GL1000高炉炉顶煤气分析系统由：样气处理系统、分析仪表系统、控制系统组成。系统结构如（图1）

（图1）

样气处理系统由四部份组成：

1、防尘、防水全不锈钢取样探头

2、全不锈钢前置处理器

3、柜式样气预处理装置

4、主控精处柜

本系统采用四级串联过滤，将高温、高压、多尘、含湿的高炉煤气分级过滤处理成 干燥洁净<1.0u的样气。成套系统自动完成采样、运行、反吹、气路切换和故障诊断等 功能。运行期间免维护。

1.2.1取样探头

取样探头由不锈钢材料制作，探头除取样口外全封闭焊接，免维护工作。探头安装在 重力或旋风除尘器出口管道上。适用于介质温度0〜600°C，介质压力彡0.5Mpa，含尘量 彡3000g/Nm3，体积含水汽彡80%的工况条件下长年工作。

1.2.2.前置处理器

安装在重力除尘器出口取样探头处，俘获由管道内取出样气中的粗颗粒烟尘、水份。 对样气进行粗处理，防止过多烟尘、水分进入样气传输管道。全不锈钢的“前置样气处理 装置”除样气进口、出口处外，全密封焊接，免维护。

1.2.3.预处理器

俘获由管道传输至地面的样气中绝大部分烟尘、水分。保证后面精处理器长年稳定 工作。预处理装置内的“全不锈钢过滤处理装置”除样气进口、出口处外，全密封焊接，免 维护。

1.2.4.精处理器

对由预处理系统来的样气进行精密处理，具有精密除尘和俘湿功能。输出至分析仪 表的洁净样气的含尘粒度<1.0 U。能够确保分析仪表长年、稳定、在线连续工作。精 密处理装置内的“全不锈钢过滤处理装置”除样气进口、出口处外，全密封焊接，免维护。

1.2.5.样气调节单元

为保证系统分析时间更快，从取样探头到分析仪之间管路中，采取三级旁路加速控制，保证进入分析仪表的样气快速更新，提高系统响应时间。

样气处理系统具有在髙温、髙压、髙湿条件下，独到的除尘、防水、俘湿、防堵功能。

2、系统配置和结构

2.1系统配置

为保证系统的不间断运行和提高系统稳定性的原则，本系统采用“双线单表型” 配置，两条样气处理线实现一用一备，冗余切换。“双线单表型”系统采用两套取样装置和一套仪表分析单元，取样装置为“一 用一备”工作方式，连续采样，两套取样装置轮流无扰动自动切换运行，将经过处 理后的洁净样气送至分析仪表单元，检测出顶气中的CO、co2、h2、n2等成份含量。

2.2系统结构

本系统采用“机柜式”结构，结构简单，安装维护方便。系统将预处理单元、精处理单元、氮气分配单元和电气控制单元集成于一体，安 装于一台分析柜内；将分析仪表、样气调节、气体冷凝气等集成于一体，安装于一 台分析机柜内。系统集成度高，布置美观，对外留好各路对接接口，施工方便。共 计2台分析柜，现场需要提供分析小屋，将分析仪表柜安放在分析小屋内，与探头 之间通过管道连接起来。

现场分析小屋要求：5000X3000X2700 （长X宽X高）单层小屋或者3000X 3000X2500 （长X宽X高）双层小屋。屋内冷暖空调，石英地板，防盗门窗，通风 换气扇，有毒气体报警器、照明等设施。

3、红外气体分析仪的日常维护

（1）光栏调整主要是调节红外辐射参比光路和测量光路的光路平衡，可通过调节光源上的调节螺丁来实现，调节时，向仪器内通入零点标准气，分别顺时针或逆时针方向调节光栏粗调螺钉、调整相位调节螺钉和调整光栏细调螺钉使仪器的指示值为最小，并反复一次，这时仪器的光路已调整平衡。

（2）分析仪中心频率调整既是向仪器内通入流量恒定的量程终点值的标准气，待指示值稳定后，调节电气单元上的电位器，使仪器的指示值为最大。

（3）分析仪终点调整必须在零点调整完后才可以进行。向仪器内通入流量恒定的量程值的标准气，待指示值稳定后，调节电气单元上的终点电位器，使仪器电气单元的指示值为0.9V。

4、结语

本文通过对红外气体分析仪进行了原理说明和系统分析，该分析仪控制系统设计经实践证明，可靠性好，并易于分析器件精度。红外分析仪表在八钢的应用是最近几年的事情，特别在高炉系统的应用尤为重要，检修、维护方面的经验还有待积累，只有掌握分析仪的工作原理，认真思考应用中出现的各种问题，继而找出仪表故障的规律性，举一反三，以后在检修、维护方面才能少走弯路。

参考文献：

[1] 张永怀，白鹏，刘君华.红外气体分析器[J].分析仪器，2002（3）：36-40.

[2] 张尧海，王复兴.便携式固态红外气体分析仪[J].红外研究，1982（3）：233-236.