制粉过程的气体分析系统

蔡东盛

（北京盛沃科技有限公司，北京 100081）

制粉过程的气体分析系统

蔡东盛

（北京盛沃科技有限公司，北京 100081）

介绍了制粉过程中气体分析系统的设计方案与应用。

煤气化；制粉；气体分析；除尘；除水；减温

煤气化是煤化工（合成氨，甲醇等）中产生原料气的重要工艺过程。目前，采用的最先进的煤气化工艺是气流床煤气化技术。按原料形态又可分为水煤浆气化和干粉气化。水煤浆气化是将煤粉制成水煤浆，将水煤浆泵入气化炉进行气化。而干粉气化是由气化剂直接将煤粉带入气化炉气化的过程。不论是水煤浆气化还是干粉气化都需要将原料煤制成煤粉。在制粉过程中，由于煤粉颗粒间的碰撞，煤粉颗粒与管壁、容器壁之间的碰撞摩擦会使煤粉颗粒产生静电。如果输送过程或煤粉仓中氧含量过高会发生爆炸。此外，煤粉仓在储煤过程中由于高温会产生CO，如果CO含量过高会使煤粉自燃。因此，需要测量煤粉输送过程的O2含量及煤粉仓的CO和O2的含量。在制粉和煤粉输送过程的分析系统中，由于磨机出口的测量点具有煤粉含量大，样气湿度大、有腐蚀性和负压等特点，样气处理比较困难。所以，以此点为例介绍制粉系统的分析系统。

图1 双探头采样系统

1 方案设计

分析系统由样气预处理系统和分析仪表构成。样气预处理系统由现场取样探头和安装在机柜内的二级预处理系统构成。针对样气中煤粉含量高的特点，采用双探头取样方式。一个探头取样，另一个探头吹扫。对于分析仪来说是连续取样分析。取样与吹扫的控制由安装在机柜中的PLC实现。

在取样探头处设计有电伴热探头过滤器，保证在取样过程中探头过滤器周围没有液态水存在。探头至分析机柜的样气管路也伴热，确保样气输送过程没有水生成。

样气经过电伴热管路输送到分析机柜后，处于环境温度中，样气中露点高于环境温度的水分会凝结为液态。因此，在样气进入机柜后先送入气液分离器进行气液分离。分离出的液体在吹扫时被吹扫气带走；分离出的样气到三通切换阀选择。三通切换阀的控制由PLC完成，选择1＃样气或者选择2＃样气。

被选中进行分析的样气先经过过滤器F 1的过滤后，再由泵PUMP 1增压后送入冷凝器CU1冷凝。通过冷凝器将样气的露点温度控制在5～15℃的范围内，样气的露点温度可以通过温度控制器控制制冷空气的电磁阀实现。冷凝出来的液体经疏水器LD1自动排出，而样气经过滤器F 2过滤后经过样气／标气切换阀MWV 1后分成两路：一路经测量流量计FL1进行流量压力控制后进入分析仪进行分析；另一路经过旁路流量计FL 2排放。以提高系统的响应速度。

校准系统由流路切换阀MWV 1、零点气和量程气构成，实现对分析仪的校准。

图2 样气预处理系统

2 分析仪

氧分析仪选用英国SERVOMEX公司的顺磁式磁力机械式氧分析仪：SER VOTOUGH Oxy 1900氧分析仪。SERVOMEX公司于1961年生产出世界上第一个顺磁氧传感器，该公司的磁氧分析仪采用完全机械性结构使其具有高的可靠性；采用的零点平衡系统使其具有高的稳定性；由于无消耗器件和采用耐腐蚀性材料使其具有使用寿命长的特点；不受介质气的热导系数的影响，不需要参比气，分析精度高。直到今天，世界上生产工艺中涉及重要安全指标的氧含量分析几乎都采用该公司的产品。

粉仓中CO分析采用SERVOMEX的SERVO TOUGH Spectral Exact（2500）系列光度测量气体分析仪。具有灵敏度高，测量范围广，多组分测量的特点。特别是加热温度可达130℃的样气池，可以满足样气中水分含量大的测量。

3 结 论

这种分析系统已经在国内多个煤化工装置和钢铁厂制粉装置上使用多年。运行表明系统具有可靠性高，精度高，维护量少的特点。

［1］ 赵柱，张国栋．粉煤加压气化装置仪表系统的设计［J］．煤化工，2005（4）

［2］ 赵旨厚，彭启蒙，李彩艳．国产化干煤粉加压气化制备合成气技术［J］．化肥工业，2007（5）

TQ 056．16 文

：1005－8370（2012）05－42－02

2012－07－01