在線分析儀表在有色冶煉過程中的應用

1、氣體成分分析的特點及要解決的問題

在有色冶煉工業中，ZUI重要也是用得ZUI多的是氣體成分的分析測量。根據氣體成分分析儀工作原理的不同，大致可分為兩種測量方式：一是直接測量方式，即將探頭安裝在過程氣體管道中直接測量(測量、變送裝置在探頭內)，如紅外線、紫外線和激光氣體分析器等；一是間接(取樣)測量方式，即將過程氣體抽出進行除塵等處理后送至分析儀表進行測量(測量、變送裝置在儀表內)。

對于采用間接分析測量的儀表來說，由于受冶煉過程氣體高溫、高粉塵、高水份、負壓及腐蝕性等惡劣氣體條件影響，面對的ZUI大困難就是怎樣獲得適合儀表測試條件的樣氣。惟一的方法就是采用預處理裝置對樣氣進行處理。由于一些進口的分析儀本身技術的發展已比較成熟，可以滿足工業分析的需要。因此，選用(制作)能適應工藝條件的、性能穩定可靠的預處理裝置是解決分析儀表使用問題的關鍵。對于采用直接分析測量的儀表來說，由于它采用了ZUI新光學技術，能在不影響被測氣體本身狀態的情況下進行測量，具有測量準確、反應迅速的優點。尤其是它不需預處理裝置，省去了在自動吹掃裝置上的投資，與傳統的熱導式氣體分析儀相比有很大的優勢。但也存在一些問題：1)價格昂貴；2)不適用于含塵粒度較大的氣體；3)對工作光波不敏感的氣體無能為力等。

2、部分在線分析儀表的應用

韶關冶煉廠是采用密閉鼓風爐(ISP)工藝進行鉛鋅冶煉的企業，在物料燒結制粒、制酸、密閉鼓風爐熔煉、煤氣生產、余熱發電等工藝流程中使用了不少過程分析儀表，如CO、CO2、SO2氣體分析儀，H2SO4濃度計和pH計，紅外線水分計，熱值儀等。下面介紹部分分析儀的應用情況。

2.1OMM3000紅外水分分析儀

用于測量燒結混合物料的濕度。由于物料濕度對燒結塊的質量有重要影響，選用精度高、穩定可靠的水分分析儀對實現物料濕度的自動精確控制極為重要。該廠早期采用的是IRS-MO-Ⅲ型紅外水分分析儀，近兩年逐步改成了OMM3000(前者的換代產品)。該儀表ZUI大的優點是取消了二次儀表，實現了測變一體化，與PC連接即可隨時進行校驗、標定、設定、診斷等操作，使操作更加簡便。該儀表本身性能較好，但由于現場條件較差(高溫、高濕、高腐蝕)，在使用過程中還存在不少問題。為此，筆者同廠家一起，對該分析儀的使用作了以下幾項改進：1)制作不銹鋼保護箱，使用壓縮空氣隔離現場空氣，提高儀表的抗腐蝕性能；2)請廠家提高儀表防護等級；3)請廠家將光路套筒由硬性改為軟性，避免大塊物料對儀表及安裝支架的沖擊；4)采用新的內部冷卻結構，根除冷卻氣源中的油、水對光學器件的損害；5)在現場儀表周圍安裝遮光罩，避免日光對儀表的影響。通過以上改進，提高了該儀表的適應性和可用性。

2.2 爐氣成分分析儀

鼓風爐冶煉過程所產生的爐氣成分很復雜，主要含有SO2、SO3、CO、CO2、H2、水蒸汽、塵、鉛鋅蒸汽等，其中CO、CO2及H2的含量是衡量爐內物料反應狀態的重要參數，工藝要求對CO、CO2及H2進行實時測量。由于在早期還沒有成熟的能用于復雜條件下的成套分析系統采用的是國內某廠的熱導式氣體分析儀，只分析測量CO、CO2的含量，預處理裝置是自制的兩級過濾罐。由于爐氣含塵量大、過濾裝置處理能力差和儀表本身性能差等原因，爐氣成分分析一直沒能用好，給生產造成極大不便。在爐氣分析方面已有幾種較成熟的分析儀表(系統)目前正抓緊選型和考察工作，以盡快解決廠里鼓風爐爐氣分析這個難題。

2.3 873 pH值分析儀

該廠在制酸工藝中使用了10套美國FOXBRO公司的873 pH計，用于93%、98%H2SO4冷卻器循環水的pH值測量，以便及時發現設備漏酸事故。該儀表性能穩定、精度高、維護量很小，在93%酸冷卻器上使用很成功。但在98%酸冷卻器上使用不太理想，傳感器非常容易壞。經對照93%酸冷卻器的使用條件認真研究分析，確定了98%酸冷卻器出口循環水溫度過高，使傳感器的玻璃電極破裂，是傳感器損壞的根本原因。為此，專為傳感器設計制作了冷卻器安裝于傳感器前方，徹底解決了問題。

2.4 CW95 digital熱值儀

使用德國UNION的CW95 digital成套系統對自產煤氣熱值進行測量。該系統的預處理裝置不能說不好，因為它在鋼鐵、化工等其它行業用得還可以。但由于自產煤氣質量太差，含水、焦油、煤灰等雜質較多，使得該系統的預處理裝置對其無能為力。由于熱值儀使用條件惡劣，使得預處理部分經常堵塞，過濾芯、閥易損壞，使得維護費用高(部分易耗件昂貴)、維護工作量大，嚴重影響了煤氣熱值的分析測量及液化氣的摻混調節。針對這種情況，專門成立了攻關小組對此進行攻關。經過認真分析研究和反復不斷的試驗，ZUI后對原處理裝置進行了兩方面的改進：1)在原預處理裝置中增加自制的過濾器：過濾器分為兩層。下層為水洗室，裝有兩層鉆有細孔的不銹鋼板，盡可能讓煤氣在水中形成的氣泡ZUI小，達到充分洗滌的效果，從而去除絕大部分的油及灰塵雜質；上層為玻璃纖維過濾器，用來進一步除去煤氣中的雜質。該自制過濾器還具備自動沖洗功能，可以不斷地將水洗室中的雜質帶出罐外，大大延長了過濾器的使用周期，減少了維護量。2)將儀表用壓縮空氣經進一步的除塵、除水處理后，送至熱值儀底箱，隔離現場空氣，保證燃燒空氣的質量。經過改進后，在維護人員的精心維護下，該套分析系統已能長期正常運行。

2.5 MW31－1 SO2濃度分析儀

該裝置用于監測收塵煙氣排放SO2濃度。分析儀采用紫外線作為檢測光源，通過測量光線經過測量管段的衰減來測量SO2的濃度，由于傳感器采用插入式安裝，不需對氣樣進行預處理，因此測量實時、準確且維護量小。在使用一段時間后，又發現該套裝置還存在兩點不太理想的地方：1)吹掃空氣單元的效果不好，鏡片很容易臟；2)探頭太笨重(5 kg 以上)，給反射鏡片的清潔造成極大不便。針對以上情況采取了兩項措施：1)引入壓縮空氣，經進一步凈化后取代原吹掃空氣單元；2)安裝方式改為伸出式，使探頭前端伸出工藝管道(測量段仍在過程管道內)，以方便反射鏡片的清潔。改進后取得了很好的效果，基本上實現了免維護。

3、分析儀表(系統)選型應注意的問題

分析儀表(系統)的選型是應用成功的關鍵，選型不當會造成儀表不能正常使用或是增加維護的難度。不少企業都遇到過因選型不當造成儀表不好用甚至不能用的情況，故而選型時應注意以下幾點：

(1) 工藝條件與儀表的適用條件是否一致

工藝方面必須提供ZUI詳細的被測對象的特征(以氣體成分分析為例)：組成成分、溫度、濕度、含塵粒度、結晶情況及腐蝕性等，以便廠家研究設計與生產工藝條件相匹配、相適應的分析檢測儀表并予以集中解決。如果對對象考慮不全，就可能出現意想不到的情況。如前文提到的MW31－1分析儀，ZUI初是用于制酸工藝尾吸塔出口排放煙氣SO2濃度的測量，但由于對尾氣中含有(NH4)2SO4結晶的重視不夠，導致安裝后因探頭產生結晶而不能工作，造成選型上的失誤。

(2) 預處理裝置的處理能力與可靠性

預處理部分是分析系統的重要組成部分，其重要程度不亞于儀表本身，因為分析儀表(系統)90%以上的故障都發生在預處理部分。好的預處理裝置不但要處理能力強，還要有很好的可靠性，否則會大大增加備件成本或維護工作量。

(3) 儀表技術的先進性與廠家的后續開發、服務能力

采用了先進技術的分析儀表往往是針對同類儀表的某些缺陷或不足而推出的，選型時可重點考慮。大型的、有實力的廠家或代理公司在分析儀表的維修、維護及備件供應等方面較有保證。

(4) 在經濟條件允許的情況下盡可能選用進口儀表

不可否認，進口分析儀表的性能的確比較好。因此，對重要生產過程中的成分分析應盡量選用進口分析儀表，而預處理裝置ZUI好選用國內產品，因國內廠家的預處理裝置比較有針對性，可以根據用戶的具體要求和現場情況進行設計。

(5) 實例考察不可少

不同廠家的分析儀表(系統)都有自己優點，有的預處理裝置做得很成功，有的是采樣及分析部分好，但幾乎沒有廠家的各個部分都是ZUI好的。因此，選定一、兩種儀表(系統)再去它的用戶進行考察，能夠獲得ZUI真實的信息，有助于ZUI后的定型。

4、結束語

由以上分析可知，大多數分析儀表(系統)不是買回來就能用得好，即使是先進、昂貴的進口分析儀表也常會出現“水土不服”的情況。除了在選型上把好關、注意選用適合自身工藝條件的儀表外，在使用過程中針對現場條件對儀表設備進行適當改進，加強維護工作，是用好在線分析儀表(系統)的關鍵。