
高炉在当今仍然是当今钢铁生产行业的重要组成部分,而ProC-TOF工业气体分析仪为炼铁所需的气体分析信息。
钢铁厂的高炉设备使用质谱仪将提高产品质量、降低生产成本,表现在以下方面:
提高钢铁生产率
减少焦炭使用量
保证初级钢质量稳定
提供安全的操作方式
ProC-TOF过程质谱仪用于测量炉顶气体中的CO、CO2、N2、H2
质谱仪对炉顶气体的分析是连续的,对高炉的气体分析,可靠性大于98%,质谱仪校验为全自动的;通常检查其精度并与校验标准气体相比较。
气体分析用于优化高炉过程,包括还原过程中焦炭的消耗速度和炉内的温度控制。冷却水的泄漏会导致严重的损坏甚至爆炸,因此对氢气的分析尤为重要。
连续数天对仪器气体测量重复性测试的结果。可以看到采用过程质谱测量CO和CO2的数据高度重复性。
采用过程质谱基于单点校正在不同浓度测量CO和CO2的线性度的测试结果。测量值完全在校正气体的真实值的公差范围内。
出气率是非常重要的参数用来优化高炉操作。一些质谱用户也将探针插入高炉烟囱来测量。
通过实践证明,
ProC-TOF质谱仪对过程优化而减少的焦炭用量所产生的能源节约,其经济价值只需用3-6个月的时间就能节省一台质谱仪的价格。
ProC-TOF系列可用于多种测量,例如:
高炉内几个不同级别的还原性气体分析
快速分析多个点的气体成分,以实现精确的空气控制
允许工厂操作员增加或减少进入空气的流速的分析结果
除了用于高炉炉顶气体分析之外,ProC-TOF工业过程质谱仪还经常用于排污和淬火操作期间的分析。除了监测燃烧产物以指示排污和适当淬火的进度外,还可以监测氢气以确保避免爆炸水平。在此过程中的分析导致:
由于准确的端点检测,周转速度更快
通过监测氢气提高安全性
降低炉子部件损坏的风险
质谱仪在高炉炼铁中的应用场景:
一、提升煤气效率、降低焦炭用量
高炉生产过程中,若炉顶煤气中CO2的含量过高会导致高炉的热效率降低;若CO浓度过高会造成高炉能量利用率低,焦比增加。
在恒定直接还原情况下,气体效率每增加1%,每吨铁就能降低8kg的焦炭耗量,铁水收得率增加3.5%。要实现这些成本收益,分析时间要保持在一个绝对最小值,以便从数据点快速反馈风口燃烧情况。
在高炉上使用过程质谱仪后,将此绝对时间从15min缩短到2-4min
二、质量平衡
炉顶气体流量的分析对测量冶炼强度、燃料比和生铁产量是必不可少的;均匀的铁水质量通过炉温闭环控制来保证。在使用离散式分析仪时,用用的是煤气中氮的百分含量的计算。
由于假定炉顶气体中的氮为炉中全部氮含量(氮不参加炉内的任何反应)。对氮气而言,1%的误差能导致质量平衡的预测产生3%的误差。类似地,1%的氮的误差能导致焦比波动5kg/t、鼓风量波动10000m2/h。
采用ProC-TOF质谱仪所提供的对氮的分析方法有效地减少了质量平衡的误差.
三、热平衡
气体分析是高炉热控制的核心组成部分,通过对高炉热平衡的分析,可以提前预测铁水中硅的含量。热平衡的基本要求是对炉顶气体准确而重复的分析。
热平衡中WU系数,即预测硅的能力,它表明了与铁水质量参数(包括硅)相关的可用热量。WU值对气体成分是敏感的,因此,±1%的误差就使其不能用于任何高敏感度控制方案中。
四、氢气分析
炉内氢含量的增加表明炉子冷却系统水的渗漏,与安全和炉温有关。水渗入炉内使高炉冷却能导致热损耗及燃料消耗的增加。
ProC-TOF质谱仪在维护期间可以连续精确地控制氢含量,从而防止易爆气体混合物的产生。质谱仪能分析氢气成分,并对氢气含量的突然增高快速报警。
五、取样系统和系统通信
ProC-TOF过程质谱仪一般位于炉子底部的一个分析仪室内,并从炉顶气体中取样,也从上炉料和下炉料探头中取样。
取样控制信号输出到样品控制系统,将分析结果输送到DCS显示。在过程中分析系统接收到系统的任一报警信号,都将停止分析数据的传送。
质谱仪的PC机可以放在分析仪室或远处的控制室内,与集散控制系统(DCS)通过模拟和数字输入/输出(I/O)进行通信。
通过RS232、RS45、以太网,以及许多适当的网络和数据高速公路,Mudbus、Profibus、AlanBradley数据高速公路等来实现通信。
在高炉气体监测中采用ProC-TOF质谱仪, 对于计算煤气效率和质量平衡以及早期探测渗漏都是必不可少的,每吨铁可为用户节省至少10kg的焦炭。