一氧化碳分析仪在孰料烧成车间中的应用
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摘要：介绍了LGA-4500型一氧化铝分析仪的工作原理和结构，以及该仪表在内蒙古大唐再生资源有限公司氧化铝厂熟料烧成工序中的应用情况，并对应用中出现的一些问题进行分析并提出了改进方法。事实证明，该方法简单、可靠、有效，对一氧化碳分析仪的稳定运行具有一定的指导意义。
关键词：一氧化碳分析仪；熟料烧成；CO含量；
中图分类号：TF341.6;TP273文献标识码：A文章编号：1000-7059(2006)05-00
0前言
一氧化碳含量是氧化铝厂熟料烧成工序的重要参数，是表征煤粉燃烧效率的重要指标，是决定静电除尘器能否稳定运行的前提。目前，内蒙古大唐再生资源有限公司采用LGA-4500型一氧化碳分析仪检测静电除尘器入口烟气CO含量。该分析仪具有响应速度快、测量精度高、结构简单易维护、不受粉尘干扰等特点，使工艺操作人员能够根据当前CO含量对煤粉与空气的配比进行调节。当CO含量超过设定值时，中控室将采取适当措施，确保静电除尘器安全、稳定运行。
1 一氧化碳分析仪结构及原理
LGA-4500型一氧化碳分析仪基于国际领先的半导体激光吸收光谱技术，即“单线光谱”测量技术[1][2]。具体来说，就是通过测量具有某一特定吸收谱线的激光束在穿过被测气体时发生的衰减信息，并根据激光强度衰减与被测气体含量间的正比关系，分析获得被测气体的浓度。整套分析仪包括发射单元、接收单元、正压控制模块、吹扫等单元组成，其结构如图1所示：
图1 LGA-4500一氧化碳分析仪结构图
(1)发射单元：发射单元由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、半导体激光器和精密光学元件等器件组成，主要实现半导体激光发射、光谱数据处理和人机交互等功能。发射单元通过连接锁箍与连接单元（或标定单元）连接，连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构、维护切断阀门和安装法兰等组成。在对发射单元进行清洁或其他维护时，维护切断阀门可起到隔绝过程管道和操作环境，防止危险气体泄漏的作用。
(2)接收单元：接收单元由光电传感器、信号处理模块、电源模块和精密光学元件等部分组成。接收单元的主要功能是接收传感信号，并将光谱吸收信号传输至发射单元进行处理。与发射单元相同，接收单元也是通过连接锁箍与连接单元（或标定单元）连接，连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构，维护切断阀门和安装法兰等组成。
(3)吹扫单元：吹扫单元由过滤器、减压阀和稳流装置、气泵等组成，可使用压缩空气或氮气为气源，安装时可使用M16螺栓固定在接收和发射单元之间的位置；并将气源总管接入进气口，使用8mm的铜管(不锈钢管)把吹扫单元的出气口连接到发射、接收单元的仪器法兰上的单向阀接口上，其结构如图2所示:
图2 LGA-4500一氧化碳分析仪吹扫单元
(4)正压控制模块： LGA-4500激光过程气体分析系统有专门防爆设计，其发射和接收单元采用正压防爆设计，在箱体内部通入保护性气体（氮气）达到正压防爆的作用。同时，系统接收单元内嵌了正压控制模块，该模块采用隔爆设计，内置压力传感、信号处理、电源控制和信息显示等模块，可对发射和接收单元内部的正压防爆气体的压力情况进行实时检测和控制，确保系统在危险场合的安全使用。
2一氧化碳分析仪存在的问题与改进
2.1存在的问题与分析
通过对LGA-4500型一氧化碳分析仪近一年的使用，发现经常遇到如下三个问题：
(1)探头过滤器易堵塞。探头过滤器易堵一是因为探头处加热棒容易损坏，致使探头处温度很低，低于水的露点，样气中的水分与粉尘凝结堵塞管道，二是由于吹扫时压缩空气为管道气，水分很大，吹入探头也易与粉尘凝结。
(2)分析系统的原预处理部分除尘、除水效果不理想。
(3)抽气泵在探头堵塞的情况下，抽气负载增强，易造成抽气泵烧坏线圈，已损坏多个。
2.2改进措施
经过不断的摸索，针对上述提到的问题，采用如下改进方法：
(1)取样探头温控器依据铂电阻在探头处测量的温度通过控制加热棒电源的通断来控制探头处的温度。由于质量的原因，温控器易损坏造成加热棒电源一直接通使得加热棒损坏，建议更换质量好的温控器。在仪表柜压缩空气入口前设一个中型的储气罐，下装脱水阀，压缩空气先经储气罐(并且也可以防止工艺突然停气的情况下通过储气罐能正常给分析系统供气，特别是给气动阀供气)脱水，再经过汽水过滤器滤除杂质和剩下的水分。最好就是把吹扫空气经加热后再吹入探头，防止冷凝堵塞效果大增。吹扫时间可以通过人机界面中定时器的时间预置值延长。由1分钟改为3分钟，吹扫时采用憋气式吹扫，停5秒吹10秒，以增加吹扫效果，烟尘含量大时，还可在采样管端部加装网状前置过滤器。
(2)样气中存在水分会吸收红外线,从而给测量造成干扰。当水分凝结在晶片上时，会产生较大的测量误差，水分存在还会增强样气中腐蚀气体的腐蚀作用。所以除水很重要。采样气体要先经脱水器脱去一部分水、一级纸筒过滤器过滤(精度为20μm)除去样气中的粉尘杂物，再经电子制冷器(温度设定在5℃以下)降温去湿后到二级纸简过滤器过滤(精度为10μm)，再通过增加的水箱稳压、面积式流量计稳流后至膜式过滤器过滤(精度为1μm)成为具有一定流量一定压力符合分析仪分析用的干样气。当然也可以采用干燥剂(如硅胶、氯化钙或分子筛等吸湿在日常维护中，要经常检查干燥剂是否被水饱和，如失去脱水能力应及时更换。但各类干燥剂往往还同时吸附其他组分，吸附量受环境温度压力变化的影响，弄得不好反而会增大附加误差，最好采用制冷器脱水。
(3)在管路中装一个电接点负压表，程序上设计探头堵塞报警．当负压达到一定值时，电接点压力表产生一个开关量信号，通过数字量输入模块采集此信号，马上停泵的电源，并且打开相应的吹扫阀吹扫，吹扫时间到后，再开泵看负压表情况，正常则取样不正常则继续吹扫。并迅速把信号反馈给控制室。
3 结论
目前，对熟料烧成工序的一氧化碳分析仪的检修、维护方面的经验还比较欠缺，成熟的使用经验也较少报道。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，以后在检修．维护方面才能少走弯路。
参考文献：
[1] 朱良漪.分析仪表手册[M]. 北京:化学工艺出版社, 2002.
[2] 张华，赵文柱. 热工测量仪表[M]. 北京:化工工艺出版社, 2009.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。