氧化爐高溫高粉塵下氧氣濃度在線監測解決方案

一、方案概述

氧化爐是一種用于高溫氧化金屬材料的設備，其原理是在高溫下將金屬材料與氧氣反應，從而實現氧化作用。

具體來說，氧化爐中要先將金屬材料加熱至一定溫度，這個溫度需要高于金屬材料的氧化溫度。然后，通過加入氧氣或氧化氣體，使金屬材料與氧氣發生化學反應，從而形成氧化物。這個過程可以類比為燃燒過程，金屬材料相當于燃料，氧氣相當于氧化劑，氧化過程會釋放出熱量，加速反應的進行。

在氧化爐的設計和選擇上，需要考慮材料的耐氧化性、溫度和氣氛控制等因素。不同的氣氛條件（例如氧氣含量、氣體種類等）對氧化反應的速率和產物形成也有影響，需要根據具體材料的情況進行調節。

其中氧氣供應是氧化技術中至關重要的一環，為了確保爐內的氧化金屬能充分氧化，因此實際工程中要控制氧氣濃度的不能太低，所以需要有一臺氧氣濃度檢測儀能實時在線監測爐內氧氣濃度。

但是由于爐內溫度太高，必須定制一套預處理單元，對爐內的高溫樣氣進行降溫除塵除濕處理。ＧＹ８７００－Ｏ２－Ｑ系列防爆式氧氣濃度在線監測預處理系統專為此工況而定制。

系統核心采用高精度傳感器，可實時監測爐內的氧含量變化，另有高效不銹鋼過濾器、蠕動泵、樣氣采樣泵、高效降溫除濕冷凝器、不銹鋼轉子流量計、反吹電磁閥、２４Ｖ電源轉換器與漏電保護器等等。該系統具有壽命長、穩定性好、抗干擾能力強、安裝簡單方便等優點。同時具有４－２０ｍＡ、ＲＳ４８５信號輸出或無線數據遠傳，采用ＬＣＤＴＦＴ高清液晶顯示屏，還可以聯動工廠中的氧氣頂吹轉爐等設備來使用。當氧氣濃度過低時即時報警，同時啟動聯動設備往爐內輸送氧氣。

系統主要功能包括：

１、實時監測爐內中的氧含量。

２、可通過第三方平臺實時了解爐內的現場情況。

３、在第三方平臺實時記錄以上各監測數據，對數據統一集中管理。

４、并能通過聲光報警燈發出報警信息，及時告知現場工作人員。

５、可選配搭載７寸觸摸顯示屏，儲存歷史數據。

二、執行標準

ＧＢ３８３６．１－２０１０《爆炸性氣體環境用電氣設備　第一部分：通用要求》

ＧＢ３８３６．２－２０１０《爆炸性氣體環境用電氣設備　第二部分：隔爆型“ｄ"　》

ＧＢ　３８３６．１５－２０００　《爆炸性氣體環境用電氣設備第　１５　部分：危險場所電氣安裝（　煤礦除外）　》

ＧＢＴ５０４９３－２０１９　《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》

ＧＢ１２３５８－２００６　《作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求》

ＧＢＺ　２．１－２００７　《工作場所有害因素職業接觸限值》

ＧＢ　４２０８－２００８　《外殼防護等級（ＩＰ　代碼）》

ＧＢ　１６２９７－１９９６《大氣污染物綜合排放標準》

ＧＢ／Ｔ　１６１５７－１９９６《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》

ＨＪ／Ｔ　７６－２０１７《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法》

ＨＧ／Ｔ　２０５０７－２０１４　《自動化儀表選型設計規范》

三、監測方案的設計

３．１　檢測點的定位

首先通過對場所的細致分析，初步確定設置氣體監測儀的最佳位置或必要設置點。從而保證氧氣充分被監測到，使低氧情況及時被探知。

３．２　氧氣濃度檢測儀的選擇

針對常見實際環境與條件，選用電化學原理的氧氣傳感器

３．３　采集控制器（選配）

數據采集控制器用來集中顯示監測點的氧氣濃度值。同時控制器與聯動設備關聯，當氧氣濃度值低過預設報警值時能夠自動報警或控制聯動設備。

采集控制器一般安裝在值班室中，與檢測儀采用四芯線ＲＳ４８５協議連接。控制器內部要有繼電器報警開關量輸出用于控制聯動設備。

３．４　聯動設備

氧氣頂吹轉爐等設備由控制器聯動，當氧氣濃度超低時自動啟動；當氧氣濃度恢復正常時，自動停止。

四、產品參數

五、安裝注意事項

５．１　安裝方式

５．１．１　機柜固定

⑴機柜采用立柜式放置，地面應保持平整，機柜不得傾斜放置。

⑵機柜有散熱風扇，空間應不小于　１ｍ，便于散熱；頂部不得放置其他物品。

５．１．２　供電

機柜采用　２２０Ｖ　ＡＣ　供電，須確保地線接地良好。

５．１．３　確定安裝位置

⑴主機箱安裝位置的選擇

首先內部傳感器元件的耐受溫度范圍為－２０℃～＋５０℃，最佳工作溫度為＋２０℃左右，所以要選擇環境溫度不低于－２０℃也不高于＋５０℃的地方安裝。

⑵采樣點與主機箱管路距離

主機箱內部使用的是２升抽氣泵管路長度的原則是溫度合適的前提下越短越好，管路越長數據延遲越長，一般２０米內是沒有問題的。還是需要結合現場實際情況而定。

５．２　注意事項

５．２．１　在安裝在線氣體分析儀設備時可能會涉及動火，必須確保氧化爐關閉狀態，以免發生爆炸或中毒危險。

５．２．２　取樣點應選擇在樣氣溫度、壓力、清潔度和其他條件盡可能接近分析儀要求的位置。并且該位置要易于接近與操作。

５．２．３　安裝在平穩或震動較小的平臺，經過取樣管路連接至預處理及分析系統。

５．３　管路接口

一路采樣進氣口進入系統；一路檢測后的氣體排出口；二路過濾除水氣體排出口。接口默認是φ６大小，可以使用外徑６ｍｍ內徑４ｍｍ的ＰＵ軟管；

５．４　采樣管的安裝

采樣管插入待測氣體的管道，使用配套法蘭固定。如果待測管道氣體溫度高于采樣管的耐熱溫度，采樣前段的管路應采取耐熱管路并進行預降溫再接ＰＵ軟管連接檢測系統的采樣接口。

５．５　氣路排出接口的接法

排氣口：使用φ６的ＰＵ軟管連接，主要排放的是從流經檢測儀里檢測后的氣體，

排水口：使用φ６的ＰＵ軟管連接，大部分的采樣氣體和水汽從這里排出，如果管道待測氣體管道溫度高、濕氣大所含水汽較多，那排水口會有水流出，所以排水管應向下安裝，以保證水流順利排出。

（管路示意圖，圖片僅供參考，以出廠為準）

５．６　使用調試中的注意事項

５．６．１流量控制

系統運行中，通過調整流量計和冷凝器下端排水管道上的節流閥，控制流過檢測儀表的氣體流量在０．３～０．５Ｌ／Ｍｉｎ左右。

５．６．２冷凝器

冷凝器的目標冷凝溫度使用默認溫度即可。

５．６．３過濾器

需要定期手動維護清洗粉塵過濾器，防止粉塵堵塞氣路。

６．６．４　檢測儀的使用詳見檢測儀的使用說明書

六、案例展示

１、某化工廠硫酸霧監測系統（帶保溫）

２、某循環科技有限公司硫酸霧鉻酸霧監測系統

３、某油田煙氣監測系統（溫度、濕度、氧氣、氮氧化物、二氧化硫、粉塵）