预热器一氧化碳在线监测,原位激光在线分析微量氧分析

预热器一氧化碳在线监测,原位激光在线分析微量氧分析

目 录

前言 1
安全注意事项 2
一、 概述 3
二、工作原理 3
三、 产品选型和技术参数 4
3.1 产品类型 4
3.2 型号说明（型号代码表） 4
3.3 技术参数 5
四、 检测器的构造 5
五、检测器的现场安装条件 6
5.1 安装位置选择和安装条件 6
5.2 氧量检测器的安装 6
六、 氧量变送器安装尺寸 7
七、 接线示意图和注意事项 8
7.1 氧量检测器接线示意图 8
7.2 氧量变送器接线示意图 8
八、操作说明 9
8.1 开机 9
8.2 参数设置与校正： 10
九、 故障判断与处理 11
十、贮存 12
十一 氧量分析仪的成套及附件 12
十二、质量保证 12
附录一 氧量-电流对照表 13
附录二 氧量-电势对照表 14



前言

PUE-103Ex系列防爆型氧化锆氧量分析仪参考以下标准
（参考标准：GB 3836.1－2010、GB 3836.2－2010、Q/TF001－2018 《中华人民共和国国家计量检定规程 氧化锆氧分析器》（JJG535-2004） 《氧化锆氧分析器 技术条件》（JB/T8281-1999））
(安装使用前请详细阅读使用说明书)


▶请仔细阅读本使用说明书，在充分理解内容之后再进行氧化锆氧量分析仪安装、运行、调试。如使用不当可导致事故受伤。
▶严禁擅自改装氧化锆氧量分析仪。若擅自改装而引发的事故，本公司概不负责。
▶本使用说明书由实际使用氧化锆氧量分析仪的人员保管，阅读后，请保管在实际使用氧化锆氧量分析仪的人员随时可查阅。





规格型号： 记载于本体铭牌
制作日期： 记载于本体铭牌
版 本 号： /V1.0











▶严禁擅自转载本使用说明书的部分或全部内容。
▶如发现本使用说明书存在难以理解、遗漏、表达不完整等处，请填写在本使用说明书末页意见表内。

安全注意事项
使用前请务必认真阅读“安全注意事项”，确保正确使用。






▶氧化锆氧量分析仪在安装、调试、设置、维修等环节，务必由专业技术人员来完成。
▶请将本产品设置在符合使用说明书中使用的场所。若设置场所不符合要求，会导致触电、火灾。
▶若安装在运行的炉中，注意避开炉中的排气，否则会烫伤。
▶配线施工时，注意不要使电线头杂物进入仪表内，否则可能会导致火灾、事故。
▶请连接符合仪表规定的电源，否则可能会导致火灾。
▶进行布线施工时，请务必切断电源，否则会导致触电事故。


▶请勿在爆炸性气体环境中使用，否则可能会导致爆炸、火灾等事故。

▶无论任何情况下，现场严禁带电开盖操作。
▶禁止在直接受到雨水等场所进行作业，否则可能导致触电事故。


运行、停止、维护、检查时的注意事项
▶请切断总电源后再进行作业，若在通电状态下作业可能会导致触电事故。
▶清洁导流管部件时，请切断总电源，等充分冷却后在进行作业，否则可能会导致烫伤。
▶更换零件时，切勿使用非制造商指定品牌，否则不仅不会发挥仪表性能，还可能会导致事故和故障。
▶分析仪的标定检查要定期进行。

▶被测气体中若含有可燃性气体，使用前请确认气体组成和规格，否则不仅不会发挥仪表性能，还可能导致爆炸。

▶无论任何情况下，现场严禁带电开盖操作。
▶禁止在直接受到雨水等场所进行作业，否则可能导致触电事故。

一、概述
PUE-103Ex型氧化锆氧量分析仪符合国家标准GB3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分：设备通用要求》和GB3836.2-2010《爆炸性环境 第2部分：由爆炸外壳“d”保护的设备》，并经国家指定检验单位审查，检验合格，取得了防爆合格证。防爆标志为Exd ⅡCT5 Gb，主要适用于ⅡA-ⅡC类，T1-T6组爆炸性气体环境中。
氧化锆烟气氧量分析仪是近几十年发展起来的新型测氧器，因其具有结构简单、维护方便、反应速度快、测量范围广等特点，而广泛应用于石油化工、电力、冶金、供暖、建材、电子等部门，分析各种工业锅炉及窑炉中烟气的氧含量，提高燃烧效率，节约能源，减少环境污染。
氧化锆氧量分析仪由氧化锆氧量检测器（俗称氧探头）和氧量变送器组成，在氧化锆氧量检测器的核心元件氧化锆浓差电池上，采用了纳米材料和先进的生产工艺，在电极涂层上添加抑制电极老化的添加剂。大大提高了氧化锆测量探头的精度和使用寿命。氧量检测器采用直插式探头结构，不需取样系统，能及时反映锅炉内燃烧状况，如与自控装置配合使用，可有效地控制燃烧状况。转换器采用单片机智能化设计，中文液晶显示，使数据显示、功能控制更具有人性化；可与各类型 DCS 数据接入设备连接。使仪表的操作变的简单，容易掌握。
具有以下特点：
1.通用性较强，可以直接替换其它厂家氧量分析仪。
2.白底黑字ＬＣＤ显示屏，清晰直观。
3.全中文操作菜单(出口产品可以提供英文菜单)操作，使用调试简单方便。
4.氧量量程0-25%内自由设定（最低量程 0-5%）。
5.温度采用PID控温，恒温点700℃和750℃（可现场选择）。
6.可设置氧量上、下限报警指示，温度上、下限报警指示。
7.本底电势一键校正。
8.可用标准气在线校准。
9.4-20mA 标准电流输出与主电路光电隔离，可直接远传进入 PLC 或 DCS 系统。
10.多种故障信息提示。
11.防爆型设计，主要适用于ⅡA-ⅡC类，T1-T5组爆炸性气体环境中。
二、工作原理
氧化锆是一种高温电解质浓差电池，在500℃以上的高温环境下，具有能产生氧离子迁移的导电性能，由于被测气体（烟气或其它气体）与参比气体（空气）在氧化锆两侧铂电极的氧分压不同，在两极间有一定数量的氧离子迁移而产生了氧浓差电势，其电势值与氧浓度的关系，可以用能斯特（Nernst）公式来表示：
E=RT/4F×LnP1/P2
式中： E—氧浓差电势（V）
R—理想气体常数（8.314J/moLK）
T—绝对温度值（K）
F—法拉第常数（96500c/moL）
P1—参比气体分压（空气）
P2—被测气体分压
氧量变送器把所测量出的数据，经单片机计算转换，将氧含量在液晶屏上显示出来，同时转换成 4-20mA 电流信号远传至 PLC 或 DCS 系统。
三、 产品选型和技术参数
3.1 类型
a. 防爆型式：隔爆型
b. 防爆标志：Exd ⅡCT5 Gb/Ex tD A21 IP66 T100℃

3.2 型号说明（型号代码表）
PUE ----- 公司代码
Ex ----- 防爆产品
103 ----- 产品系列代码

例如：现场需要防爆型，烟气温度800度，法兰规格DN50，检测器插深L=1000mm. 那么订货型号：PUE-103Ex/Y-B-100，

3.3 技术参数
产品型号：PUE-103Ex
防爆标志：Exd IIC T5 Gb
防护等级：IP66
材料：铸铝 尺寸：270×230×110 （mm）
量程： 0.01～25.0%O2(量程从 5.00％－25.00％内自由设置） 输出信号： 4 ～20mA 负载电阻≤500Ω 隔离
重复性： 满量程的±1%
基本误差： ≤±1%（满量程）
稳定性： ≤±1%（仪器连续检定 4h）
响应时间： 当标准气体从检测器入口引入时计，5 秒内达到 90%的响应环境温度： 检测器 -10℃～80℃ 转换器 -10℃～50℃
电源及功耗：电源 220V±10% AC，功耗：＜ 150W 样气温度： 0-650℃（650℃以上订货时请说明）
烟气流速：＞5m/s
样气压力范围：±10Kpa （特殊压力订货时请说明）
检测器长度:0.4m;0.8m;1.0m;1.2m；（其他长度可根据用户要求生产）
四、检测器的结构






检测器由防尘装置、氧化锆管、加热炉、热电偶、气体导管、接线盒以及壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构，以增加整个装置的密封性能， 提高使用寿命。
检测器内的氧化锆管是核心元件 ，属陶瓷易碎品，运输和安装使用过程中
应避免剧烈震动，以免损坏。检测器内加热炉的作用是提供氧化锆元件正常工作所需的温度，为延长加热炉的寿命，在工艺上作了特殊的处理。因检测器本身带有加热装置，从而在低于700℃的环境中能正常工作。
五、检测器的现场安装条件

▶若设置场所不符合要求，使用时可能会导致触电、火灾等事故。

▶请勿在有爆炸性气体环境中使用，否则可能会导致爆炸，火灾重大事故。

5.1氧量检测器的现场安装条件
避开震动场合；环境温度要在仪器规定范围内；接线盒要避开高辐射热源； 尽可能避开腐蚀性气体；要有足够的工作空间；为避免 SO2 的冷凝，取样点气体温度应高于 300℃，其范围为 300—600℃最佳。 取样点的温度、压力、流量等参数不应变化太大。取样探头的长度应达到烟道直径的 1/3。切忌在管道、烟道底部开口取样。取样点的附近炉堂、烟道应无泄漏，否则将造成测量误差。要选择在易于维护、检修的地方。
5.2氧量检测器的安装
预先加工好带法兰的设备短接管，孔径为Φ76，长度约为 150-400mm。按要求选好取样位置(炉壁或管道)，开一个Φ76 的孔，将短接水平焊接到炉壁上， 焊接时要保证焊接处不漏气。把检测器插入短接管中，接管法兰与检测器法兰之间垫上 2—4mm 厚的石棉垫，旋紧 4 个螺栓，使其不漏气即可。
新建炉膛或烟道要等几次烘炉干燥后再安装氧探头，由于建筑耐 火材料含有复杂组分的挥发物，可能对氧传感器电极有毒害作用，可能降 低新探头使用寿命。














六、 氧量变送器安装尺寸
墙挂式表：外形尺寸 270*230*115mm
氧量变送器不能在烟道炉墙等高温热源体上安装，应该避开高温辐射，选择通风良好，方便安装调试的位置。
安照图示安装尺寸，焊接固定好安装支架，然后用M10的螺栓将氧量变送器安装固定好。






















七、仪器接线示意图和注意事项
7.1 氧量检测器接线示意图
7.1.1 氧电池信号引线用 RVVP2×1.0 屏蔽二芯电缆线。
7.1.2 热电偶选用 K 分度号 KX-G 型 2×1.0 屏蔽二芯补偿导线。
7.1.3 加热器选用 RVV2×1.5 二芯电缆线。
7.1.4也可以选用氧化锆氧量分析仪专用电缆。


▶氧电池信号线、热电偶信号线要分正负极！加热器线不分正负极。






7.2 氧量变送器接线示意图

























接线注意事项
▶布线施工时，不要使电线头等杂物进入仪表内，否则可能导致 致故 障。
▶请连接使用符合仪表额定规格的电源，否则可能导致火灾。
▶布线施工时，请务必切断总电源。

▶禁止在直接受到雨水等水分侵蚀的场所进行作业，否则可能导
致触电事故。

八、操作说明
8.1 开机
仔细检查接线完全正确后，打开电源，三十分钟左右仪器显示如下：当温度达到 700℃后，仪器显示内容如下：








▶出厂时已经调试校验好，现场直接安装使用，当设备使用一定时间后，确需校准时，可按照如下方法校准调试。
8.2查询设置参数操作如图所示：






8.3 若要修改设置参数，将光标箭头移到对应菜单，按确定键进入子菜单，选择到对应要修改参数项目，再按确定键，光标箭头变为星号时，按向上或者向下键就可以修改数值。修改后再按确定键即可保存数据，按返回键退出。












8.4 关于标气选择：
参比气（也称为量程气）可以用当前所在地的空气氧浓度作为标准，一般为20.6%-
九、 故障判断与维护
9.1氧量检测器性能检查：
在空气中，恒温700度时，用万用表测量氧电池接线端子两端的直流电压和直流电阻，根据检测数据，判断处理结果。
测量条件 测量项目
在空气中，恒温700度时 氧电池直流电压（mv） ＜±3mv，越小越好 ＞±3mv，越大性能越差，建议提高恒温温度或更换新检测器。
氧电池直流电阻（Ω） ＜500Ω，越小越好 ＞500Ω，越大性能越差，建议提高恒温温度或更换检测器。超过1kΩ，说明氧电池已开路，直接更换检测器。

9.2 氧量检测器的零点和灵敏度会随着时间有一定的变化，因此，氧量变送器需要定期标定，一般标定周期6个月左右。更换新检测器后进行标气标定。
正常情况下，分析仪不需要除调零和标定以外的其他维护。

十、贮存
仪器在仓库存放时，应包装完好，存放温度为0～50℃，相对湿度不大于85％，没有强腐蚀性气体。
氧化锆氧量分析仪在搬运和安装过程中，不允许受剧烈机械冲击和曝晒雨淋，严防摔掷、碰撞、重压。
产品可在空气流通、无滴水和液体侵袭和相对湿度不大于90%（＋25℃），温度
0℃～40℃，无破坏金属和其他绝缘的腐蚀性气体的仓库中贮存一年以上，且远离
火源和热源。

十一、仪器的成套及附件
开箱前应先检查外部包装的完好性，再根据装箱单核对箱内物品及随机文件是否完整，随机文件如下：
▶ 装箱单
▶ 产品合格证
▶ 使用说明书

十二、质量保证
▶ 产品保修期内，本公司提供免费维修服务，但如有以下情形者，将酌情收取
材料成本工时费用：
▶ 不按照使用说明书中的规定进行操作导致损坏。
▶ 擅自拆机损坏。
▶ 雷击及不可抗拒的自然灾害。
▶ 若公司与用户之间另有书面服务承诺或规定，将严格按照承诺或约定的要求进行处理。

一.项目背景和工艺要求
在转炉煤气回收系统中，需要在引风机前/后安装气体分析仪用于检测煤气中CO 和O2 含量，当浓度符合要求时则回收煤气，否则经三通阀燃烧放散。气体分析仪的主要目的有两个：1、回收合格煤气；2、避免煤气中的氧气含量过高导致在回收或使用中发生危险。
目前本工艺点一般安装的是抽取式气体分析仪，抽取式分析仪表存在以下问题：
1、仪器响应时间长 抽取式气体分析仪表需将气体从工艺管道中抽取出来经过较长的管线送至安全位置，然后对气体进行滤尘，滤水等处理后进入分析仪表进行分析。从取出样气到仪表示值（即响应时间）需要花费 60-120 秒。
在回收前段时间内，当煤气已达到回收要求，而仪表相应时间滞后 60-120
秒，导致高热值煤气不能回收，每炉钢白白浪费近 1200 方煤气（回收系统气体流速设计约 10m/S），一年浪费近 3000 万方高热值煤气。
在回收后段时间内，煤气热值已不能达到要求，氧含量逐渐升高。仪表却滞后 60-120 秒才能显现出来，导致回收了大量不合格含氧煤气，存在潜在的安全问题。
2、维护量大，运行成本高 抽取式气体分析仪表存在许多活动及过滤部件，需经常维护给现场人员增加工作量，同时还需要经常更换滤芯，电磁阀等零件设备维护费用高。夏天气温较高时，预处理系统中的冷凝器不能正常工作，样气中的水分不能除去，导致分析仪表测量结果不准确，仪表发生损坏等问题。
二.项目方案设计
PUE-9000 激光气体分析仪表采用原位安装方式，直接安装在工艺管道上， 分别用于检测转炉煤气中 O2 含量以及 CO 含量。不需要采样预处理系统，可以很好地避免取样系统复杂、取样管路易堵塞、分析滞后、维护费用高等问题。仪表的响应速度小于一秒，每年可多回收 3000 万方煤气，按 0.15 元/立
方计算，仪表更换后此处工艺每年可为公司节省生产成本 450 万元。同时回收的煤气皆为合格煤气，不存在含氧量高的安全隐患。
三：产品介绍
PUE-9000 激光气体分析仪基于国际领先的可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS，Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy），该技术利用半导体激光器窄线宽、可调谐的特性（如图一激光光源频宽为红外分光光源的 1/106），对气体分子的单个吸收谱线进行分析。通过调制半导体激光器的工作电流来调制激光频率，使半导体激光器发射的特定波长的激光束在穿过测量管道时，被所测气体选频吸收，发生激光强度衰减，利用锁相放大器对接收端光电探测器探测的光信号进行解调，并结合气体浓度和红外或激光吸收光谱之间存在的Beer-Lambert[1]关系，获得被测气体的浓度。

四：系统优点
（1）无需采样预处理系统，克服粉尘、焦油等堵塞采样探头问题
（2）不受背景气体交叉干扰 半导体激光器发射的激光谱宽很窄，远小于被测气体单吸收谱线宽度，其波长扫描范围仅包含被测气体的单吸收谱线， 不包含其他气体组分的吸收谱线，从原理上避免了背景气体组分对待测气体的交叉吸收干扰。
（3）响应速度快 激光在线气体分析系统实现在线测量和秒级响应，实时反映过程气体浓度，避免了采样预处理滞后带来安全隐患。
（4）测量精度高 系统采用实时在线测量的工作模式，气体信息不易失真， 测量值为气体线平均浓度，与采样点取点浓度相比具有更高的测量精度。
（5）抗干扰能力强 半导体激光的波长可通过调节工作电流而被改变，使激光波长既扫描过有气体吸收的区域，也扫描过没有气体吸收的区域。当波长位于吸收区域时可测得包含气体和粉尘在内的总透光率 T 总，当波长位于无气体吸收区域时可以测得粉尘透光率T 粉尘，从而可以准确获得被测气体的透光率 T 气体 =T 总/ T 粉尘。使仪表具有在高温、高粉尘、高水分、高腐蚀性、高流速等恶劣测量环境下的良好适应性。
（6）隔爆防爆型式，安全系数高 设备通过国家防爆电器产品质量监督检测中心检测，同时仪器还通过了机械检查、冲击试验、IP 实验、温度试验、热剧变实验、外科耐压实验、内部点燃不传爆实验等七项测试，安全系数高。
（7）维护、标定简单 激光在线气体分析系统的年标定次数为传统分析仪的1/4~1/8，维护工作简单到只需擦净光学视窗。
综上所述，激光气体分析仪比非分光红外等传统采样气体分析系统具备更强的环境适应性，并且由于原位式安装省却了采样预处理装置，结构简单、无运动部件，维护标定方便、可靠性高，响应速度快而准确，大大提升了在线过程气体检测的水平。

三、总排口规范和监测方式规范
根据环保管理的要求，为确保外排废水达标排放，同时保证即定技术需求的实现，对监测点和采样方式做了慎重论证，拟采用如下方案。
3.1 总排口规范化
为使监测准确，根据环保管理的要求、水污染物排放总量监测技术规范（HJ/T92－2002）和超声波明渠流量计监测规范（HJ/T15-1997）要求，厂方需要进行渠道规范化。
排口规范要求：
1）、排水渠道整改，厂内所有外排水都必须汇合到统一渠道经总排口外排
2）、规范总排口，总排口应进行规范化整治，根据现场情况和总排水量确定总排口形状并确定安装量水堰槽(矩形堰，三角堰，巴槽)的类别。
3）、废水总排放渠道因规则平直，长度不小于5米（废水排放进入渠道到量水堰槽前端的距离不小于3米（缓流区）。）
3.1.1 监测采样口规范化：
1、须在仪器采样口前安装格栅,保证能正常采取水样。
2、须派专人定时对采样口(格栅)附近清理杂物,以免堵塞网口。
3.1.2 监测方式
在周密考虑贵方技术需求的基础上，结合我公司在废水监测领域的丰富建设经验，监测拟采用下述方式。根据环保管理的要求和贵方的技术需求，并根据我公司技术人员对污水处理工艺的了解，监测方式拟采用以下方案。
在线监测仪采样监测（COD）：由仪器自带的蠕动采样泵进行自动采样，并同时输送到试样检测泵中进行在线监测分析。
3.2监测设备工作控制间（简称站房）建设
自动监控设备作为精密的监测仪器，对工作的现场环境要求较高，只有保证自动监控设备安全、准确、稳定运行，才可以确保监测数据的准确、有效，才可以最大程度上的发挥该系统的经济和社会效益；因此，为自动监控设备提供一个符合监测设备工作要求的工作环境是十分重要的。