目前，國(guó)內(nèi)很多水泥企業(yè)認(rèn)識(shí)到使用窯尾煙室氣體分析儀能夠給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因而窯尾煙室氣體分析儀在一些水泥制造企業(yè)使用的相當(dāng)廣泛。不同的企業(yè)，由于對(duì)窯尾煙室氣體分析儀認(rèn)識(shí)不同，其使用的效果亦不同，要使分析儀效用得到最大發(fā)揮，關(guān)鍵是做好氣體分析儀的使用、維護(hù)和日常管理工作。
      窯尾煙室氣體分析儀是通過(guò)在線連續(xù)提取、處理和分析窯尾煙室中的O2、CO和NO的百分含量或PPM含量，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒狀況。因?yàn)樗嗷剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒情況直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量、原燃料的消耗和綜合成本。如果窯內(nèi)煅燒溫度過(guò)高或熱工振蕩過(guò)大，不僅會(huì)大量消耗燃煤，甚至還會(huì)損害窯襯；如果煅燒溫度過(guò)低，就會(huì)造成熟料的夾生料，嚴(yán)重影響水泥熟料的質(zhì)量。一方面，窯尾煙室氣體分析儀的合理使用，可以幫助中控操作人員實(shí)時(shí)了解窯內(nèi)的煅燒狀況和燃煤的完全燃燒狀況，指導(dǎo)操作人員及時(shí)采取相應(yīng)措施：如根據(jù)CO的含量，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)窯頭的噴煤量和送風(fēng)量，以便使燃煤完全燃燒，獲得最大限度的熱效率，節(jié)省能源消耗；也可根據(jù)NO的PPM含量合理調(diào)節(jié)窯頭噴煤量的大小，以防止窯內(nèi)的熱工異常現(xiàn)象。另一方面，窯尾煙室氣體分析儀還有利于中控操作人員對(duì)整個(gè)煅燒過(guò)程信息做出整體的了解和綜合判斷，從而指導(dǎo)下一步的具體操作，做到有的放矢。
      氣體分析儀的組成及其功能窯尾氣體分析儀可對(duì)CO、O2、NO等氣體濃度進(jìn)行在線的、連續(xù)、定量、選擇性的測(cè)量和分析，系統(tǒng)由取樣探頭、探頭冷卻水系統(tǒng)、探頭吹掃氣路系統(tǒng)、樣氣調(diào)節(jié)和輸送系統(tǒng)、樣氣分析系統(tǒng)、PLC監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)等部分組成。
1.取樣探頭由60號(hào)探頭管和過(guò)濾裝置FE1組成。

      探頭管材質(zhì)為高溫不銹鋼，長(zhǎng)度約1500㎜，在有冷卻水的情況下，可在1400℃的環(huán)境中采樣。由于用于分析的氣體取樣必須具有代表性，因此探頭尖端應(yīng)安裝在含塵較低的地方，避免安裝在不可靠的空氣入口處，同時(shí)應(yīng)避免安裝在物料滑落處，否則探頭在短時(shí)間內(nèi)便會(huì)堵塞。根據(jù)試驗(yàn)，探頭尖端的位置在窯尾煙室出口處靠近窯尾密封圈，在窯壁向下轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)面上（密封口前0～40㎝，密封口之上20㎝）比較合適。探頭尖端與旋轉(zhuǎn)窯的砌磚應(yīng)保持20～40㎝的距離，以防止不當(dāng)操作結(jié)圈后影響探頭的采樣。探頭的熱應(yīng)力越小越好，因此探頭的長(zhǎng)度不應(yīng)長(zhǎng)于氣體取樣所需的實(shí)際長(zhǎng)度；為了避開(kāi)探頭管尖端處的空氣流，所以探頭應(yīng)稍稍向下5～15°傾角安裝。探頭取樣裝置在設(shè)計(jì)上還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：探頭應(yīng)會(huì)自動(dòng)回縮和插入，以便用機(jī)械方法去除探頭上可能積聚的物料，自動(dòng)控制及時(shí)間設(shè)置由PLC實(shí)施，動(dòng)作次數(shù)一般每天為1～10次；如果探頭在回縮及插入時(shí)到達(dá)正確位置，則位置開(kāi)關(guān)傳遞信號(hào)給可編程序控制器，PLC監(jiān)控單元顯示探頭正常。如果在一定時(shí)間內(nèi)探頭沒(méi)到達(dá)回縮位或插入位，則啟動(dòng)PLC中的報(bào)警；在下列異常情況下，應(yīng)通過(guò)PLC程序控制探頭自動(dòng)回縮，以保證在故障情況下探頭不被燒壞：①冷卻水溫度太高。②冷卻水流量太低。③冷卻水壓力太低。④冷卻水泵電源故障。
2.探頭冷卻水系統(tǒng)。

       冷卻水系統(tǒng)用于對(duì)探頭進(jìn)行冷卻和保護(hù)，由水過(guò)濾站、循環(huán)水泵、熱交換器及冷卻水恒壓器等組成。水過(guò)濾站包括1個(gè)過(guò)濾器、兩個(gè)截流閥和1個(gè)檢查閥。冷卻水電磁閥打開(kāi)時(shí)，在封閉的冷卻水回路中冷卻水泵進(jìn)行循環(huán)，流經(jīng)探頭后，通過(guò)一個(gè)帶溫控器的電磁閥，當(dāng)水溫高于設(shè)定時(shí)，冷卻水通過(guò)交換器經(jīng)水泵輸送至采樣探頭，此時(shí)PLC輸出使水泵及熱交換器啟動(dòng)；當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，冷卻水直接返回采樣探頭，此時(shí)，循環(huán)水泵及熱交換器停止工作。
       壓力監(jiān)測(cè)表、流量監(jiān)測(cè)表和溫度監(jiān)測(cè)表分別監(jiān)測(cè)冷卻水的壓力、流量和溫度。當(dāng)以上3種檢測(cè)信號(hào)有任意信號(hào)不滿(mǎn)足條件時(shí)，則PLC輸出指令使采樣探頭退出，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。恒壓器用于補(bǔ)償冷卻水壓力的波動(dòng)，若冷卻水壓超過(guò)300kPɑ，則安全閥打開(kāi)進(jìn)行泄壓。由于緊急冷卻水入口電磁閥和緊急冷卻水出口電磁閥設(shè)計(jì)為失電閥門(mén)打開(kāi)，得電閥門(mén)關(guān)閉，所以在緊急情況下或電源故障時(shí)，PLC就會(huì)立即啟動(dòng)緊急冷卻水系統(tǒng)。因此，專(zhuān)用于煙室氣體分析儀的儲(chǔ)水罐必須保證有充足的水位，以保證分析儀電氣系統(tǒng)失電或整個(gè)窯系統(tǒng)失電時(shí)，水罐有充足的緊急冷卻水儲(chǔ)備，用于采樣探頭的冷卻。
        氣體分析儀投入運(yùn)行時(shí)，首先要啟動(dòng)探頭冷卻水系統(tǒng)。系統(tǒng)啟動(dòng)步驟及注意事項(xiàng)為：①在沒(méi)有啟動(dòng)冷卻水循環(huán)水泵之前，緊急冷卻水入口和緊急冷卻水出口電磁閥閥門(mén)打開(kāi)，冷卻水電磁閥關(guān)閉；②打開(kāi)水過(guò)濾站的兩個(gè)截流閥，再打開(kāi)分析儀柜內(nèi)的手動(dòng)閥，使水充滿(mǎn)冷卻水系統(tǒng)管道，當(dāng)沒(méi)有空氣從緊急冷卻水出口排出時(shí)，打開(kāi)柜內(nèi)的排放閥和氣體取樣探頭上的排放閥，當(dāng)空氣泡不再溢出時(shí)，關(guān)閉排放閥。③啟動(dòng)循環(huán)水泵，循環(huán)水泵啟動(dòng)后，緊急冷卻水入口及緊急冷卻水出口電磁閥得電，閥門(mén)關(guān)閉。同時(shí)冷卻水電磁閥得電，閥門(mén)打開(kāi)，冷卻水在水泵的作用下進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。此時(shí)應(yīng)注意觀察壓力表壓力的上升，如果壓力達(dá)到120kPɑ，則應(yīng)立即關(guān)閉手動(dòng)閥。如果上述步驟完成之后，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵運(yùn)行不正常，則表明冷卻水回路內(nèi)的氣泡未排盡，或管路有漏水現(xiàn)象。處理漏水故障后，必須再次打開(kāi)手動(dòng)閥加入更多的冷卻水，同時(shí)打開(kāi)排放閥排放氣泡，直到壓力達(dá)到120kPɑ時(shí)，才可關(guān)閉手動(dòng)閥及排放閥。
3.探頭吹掃氣路系統(tǒng)。

      探頭吹掃壓縮空氣的預(yù)處理由壓縮空氣調(diào)節(jié)單元、壓縮空氣貯存單元、壓縮空氣分配單元組成。壓縮空氣調(diào)節(jié)單元把壓縮空氣中的雜質(zhì)如冷凝水、油和固體顆粒在過(guò)濾器中除去，過(guò)濾器中形成的冷凝液通過(guò)一個(gè)浮動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)進(jìn)行排放。減壓器使壓縮空氣保持600kPɑ的壓力，如果壓力過(guò)低，應(yīng)檢查原因，是否管路有泄漏。應(yīng)注意的是：壓縮空氣貯存罐和分配單元應(yīng)盡可能靠近探頭安裝，以盡量減少壓縮空氣的損耗，達(dá)到徹底吹掃的效果；壓縮空氣有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，水分露點(diǎn)小于3℃，無(wú)油無(wú)塵，不符合要求易造成采樣氣路的堵塞，同時(shí)影響樣氣的過(guò)濾效果。
4.樣氣調(diào)節(jié)和輸送系統(tǒng)。

      樣氣通過(guò)測(cè)量氣電磁閥進(jìn)入氣體冷凝器CGEK5，樣氣在這里被冷卻至露點(diǎn)溫度3℃，在此形成的冷凝液被收集在分離器中，并用所需的控制設(shè)備（液位觸點(diǎn)）通過(guò)自動(dòng)冷凝液排放裝置排放。酸式過(guò)濾器安裝在樣氣輸送單元之后，樣氣分析系統(tǒng)之前。酸式過(guò)濾器一方面用來(lái)阻截在氣體冷凝器中未被脫除的液珠，另一方面則用來(lái)阻止樣氣隨后發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，以免對(duì)樣氣分析系統(tǒng)造成損害和影響分析的準(zhǔn)確性。
      樣氣輸送單元內(nèi)的冷凝液監(jiān)測(cè)器用于冷凝器之后進(jìn)入氣路的冷凝液或任何其他電導(dǎo)液存在時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)冷凝液監(jiān)測(cè)器也充當(dāng)膜式過(guò)濾器，因此它執(zhí)行樣氣細(xì)過(guò)濾及發(fā)出濕度報(bào)警信號(hào)的雙重任務(wù)。膜式過(guò)濾器用于吸附樣氣中的微塵，經(jīng)過(guò)探頭過(guò)濾器之后的大量微塵主要靠膜式過(guò)濾除去。樣氣流量小于20L/h時(shí)，樣氣流量監(jiān)測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此時(shí)應(yīng)查找原因，并對(duì)氣路系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)吹掃，必要時(shí)應(yīng)拆下來(lái)進(jìn)行清洗和烘干處理。
      水泥窯煙氣中CO、NO、O2的測(cè)量可能會(huì)受到SO2干擾，O2、SO2和H2O在一起可形成H2SO4，酸會(huì)污染并干擾分析系統(tǒng)。如果通過(guò)H202這一氧化劑去除S02，則在分析系統(tǒng)中不會(huì)再有H2S04生成，所以在氣體冷凝器CGEK5之前應(yīng)加入用于吸收SO2的H202混合液。
5.樣氣分析系統(tǒng)。

      樣氣分析系統(tǒng)由紅外線氣體分析儀和磁氧分析儀組成。

6.PLC監(jiān)控系統(tǒng)。

      窯尾煙室氣體分析儀的監(jiān)控功能由可編程序控制器PLC實(shí)施，此系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)組件包括以下模塊：1個(gè)中央處理模塊，1個(gè)存貯模塊，2個(gè)數(shù)字輸入/輸出模塊，4個(gè)繼電器輸出模塊，1個(gè)時(shí)間模塊。外部組件由總線模塊連接到中央處理器，通訊接口為RS232C.

水泥窯氣體分析儀操作步驟

1.做好開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備工作，檢查窯尾塔架平臺(tái)的應(yīng)急冷卻水水箱是否水滿(mǎn)，啟動(dòng)水泵加滿(mǎn)水箱后，將選擇開(kāi)關(guān)打至自動(dòng)位，以保持水箱的固定水位。
2.啟動(dòng)氣體分析儀系統(tǒng)的電源，通電預(yù)熱2～4小時(shí)，觀察冷凝器運(yùn)行情況，冷凝器面板指示溫度應(yīng)逐步下降至3℃，并且當(dāng)熱磁式氧分析儀上“TEMP”和“ERR”指示消失后，分析儀方可投入運(yùn)行。
3.啟動(dòng)探頭冷卻水系統(tǒng)，其具體操作步驟見(jiàn)上文相關(guān)部分。
4.打開(kāi)壓縮空氣手動(dòng)閥，檢查壓縮空氣過(guò)濾單元壓力表指示是否大于0.3MPa.

5.按壓現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的“探頭插入”按鈕，手動(dòng)插入探頭。再按壓“吹掃”鍵，手動(dòng)吹掃探頭管和探頭過(guò)濾器FE1.

6.如上述步驟都已到位，各項(xiàng)參數(shù)都已符合要求，則分析儀面板上的“探頭/冷卻水”，“探頭/吹掃”故障指示燈就會(huì)熄滅，此時(shí)將分析儀面板上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到“自動(dòng)”位，PLC程序自動(dòng)執(zhí)行一次吹掃后，“測(cè)量”燈就會(huì)亮，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)采樣分析狀態(tài)。
     應(yīng)注意的是，當(dāng)窯在運(yùn)行，分析系統(tǒng)忽然掉電時(shí)，雖然緊急冷卻水會(huì)對(duì)探頭進(jìn)行冷卻，但冷卻時(shí)間有限，此時(shí)應(yīng)去現(xiàn)場(chǎng)用機(jī)械方式手動(dòng)退出探頭，以保護(hù)采樣探頭管；另外，探頭冷卻水和吹掃氣不要切斷，除非有較長(zhǎng)時(shí)間的停窯；當(dāng)窯重新投入運(yùn)行時(shí)，首先要檢查冷卻水系統(tǒng)和吹掃系統(tǒng)是否正常，然后重復(fù)操作上述步驟5和6.