Cистемы непрерывного пробоотбора, подачи и очистки отходящих газов пирометаллургических агрегатов в промышленных условиях металлургических комбинатов черной и цветной металлургии должны отвечать следующим техническим требованиям:

минимально возможное время проведения анализа и обработки результатов, чему полностью удовлетворяет газоанализатор ЭМГ-20-1;
минимальное запаздывание и малую инерционность поступления пробы на газоанализатор;
надежная очистка газовой пробы от пыли;
устойчивость к воздействию высоких температур и давлений;
полное отделение влаги и просушка газов;
высокая надежность;
автоматическая диагностика работоспособности и состояния системы пробоподготовки и ее элементов.

Структурная схема системы пробоподготовки для пирометаллургических процессов в черной металлургии:

Предлагаемая система пробоподготовки состоит из:

Зонды пробоотбора (А1, А2).
Импульсные обогреваемые линии и подача обратной продувки (А3).
Блок первичной очистки и коммутации (А4).
Импульсные линии (А5).
Стойка газоподготовки (А6).
Газоанализатор ЭМГ.
Газоструйный насос (А7)
Графическая станция для отображения динамики изменения состава отходящих газов и архивации данных.

Для анализа газа применяются отборные зонды А1, А2 , удовлетворяющие следующим условиям работы - высокому содержанию пыли, максимальной температуре равной 1000°С.

Зонд выполнен из температуростойкой нержавеющей стали. Зонд крепится на фланце патрубка вваренного в газоход в месте отбора. На конце зонда имеется металлокерамический фильтрующий чехол для отделения крупных частиц пыли (изготовленный методом порошковой металлургии, материал - порошок нержавеющей стали, средний размер пор, в зависимости от условий, может варьироваться от 10 до 230 мкм). На выходе зонда установлена вторая ступень очистки, представляющая собой обогреваемую камеру с фильтром для отделения мелкодисперсных частиц пыли. Электрический нагреватель препятствует достижению точки выпадения росы. На камере имеются патрубки для непрерывного отбора пробы, а также патрубки обратной продувки для очистки фильтров. Для непрерывного отбора проб отходящих газов и повышения надежности используются два зонда, работающие попеременно. От зондов пробоотбора до блока непрерывной очистки и коммутации А4 проходят обогреваемые импульсные линии подачи пробы колошникового газа (термошланги ТШ-200 L=3 м). Соответственно от блока А4 до зондов проходят трассы (трубка ?10?15 мм) для обратной продувки и очистки фильтров пробоотбора А1, А2. В блоке первичной очистки и коммутации А4 производится очистка пробы отходящих газов от влаги, автоматическое переключение зондов отбора и коммутации обратной продувки фильтров. В зависимости от концентрации пыли возможна установка вторичных фильтров для очистки. В блоке А4 также могут устанавливаться насосы - побудители расхода, взамен газоструйного насоса А7. Коммутация производится при помощи клапанов фирмы “Бюркерт” Австрия (Ду 8?12 мм). Далее проба отходящих газов по импульсным обогреваемым линиям (L=30?60 м) подается в помещение газового анализа. В помещении газового анализа в стойке газоподготовки А6 производится окончательная очистка пробы, подаваемой на газоанализатор ЭМГ.

В стойке А6 установлены:

Блок управления системы пробоподготовки изготовлен на базе промышленного процессора фирмы “OCTAGON” США. На жидкокристаллическом индикаторе выводятся сообщения о работе газоотборной системы, а также с помощью клавиатуры производится ввод и корректировка алгоритмов управления системой. Кроме того, присутствует ручное управление клапанами системы пробоподготовки.

Пневматическая схема, состоящая из клапанов, циклонов, фильтров тонкой очистки и датчика давления в трассе с аналоговым выходом, заведенным в блок управления, предназначена для окончательной очистки пробы отходящих газов и подачи ее на газоанализатор.

По желанию заказчика в стойке А6 устанавливается дополнительный блок коммутации для периодического замера состава кислородно-воздушной смеси (КВС) дутья подаваемой в печь. Таким образом, система пробоподготовки (СПП), предлагаемая для отбора, транспортировки и подачи проб отходящих газов обладает следующими достоинствами:

Конструктивно система пробоподготовки выполнена таким образом, что позволяет сообразно внешним требованиям изменять конфигурацию системы, дополнять элементы очистки и коммутации для адаптации к различным условиям работы.

Наличие блока управления на базе промышленного процессора дает возможность полной замены или изменения алгоритмов СПП. Наличие аналоговых входов (0,5 мА, 4?20 мА) позволяет кроме обработки сигналов СПП производить обработку дополнительных технологических параметров (до 48 входов).

Наличие измерительных датчиков (датчики давления, расхода, реле давления и т.д.) позволяет проводить полную диагностику работы СПП и выдавать сообщения, как на газоанализатор, так и на отдаленные терминалы (графические станции). При этом, если используется для обратной продувки азот или сжатый воздух, то при переключении на подачу пробы по времени прохождения “тампона” азота (воздуха) автоматически фиксируется время запаздывания для определения инерционности системы.

Система пробоподготовки, “привязанная” к газоанализатору, обладает следующей спецификой. Для увеличения быстродействия СПП основная масса пробы газа уходит в сброс, и только небольшое количество (не более 1% объема) подается на газоанализатор, т.к. для полного анализа состава отходящих газов на времяпролетном масс-спектрометре ЭМГ достаточно минимального количества пробы.