СПОСОБ АНАЛИЗА ПРОБ ГАЗА ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА ЦЕМЕНТА
METHOD FOR ANALYSIS OF GAS SAMPLES IN ROTATING FURNACE FOR CEMENT FIRING

Настоящее изобретение относится к способу анализа проб газа во вращающейся печи для обжига цемента с помощью, по меньшей мере, одного зонда для отбора проб газа.
Кроме того, изобретение относится к устройству для отбора проб для осуществления способа по изобретению.
В известных процессах для производства цементного клинкера сырьевой материал, подаваемый во вращающуюся печь, предварительно подогревают и частично обезуглероживают в системе многоступенчатых теплообменников, используя тепло дымовых газов, выходящих из вращающейся печи. Предварительно подогретый сырьевой материал подается во вращающуюся печь через впуск печи и транспортируется к выпуску печи, подвергаемый обжигу при температурах до 1400°C.
Для регулирования и оптимизации режима работы печи общепринятой операцией является анализ технологических газов, которые присутствуют во вращающейся печи в области впуска печи. Технологические газы анализируются посредством использования зонда для отбора проб, который установлен для отбора проб у впуска печи и анализа состава газа. Содержание кислорода в печи анализируется для контроля риска взрыва и препятствования токсичному накапливанию монооксида углерода. Измерение содержания кислорода также позволяет регулировать подачу воздуха, чтобы изменять скорость обжига до требуемого уровня. Анализ технологических газов позволяет регулировать процесс обжига с целью сведения выбросов к минимуму. Кроме того, качество клинкера можно регулировать на основании анализа технологического газа. И, наконец, можно определять содержание и тип летучих веществ для препятствования случаям накапливания материала и блокировок и уменьшения проблем с коррозией.
2
2
4
2
Известные зонды для отбора проб содержат трубчатый кожух, в который через наконечник постоянно всасывается газ, подлежащий анализу. Газ проходит через блок фильтрации и транспортируется по нагреваемой линии в камеру нагрева анализатора проб. Газоанализатор стандартно спроектирован с возможностью определения содержания кислорода (O) и количества монооксида углерода (CO), оксида азота (NO) и диоксида серы (SO) и в отдельном случае метана (CH) и диоксида углерода (CO). Датчики, установленные в анализаторе, могут быть расположены с возможностью точного определения в режиме реального времени преобладающих концентраций газов.
3
Однако, условия, преобладающие у впуска печи, например, в камере впуска печи, в частности, технологические температуры до 1400°C, концентрации пыли до 2000 к/м и высокие механические напряжения предъявляют экстремальные требования к оборудованию, используемому для анализа технологического газа. Следовательно, процедура отбора проб должна прерываться с постоянными интервалами для выполнения технического облуживания. В частности, зонд для отбора проб подлежит отведению из печи и очистке. Как правило, зонд для отбора проб не должен находиться в неблагоприятных окружающих условиях печи больше 30 – 60 минут. Во время технического обслуживания процедура отбора проб прерывается, так что непрерывный анализ газа невозможен.
Следовательно, настоящее изобретение служит для усовершенствования способа отбора проб газа и устройства для отбора проб газа, чтобы обеспечить непрерывный анализ газа в течение длительного периода времени, например, в течение нескольких дней, без прерывания.
Для решения этой задачи изобретение по первому аспекту предлагает способ отбора проб газа, по существу, отличающийся тем, что предусмотрены первый и второй зонды для отбора проб газа, причем первый зонд для отбора проб газа перемещается таким образом, чтобы достигнуть положения отбора проб, где пробы газа отбираются из печи и анализируются с помощью первого зонда для отбора проб газа, расположенного в положении отбора проб, в то время как второй зонд для отбора проб удерживается в убранном положении и подвергается продувке, после чего второй зонд для отбора проб перемещается таким образом, что достигнуть положения отбора проб, и первый зонд для отбора проб перемещается из положения отбора проб в убранное положение и подвергается очистке, в то время как пробы газа отбираются из печи и анализируются с помощью второго зонда для отбора проб, расположенного в положении отбора проб.
Благодаря наличию двух зондов для отбора проб газа вместо одного зонда, один зонд для отбора проб может использоваться для отбора проб газа, в то время как другой зонд для отбора проб отводится для технического обслуживания, в частности, для очистки. Таким образом, два зонда для отбора проб газа для получения и анализа проб газа используются поочередно. Таким образом, может быть обеспечено выполнение непрерывного процесса отбора проб.
Поскольку способ изобретения по определению позволяет выполнять непрерывный отбор проб газа, отсутствует необходимость доводить до максимума время пребывания зонда для отбора проб газа внутри печи. Этот способ отличается от способов по предшествующему уровню техники, которые направлены на максимальное увеличение времени пребывания внутри печи для сведения к минимуму времени прерывания, что обусловлено техническим обслуживанием зонда для отбора проб снаружи печи. Следовательно, с помощью способа изобретения можно выбрать значительно более короткое время пребывания первого и второго зондов для отбора проб газа, соответственно, так чтобы препятствовать чрезмерному накапливанию пыли на зонде для отбора проб газа и внутри него. В частности, можно выбрать время пребывания первого и второго зондов для отбора проб газа, соответственно, 1 – 10 мин., предпочтительно 2 – 6 мин., тем самым препятствуя забиванию пробы.
Для обеспечения поочередного функционирования первого и второго зондов для отбора проб газа, предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения предлагает, чтобы после очистки первого зонда для отбора проб газа первый зонд для отбора проб газа перемещался так, чтобы он достигал положения отбора проб, и второй зонд для отбора проб газа перемещался из положения отбора проб в убранное положение и очищался, в то время как пробы газа отбираются из печи и анализируются с помощью первого зонда для отбора проб газа, находящегося в положении отбора проб.
Способ изобретения представляет особый интерес для анализа технологического газа у впуска вращающейся печи для обжига цемента. Таким образом, предпочтительный вариант выполнения обеспечивает, что первый и второй зонды для отбора проб газа, соответственно, перемещаются таким образом, чтобы достигнуть положения отбора проб, находящегося у впуска печи или в камере впуска печи, тем самым, обеспечивая отбор проб газа из впуска печи или камеры выпуска печи.
2
4
2
Как, по существу, известно, первый и/или второй зонды для отбора проб газа содержат трубчатый кожух, в который через наконечник зонда может всасываться газ, подлежащий анализу, причем внутри трубчатого кожуха или на краю трубчатого кожуха установлен фильтр, и линия транспортирования, расположенная после фильтра, соединена с камерой для проб, содержащей, по меньшей мере, один датчик для анализа газа с системой отбора проб. Предпочтительно, датчик (датчики) для анализа газа спроектирован с возможностью определения содержания или количества кислорода (O), монооксида углерода (CO), метана (CH), оксида азота (NO) и/или диоксида серы (SO).
По предпочтительному варианту выполнения первый и второй зонды для отбора проб газа направляются для перемещения в продольном направлении между убранным положением и положением отбора проб. Предпочтительно, указанное продольное направление продолжается в направлении продольной оси трубчатого кожуха.
Предпочтительно, первый и второй зонды для отбора проб газа приводятся в движение в продольном направлении с помощью привода, например, пневматического привода или электрического привода.
Предпочтительно, первый и второй зонды для отбора проб газа расположены параллельно и рядом друг с другом с продольными осями, параллельными друг другу
Очистка зондов для отбора проб газа, когда они расположены в убранном положении, может выполняться различными путями. В убранном положении зонды для отбора проб газа предпочтительно расположены внутри печи, но защищены защитной трубкой, которая окружает трубку для отбора проб. Предпочтительно, первый и второй зонды для отбора проб газа очищаются с помощью струи сжатого воздуха, предпочтительно продуваемой через трубку для взятия проб.
По второму аспекту изобретение предлагает устройство для отбора проб, которое может использоваться для осуществления способа по первому аспекту изобретения. Устройство для отбора проб содержит первый и второй зонды для отбора проб, которые направляются для перемещения между убранным положением и положением отбора проб с помощью соответствующего привода. Устройство для отбора проб газа также содержит блок управления, который соединен с приводами первого и второго зондов для отбора проб, для управления перемещением между убранным положением и положением отбора проб и для начала и прекращения анализа газа, причем блок управления сконфигурирован с возможностью управления первым и вторым зондами для отбора проб газа, так чтобы первый зонд для отбора проб газа перемещался для достижения положения отбора проб, причем пробы газа отбираются из печи и анализируются с помощью первого зонда для отбора проб газа, находящегося в положении отбора проб, в то время как второй зонд для отбора проб газа удерживается в убранном положении снаружи печи и очищается, после чего второй зонд для отбора проб перемещается таким образом, чтобы достигнуть положения отбора проб, и первый зонд для отбора проб перемещается из положения отбора проб в убранное положение и подвергается очистке, в то время как пробы газа отбираются из печи и анализируются с помощью второго зонда для отбора проб, расположенного в положении отбора проб.
Предпочтительно, блок управления сконфигурирован с возможностью управления первым и вторым зондами для отбора проб газа, так чтобы после очистки первого зонда для отбора проб газа первый зонд для отбора проб газа перемещался для достижения положения отбора проб, и второй зонд для обора проб газа перемещался из положения отбора проб в убранное положение и очищался, в то время как пробы газа отбираются из печи и анализируются с помощью первого зонда для отбора проб, расположенного в положении отбора проб.
Предпочтительно, первый и второй зонды для отбора проб газа направляются для перемещения в продольном направлении между убранным положением и положением отбора проб.
Предпочтительно, первый и второй зонды для отбора проб газа приводятся в движение в продольном направлении с помощью пневматического привода или электрического привода.
Предпочтительно, первый и второй зонды для отбора проб газа содержат трубку для отбора проб с целью отбора пробы газа из печи для обжига цемента через указанную трубку для отбора проб.
Предпочтительно средства очистки предусмотрены для очистки первого и второго зондов для отбора проб газа в их убранном положении, причем указанные средства очистки предпочтительно содержат средства продувки для выбрасывания струи сжатого воздуха.
Ниже приведено подробное описание изобретения со ссылкой на приложенные чертежи. На фиг. 1 – 4 показаны два зонда 1 и 2 для отбора проб в разных положениях во время выполнения цикла.
На фиг. 1 первый и второй зонды 1 и 2 для отбора проб газа находятся в положении технического обслуживания, в котором они расположены снаружи вращающейся печи для обжига цемента. Первый и второй зонды 1 и 2 для отбора проб газа направляются по направляющей 3 и 4 для перемещения в направлении стрелки 5. Перемещение выполняется с помощью пневматических приводов 6 и 7.
На фиг. 2 первый зонд 1 для отбора проб газа был перемещен в положение отбора проб, в котором, по меньшей мере, наконечник 8 зонда расположен внутри вращающейся печи для обжига цемента, в частности, у впуска печи. Второй зонд 2 для отбора проб газа расположен в убранном положении, в котором он очищается с помощью устройства очистки (не показано).
На фиг. 3 второй зонд 2 для отбора проб газа также был перемещен в положение отбора проб.
На фиг. 4 первый зонд 1 для отбора проб газа был отведен в убранное положение в целях очистки.
Непрерывный анализ газа выполняется посредством функционирования зондов для отбора проб газа по следующему циклу:
a) сначала зонд 1 находится в положении отбора проб газа и выполняет отбор проб газа, в то время как зонд 2 находится в убранном положении для очистки (фиг. 2),
b) далее зонд 2 перемещается в положение отбора проб, в то время как зонд 1 всё еще выполняет отбор проб газа (фиг. 3),
c) далее зонд 2 начинает отбор проб, и зонд 1 перемещается в убранное положение для очистки (фиг. 4),
d) далее зонд 1 перемещается в положение отбора проб, в то время как зонд 2 всё еще выполняет отбор проб газа (фиг. 3),
e) далее зонд 1 начинает отбор проб, и зонд 2 перемещается в убранное положение для очистки (фиг. 2). Это соответствует этапу a), описанному выше.
Этапы a) и c) могут продолжаться приблизительно 3 минуты. Этапы b) и d) могут продолжаться приблизительно 1 минуту.
Повторение указанных циклов имеет результатом непрерывный отбор проб газа в течение длительного периода времени.