上圖是典型水泥熟料生產線的工藝流程，在此水泥生產工藝流程中有多處需要使用到氣體分析技術來輔助生產提高生產效率和產品質量以及避免安全事故的發生。它們分別是在煤粉制備的煤粉倉以及窯尾煙室中的氣體分析與監測。在不同環節，分析與監測的氣體不同，目的也不同。  

我們將在文章第一部分介紹窯尾煙室中的氣體分析與監測，第二部分介紹煤粉倉的氣體分析與監測。

01

窯尾煙室中的氣體分析與監測

氣體分析儀是通過在線連續提取、處理和分析窯尾煙室（或煤磨出口）中的氧氣（O2）、一氧化碳(CO)、一氧化氮（NO）的百分含量，來實時監測水泥回轉窯內的煅燒狀況。

對窯尾煙室中的氣體進行分析監測的意義  

因為水泥回轉窯內的煅燒情況直接關系到水泥熟料的產量、質量、原燃料的消耗和綜合成本。如果窯內煅燒溫度過高或熱工振蕩過大，不僅會大量消耗燃煤，甚至還會損害窯襯；如果煅燒溫度過低，就會造成熟料的夾生料，嚴重影響水泥熟料的質量。

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時了解窯內的煅燒狀況和燃煤的完全燃燒狀況，指導操作人員及時采取相應措施：如根據一氧化碳的含量，來實時調節窯頭的噴煤量和送風量，以便使燃煤完全燃燒，獲得最大限度的熱效率，節省能源消耗；

另一方面，窯尾煙室氣體分析儀還有利于中控操作人員對整個煅燒過程信息做出整體的了解和綜合判斷，從而指導下一步的操作，做到有的放矢。

02

煤粉倉中的氣體分析與監測

煤粉以其具有分散性、懸浮性、易燃性及便于運輸等特點作為原料廣泛地應用于電廠鍋爐、水泥行業、新型煤粉工業鍋爐等燃燒設備中。與原煤相比，煤粉粒徑小、比表面積大，表面能高，具有一定的爆炸性。作為煤粉制備、儲存和供給的重要設備的煤粉倉，如果防爆措施不到位，不僅影響設備的正常運行，還可能造成財產損失和人身傷亡，所以有必要認識煤粉爆炸機理，并對使其發生爆炸的因素予以控制，這其中就少不了對氣體進行分析與監測。

煤粉特性及爆炸機理

煤粉是經過制粉系統機械破碎、篩分、干燥磨制后的燃料，是由尺寸不同、形狀不規則的顆粒所組成。煤粉的密度較小，新磨制的煤粉堆積密度僅為0.45~0.50t/m³。煤粉顆粒很細，單位質量的煤粉具有較大的表面積，在其表面可吸附大量的空氣，因此它和空氣結合在一起形成混合物，具有和流體一樣的性質。煤粉爆炸是煤粉和助燃氣體（氧氣或空氣）的快速化學反應。由于剛磨制的煤粉粒子帶有極性相同的靜電荷，具有吸附大量空氣的能力，比表面積能量過大，處于一種不穩定狀態。這樣積存的煤粉受空氣中氧的作用，容易氧化放出熱量。當散熱條件不好時，放出的熱一時無法散開，促使溫度急劇上升，引發周圍氣粉混合物爆燃，在短時間內即可導致煤粉的爆炸，最大的爆炸壓力可達到0.250~0.313MPa。

影響煤粉爆炸的主要因素  

通過對煤粉特性及爆炸原理的分析，在分析大量數量的前提下，根據生產實踐和試驗研究，證明影響煤粉爆炸的主要因素有以下5點。

（1）煤粉的揮發分。一般來講，揮發分越高、發熱量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。揮發分Vdaf＜6.5%，煤粉幾乎不爆炸，Vdaf＞25%時煤粉就容易發生自燃，爆炸的危險性增強。

（2）煤粉細度。煤粉越細，與空氣接觸面越大，爆炸性也越大。當煤粉粒度（煤粉等效直徑）dp＞0.1mm時，煤粉幾乎不爆炸，而當dp＜74μm時，爆炸的危險非常大。實踐中常用細度來定量表示煤粉的大小，煤粉細度是表示煤粉中不同直徑的顆粒所占的質量分數，通常是用標準篩進行篩分，用留在篩子上的剩余煤粉量與總煤粉量的百分比表示。

（3）煤粉濃度。煤粉和空氣混合在一定濃度時，由于明火或煤粉沉積物自燃而引起爆炸。煤粉爆炸性隨著它在空氣中的濃度增大而變大，當濃度增加到一定限度時，爆炸性又開始減小。

（4）介質的含氧量。由于煤粉的自燃和爆炸均需要與氧氣發生反應，所以介質的含氧量也是影響煤粉爆炸的一個因素。煤粉的爆炸有最低氧濃度的要求。懸浮在含氧量大的氣體介質中的煤粉，可爆性大并且爆炸力強。

（5）混合物溫度。煤粉空氣混合物溫度越高，爆炸的可能性越大。一般煤粉空氣混合物不宜超過一定的溫度。

煤粉的特性使得煤粉容易自燃甚至爆炸，這要求在煤粉生產和儲運過程中做好防爆措施。煤粉倉一般設立在制粉系統和供粉系統中，是煤粉制備、儲存和供給的重要設備。

在煤粉煤質一定的情況下，與煤粉倉自燃及爆炸相關的因素如下：煤粉倉設計與施工、煤粉倉日常維護和安全技術保障設施。針對此因素，可采取以下措施來預防和處理煤粉倉自燃事故的發生。

煤粉倉日常維護操作主要有以下注意事項。

（1）煤粉倉應定期降粉，清理積粉。

（2）注意煤粉倉的密封，防止空氣從未關嚴部分漏進粉倉。

（3）規范定時巡查制度及實施情況，注意各處設備細節，及時發現險情，做好氣體濃度及溫度監控，當出現異常時及時采取措施進行處理。

安全技術保障設施

（1）惰性氣體保護系統。煤粉在煤倉中放置的過程中會不斷釋放CO、CH4等可燃氣體，為了防止可燃性氣體積聚、避免濃度超標，可以采用惰性氣體例如氮氣作為保護氣體，這樣既可以不斷稀釋可燃氣體的濃度，又能降低煤倉的氧含量。

（2）溫度調節監控系統。煤粉倉要具備溫度調節措施，防止溫度驟變，保證煤粉倉在一定范圍內的恒溫狀態。

（3）滅火系統。煤粉一旦發生自燃，要充分利用滅火裝置。二氧化碳系統是常用的滅火裝置：加壓儲存的二氧化碳呈液體狀態，噴射出來氣化時的體積增大約450倍，能及時充滿粉倉，降低可燃氣體和氧濃度，二氧化碳氣化還可吸收大量熱量，組織燃燒的蔓延。

（4）氣體濃度分析監測系統。我公司自主研發的在線防爆氣體分析系統可在線實時監測分析煤粉倉復雜工況下氣體，包括CO、O?、CO?、H?、CH?、CnHm等氣體濃度，含取樣單元、預處理單元、分析單元、標定單元、控制單元等，也可以根據客戶需求定制。針對多個煤粉倉共用一套分析系統，我公司擁有豐富的項目經驗和行業案例。

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氣體分析儀在水泥行業的應用

氣體分析儀在水泥行業應用越來越廣泛，它可以提高效益-通過優化燃燒過程、節約能源和原材料；控制品質-通過監控特殊限制值，控制成品質量；安全運行-防止火災、爆炸；保護環境-監測廢棄煙塵、防止排放超標，所以在生產中要針對實際應用的需要，考慮樣品、干擾及應用條件，選擇合適的氣體分析儀器，才能得到準確的分析結果。

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我司產品

我司專 為水泥生產研發生產的 RL-602 型煤粉倉氣體在線監測系統 /RL-602 型水泥窯過程成套分析系統，實時連續在線的監測工況現場設備 環境氣體含量，為安全生產保駕護航。