応用

鉄の製錬には、製鉄、製鋼、圧延などの多くの生産プロセスが含まれます。製錬プロセスでは、燃料または保護ガスとして燃焼ガス、不活性ガスが使用され、同時に大量のプロセスガスも生成されます。これらのガスの含有量を検出および分析することは、生産の最適化、安全管理の承認、エネルギー回収、環境保護、およびエネルギー節約にとって重要です。

一般的に、1トンの粗鋼を生産するには約2.1×107kJのエネルギーが必要で、約4.2×106kJの高炉ガスと1.0×104kJの転炉ガスが生成されます。副産物としてのこのガスは、製鉄工場の総エネルギー収益の約 30% ～ 40% を占めます。したがって、副生ガスのリサイクルと再利用を実現すると、鉄鋼および冶金産業のコストを大幅に削減できます。ガス回収量はガス中の CO などのエネルギーガスの濃度に依存し、CO と O2 のオンライン監視システムがガス濃度測定の鍵となります。

生産の安全性を確保する

高炉やコークス炉ガス中の CO 濃度は比較的高く、空気中での混合爆発限界は 12.5% ～ 74% です。濃度が爆発限界に達している限り、裸火に遭遇すると非常に簡単に爆発します。一酸化炭素の有害性と爆発の可能性はその濃度に関連しているため、石炭ガス中の CO と O2 をリアルタイムで監視するにはガス測定システムを使用する必要があります。

現在、中国には年間鉄鋼生産量400万～2,000万トンの鉄鋼共同工場が20カ所以上あり、そのうち相当数の工場の高炉ガス排出量は10万～30万㎥/Hに達している。このような排出量に基づいて、冶金工場は周囲数キロメートルの大気の質に深刻な影響を与え、大気汚染を引き起こす可能性があると推測できます。深刻な大気汚染は、周辺住民の身体の健康を危険にさらすだけでなく、生態環境も悪化させます。つまり、冶金工場の周囲環境の良し悪しはCO排出濃度と密接な関係があるのです。

典型的な冶金プロセス フローとプロセス ガスの監視ポイント:

1. 高炉炉頂ガス検知システム 

高炉ガスは製鉄工程で発生する副産物で、主成分はCO20～30%、CO2 15～30%、N2 50～60%、H2 1～3%、CH4、O2などです。その発熱量は約30%です。 3500kJ/m3。ガス検知の主な機能は、高炉ガスの排出量を低減し、高炉ガスを最大限に活用することであり、省エネ、消費量削減、エネルギー消費指標の改善のための重要な対策の一つです。

2. 高炉石炭圧入用オンラインガス分析システム

単一点検出と多点検査方法（自動、手動）が使用できます。

• 製粉装置のボールミル排ガス入口 Ÿ
• バグフィルター排ガス出口 Ÿ
• 粉炭サイロ入口など

多点検査方法では、一連のシステムを使用してバグフィルター、ミル、粉炭サイロなどの点を同時に検出できます。

高炉石炭吹き込みオンラインガス分析システムの機能は、ガス濃度、酸化剤（O2濃度）、着火源の3つの条件下で石炭粉の爆発・燃焼を防止することです。 O2 濃度を制御すると、爆発や燃焼のリスクを大幅に軽減できます。

3. コンバーターガス回収用のオンラインガス監視システム

転炉ガス回収の機能: 転炉ガス回収の効率は、現代の鉄鋼工場におけるエネルギー節約と消費量削減を測定するための重要なパラメータの 1 つです。コンバータガス回収のために分析される主なガスと範囲は、CO と O2 です。

• CO 濃度の影響の分析: 転炉ガス回収の実際の効率を向上させるために、通常、CO 濃度が 30% を超えたときに回収を開始するように設定されています。
• O2 濃度の役割を分析: 国家基準を 2% 以内に管理して転炉ガス回収の安全性を確保

4. コークス炉ガスのオンラインガス監視システム

5. EAF アーク炉排ガス監視システム

電気炉の製錬プロセスでは、高温の粉塵を多く含む排ガスが大量に発生します。これは電気炉に投入される総エネルギーの約 11% を占め、中には最大 20% に達するものもあります。現在、電気炉内の排煙処理設備は依然として水冷式が主流であり、電気炉煙の廃熱回収システムはまだ初期段階にある。製鋼用電気炉も合金鉄電気炉も、開放式・密閉式を問わず気化冷却を使用します。近年、高温輻射変換器気化冷却や加熱炉気化冷却などの廃熱利用技術が国内市場で普及するにつれ、電気炉排ガス廃熱回収装置から得られる経済的・社会的メリットは大きく、国内企業にとって、エネルギーを節約し、消費を削減し、経済的利益を向上させる上で非常に重要です。

煙道内のガスの監視は、EAF (電気アーク炉) 製鋼プロセスにおいて重要な役割を果たします。主な機能の一部を次に示します。 

• 安全監視: 炉内では一酸化炭素（CO）や二酸化硫黄（SO2）などの有毒ガスが発生する場合があります。これらのガスの濃度を定期的に監視することで、作業環境の安全を確保し、作業者が有害なガスにさらされるのを防ぐために必要な措置を講じることができます。
• 環境モニタリング: 排ガスには、窒素酸化物 (NOx) や粉塵など、環境に有害な物質が含まれている場合があります。これらのガスの排出を監視することで、環境規制を確実に遵守し、周囲環境への悪影響を軽減することができます。
• 生産プロセス管理: 排ガスの監視は、炉内のプロセスパラメータを制御するためにも使用できます。ガスの組成と濃度を監視することで、炉内の運転条件を調整して生産プロセスを最適化し、炉内での製鋼の効率と品質を向上させることができます。
• エネルギー利用の最適化: 一酸化炭素など、排ガス中の一部の成分を監視すると、エネルギー利用の最適化に役立ちます。これにより、燃焼プロセスが改善され、エネルギーの無駄が削減され、炉のエネルギー効率が向上します。
• 故障診断: 排ガスの監視は、炉内で起こり得る問題を診断するためにも使用できます。異常なガス組成または濃度は、炉内の障害または異常なプロセス条件を示している可能性があるため、メンテナンスと調整のためにタイムリーな措置を講じる必要があります。

EAF (電気炉) 煙道内の導電性ガス監視で通常懸念される主なガスは次のとおりです。

• 一酸化炭素 (CO): これは燃焼の生成物ですが、過剰な CO は有毒です。 CO 濃度を監視することで、炉内での十分かつ安全な燃焼プロセスを確保できます。
• 二酸化硫黄 (SO2): 炉で焼いた原料中の硫黄の酸化生成物です。高濃度の SO2 は環境と人間の健康に脅威を与える可能性があります。
• 窒素酸化物 (NOx): 窒素酸化物を含む、燃焼プロセス中に形成されるガスのグループ。高濃度の NOx も環境に有害である可能性があります。
• 粒子状物質: 煙やその他の浮遊粒子が含まれます。粒子状物質のモニタリングは、炉内の燃焼効率と環境への影響を理解するのに役立ちます。
• 酸素 (O2): 酸素濃度を監視することは、燃焼プロセスの制御に役立ち、燃焼をサポートするのに十分な酸素供給を確保し、不完全燃焼による有害なガスの発生を回避します。
• 水蒸気(H2O): 排ガス中の水蒸気含有量は、温度と燃焼効率に影響を与える可能性があります。水蒸気を監視することは、炉内のプロセス条件を最適化するのに役立ちます。

全体として、EAF 煙道内のガスを監視することにより、生産プロセスのリアルタイム制御と最適化が達成され、生産の安全性、環境保護が確保され、生産効率が向上します。

SIGAS SGS 冶金プロセスガス分析システム

• リアルタイム成分干渉校正機能を内蔵し、各種混合ガスによる相互干渉を除去し、複数成分の同時検出を実現。
• 赤外線ガス分析計は工業用高精度赤外線モジュールを採用し、高精度で安定したガス濃度検出を保証します。
• 赤外線ガス分析計には自動校正機能が装備されており、メンテナンスを大幅に軽減し、データのドリフトを防ぎます。 Ÿ
• ゼロ点およびフルスケール点校正、さらに 3 点目校正を設定します。3 点目校正値は 35% から 75% に制限され、良好な直線性が保証されます。 Ÿ
• 電気加熱温度制御乾式法による直接抽出サンプリング方式は、他の方式に比べて補助リンクが少なく、信頼性が高く、多量の粉塵などの厳しい現場環境にも耐えられます。煙成分の内容を正確に反映し、追加の誤差がなく、高い測定精度。
• 前処理により試料ガスの精製、除塵、除湿が完了し、ろ過精度は0.1μまでとなります。， 分析装置の要件を満たす超清浄、一定温度、安定流量のサンプルガスが分析装置に継続的に供給され、分析装置の精度と長期信頼性が保証されます。 Ÿ
• プローブフィルターには特殊なプロセスで製造された高効率の専用フィルターを採用しており、高強度、適応性が高く、濾過効率が高いという特徴を持っています。高効率フィルターの採用、合理的な濾過プロセス、サンプリングパイプラインの自動ブローにより、粉塵の多い条件下でも継続的なサンプリングとシステムの長期にわたる信頼性の高い動作が保証されます。 Ÿ
• システムの乾式プロセス全体には、サンプラー、サンプリングチューブ、各種パイプ継手（サンプルガスと接触する部分）、抽出ポンプに 316L 耐食ステンレス鋼、ポリテトラフルオロエチレン素材または特殊な防食処理が含まれます。システムの耐腐食性能を向上させ、耐用年数を保証します。 Ÿ
• このシステムは PLC 制御とインテリジェントな分析機器を採用しており、高度な自動化、少ないメンテナンス作業負荷、高速で便利なデータ処理を備えています。 Ÿ
• システム内の分析機器は自己診断機能と主要機器コンポーネントの故障警報機能を備えています。
• in-situ レーザー システムの利点: (片面フランジ設置)

- 30g/m3の粉塵濃度に耐えることができます。

- パージ、全自動 EPC ブロー技術により、最適なブロー流量比を得ることができ、最適な保護を実現します。

- ゼロ点および自己校正機能。

- ゼロ点基準室を装備（光源や回路のノイズを低減し、下限測定の信頼性と安定性を向上）。

- 自己校正技術（校正不要）により、「校正不要」測定を実現し、レンジ校正の頻度を大幅に削減し、標準ガス消費量を削減します。

- プローブ温度耐性: -20...+400 ℃;