酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統技術方案

本發明專利技術涉及一種酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統，包括測量系統、信號調理與數據處理系統和終端處理系統，所述測量系統由通過氣體管路連接的冷凝處理裝置、測量室I、去酸裝置、氧傳感器、測量室II和抽氣泵組成；所述信號調理與數據處理系統由依次連接的濾波放大單元、信號輸入單元、單片機和DA轉換器組成；所述終端處理系統由PLC和上位機組成；多路信號經調理并通過單片機處理后，數據通過PLC進入上位機實施在線氧濃度監測的終端處理。與現有技術相比，本發明專利技術的有益效果是：在高溫腐蝕性氣體環境下對含氧量進行測量，將電路系統與氣體采樣和傳感單元直接連接，縮短了系統的反應時間，通過酸堿中和過濾裝置實現對測量元件的保護和環保要求。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及一種酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統，包括測量系統、信號調理與數據處理系統和終端處理系統，所述測量系統由通過氣體管路連接的冷凝處理裝置、測量室I、去酸裝置、氧傳感器、測量室II和抽氣泵組成；所述信號調理與數據處理系統由依次連接的濾波放大單元、信號輸入單元、單片機和DA轉換器組成；所述終端處理系統由PLC和上位機組成；多路信號經調理并通過單片機處理后，數據通過PLC進入上位機實施在線氧濃度監測的終端處理。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：在高溫腐蝕性氣體環境下對含氧量進行測量，將電路系統與氣體采樣和傳感單元直接連接，縮短了系統的反應時間，通過酸堿中和過濾裝置實現對測量元件的保護和環保要求。【專利說明】酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統
本專利技術涉及工業生產中氧含量監測
，尤其涉及一種酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統。
技術介紹
冶金行業采用噴霧焙燒法再生鹽酸的生產過程中，酸再生機組的核心設備是焙燒爐，爐內燃燒天然氣和空氣，產生的燃燒廢氣主要成分為HCL(氣)、N2、H20(氣)、C02等.焙燒爐燒嘴室溫度在1000?1200°C之間，燃燒氣體由燃氣和助燃空氣組成，燃氣和助燃空氣的配比被稱為空燃比，空燃比如果配比不當容易引起爆炸。因此，對焙燒爐燃燒廢氣中的氧氣含量進行在線監測是保證酸再生機組安全生產的必要手段。焙燒爐內燃燒廢氣中含氧量測量環境的特點是:(I)被測氣體是高溫的腐蝕性氣體，對測量裝置的耐高溫防腐要求較高，焙燒爐頂部出口氣體溫度在380?400°C之間，且HCL氣體具有強腐蝕性；(2)由于爐內是燃氣加熱，故對用電安全要求較高；(3)為保證廢酸的產品質量和爐內燃氣的安全燃燒，燃燒廢氣中含氧量需要隨時監測。現階段酸再生機組氧氣含量測量方法，主要有人工經驗配比測量法、半導體激光氣體分析測量法、基于氧氣傳感器的氧氣含量測量法。人工經驗配比測量法很難精確控制燃氣和空氣充分燃燒，空氣系數如果過大，焙燒爐內反應溫度不夠，廢酸不能完全氧化分解，生成的氧化鐵粉質量不合格；空氣系數過小，則造成燃燒不完全，浪費能源并容易產生燃氣爆炸。半導體激光測量方法的機械連接部位不耐腐蝕及高溫爐氣，并需要進樣氣體前期處理，成本高昂；氧化鋯傳感器不耐腐蝕，且其工作溫度高于60(TC，加熱氣體會給機組正常運行帶來安全隱患。對焙燒爐燃燒廢氣中的氧氣含量進行在線監測不僅要做到及時、準確、可靠，同時還需考慮安全和環保因素。
技術實現思路
本專利技術提供了一種酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統，能夠滿足在高溫腐蝕性氣體環境下對含氧量進行準確、穩定測量的要求，將實現信號檢測功能的電路系統與氣體采樣和傳感單元直接連接進行檢測，縮短了系統的反應時間，通過酸堿中和過濾裝置實現對測量元件的保護和環保要求。為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案實現:酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統，包括測量系統、信號調理與數據處理系統和終端處理系統，所述測量系統由通過氣體管路連接的冷凝處理裝置、測量室1、去酸裝置、氧傳感器、測量室II和抽氣泵組成；信號調理與數據處理系統由依次連接的濾波放大單元、信號輸入單元、單片機和DA轉換器組成；終端處理系統由相連的PLC和上位機組成；所述信號調理與數據處理系統將在測量系統中采集的多路信號進行濾波放大等信號調理，經接口模塊進入單片機進行數據處理，處理后的數據經接口模塊與PLC相連，并通過PLC進入上位機的相應監控變量區，實施在線氧濃度監測的終端處理。所述氧傳感器為Citytech公司的A02型氧傳感器,響應時間< 5S。所述濾波放大單元由LM358放大器和INA128PA放大器組成，采用12V電源供電，LM358放大器負責對米樣氣體的壓力信號、流量信號、溫度信號進行2次放大，INA128PA放大器負責對氧傳感器信號進行濾波放大。所述信號輸入單元為TLC2543，單片機為宏晶科技的STC89C58-RD型號單片機，單片機設有0CMJ12232C中文液晶顯示模塊作為顯示器件，單片機與PLC之間的DAC接口模塊為TLV5616的D/Α轉換器。所述上位機至少為2臺，分別負責監控和操作，采用德國西門子公司WINCC組態軟件進行組態，上位機通過西門子CP系列通訊卡與西門子PLCS7通訊；PLC通過對熱繼電器、斷路器、接觸器的控制實現對現場電機、儀表設備的控制，并實時傳遞和執行上位機發出的指令。所述測量室I和測量室II中分別設有壓力變送器、溫度變送器和流量變送器，其輸出信號與氧傳感器輸出信號均接入濾波放大單元。所述測量室I內壓力變送器耐溫450°C，流量變送器耐溫250°C，溫度變送器耐溫500°C，三個變送器材質均為金屬鉭；測量室II內壓力變送器耐溫200°C，流量變送器耐溫2000C，溫度變送器耐溫500°C，三個變送器材質均為不銹鋼。所述冷凝處理裝置由5-6m冷凝管組成，出口氣體溫度150_200°C。所述去酸裝置由堿性池和干燥瓶組成，通過導氣管連接。所述氣體管路起始段與焙燒爐氣體出口管道上的氣體取樣口連通，取樣口公稱直徑< 25_，開口方向朝上。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是:I)基于Citytech公司的A02型氧傳感器基礎上設計的監測系統，能夠滿足焙燒爐內燃燒廢氣為高溫腐蝕性氣體的環境下對含氧量測量的要求；2)本專利技術將檢測電路與氣體采樣和傳感單元直接連接，總反應時間短，能夠快速準確地監測氧含量；3)通過在氣體管路上加設降溫及去酸過濾裝置的方法，給采樣氣體降溫并去除HCL氣體的影響，延長氧傳感器的使用壽命；4)通過信號放大、濾波、Α/D和D/Α轉換等方法保證氧含量信號測量的精度和穩定性；通過氮氧氣體均勻混合對氧含量監測系統進行標定，得到氧含量監測系統在量程為O?20%時，精度為±0.44%。對于2%氧含量的焙燒爐燃燒廢氣監測，其他氣體中相對干擾誤差為6.07% ；5)監測結果分別在監控柜單片機的液晶顯示模塊上和通過PLC在上位機的WINCC組態軟件進行顯示，現場和遠程都可進行顯示和控制，并通過上位機的數據處理功能，實現了對氧含量進行在線監測、標定、超限時報警和數據存儲的功能；6)對信號調理與數據處理系統增加了防爆電路設計，利用低電壓和低電流的工作方式實現防爆功能，使最大電壓〈12V，正常工作電流<70mA，最大短路< 0.5A ；7)根據理想氣體方程公式設計采樣氣體的氣路，通過堿性池和干燥瓶對采樣氣體進行過濾和干燥，保證最終排放到大氣中的采樣氣體達到國家排放標準，不污染環境。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術的組成結構框圖。圖2是采樣氣體的氣路流程圖。圖3是信號調理與數據處理系統結構框圖。圖4是電源電路圖。圖5是溫度變送器Tl信號的濾波放大電路。圖6是氧傳感器信號的濾波放大電路。圖7是TLC2543信號輸入單元弓丨腳圖。圖8是STC89C58單片機弓丨腳圖。圖9是TLV5616CPDA轉換器與單片機、終端處理系統接口電路圖。圖10是0CMJ12232C-3液晶顯示模塊引腳圖。圖11是本專利技術程序流程圖。圖12是終端數據顯示程序流程圖。圖中:1.測量系統2.信號調理與數據處理系統3.終端處理系統4.取樣口5.高溫球閥6.冷凝處理裝置7.測量室I 8.堿性池9.干燥瓶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
酸再生焙燒爐殘氧含量在線監測系統，其特征在于，包括測量系統、信號調理與數據處理系統和終端處理系統，所述測量系統由通過氣體管路連接的冷凝處理裝置、測量室I、去酸裝置、氧傳感器、測量室II和抽氣泵組成；信號調理與數據處理系統由依次連接的濾波放大單元、信號輸入單元、單片機和DA轉換器組成；終端處理系統由相連的PLC和上位機組成；所述信號調理與數據處理系統將在測量系統中采集的多路信號進行濾波放大等信號調理，經接口模塊進入單片機進行數據處理，處理后的數據經接口模塊與PLC相連，并通過PLC進入上位機的相應監控變量區，實施在線氧濃度監測的終端處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張璇，孟祥全，張子曄，張嘉鵬，王宗巖，
申請(專利權)人：鞍山創新廢酸除硅再生工程有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21