气体含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及转炉炼钢过程中快速检测转炉煤气中队和CO 2气体含量的方法，属于转炉煤气气体含量测定技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着人们对转炉冶金自动化控制要求的不断提高，现场需要监控的的参数种类也越来越广。烟道内转炉煤气中的队和CO2作为自动化炼钢控制过程中的重要参数，越来越受到相关技术人员的重视；虽然生产过程中对队和CO2着重关注的是它们在生产过程中的实时变化幅度，而不对这两种气体在转炉煤气中的体积百分含量值的实时准确度做过高的要求，但由于CO2体积百分含量参数是用于转炉冶炼过程中的钢水碳体积百分含量、氧体积百分含量以及温度信息预报的最主要参数之一，而烟道中的N2体积百分含量则是用来预报炉渣返干、喷溅情况的核心参数之一；因此，转炉煤气中的队和CO 2体积百分含量信息在实现转炉自动冶炼控制的过程中占有十分重要的地位。
[0003]通常，快速检测烟道中队和CO2的方法有三种，一是利用安装在烟道上的质谱仪进行转炉煤气成分的检测，这种方法的优点是能够检测出转炉煤气中多种气体的种类和体积百分含量，并且检测结果精度较高；缺点是质谱仪的价格较高且占地面积较大，再由于转炉现场的工作环境较为恶劣，而质谱仪又属于精密仪器，转炉煤气中的粉尘和水蒸气极易损坏质谱仪内部的电子元件，导致该设备经常无法正常工作，故障率较高，并且维护费用也较高，从而对生产现场的生产节奏以及吨钢成本造成很大的影响；第二种方法为采用直插式激光气体分析仪对转炉煤气中各类气体的种类及体积百分含量进行测定，该种设备主要分为激光发射装置和激光接收装置两部分，并对称安装于烟道的两侧，该设备的主要工作原理是利用转炉煤气中的各类气体对激光光谱的特定吸收，从而分析出转炉煤气中组成气体的种类以及体积百分含量；该种方法具有设备安装、维护较为简单，运行费用较低，响应时间短，反应敏捷的优点，能够在各种公称容积的转炉上使用；但缺点是能够检测的气体种类较少，通常只能检测出CO和O2两种气体的体积百分含量，在增加扩展模板的前提下，可以检测出CO2气体的体积百分含量，但相关的设备费用会大幅度提高；此外，该设备还无法检测出转炉煤气中N2的体积百分含量，因此，该方法在转炉现场的实际使用过程中会受到很大的限制；第三种方法为传统的实验室检测方法，该方法尽管能够检测出炉气中队和0)2气体体积百分含量，但该方法属于离线检测法，检测周期较长，无法实时满足生产现场人员的需求。
[0004]因此，开发既高效又低成本的快速检测转炉煤气中队和CO2气体体积百分含量的方法，对于有效提升转炉现场生产工艺技术水平，满足生产现场的控制要求具有十分重要的意义。
[0005]通常认为，当采用不同于实验室物理检测的方法得出的队和CO 2检测结果与物理检测方法检测结果的误差率绝对值不大于5%时，则现场工作人员认为采用这两种方法所检测到的NjPCO 2气体体积百分含量的结果是相一致的，相关结果真实可信，其具备指导现场实际生产的能力。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉冶炼过程中快速检测转炉煤气中N2和CO2气体含量的方法，该方法利用现有技术中直插式激光气体分析仪检测转炉煤气中CO、02的体积百分含量，并将其输入炉气成分检测计算机系统当中，通过该系统内置数学模型的动态计算，快速得出当前时刻转炉煤气中队和CO2气体的体积百分含量，解决【背景技术】缺陷。
[0007]解决上述技术问题的技术方案是:
[0008]—种快速检测转炉煤气中队和CO 2气体含量的方法，包括以下步骤:
[0009]a、将直插式激光气体分析仪安装于转炉烟道内；
[0010]b、建立转炉煤气中队和CO 2气体体积百分含量预报计算机系统，并建立该系统与直插式激光气体分析仪之间的数据通讯；计算机系统实时采集直插式激光气体分析仪反馈的CO和O2体积百分含量数据，并将采集到的数据传入计算机系统内置的NjP CO2气体含量数学计算模型，利用数学模型的计算快速得出转炉煤气中队和CO2气体体积百分含量；其中，计算机系统内置的队和CO 2气体含量数学计算模型为:
[0011]N2= 61.28-0.68.C0+0.206.02
[0012]CO2= 31.86-0.238.C0-0.246.0 2
[0013]式中:N2为转炉煤气中N2的体积百分含量，% ?’
[0014]CO2为转炉煤气中CO2的体积百分含量，
[0015]CO为转炉煤气中CO的体积百分含量，
[0016]O2为转炉煤气中O 2的体积百分含量，％。
[0017]上述的快速检测转炉煤气中队和CO 2气体含量的方法，所述步骤a中直插式激光气体分析仪包括激光信号发射器和激光信号接收器两部分，安装于转炉烟气系统的煤气烟道上，激光信号发射器发射激光信号穿过转炉煤气烟道后被激光信号接收器接收并对转炉煤气成分进行分析，之后通过数据接口输出转炉煤气中CO和O2气体体积百分含量信息至队和CO 2气体体积百分含量预报计算机系统中。
[0018]上述的快速检测转炉煤气中的队和CO 2气体含量的方法，所述步骤b中N 2和CO 2气体体积百分含量预报计算机系统由转炉现场PLC、数据分析计算机以及内置于计算机中的队和CO 2气体含量数学计算模型构成，转炉现场PLC与直插式激光气体分析仪的数据接口连接形成数据通讯链路，与数据分析计算机之间连接形成内部通讯链路。
[0019]上述的快速检测转炉煤气中的队和CO 2气体含量的方法，所述转炉现场PLC与直插式激光气体分析仪之间的数据通讯方式为RS485串行通信/Bluetooth (蓝牙通讯)/RS232串行通讯/GPRS (通用分组无线通讯)；转炉现场PLC与数据分析计算机之间的通讯方式为工业以太网TCP/IP通信。
[0020]上述的快速检测转炉煤气中的队和CO 2气体含量的方法，所述转炉现场PLC通过数据通讯链路实时采集直插式激光气体分析仪反馈的CO和O2体积百分含量数据，采集周期为10?20毫秒；所述数据分析计算机通过内部通讯链路实时采集转炉现场PLC中转过来的CO和O2体积百分含量数据，采集周期为I?2秒。
[0021]本发明的有益效果
[0022]本发明利用统计性分析的方法，通过物理检测方法对转炉煤气中CO、CO2, 02和N 2在不同吹炼时刻的体积百分含量进行精确测定，经过对大量测试数据的统计分析，开发出队和CO 2气体含量数学计算模型并内置于N 2和CO 2气体体积百分含量预报计算机系统的数据分析计算机中，通过建立队和CO 2气体体积百分含量预报计算机系统与直插式激光气体分析仪之间的数据通讯实时采集直插式激光气体分析仪分析得出的CO和O2气体体积百分含量，通过数学模型的计算快速得出转炉煤气中队和CO2气体体积百分含量；本发明克服了现有技术缺陷，可以实现转炉煤气中队和CO 2气体含量的快速、准确、低成本检测，及时有效地对生产现场进行反馈，具有较好的指导性，可以根据检测结果对转炉现场生产工艺的实施效果进行有效的预判和调整，对开展相关的转炉炼钢工艺优化具有十分重要的意义。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的结构示意图；
[0024]图2是本发明的N2、CO2体积百分含量分析流程图；
[0025]图中标记如下:激光信号发射器1、激光信号接收器2、数据接口 3、数据通讯链路4、转炉现场PLC 5、数据分析计算机6、内部通讯链路7、煤气烟道8。
【具体实施方式】
[0026]本发明快速检测转炉煤气中队和CO 2气体含量的方法，包括a、将直插式激光气体分析仪的激光信号发射器I和激光信号接收器2安装于转炉烟气系统的煤气烟道8上，激光信号发射器I发射激光信号穿过转炉煤气烟道8后被激光信号接收器2接收，对转炉煤气成分进行分析后得出CO和O2气体体积百分含量；b、建立转炉煤气中N 2和CO 2气体体积百分含量预报计算机系统，该系统由转炉现场PLC5、数据分析计算机6以及内置于计算机中的队和CO 2气体含量数学计算模型构成，转炉现场PLC5与直插式激光气体分析仪的数据接口 3连接形成数据通讯链路4，其数据通讯方式为RS485串行通信/Bluetooth(蓝牙通讯)/RS232串行通讯/GPRS(通用分组无线通讯)；转炉现场PLC5与数据分析计