科普PrimaPro在線質譜儀一鋼鐵行業應用（2）

使用Prima PRO對高爐爐頂煤氣分析

Prima PRO可對CO，CO₂，N₂，H₂進行精確測定。若爐頂煤氣中CO含量過多，導致爐內熱量會流失及焦炭消耗過高。如果CO₂含量過多，則意味著熱量會通過放熱反應2CO>C+CO₂而產生并導致爐溫升高。

N₂測量是保持質量平衡、熱量平衡、燃料儲備及鋼鐵產物過程動力學模型的重要參數。

對H₂的測量是出于安全考慮。如果測量結果太大表明有水漏入高爐，這樣就很危險，嚴重時可能會發生爆炸。發生在進行高爐重建和重新布置襯里之前的最后吹煉前過程中氣體成分測量尤其重要，因為這時會生成容易爆炸的混合氣體。

高爐探針可用于采集周期溫度和氣體成分曲線。這些數據點用于監測高爐布料情況

Prima PRO氣體成分分析的優點

　　焦炭使用量最小化、鐵產量最大化、鐵的生產質量更加穩定、改善高爐熱值控制、運行更安全。

　　轉爐初級鋼生產

　　使用Prima PRO分析轉爐廢氣

　　使用Prima PRO分析CO和CO₂確保了精確的工藝終點判定，最小化了氧氣消耗，加快了工藝生產速度，避免了噴濺發生而傷害到熔爐的現象出現。當一種工藝同時使用N和或Ar來減少銘的氧化時，Prima PRO的氣體組成數據通過精確控制最佳切換點有助于最大限度地減少昂貴Ar的消耗。然而，減少不重復吹氧的次數才是首要目的。快速、精確的氣體分析無需對鋼水進行在線取樣，否則會使加熱時間長達6分鐘或使冶煉周期延長6%。此外，在切換至采樣過程時，空氣會加入爐內；這種再吹風將導致5至10 ppm的N₂加入到鋼水中。

　　二次精煉鋼生產

　　再循環脫氣(R-H工藝)

　　脫氣過程是在真空條件下除去H₂，N₂，O₂。及真空條件下與O₂反應的碳元素。此工藝減少了雜質，改善了鋼鐵的韌性、疲勞強度和切削加工性。脫氣還能更好的控制鋼鐵清潔度。所有鋼鐵制造工藝中，氧化鋁是影響鋼鐵清潔度的主要因素。使用與氧化鋁有親和力的爐渣可以生產非常清潔的鋼鐵產品。在R-H工藝中，一個真空容器被放進鋼包，鐵水通過一對通氣管中的一個被拉入脫氣真空室。將Ar注入其中另一個管道，在保持鐵水沸騰的狀況下，以啟動循環脫氣過程。

　　真空氧脫碳(VOD工藝)

　　VOD工藝將未精煉的鋼轉換為不銹鋼或其他高品質鋼、超低碳鋼。鋼包裝料后，轉爐爐頂關閉，爐頂由一個帶氧槍的真空罩和一個用于脫硫、渣處理和合金元素的料斗組成。通過采用大型多級蒸汽噴射器或三級干式抽合系統將容器內壓力由大氣壓(1000mbar)降至1mbal或更低。當氬氣(Ar)從底部鼓入時，氧槍將O₂吹向熔化的鐵，以排除碳的氧化物并除去雜質。將Prima PRO的采樣口放進真空系統可直接監測脫碳和脫氣過程以優化過程控制。Prima Pro還可以通過精確測量的氨氣注入量來計算容器內的總氣體流量，這一安排為動力學控制模型提供了全面的數據。在超低碳鋼（碳含量小于或等于30ppm)生產過程中，Prima PRO所特有的掃描磁扇質譜儀技術為先進過程控制(APC)系統提供數據，使碳含量的平均誤差低至1ppm。

　　Prima PRO氣體分析的優點

　　提高了“命中率”，增加了鋼產量、確保了鋼鐵質量的連續性、提供了更加精確的動力學性能模型，因為：一最佳的測量速度與精確度、示蹤氦氣(He)通過氣體總流量計算碳氧比(c/o)、提供快速的投資回報。

直接還原鐵

在豎爐中直接還原過程通過還原氣體將鐵礦石轉化為金屬鐵。還原氣體，包括焦爐煤氣(COG)，可由外部氣體蒸汽變換器或化石燃料氣化而產生。在DRI過程中，通過H，和CO的參與化學反應，將O,從鐵礦石中除去，從而生產出DRI球團礦。在電爐煉鋼過程中，使用DRI球團或團礦來稀釋廢鐵中的污染物。當DRI熱送至爐子時，能耗可減少20%。

Prima PRO氣體分析的優點

優化還原性氣體的生產、優化直接還原工藝、優化燃氣混合過程、減少能耗、快速收回成本、極低運維成本。

焦爐煤氣

在焦化廠，煤經干餾轉換為焦炭。為了開始這一過程煤在2000C(3600F)或更高的無氣爐或烘箱中干遛以提取揮發性成分，包括水、粗煤氣和煤焦油。通過循環利用或燃燒煤所排放的氣體，巨大焦爐運行中會產生大量熱值(CV值)較高的氣體。對這種高熱值氣體的分析主要有兩方面:一是準確分析其能量特征。對能量特征的分析可使氣體不管是作為焦爐燃料還是其他爐燃料均可被高效使用。這些氣體特征值諸如熱值(CV)密度、比重(SG)、沃泊指數(WI) 和理論空氣要求指數(SAR)可由Prima PRO進行測量或計算。這些變量便于對燃燒過程的進行嚴格控制，確保以最大限度使用能源并延長燃燒器壽命。氣體分析的第二個方面是氣體處理。在氣體凈化過程中，為防止與氣體處理有關的問題出現，并限制有害排放，需要在多個測點對氣體進行快速而完整的檢測使得凈化過程實現閉環控制。這些測點分布在多個位置，包括在二次冷卻器，氨吸收器，最終冷卻器和苯洗滌器。一個具備多流路分析能力的Prima PRO可對燃料燃燒和氣體凈化過程進行優化，以較低投入成本而獲得高的投資收益.

Prima PRO氣體分析的優點

優化氣體凈化、保證安全運行、保護環境。

燃料氣分析

一般而言，爐子工作在恒溫狀態(理論上以恒定速率向燃氣爐加入組份固定的氣體并按充分燃燒條件以正確速率連續通氣可保證溫度恒定》。但實際上，鋼鐵廠提供的氣體成分是變化的。通入空氣的速率也必須是變化著的，以過少或過多使用空氣確保最大限度減少能量浪費。此外，過量的空氣會導致金屬表面氧化帶來缺陷在一個典型的綜合性鋼鐵廠中，表4所列氣體要么單獨使用，要么以混合物作為燃料氣體。該表說明了典型的CV值和對應的最佳燃燒所需的SAR指數。

Prima PRO氣體分析的優點

減少天然氣的消耗、延長燃燒器壽命、減少因O₂過量導致金屬表面氧化的形成、確保滿足環境法規排放。