Способ и система газового анализа конверторного производства Советский патент 1985 года по МПК G01N7/00 

IM,

ц; д - сумма массовых

де

чисел компонентов в пробе кислородного дутья;

1

-сумма масовых чиKjS,+ 0,rl сел компонентов в пробе кислородного дутья и отходящих газов: кислорода, азота, аргона, окиси и двуокиси углерода, водоро да;

Q. , - концентрация f-го . компонента в отходящих газах;

i(KA+or) концентрация I-ro компонента в пробе кислородного дутья и отходящих газов;

G.-концентрация i-ro

1(к.л) компонента в кислородном дутье, причем суммарную пробу газа подают в измерительную камеру масс-спектрометра с пульсирующим расходом.

2. Система газового анализа конверторного производства,содержащая пробоотборники отходящих газов и кислородного дутья, устройство пробоподготовки, выход которого соединен с входом масс-спектрометра, выход масс-спектрометра соединен с входом микропроцессора, информативный выход которого соединен с выходом системы, отличающаяс я тем, что в систему газового анализа дополнительно введены газовые тракты отбора и подачи пробы отходящих газов, соединенные пробоотборником с каждым из конверторов конверторного цеха, выход пробоотборников кислородного дутья через стабилизатор давления и далее непосредственно, а выходы пробоотборников отходящих газов через газовьй коммутатор соединены с входом устройства пробоподготовки, управляющий выход микропроцессора соединен с управляющим входом газового коммутатора.

1. Способ газового анализа конверторного производства, заключающийся в том, что периодически смешивают пробу кислородного дутья и пробу отходящих газов, нормируют полученную газовую смесь пробы по температуре и влажности и подают ее на вход масс-спектрометра, с выходов которого считьшают суммарные значения сигналов, пропорциональные суммарным массовым числам исследуемых компонентов, по значениям которых,- а также по вычисленной величине соотношения масс смепмваемых проб определяют искомые концентрации компонентов кислородного дутья и компонентов отходящих газов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и (Л расширения функциональных возможностей, отбор отходящих газов осуществляют попеременно от каждого из конверторов конверторного цеха и смевшвают ее с постоянно отбираемой и стабилизируемой по расходу пробой кислородного дутья, причем для 00 каждого канала пробоотбора отходящих газов величину соотношения масс смешиваемыос проб определяют по слеел дующей формуле 00 Z A(к) .. .(к..г)(к.А) М; после чего определяют искомые концентрации Coj (О.Г) С,(ог) С А. (or) Ссо(о.г) Ог (о.г) , и Сн2(о,г) - пробы отходящих газов в соответствии с вьфажением КА С ic -ИIP i-io-ri- -ntf +oj-l Г-(кл V М,.,/ (И.А+0,П

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано в автоматизированных система газового анализа для управления технологическими процессами вьшлавки стали на предприятиях черной металлургии, а именно для одновременного анализа кислородного дутья и отходящих газов, отбираемых от всех конверторов конверторного цеха Цель изобретения - повьшение быстродействия и расширение функцио нальных возможностей. На фиг.1 представлена блок-схема системы газового анализа на фиг.2 - временные диаграммы формирования расходов Q( («„й+о.г) анализируемой пробы на входе массспектрометра и массовые значения М02{к.),Мо2(м-.о.г) « ° выходов,. Схема содержит пробоотборники 1 и 2 отходящих газов, пробоотборник 3 кислородного дутья, клапаны 4 и 5, газовьй коммутатор 6, стабилизатор 7 давления, устройство 8 пробоподготовки, масс-спектрометр 9, микропроцессор 10, выход 11 системы газового анализа, а также объекты А исследования(листй отбора пробы из конверторов цеха). Принятые обозначения: Oj, N2 , Ar, СО, СО и Н , {i)(K.)(K.A) .r) .r) Мо.г).г) COjCo.r) .r) анализируемые компоненты и их концентрации в кислородном дутье и в рт ходящих газах; (к..А1 0(K..r} - .A+u.r значения массовых чисел анализируе мых компонентов в кислородном дуть и,отходящих газов, считываемых с выходов масс-спектрометра; к.(..)(к.А) ,r)-(.,,.o,,(o,r) экстремальные суммы значений выход ных сигналов масс-спектрометра; М .А Со.г) lAV,,,-I(5 коэффициент соотношения смешиваемых проб кислородного дутья и отходящи газов (х-М С . л 02(МГ V Аг к. f(K.A)(o.r) UK.Afo.-) 1tK где {02 )2.--н / L i(0.(K.ft+o,r)h у i(K4 К.А4-0,Г( рас 1етные вьфажения для определения концентраций в пробе кислородного дутья; расчетные вьфажения для определения концентраций компонентов в пробе отходящих газов. Входами системы газового анализа являются пробоотборники 1 и 2 отходящих газов, соединенные через места отбора проб с объектами А исследования - конвертора конверторного цеха, пробоотборник 3 кислородного дутья, соединенный с трубопроводом кислородного дутья. Выходы пробоотборников 1 и 2 отходящих газов через клапаны 4 и 5 газового коммутатора 6, а выход пробоотборника 3 кислородного дутья через стабилизатор 7 давления соединены общим газовым трактом 8, выход которого пробоподготовки 8, выход которого соединен с входом масс-спектрометра 9, выходы масс-спектрометра 9 соеди нены с входами микропроцессора 10, S8; 4 выход управления клапанами которого соединен с управляющим входом газового коммутатора 6, а информационный выход - с выходом 11 системы. Газовый коммутатор 6 предназначен для поочередного подключения пробоотборников 1 и 2 отходящих газов в общий газовый тракт системы; стабилизатор 7 давления предназначен для стабилизации расхода пробы кислородного дутья, постоянно подаваемой в общий газовый тракт; устройство 8 пробоподготовки предназначено для нормирования пробы по температуре и влажности; массспектрометр 9 выполняет роль первичных измерительных преобразователей: определяет значения масс 1о,{к,йГМм,{.А (к.й) компонентов 0(j,N,, и Аг, в пробе кислородного дутья (в паузу между подключениями одного из пробоотборников 1 и 2 вобщий газовый тракт) и суммарные значения масс А/ VIМ 02(к..г) N.(i.. Ah(K..r) (.г) (О.г) 1 СО. (о...г) {к.А + о,г1 (о.г) (компоненты СО, COj и Н в пробе кислородного дутья отсутствуют). Микропроцессор 10 осуществляет обработку информации, считываемой с выходов массспектрометра 9 (вычисление вьфажений 1-6), управляет работой газового коммутатора 6 и другими устройствами системы, Способ осуществляют следующим образом. Определяют концентрации CQ (к и 1 ) и Лг(к.А) компонентов пробы кислородного дутья, Из трубопровода кислородного дутья через пробоотборник 3, стабилизатор 7 давления, устройство 8 . пробоподготовки на вход масс-спектрометра 9 постоянно подают стабилизированную по расходу пробу кислоодного дутья, С выходов масс-спектрометра 9 в микропроцессор 10 считывают значения массовых чисел 2 () .A и lAr(K.Ai г-де в соответствии с выражениями (О и (4) пределяют искомые концентрации 0 (К.А) («.д) иСд( компоентов кислородного дутья.

Поочередно через клапаны 4 и 5 газового коммутатора 6 подключают пробоотборник 1 и 2 к общей газовой магистрали и для каждого из каналов определяют суммарные значения массовых чисел MO (.о,г-),..., Мц,к.й-ю,г) после чего в соответствии с вьгражением (3) вычисляют значение коэффициента k соотношения смешиваемых газовых проб, а затем по выражениям (5) и (6) - значения компонентов

С02 (о.г) )-- 1 Сн2 (о.г) отходящих газов

После проведения анализа по всем газовым трактам цикл опроса пробоотборников 1 и 2 повторяют и т.д.

В предлагаемой системе проба кислородного дутья выполняет также роль газа-носителя, на фоне которого определяют концентрации компонентов пробы отходящих газов, что возможно благодаря формированию пульсирующего потока, подаваемого

в масс-спектрометр 9. Это обстоятельство повьпиает быстродействие прохождения пробы отходящих газов через весь измерительньй тракт,кроме того, наличие в трубопроводе

кислородного дутья высоких давлений и скоростного напора позволяет исключить из комплекта системы побудители расхода, компрессоры и другие устройства для прокачки пробы, что

значительно упрощает систему в целом.

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить степень автоматизации всего конверторного цеха, облегчает централизованное управление газовым балансом цеха.