由高炉炼铁、氧气转炉炼钢、最后经轧机轧制组成的“长流程”是当今钢铁行业的主要生产流程,超过三分之二的钢材由长流程生产。铁矿石经高炉炼制形成铁水,在铁水中包含大量的碳和杂质(如硫、磷等),为了得到高质量的钢材,铁水必须经进一步处理,去除碳和杂质。氧气转炉(BOF)是普遍的炼钢设备,将铁水注入转炉,由水冷喷头向转炉内吹入高压氧气。吹入的氧与铁水中的碳经过氧化结合生成CO和CO2,并以炉气的形式与铁水脱离、排放。整个转炉炼钢的工艺流程约15 至20 分钟。炉气中的CO 和CO2 可以作为反映转炉工作状态的参数组,通过监测炉气中CO、CO2 的含量,可以提高转炉的工作效率。LDS6 的快速相应能够精确地确定整个工艺的结束时间,节约大量的氧气与能量,优化整个流程。
转炉气体中含有大量的CO,可以作为可燃煤气回收,此类高CO 气体的回收处理需特别注重防爆安全。测量快速、准确、无干扰是LDS6 原位式激光气体分析仪的特点之一,使用LDS6 监测转炉回收煤气中的氧含量可以增强安全性。
图2. 西门子分析仪在炼钢上的应用
3.2.2. 系统构成
LDS6 激光气体分析仪采用原位测量(in-situ)方式,无需采样与样气处理系统,直接在安装点完成分析。整个系统由中央处理单元、发射探头、接收探头与复合光缆组成。激光光源位于中央处理单元中,所发激光由光缆传至发射探头,激光穿过被测气体后被接收探头检测。检测信号传回中央处理单元进行处理、分析与显示。中央处理单元还承担人机工作界面和输入输出的功能。LDS6 的发射探头与接收探头直接安装于现场分析管线的两侧(见图3)。两者均采用模块化设计,绝大多数硬件可以互换。天铁转炉气体监测项目*采用两套LDS6 设备,分别在电除尘后监测转炉煤气中的CO、CO2,和O2。前者用于转炉工艺的优化与控制后者出于煤气回收安全目的。