1问题的提出
氧化铝焙烧窑自投产以来，窑尾排烟机爆炸事故屡屡频发，给企业生产带来严重影响。以重油为燃料的氧化铝焙烧窑，在运行中当供风不足时，燃烧不完全产生的可燃性气体会随烟气一起排入窑尾，当其达到一定数量时遇到火种即会发生爆炸。下表是焙烧窑窑尾气体成分的随机测定数据，可见一氧化碳浓度较高。因此，以窑尾气体中一氧化碳为检测对象是合适的。焙烧窑窑尾气体成分的随机测定数据见表1。
2 测定方法
2.1 采样点的确定
采样点可选择两处∶一是排烟机进口附近，二是焙烧窑窑筒尾部（距密封圈1.0m处）。选择后者可以排除从窑尾至排烟机的漏风，一氧化碳浓度高，检测容易，同时还可以更准确地反映出燃料燃烧情况。
2.2测定方法的选择
一氧化碳浓度测定方法有∶奥氏气体分析仪吸收法、气相色谱法、红外分析法和化学分析法等。本案例选择红外分析法。因为这种方法能自动、连续地进行工作，而且可靠性和稳定性较好。
2.3 窑尾气体的特征和仪器的选择
窑尾烟气具有如下特征∶①高温，烟气温度可达450℃；②高粉尘，此处含尘量高达1000g/Nm³，且尘粒较细；③高水分，烟气水分为45%（露点60℃）；④高负压，采样点处负压达400mmH2O。这就给气体采样、分析等工作带来很大困难。仅有一台好的分析仪器，而没有一套可靠的烟气处理系统，实际上是不能完成烟气中一氧化碳连续分析任务的。为此，本案例选用天禹智控TY-6000系列红外气体分析仪。
根据窑尾烟气特征、仪表性能，设计了一套一氧化碳在线检测系统。该系统由一台红外气体分析仪，可编程序控制器及一套取样系统组成。测定流程如图1 所示。
采样过滤探头安装在焙烧窑窑尾处专门敷设的取样管道上。启动泵6，样气从采样点取出，先经过滤探头1滤去其中之粉尘，再经凝水器4进行一次除水后，大部分样气通过旁路排放掉，只有少量气样送至后级进行测量用。电子除湿器17对被测气样进行二次除水，再经干燥器18、19干燥，这样就基本上排除了样气中的水分。然后样气经四通切换阀9、流量计11送至一氧化碳分析仪12进行分析。分析结果传送到窑前记录仪显示。为操作者提供信息。
1—取样滤头；2—气动球阀 PB1（常开）；3—气动球阀PB2（常闭）；4—凝水器；5—电磁阀SV2（两位三通）；6—取样泵M1；7—电磁阀SV3（常闭）；8—流量计τV1；9—四通切换阀；10—电磁阀SV5；11—流量计 τV2；12—CO分析器；13—电磁阀SV1；14—储水器1；15—电磁阀SV4;16—储水器2；17—电子除湿器；18—干燥器1；19—干燥器2；20—电磁阀SV6
整套系统的控制部分是一台可编程序控制器，具有如下功能∶①整套系统的顺序控制；②自动反吹；③自动排水；④手动/自动；⑤报警信号处理。
3 检测系统的运行
为了适应窑尾气含水量大、粉尘高等特点，本案例对原仪器进行相应改进，以便提高整套系统的自动化程度和样气分析的可靠性。
3.1 采样过滤头位置的调整
采样过滤探头通过套筒装在专门敷设的窑尾排烟管上。原设计采样探头装在套筒内，不插入排烟管，如图2（A）所示。探头所处位置温度较低，样气水分在探头周围凝结，使落在探头上的粉尘变湿，造成反吹困难，其结果套管内积满湿粉尘，致使采样探头严重堵塞，阻碍系统正常运行。为此，将采样探头伸入排烟管内10cm，如图2（B）所示。这样落在探头上的粉尘会因高温气流作用快速烘干，易被反吹空气吹落，从而保证了采样探头畅通，延长了探头使用寿命。
3.2 空气反吹装置位置的调整
原设计中，压缩空气经分析仪器机柜，通过采样管反吹至采样探头。由于其行程长，且采样气管内烟气温度降低而存有凝结水，造成反吹压力不足和探头变湿，易使采样探头堵死。为此，将空气反吹装置移至窑尾附近，从另一管路反吹至探头，从而缩短了反吹距离，保证了足够的风压，对保护探头亦起到了十分明显的效果。
3.3 反吹空气的净化
由于采用系统压缩空气为反吹气体，其中含有微量悬浮油分，这些油分吹入探头内遇高温形成炭黑微粒，在反吹压力下渗入探头微孔，造成探头堵塞。为消除该现象，我们在压缩空气输送管线上安装两个除油缸，获得了较好的效果。
3.4 改编执行程序
为了适应采样点工作状况，进一步提高分析的可靠性，延长某些部件使用周期，对原有执行程序进行了改编，更合理地安排采样、排放冷凝水、反吹探头、停留等各段时间。在及时反映烟气中一氧化碳浓度前提下，适当增加反吹次数，以延长探头使用寿命。改编后执行程序如下∶
3.5 采样探头的选择
本系统在运行过程中共使用了两类过滤探头。一类是不锈钢材质，该类探头按与固定环的连接方式不同又分为固定粘接式和固定焊接式两种；另一类是陶瓷材质。实践证明，粘接式不锈钢探头在高温下易使粘结剂失效，造成探头与固定环脱离，降低其使用寿命，而陶瓷探头在受热不均时易破损。故在寻求到更好的材质之前采用焊接式不锈钢探头为宜。
4 结 论
工业实践证明∶氧化铝焙烧窑窑尾烟气中一氧化碳浓度在线检测是可行的。采用本设计系统可以准确、及时测出烟气中一氧化碳浓度值，做到提前预报。
