一、概述

在線分析儀器在化工生產(chǎn)中的地位越來越重要，在線分析儀器與DL1A電弧爐配套使用，能快速、準確地測定鋼、鐵、合金、有色金屬、水泥、礦石、催化劑及其它材料中碳、硫兩元素的含量。南京麒麟檢測設(shè)備是集光、機電、計算機、分析技術(shù)等于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，與計算機和電子天平聯(lián)機，可實現(xiàn)不定量稱樣，計算機控制分析過程、檢測數(shù)據(jù)歸檔統(tǒng)計以及曲線建立修改等功能，具有測量范圍寬、抗干擾能力強、功能齊全、操作簡便、分析結(jié)果準確可靠等優(yōu)點，是諸多行業(yè)測定碳、硫兩元素理想的分析設(shè)備。

目前，在裂解爐的燃燒控制方面一般采用氧化鎬分析儀進行裂解爐的煙道氣氧含量測量，同時裂解爐控制方案當中，一般會采用在線分析儀進行CO含量分析，以監(jiān)測裂解爐煙道氣中CO含量，從而實現(xiàn)裂解爐燃料燃燒狀況監(jiān)測，優(yōu)化裂解爐運行狀況，制裂解爐的燃燒過程，判斷燃料的利用率，爐子的熱效率，提高燃料燃燒效率，消除燃料浪費和熱量損失，進而提高燃料利用效率，同時達到節(jié)能環(huán)保的目的。

二、裂解爐煙道氣應(yīng)用的特點

乙烯裂解爐分為對流段和輻射段。一般地說，對流段作用是回收煙氣余熱，用來預熱并汽化原料油，并將原料油和稀釋蒸汽過熱至物料的橫跨溫度，剩余的熱量用來過熱超高壓蒸汽和預熱鍋爐給水。在原料預熱汽化過程中，注入稀釋蒸汽，以降低原料油的汽化溫度，防止原料油在汽化過程中焦化。裂解爐對流段每一組盤管主要由換熱爐管（光管或翅片管）通過回彎頭組焊而成，端管板和中間管板支持起爐管，有些盤管的進出口通過集箱匯集到一起。每一組盤管的四周再組對上爐墻，則構(gòu)成一個模塊。

乙烯裂解爐要根據(jù)工藝特點定制的。目前我們國內(nèi)的乙烯裝置工藝包多是買國外的先進工藝技術(shù)專利，裂解爐根據(jù)工藝設(shè)計由設(shè)計方指定的幾個廠家進行投標產(chǎn)生。

裂解爐是乙烯裝置的能耗大戶，其能耗占裝置總能耗的50%-60%.降低裂解爐的能耗是降低乙烯生產(chǎn)成本的重要途徑之一。隨著能源價格的不斷上漲，國內(nèi)外相關(guān)部門均加強了裂解爐節(jié)能措施的研究。裂解爐的能耗在很大程度上取決于裂解爐系統(tǒng)本身的設(shè)計和操作水平，近年來，裂解爐技術(shù)向高溫、短停留時間、大型化和長運轉(zhuǎn)周期方向發(fā)展。通過改善裂解選擇性、提高裂解爐熱效率、改善高溫裂解氣熱量回收、延長運轉(zhuǎn)周期和實施新型節(jié)能技術(shù)等措施，可使裂解爐能耗顯著下降。

裂解爐的燃料一般為燃料油和裝置產(chǎn)生的可燃燒廢氣，由于燃料清潔，燃燒后煙氣的狀況較為理想，工作溫度一般在120到170攝氏度之間，除氮氣外主要成分是氮氣燃料燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和水，少量的氧氣等除含有少量的顆粒外無其它雜質(zhì)，是一種較為理想且便于測量的工況，一般情況下設(shè)計單位會選擇紅外分析儀抽取煙道氣樣品進行取樣分析測量。

我廠裂解爐裝置目前采用了一臺西門子的LDS6激光分析儀對單臺裂解爐進行煙道氣中的CO含量進行原位分析測量，從而實現(xiàn)對裂解爐燃燒狀況的連續(xù)監(jiān)控，運行以來一直工作正常。

激光氣體分析儀采用的是原位式（或稱直插式）測量技術(shù)，在被測工藝管線上直接進行測量。與傳統(tǒng)的抽取式氣體分析不同，原位式分析并不需采樣管路抽取、輸送樣氣，更無需對樣品進行預處理。這樣，激光分析儀的基本配置較抽取式分析儀簡化了許多，西門子公司的LDS6激光氣體分析儀系統(tǒng)（如圖1所示）分為中央處理單元、發(fā)射探頭、接收探頭、信號光纜及附件。

根據(jù)吉林的氣候條件，在原有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上，廠家另提供保溫箱用于冬季對探頭加熱、保溫（見圖2和圖3）。

圖1:LDS6激光氣體分析儀系統(tǒng)示意

由于激光氣體分析儀無需采樣裝置、樣品輸送管線和樣品預處理系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，直接在待測點完成測量，無需樣品采集、輸送及預處理，盡可能地縮短響應(yīng)時間。

傳統(tǒng)的抽取式氣體分析儀應(yīng)用時需要了解待測介質(zhì)的組成，考慮各成分之間可能存在的相互干擾，以此判斷與選擇適合的分析儀種類。激光氣體分析儀發(fā)出的激光波長被調(diào)制精確等于某種特定氣體的吸收線，所發(fā)的單色激光只被掃描光譜范圍內(nèi)具有特定吸收譜線的特定成分有選擇地吸收，測量過程中沒有任何交叉干擾。激光分析儀的吸收譜線也可被稱為"單線吸收譜".

激光分析儀發(fā)射探頭所發(fā)寬束激光穿過待測煙道，信號經(jīng)接收探頭獲取，整個光束所穿過的氣體均參與了分析，進行"線"采樣，可最大限度反映整個煙道內(nèi)CO的真實含量。

圖2：現(xiàn)場安裝的LDS6激光氣體分析儀探頭

圖3:LDS6激光氣體分析儀探頭保溫箱

三、分析儀器選用探討

目前對于裂解爐煙道氣這樣的較為清潔的樣品的連續(xù)取樣樣分析的技術(shù)已經(jīng)十分成熟可靠，應(yīng)用也十分廣泛。但是相對于原位分析來說它的缺點也同樣明顯。

首先，連續(xù)取樣分析的實時性受到多方面因素的影響，系統(tǒng)滯后較大，并且由于樣品輸送管道一直工作在負壓條件下，存在樣品管道泄漏樣品收到外界干擾的的可能，樣品滯后也是連續(xù)采樣分析的固有特點之一，并且其滯后時間受到樣品壓力、溫度、流量等多方面因素的影響并不穩(wěn)定，從而對實時采集樣品數(shù)據(jù)的準確性和精確控制造成不良影響。

其次，連續(xù)取樣分析的樣品典型性受到多方面因素的影響，由于連續(xù)采樣系統(tǒng)只是對系統(tǒng)的單一位置進行單點連續(xù)取樣，雖然在取樣的選擇上可以是理論上的理想點，但畢竟現(xiàn)場工況千變?nèi)f化，單點的樣品與現(xiàn)場實際介質(zhì)還是會產(chǎn)生很大的差別影響分析結(jié)果的準確性和客觀性；并且，樣品在采樣和傳輸?shù)倪^程當中還可能由于外部條件的變化而產(chǎn)生變化，有時這種變化會對樣品的組成成和含量產(chǎn)生明顯的影響，從而影響測量的準確性。

同時，較長的樣品傳輸管線也會引發(fā)故障，由于裂解爐在運行過程中需要定期進行清焦作業(yè)，此時一部分焦粒會由于采樣系統(tǒng)的抽吸作用進入到采樣和輸送管道當中并可能在停留在管道中的某些位置，進而發(fā)生管道堵塞，引發(fā)故障；當這些水進入煙道樣品管線當中時，如果管道沒有良好的保溫伴熱就會凝結(jié)成液態(tài)水，或者與管道內(nèi)的焦粒和其他雜質(zhì)混合堵塞管道，或者直接影響儀表測量，甚至損壞儀表。

除此之外，連續(xù)采樣分析的樣品預處理系統(tǒng)的安裝與維護費用也是一筆很大的投入，以乙烯裝置的工況為例，如在該點采用連續(xù)取樣紅外分析系統(tǒng)，系統(tǒng)中必然設(shè)置用于樣品抽吸的抽吸泵并要鋪設(shè)從爐頂煙道取樣點到分析間的帶有伴熱和保溫的樣品管線等預處理設(shè)施，伴熱系統(tǒng)消耗和其他的設(shè)備故障無法避免，會對人員維護和設(shè)備后續(xù)投入提出較高要求，產(chǎn)生較大后續(xù)費用，而采用激光分析儀的系統(tǒng)基本由于沒有采樣系統(tǒng)和可動部件所所需得備件和消耗物料極少，人員維護和檢修內(nèi)容極少，所以其投資基本上可以一次完成，后續(xù)的成本有較大的優(yōu)勢。