Способ и система газового анализа конверторного производства

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А (S>>4 С 01 N 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП,ИЙ (21) 3702066/22-02 (22) 03. 01. 84 (46) 23.09 ° 85. Бюл. ¹ 35 (72) А.А.Дашковский, В.Ф. Микитченко, С.И. Рудковский и В.И. Шаповаленко (71) Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53) 543.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

I)(623148, кл. G 01 N 25/36, 1978.

Головченко П.Ф. и др. Автоматизированная система АСГА-М и ее применение в управлении конверторной плавкой. Сб. научных трудов

ВНИИАП. - Элементы, устройства и системы газового анализа, Киев, 1979, с. 8-12.

Патент Великобритании I)(1517257, кл. G 01 N 31/06.

Авторское свидетельство СССР

I) 675311, кл. С 01 0 13/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 756291, кл. С 01 N 31/08, 1980.

Патент CIIIA Ф 4022234, кл. С 05 Р 11/00 ° 1977.

Патент США В 3895642, кл. G 05 D 11/03, 1977.

Патент США У 3973579, кл. G 05 D 11/03, 1976.

Патент ФРГ В 2615106, кл. G 05 D 11/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1087325, кл. G 01 N 7/ОО, 1983. (54) СПОСОБ И СИСТЕМА ГАЗОВОГО АНА-

ЛИЗА КОНВЕРТОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА. (57) 1. Способ газового анализа конверторного производства, заключающийся в том, что периодически

„„SU„„1) 80758 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 считывают суммарные значения сигналов, пропорциональные суммарным массовым числам исследуемых компонентов, по значениям которых,-а также по вычисленной величине соотношения масс смешиваемых проб определяют искомые концентрации компонентов кислородного дутья и компонентов отходящих газов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных воэможностей, отбор отходящих газов осуществляют попеременно от каждого из конверторов конверторного цеха и смешивают ее с постоянно отбираемой и стабилизируемой по расходу пробой кислородного дутья, причем для каждого канала пробоотбора отходящих газов величину соотношения масс смешиваемых проб определяют по следующей формуле

Ем(,„, ..КУ. м(„„,р „- «. м („,« после чего определяют искомые концентрации СО Iî,,), С И („) С д: (о.г>>

Cgo(e r) СС0 (o.ã) 1 H Сн (о, > про бы отходящих газов в соответствии с выражением

:Е.м „„

«y«««g (« +«««.) y «(«д«« (к.д+ оЛ

1180758 трометра с пупьсирующим расходом. где к.д+ о,<1 ("; (o.г) лородном дутье, причем суммарную пробу газа подают в измерительную камеру масс-спексумма массовых чисел компонентов в пробе кислородного дутья, сумма масовых чисел компойентов в пробе кислородного дутья и отходящих газов: кислорода, азота, аргона, окиси и двуокиси углерода, водорода; концентрация 1-го компонента в отходящих газах; — концентрация 1-го

i (к.р+ о,Г) компонента в пробе кислородного дутья и отходящих газов;

G — концентрация i-ro

i (К,h) компонента в кис1

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано в автоматизированных системах газового анализа для управления технологическими процессами выплавки стапи на предприятиях черной металлургии, а именно для одновременного анализа кислородного дутья и отходящих газов, отбираемых от всех конверторов конверторного цеха.

Цель изобретения — повьппение быстродействия и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена блок-схема системы газового анализа, на фиг.2 — временные диаграммы формирования расходов Q (K ), Ч (и +о,-) анализируемой пробы на входе массспектрометра и массовые значения

Ng (к, ),М (1 „„с одного иэ его выходов,.

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, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что в систему газового анализа дополнительно введены газовые тракты отбора и подачи пробы отходящих газов, соединенные пробоотборником с каждым иэ конверторов конверторного цеха, выход пробоотборников кислородного дутья через стабилизатор давления и далее непосредственно, а выходы пробоотборников отходящих газов через газовый коммутатор соединены с входом устройства пробоподготовки, управляющий выход микропроцессора соединен с управляющим входом газового коммутатора.

2

Схема содержит пробоотборники 1 и 2 отходящих газов, пробоотборник

3 кислородного дутья, клапаны 4 и 5, газовый коммутатор 6, стабилизатор

7 давления, устройство 8 пробоподготовки, масс-спектрометр 9, микропроцессор 10, выход 11 системы газового анализа, а также объекты 4 исследования(листб отбора пробы из конверторов цеха).

Принятые обозначения:

Ог Nã Аг, СО, СО, и Нг

С,С,С ((ка) NZ(p) (кМ ,С „С,с

oZ(o ) (оr). (o,r) СС(о, )

С, С

cOz(o,r) Hz(o,r) анализируемые компоненты и их концентрации в кислородном дутье и в отходящих газах;

Л(... Й

Ог(к4) Аг (к,e) >

% ... М (}, (к.д+о,г) " Нг (к,4+ 0,<) М =М + +М (г ( (i0 ) 0 (..4+ой) " H (o, ) экстремальные суммы значений выходных сигналов масс-спектрометра, ;>» y„>» И, k- () (ог) (кв+ог) (к4) коэффициент соотношения смешиваемых проб кислородного дутья и отходящих газов;

0 (к.4} г г м„

Ц

Ак (k.4)

И)

Аг(к h) значения массовых чисел анализируемых компонентов в кислородном дутье и отходящих газов, считываемых с выходов масс-спектрометра; кд 02(4} А -(ap) 1! Яi!7 58 4 выход управления клапанами которого соединен с управляющим входом газового коммутатора 6, а информацHQH ный выход — с выходом 11 "истемы.

Газовый коммутатор 6 предназначен для поочередного подключения пробоотборников 1 и 2 отходящих газов в общий газовый тракт системы; стабилизатор 7 давления предназнаtO чен 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

M . -М

Q (y } N (4) H МА2(y 4) компоненгов О,, N и Аг(. ° в

- (к,4) 2(к 4) (к.4 ) пробе кислородного дутья (в паузу между подключениями одного из пробоотборников 1 и 2 в общий газовый тракт) и суммарные значения масс

25 уi Я,,}t)

0 (к.дрог) Я (к.4+0,r) Av(x.4+o.г) ! (к.Ь) i(o г) у

С +КС.

}(к.A+o ) 1 } К

ГДЕ { 0г 2 -Нг3 (6) л

}(к.4) )И

С =(i(o,г} i (к.p,+o, ) (к.в ог( расчетные выражения для определения концентраций в пробе кислородного дутья; расчетные выражения 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 Б кислородного дутья. Выходы пробоотборников 1 и 2 отходящих газов через клапаны 4 и 5 газового коммутатора 6, а выход пробоотборника 3 кислородного дутья через стабилиза тор 7 давления соединены общим газовым трактом 8, выход которого пробоподготовки 8, выход которого соединен с входом масс-спектрометра

9, выходы масс-спектрометра 9 соединены с входами микропроцессора 10, }, =я м =% рр (кд+о,p) СО (О.t ) 1 Щ (о,г+к.4) СО И )

2 2

У вЂ” AA Н (к д+ о г! — Н (О г) (компонен2 ты СО, СО, и Н, в пробе кислородного дутья отсутствуют). Микропроцессор 10 осуществляет обработку информации, считываемой с выходов массспектрометра 9 (вычисление выражений 1-6), управляет работой газового коммутатора 6 и другими устройствами системы.

40 Способ осуществляют следующим образом.

Определяют концентрации С

С, 02, (K 4) и C.A„(в) компонентов пробы кислородного дутья.

Из трубопровода кислородного дутья через пробоотборник 3, стабилизатор 7 давления, устройство 8 . пробоподготовки на вход масс-спектрометра 9 постоянно подают стабили50 зированную по расходу пробу кислородного дутья. С выходов масс-спектрометра 9 в микропроцессор 10 считывают значения массовых чисел

М M

02 (к д) i Nz (к д1 H )д (» „)

Ы соответствии с выражениями (1) и (4) опрецеляют искомые концентрации

С () (к.д) ) 2(4) и СЯ„(y 4 I компонентов кислородного дутья.

1180758

Я (к.д)

Я (кд+аг! ма (к }

Ма (КУ+аг) Я(КУ+а 7

Составитель Г. Демин

Техред О.Неце Корректор И. Эрдейи

Редактор Н. Пушненкова

Заказ 5913/41 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Поочередно через клапаны 4 и 5 газового коммутатора 6 подключают пробоотборник 1 и 2 к общей газовой магистрали и,цля каждого из каналов определяют суммарные значения массоgZ (k 4 +д,r }).-., МЦ2 (к(1+а г}) после чего в соответствии с выражением (3) вычисляют значение коэффициента К соотношения смешиваемых газовых проб, а затем по выражениям (5) и (6) — значения компонентов

СО2 (о,(.}1- i 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 повышает быстродействие прохождения пробы отходящих газов через весь измерительный тракт,кроме того, наличие в трубопроводе

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

15 значительно упрощает систему в целом.

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить степень автоматизации всего конверторного цеха, облегчает централизованное управле20 ние газовым балансом цеха.