上图是典型水泥熟料生产线的工艺流程，在此水泥生产工艺流程中有多处需要使用到气体分析技术来辅助生产提高生产效率和产品质量以及避免安全事故的发生。它们分别是在煤粉制备的煤粉仓以及窑尾烟室中的气体分析与监测。在不同环节，分析与监测的气体不同，目的也不同。  

我们将在文章第一部分介绍窑尾烟室中的气体分析与监测，第二部分介绍煤粉仓的气体分析与监测。

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窑尾烟室中的气体分析与监测

气体分析仪是通过在线连续提取、处理和分析窑尾烟室（或煤磨出口）中的氧气（O2）、一氧化碳(CO)、一氧化氮（NO）的百分含量，来实时监测水泥回转窑内的煅烧状况。

对窑尾烟室中的气体进行分析监测的意义  

因为水泥回转窑内的煅烧情况直接关系到水泥熟料的产量、质量、原燃料的消耗和综合成本。如果窑内煅烧温度过高或热工振荡过大，不仅会大量消耗燃煤，甚至还会损害窑衬；如果煅烧温度过低，就会造成熟料的夹生料，严重影响水泥熟料的质量。

一方面，窑尾烟室气体分析仪的合理使用，可以帮助中控操作人员实时了解窑内的煅烧状况和燃煤的完全燃烧状况，指导操作人员及时采取相应措施：如根据一氧化碳的含量，来实时调节窑头的喷煤量和送风量，以便使燃煤完全燃烧，获得最大限度的热效率，节省能源消耗；

另一方面，窑尾烟室气体分析仪还有利于中控操作人员对整个煅烧过程信息做出整体的了解和综合判断，从而指导下一步的操作，做到有的放矢。

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煤粉仓中的气体分析与监测

煤粉以其具有分散性、悬浮性、易燃性及便于运输等特点作为原料广泛地应用于电厂锅炉、水泥行业、新型煤粉工业锅炉等燃烧设备中。与原煤相比，煤粉粒径小、比表面积大，表面能高，具有一定的爆炸性。作为煤粉制备、储存和供给的重要设备的煤粉仓，如果防爆措施不到位，不仅影响设备的正常运行，还可能造成财产损失和人身伤亡，所以有必要认识煤粉爆炸机理，并对使其发生爆炸的因素予以控制，这其中就少不了对气体进行分析与监测。

煤粉特性及爆炸机理

煤粉是经过制粉系统机械破碎、筛分、干燥磨制后的燃料，是由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。煤粉的密度较小，新磨制的煤粉堆积密度仅为0.45~0.50t/m³。煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，在其表面可吸附大量的空气，因此它和空气结合在一起形成混合物，具有和流体一样的性质。煤粉爆炸是煤粉和助燃气体（氧气或空气）的快速化学反应。由于刚磨制的煤粉粒子带有极性相同的静电荷，具有吸附大量空气的能力，比表面积能量过大，处于一种不稳定状态。这样积存的煤粉受空气中氧的作用，容易氧化放出热量。当散热条件不好时，放出的热一时无法散开，促使温度急剧上升，引发周围气粉混合物爆燃，在短时间内即可导致煤粉的爆炸，最大的爆炸压力可达到0.250~0.313MPa。

影响煤粉爆炸的主要因素  

通过对煤粉特性及爆炸原理的分析，在分析大量数量的前提下，根据生产实践和试验研究，证明影响煤粉爆炸的主要因素有以下5点。

（1）煤粉的挥发分。一般来讲，挥发分越高、发热量越高、活性越高、活化能越低，越容易爆炸。挥发分Vdaf＜6.5%，煤粉几乎不爆炸，Vdaf＞25%时煤粉就容易发生自燃，爆炸的危险性增强。

（2）煤粉细度。煤粉越细，与空气接触面越大，爆炸性也越大。当煤粉粒度（煤粉等效直径）dp＞0.1mm时，煤粉几乎不爆炸，而当dp＜74μm时，爆炸的危险非常大。实践中常用细度来定量表示煤粉的大小，煤粉细度是表示煤粉中不同直径的颗粒所占的质量分数，通常是用标准筛进行筛分，用留在筛子上的剩余煤粉量与总煤粉量的百分比表示。

（3）煤粉浓度。煤粉和空气混合在一定浓度时，由于明火或煤粉沉积物自燃而引起爆炸。煤粉爆炸性随着它在空气中的浓度增大而变大，当浓度增加到一定限度时，爆炸性又开始减小。

（4）介质的含氧量。由于煤粉的自燃和爆炸均需要与氧气发生反应，所以介质的含氧量也是影响煤粉爆炸的一个因素。煤粉的爆炸有最低氧浓度的要求。悬浮在含氧量大的气体介质中的煤粉，可爆性大并且爆炸力强。

（5）混合物温度。煤粉空气混合物温度越高，爆炸的可能性越大。一般煤粉空气混合物不宜超过一定的温度。

煤粉的特性使得煤粉容易自燃甚至爆炸，这要求在煤粉生产和储运过程中做好防爆措施。煤粉仓一般设立在制粉系统和供粉系统中，是煤粉制备、储存和供给的重要设备。

在煤粉煤质一定的情况下，与煤粉仓自燃及爆炸相关的因素如下：煤粉仓设计与施工、煤粉仓日常维护和安全技术保障设施。针对此因素，可采取以下措施来预防和处理煤粉仓自燃事故的发生。

煤粉仓日常维护操作主要有以下注意事项。

（1）煤粉仓应定期降粉，清理积粉。

（2）注意煤粉仓的密封，防止空气从未关严部分漏进粉仓。

（3）规范定时巡查制度及实施情况，注意各处设备细节，及时发现险情，做好气体浓度及温度监控，当出现异常时及时采取措施进行处理。

安全技术保障设施

（1）惰性气体保护系统。煤粉在煤仓中放置的过程中会不断释放CO、CH4等可燃气体，为了防止可燃性气体积聚、避免浓度超标，可以采用惰性气体例如氮气作为保护气体，这样既可以不断稀释可燃气体的浓度，又能降低煤仓的氧含量。

（2）温度调节监控系统。煤粉仓要具备温度调节措施，防止温度骤变，保证煤粉仓在一定范围内的恒温状态。

（3）灭火系统。煤粉一旦发生自燃，要充分利用灭火装置。二氧化碳系统是常用的灭火装置：加压储存的二氧化碳呈液体状态，喷射出来气化时的体积增大约450倍，能及时充满粉仓，降低可燃气体和氧浓度，二氧化碳气化还可吸收大量热量，组织燃烧的蔓延。

（4）气体浓度分析监测系统。我公司自主研发的在线防爆气体分析系统可在线实时监测分析煤粉仓复杂工况下气体，包括CO、O₂、CO₂、H₂、CH₄、CnHm等气体浓度，含取样单元、预处理单元、分析单元、标定单元、控制单元等，也可以根据客户需求定制。针对多个煤粉仓共用一套分析系统，我公司拥有丰富的项目经验和行业案例。

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气体分析仪在水泥行业的应用

气体分析仪在水泥行业应用越来越广泛，它可以提高效益-通过优化燃烧过程、节约能源和原材料；控制品质-通过监控特殊限制值，控制成品质量；安全运行-防止火灾、爆炸；保护环境-监测废弃烟尘、防止排放超标，所以在生产中要针对实际应用的需要，考虑样品、干扰及应用条件，选择合适的气体分析仪器，才能得到准确的分析结果。

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我司产品

我司专 为水泥生产研发生产的 RL-602 型煤粉仓气体在线监测系统 /RL-602 型水泥窑过程成套分析系统，实时连续在线的监测工况现场设备 环境气体含量，为安全生产保驾护航。