一、項目背景與需求

在焦化生產(chǎn)過程中，電捕焦油器（簡稱“電捕焦"）是凈化煤氣的關(guān)鍵設(shè)備，其內(nèi)部為高壓電場環(huán)境。若煤氣中氧氣含量超標(biāo)，可能引發(fā)爆炸等安全事故，因此需對電捕焦入口及出口煤氣中的氧氣含量進行實時在線監(jiān)測。本方案旨在提供一套穩(wěn)定可靠的氧氣在線分析系統(tǒng)，實現(xiàn)氧氣濃度的連續(xù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)遠傳及超限報警功能，保障生產(chǎn)安全。

二、設(shè)計依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

· 《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》（GB 50028-2006）

· 《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB 50058-2014）

· 《工業(yè)自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50093-2013）

· 用戶提供的工藝參數(shù)及現(xiàn)場條件要求

三、系統(tǒng)組成與工作原理

（一）系統(tǒng)組成

本氧氣在線分析系統(tǒng)主要由以下部分組成：

1. 采樣預(yù)處理單元：包括采樣探頭、過濾器、冷卻器、除濕裝置、穩(wěn)壓閥等，用于對煤氣樣品進行凈化、降溫、除濕、穩(wěn)壓，確保進入分析儀的樣品符合檢測要求。

2. 氧氣分析儀主機：采用高精度順磁式或氧化鋯式氧氣傳感器，實現(xiàn)氧氣濃度的實時測量，具備數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置、報警輸出等功能。

3. 數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊接口（如RS485、4-20mA模擬量輸出），可將測量數(shù)據(jù)上傳至DCS或上位機系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

4. 輔助設(shè)備：如標(biāo)準(zhǔn)氣、校準(zhǔn)裝置、防爆箱體、電源等。

（二）工作原理

以氧化鋯式氧氣分析儀為例，其工作原理基于氧化鋯固體電解質(zhì)在高溫下的氧離子導(dǎo)電特性。當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時，會產(chǎn)生濃差電勢，通過測量該電勢值可計算出被測氣體中的氧氣濃度。系統(tǒng)通過采樣預(yù)處理單元將煤氣樣品處理后送入分析儀，傳感器將氧氣濃度轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)信號處理后顯示測量值，并通過通訊接口上傳數(shù)據(jù)。當(dāng)氧氣濃度超過設(shè)定閾值時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號。

四、技術(shù)參數(shù)

五、采樣點設(shè)置與安裝

（一）采樣點選擇

根據(jù)工藝要求，在電捕焦入口總管和出口總管上各設(shè)置1個采樣點，具體位置應(yīng)滿足以下條件：

· 代表性：位于管段流速穩(wěn)定、混合均勻的直管段，避開彎頭、閥門、三通等易產(chǎn)生渦流的部位，上游直管段長度不小于5倍管徑，下游不小于2倍管徑。

· 安全性：遠離高溫、高壓、腐蝕區(qū)域，便于安裝和維護。

· 操作便利性：采樣點應(yīng)設(shè)置在便于采樣探頭安裝、拆卸及日常維護的位置。

（二）安裝方式

1. 采樣探頭安裝：采用插入式安裝，探頭材質(zhì)選用316L不銹鋼，插入深度為管道直徑的1/3-1/2，確保采集到管中心混合均勻的氣體樣品。

2. 預(yù)處理單元安裝：就近安裝在采樣點附近，采用壁掛式或落地式安裝，外殼為防爆箱體，防護等級IP65。

3. 分析儀主機安裝：可安裝在控制室或現(xiàn)場防爆箱內(nèi)，環(huán)境應(yīng)清潔、干燥、無振動，避免陽光直射。

4. 管路連接：采樣管路采用不銹鋼材質(zhì)，管徑Φ8-10mm，盡量縮短管路長度，減少滯后時間；管路連接采用卡套式接頭，確保密封無泄漏。

六、系統(tǒng)功能

1. 實時監(jiān)測：連續(xù)測量煤氣中氧氣濃度，實時顯示測量值、時間等信息。

2. 數(shù)據(jù)存儲與查詢：具備歷史數(shù)據(jù)存儲功能，可存儲至少3個月的測量數(shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出。

3. 報警功能：可設(shè)置高、低報警閾值，當(dāng)氧氣濃度超時，發(fā)出聲光電報警，并輸出繼電器信號至DCS或聯(lián)鎖系統(tǒng)。

4. 遠程通訊：通過RS485或4-20mA信號與DCS系統(tǒng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳和遠程監(jiān)控。

5. 自診斷功能：具備傳感器故障、電源故障、采樣系統(tǒng)異常等自診斷功能，并顯示故障信息。

6. 校準(zhǔn)功能：支持手動校準(zhǔn)和自動校準(zhǔn)（可選），可使用標(biāo)準(zhǔn)氣進行零點和量程校準(zhǔn)。

七、 calibration與維護

（一）校準(zhǔn)

1. 零點校準(zhǔn)：使用高純氮氣（純度≥99.999%）作為零點氣，通入分析儀，待讀數(shù)穩(wěn)定后進行零點校準(zhǔn)。

2. 量程校準(zhǔn)：使用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氧氣（如2% O?）作為量程氣，通入分析儀，待讀數(shù)穩(wěn)定后進行量程校準(zhǔn)。

3. 校準(zhǔn)周期：建議每月進行一次校準(zhǔn)，若測量精度偏差較大，應(yīng)及時校準(zhǔn)。

（二）日常維護

· 過濾器清潔：每周檢查采樣過濾器，若濾芯堵塞或污染，應(yīng)及時清洗或更換。

· 管路檢查：每周檢查采樣管路是否泄漏、堵塞，確保氣路通暢。

· 傳感器維護：定期檢查傳感器狀態(tài)，氧化鋯傳感器需注意加熱絲和電極的老化情況，必要時更換傳感器。

· 儀表清潔：每月對分析儀外殼、顯示屏進行清潔，保持設(shè)備整潔。

· 數(shù)據(jù)備份：定期備份歷史數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失。

八、安全措施

· 系統(tǒng)所有設(shè)備均滿足防爆要求，安裝符合《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》。

· 采樣系統(tǒng)與工藝管道之間設(shè)置截止閥，便于設(shè)備檢修時隔離。

· 分析儀及預(yù)處理單元接地良好，接地電阻≤4Ω。

· 設(shè)置獨立的過載保護和漏電保護裝置。

· 操作人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作和維護。

九、供貨范圍