摘 要：火电厂磨煤机中汇集的一氧化碳气体浓度过高会导致磨煤机燃烧或爆炸,实时检测磨煤机中CO浓度对安全生产至关重要。利用红外分析原理检测在制粉过程中快速产生的CO气体浓度，为操作人员提前报警，预防事故发生，保障生命和设备安全。
关键词：磨煤机；一氧化碳；红外分析；气体浓度
Research on CO Online Detection System of Coal Mill in Coal-fired Power Plant
Lei Ming-yang
（Shenhua?Guoneng?Ningxia?Coal?and?Electricity?CO.Ltd，Yinchuan，750011）
Abstract: Excessive concentration of carbon monoxide gas collected in coal mills of thermal power plants will lead to combustion or explosion of coal mills. Real-time detection of CO concentration in coal mills is of great importance to safe production. The infrared analysis principle is used to detect the concentration of CO gas rapidly generated in the pulverizing process, so as to give an alarm in advance for operators, prevent accidents and ensure the safety of life and equipment.
Key words: coal mill; carbon monoxide; infrared analysis;gas concentration
燃煤电厂磨煤机在磨煤粉过程中由于机器摩擦环境温度会升高,这个过程会产生CO气体,如果磨煤机中CO浓度过高,遇到高温或者机械摩擦的火花会燃烧甚至爆炸,因此实时检测CO浓度对于磨煤机安全连续地运行很重要。介绍了一种CO在线检测系统，检测在制粉过程中快速产生的CO气体浓度，为操作人员提前报警，预防事故发生，保障生命和设备安全。
1测量原理
当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律。设入射光是平行光,其强度为I0,出射光的强度为I,气体介质的厚度为L。当由气体介质中的分子数dN的吸收所造成的光强减弱为dI时,根据朗伯--比尔吸收定律: dI/I=-KdN，式中K为比例常数。经积分得:lnI=-KN+α(1) ， 式中:N为吸收气体介质的分子总数;α为积分常数。显然有N∝cl,c为气体浓度。则式(1)可写成: ?I=exp(α)exp(-KN)=exp(α)exp(-μcL)=I0exp(-μcL) ? ?(2)
式(2)表明,光强在气体介质中随浓度c及厚度L按指数规律衰减。吸收系数取决于气体特性,各种气体的吸收系数为μ互不相同。对同一气体,μ则随入射波长而变。为了分析特定组分，应该在传感器或红外光源前安装一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光片，使传感器的信号变化只反映被测气体浓度变化。
2系统结构
2.1采样系统
采用抽取式采样分析系统。采样探头抽取样气（煤粉与空气的混合物），通过采样管进入分析仪内的气体冷却器，进行冷却及干燥除尘，再通过二级微粒过滤器除去微小颗粒。采样探头应该安装在煤粉出口附近（磨煤机顶部）没有运动部件的区域。
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图1 采样探头
探头尾部连接一个三通球阀，正常采样时，球阀呈上下直通，采样气体直接进入气体分析室，当需要吹扫时，旋转气缸驱动球阀阀芯逆时针旋转90度，形成压缩空气向法兰侧的吹扫。同时堵塞至气体分析室的通道。气体冷却器采用高效双层帕尔贴制冷片对样气进行冷却，由独立温控仪控制冷却器温度在0~4℃之间，凝结的凝露由冷凝水收集器收集后，通过排凝蠕动泵定时排出。
2.2分析系统
将经过预处理后的样气送入气体分析室进行红外分析，专用NDIR模块将测量数据通过通讯方式传入PLC中，经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后,给出气体浓度测量值，以4~20mA电流信号输出。
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图2 CO分析仪
3系统特点
1、红外吸收法，不会出现电化学传感器的中毒现象；
2、免维护，连续监测；
3、一体化设计，测量头、测量区域及接收头合为一体；
4、带有高过滤效果的取样探头；
5、在线加热采样，避免腐蚀现象的发生。
4结束语
文中提出的CO在线检测系统，通过采样泵和制冷器持续不断地把样气抽入仪器内部，然后采用交替工作的两个传感器对样气进行分析，从而有效地延长传感器的寿命并提高此类精度。系统可以利用压缩空气周期性地对探头和采样管进行反吹清洗，防止其堵塞。系统具有诊断、设定、标定等工作模式，同时在运行中不断地自动进行自检、漂移修正以及故障检测，为维护人员减轻工作量同时，降低了维护成本。
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