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西门子在线分析仪器在钢铁行业中的应用

1.引言

钢铁行业在我国的国民经济中，占有举足轻重的地位。作为全球制造业中心，中国的工业化发展的潜

力很大，经济的持续增长，会为钢铁行业的发展提供动力。而今，中国的钢铁行业正经历着兼并重组，淘

汰落后产能，优化产业布局，发展循环经济，实现节能减排的过程。钢铁行业健康稳步的发展，关系重大。

钢铁的冶炼过程实质上是原材料、燃料和成品的流转过程，在流转中伴随着大量气体产生，而在线检

测分析这些过程气体是冶金工业生产工艺优化控制、安全和环保监控必不可少的关键技术之一。西门子公

司是中国钢铁工业的合作伙伴，一直致力于推动中国钢铁工业自动化水平的不断提高。西门子分析仪器能

够应用于钢铁行业中的炼钢、炼铁及烧结等各个装置，对降低能源消耗、保证生产安全等起着十分重要的

作用，还对钢铁企业增大产能，提高产品质量有积极的效果。

2.分析仪简介

西门子分析仪器含盖了气体分析仪的各类产品，可以为客户提供各种各样的解决方案。西门子分析仪

器包括在线色谱分析仪、红外分析仪、氧分析仪、热导分析仪和激光分析仪等。

其中，MAXUMII在线色谱分析仪凭借其强大的功能，可以用于分析测量各种复杂样品中的各个气体组

分含量，比如高炉煤气中的CO、CO2、N2、H2，焦炉煤气中的CO、CO2、H2、CH4、O2、N2和微量H2S等。

再加上西门子强大的EZChrom色谱工作站软件，还可以用于实验室分析。

多组分非分光红外分析仪ULTRAMAT6/23通过分析被测气体对测量光束的吸收获得被测气体浓度，由

于其较宽的光源，可以同时测量CO、CO2、SO2等多个组分。OXYMAT6磁压氧分析仪则通过测量含氧混合

气的体积磁化率得到混合气中氧气的浓度，快速的响应时间使其能够用于安全控制和优化控制。

激光分析仪LDS6和SITRANSSL可以在线原位测量，实时获取数据。较低的维护成本，最低1s的响

应时间使其逐步代替部分传统分析仪，成为钢铁行业应用中的新宠。下一章节就具体介绍这些分析仪分别

在钢铁行业中各个装置的应用。

3.西门子分析仪在钢铁行业中的应用

3.1.炼铁中的应用

高炉冶炼是当今炼铁工艺中最主要的炼铁方法。时事检测出高炉煤气中各组分的含量可以及时反应出

炉内状况，指导高炉的操作，从而保证了高炉稳定顺利的运行，同时为提高产品质量、产量起着十分重要

的作用。

西门子MAXUMII色谱分析仪可以在线检测高炉煤气中N2、CO、CO、H2的含量，每一个周期自动向高

炉控制中心提供一组准确、可靠的高炉煤气中各组份的百分含量。通过计算CO2/(CO+CO2)的比值来判断

煤气利用率，控制焦煤比，一般在焦炭负荷不变的情况下比价降低，说明煤气利用率降低，预示着高炉转

凉；通过观察H2的含量判断风口中小套高压水及炉身冷却壁常压水是否漏水，如果H2值增加，说明存在

漏水，为防止爆炸，需尽快解决；通过对N2含量的检测，可推测出高炉的泄漏率。一般采样点选在重力除

尘器后，布袋除尘前的煤气水平管道上。由于西门子色谱分析仪拥有多检测器、并行色谱、无阀切换、电

子压力控制等诸多技术优势，提高了测量的响应时间，保证了测量数据的可靠性。还有，分析仪表可以帮

助测量热风炉出口的O2含量，优化高炉燃烧，提高产品质量。

另外，为了提高炼铁的经济性，降低成本，国内许多高炉采用喷烟煤或参喷烟煤完成炼铁工艺。由于

烟煤挥发性和可燃性比较高，在磨煤机磨煤时，进入过多的氧气易引起爆炸，所以在磨煤机前的热风管道

上以及磨煤机之后的布袋除尘器之后都要检测氧的含量，若氧含量过高，则要报警。在煤粉仓中，还要检

测CO的含量，当CO含量过高时，需要及时冲氮，防止事故发生。

在高炉喷煤的应用中，西门子的OXYMAT6磁压氧分析仪、ULTRAMAT6/23非分光红外分析仪LDS6和

SLTRANSSL激光分析仪都有很好的应用。其中，激光分析仪比起传统的抽取式的分析仪有他本身自有的优

势。首先，激光分析仪采用原位式安装，直接安装于工艺管道上，省去了采样探头、采样管线和预处理系

统。其次，激光分析仪维护起来非常简便，降低了维护费用。最后，激光分析仪的响应时间最低可达1秒，

为安全保护系统及时提供数据，可以胜任关键点的测量。值得一提的是，虽然激光分析仪有诸多优势，但

其不能完全代替传统的分析仪表。在一些测量点上，比如磨煤机出口，煤粉仓等，由于含尘量非常大，激

光的透光率会受到很大的影响，从而使得测量效果变差。这个时候