提供了对具有测量单元(36)的过程燃烧分析仪(10)进行操作的方法(100)。该方法包括将测量单元暴露于燃烧过程的废气，在燃烧过程中，燃料(20)和氧气(18)在燃烧器(16)中结合而产生火焰。将测量单元加热(102)到高于燃料燃点的温度。当检测(108)到例如故障或者异常情形之类的情况时，将气体引导(110)到测试单元(36)，从而在检测到的情况存在时，形成测试单元(36)和未燃烧的燃料(20)之间的屏障。一旦情况消除，切断气流，并且提供过程燃烧气体测量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在现场过程分析仪中使用的火焰安全系统
技术介绍
工业过程产业主要依赖于包括一个或多个燃烧过程的能量源。这种燃烧过程包括熔炉(furnace )或锅炉(boiler)的操作，用于从燃烧产生能量，能量然后被用于过程(process)。在燃烧提供了相对低成本的能量的同时，其使用通常是受控的，并且寻求将燃烧效率最大化。相应地，过程管理产业的一个目标是通过将现有的熔炉和锅炉的燃烧效率最大化来降低温室气体的产生。通常使用现场(in situ)分析仪或者过程(in-process)分析仪来监控、优化和控制燃烧过程。典型地，这些分析仪使用被加热到相对高的温度并在熔炉或锅炉的燃烧区域的紧上方或附近操作的传感器。已知的分析仪，例如可以从俄亥俄州Solon市的Rosemount Analytical Inc.公司(一家爱默生过程管理公司)买到的、以商品名X-StreamO2Combustion Flue Gas Transmitter出售的分析仪,常常使用被加热到高于大约700摄氏度(1300华氏度)的温度的氧化锆氧化物。如果燃烧过程会经历火焰熄灭的情况，则原料燃料和空气可以接触到该传感器，传感器由于其已经升高的温度，可能变成点火源，具有促成爆炸的可能性。已知的分析仪一般使用烧结金属或者位于测量单元和过程燃烧气体之间的其他扩散器，以允许过程气体扩散到测量区域，同时最小化气流影响并降低测量单元污染。扩散器容易使得过程气体接触到已加热的测量单元自身，并且在过程燃烧气体被替换为可燃性气体时，产生爆炸。如果燃烧火焰熄灭并且燃料继续流出，该情况便可能发生。一些过程分析仪被认可用于危险区域操作。一些认可包括由加拿大标准协会(CSA)、工厂相互保险组织(FM)、防爆指令(ATEX)等提供的认可。典型地，危险区域认可的分析仪包括添加到扩散器的灭火器，该灭火器旨在用于熄灭或者以其他方式抑制在加热的测试单元的前端可能发生的爆炸，从而防止点燃锅炉或者燃烧区域中的较大的燃料量。这些灭火器已在过去经过了测试并被认可。然而，相信可以提高由这种灭火器所提供的安全。此外，灭火器的利用可能在一定程度上抑制了对测量单元的访问，从而增加了测量滞后。本领域最新的过程安全系统一般提供火焰扫描器，以向操作员告警和/或发送电信号，该电信号指示火焰已经熄灭并且原料燃料可能正在流动。全自动系统立即关闭燃料流动，而手动系统一般要求操作员的干预。在对过程燃烧器或者锅炉进行初始点火期间，其中燃料被引入到该燃烧器或者锅炉中，并且使用点火源来引燃(initiate)火焰，这期间也可能出现潜在的危险情况。在一些情况下，原料燃料可以到达氧气传感器(由其自身的加热器加热到700摄氏度的温度)，氧气传感器可能在计划的点火源之前提供点火源。这可以导致潜在的闪燃或者爆炸。典型地，或者在氧气传感器上使用灭火器，或者在锅炉或熔炉启动期间不给分析仪上电。不上电的分析仪是完全安全的，因为氧气传感器未被加热，并从而不能形成非计划的点火源。然而，由于在启动后的30-45分钟内分析仪是不起作用的，所以该分析仪在关键的燃烧启动阶段是不可用的。这可能浪费燃料，并导致过量的放射和低效率。因此，需要提供安全启动和故障情况操作二者、同时依然容易获得的分析仪系统。
技术实现思路
提供了对具有测量单元的过程燃烧分析仪进行操作的方法。该方法包括将测量单元暴露于燃烧过程的废气，在燃烧过程中，燃料和氧气在燃烧器中结合而产生火焰。测量单元被加热到高于燃料燃点的温度。当检测到异常或者故障情况时，将气体引导向测量单元，以在情况存在时，在测量单元和未燃烧的燃料之间形成气体屏障。一旦情况消除，切断气流，并且提供过程燃烧气体测量。附图说明图I是现场燃烧过程分析仪的概略视图，使用该现场燃烧过程分析仪，本专利技术的实施例特别有用。 图2是依照本专利技术的实施例的有用的过程分析氧气传感器的概略分解图。图3是依照本专利技术的实施例的现场燃烧过程分析仪的概略视图。图4a是在正常情况期间操作的探针组件的一部分的概略视图。图4b是在校准期间，探针组件的一部分的概略视图。图5是依照本专利技术的实施例的操作现场燃烧过程分析仪的方法的流程图。具体实施例方式本专利技术的实施例主要是在已加热的过程分析传感器和潜在可燃的或者有害的环境之间提供气体屏障。将一般地关于现场过程分析氧气分析仪来对本专利技术的实施例进行描述，然而本专利技术的实施例可应用于操作在有可能产生非计划的、针对可燃的或者爆炸性的材料的燃点的温度处的任何过程分析传感器。有利地，本专利技术的实施例可以允许传统的过程分析硬件通过新的方式进行操作，该新的方式降低或者最小化了未计划点火的可能性，同时还在一旦发起燃烧过程，就提供基本上立即的过程分析测量的好处。图I是依照现有技术的现场过程燃烧分析仪的概略视图。变送器10可以是任何适合的分析仪，包括以上列出的X-Stream O2 Combustion Flue Gas Transmitter。变送器10包括暴露在烟道(stack)或者烟洞(flue)内的探针组件12，并测量与在燃烧器16处发生的燃烧有关的至少一个参数。典型地，变送器10是氧气变送器，然而也可以是测量与燃烧过程有关的任何适合参数的任何设备。燃烧器16可操作地耦合到空气或氧气的源18以及可燃燃料的源20。为了控制燃烧过程，源18和20中的每一个优选地通过某种种类的阀门耦合到燃烧器，以向燃烧器16传送受控量的氧气和/或燃料。变送器10测量燃烧废气流中的氧气的量，并向燃烧控制器22提供氧气等级的指示。控制器控制阀门24、26之一，以提供闭环的燃烧控制。变送器10包括氧气传感器，该氧气传感器通常使用氧化锆氧化物传感器基底来提供指示废气中的氧气浓度、含量或者百分比的电信号。氧化锆氧化物传感器在大约700摄氏度的温度处工作，并因此变送器10在探针组件12内包含可操作地耦合到AC电源29的电加热器。AC电源29可以是110或220V的AC电源，其向探针组件12中的一个或多个电加热元件提供能量，以将氧化锆氧化物传感器基底加热到适合的温度。应该理解，如果燃烧器经历火焰熄灭的情况，原料燃料和空气分别继续从源20、18流出是可能的，这些材料会接触到热的氧化锆氧化物传感器，这可以提供非计划的点火源。为了解决火焰熄灭的情况，现有技术方法(包括图I中不出的)一般包括火焰扫描器28,火焰扫描器28被部署用于提供指示燃烧器16处存在火焰30的信号。该火焰扫描器信号已被提供以允许实现对火焰熄灭情况的适当反应。在过去，火焰扫描器信号被用来关闭燃料阀门和/或关闭分析仪的电源以对探针组件12内的加热器断电。在很多情况下，该电源关闭允许将氧化锆氧化物传感器快速冷却到低于燃料点火温度之下的温度，从而创建了安全环境。然而，当火焰30在燃烧器16处复燃时，分析仪加热器的供电恢复了，但是变送器10不能够提供燃烧氧气信息，直到到达氧化锆氧化物的工作温度为止。该到达工作温度的滞后典型地在10-45分钟的量级，在该滞后期间，关键的燃烧启动阶段可能正在浪费燃料和/或导致过量的放射以及低效率。图2是现场过程燃烧分析仪的概略视图，使用该现场过程燃烧分析仪，本专利技术的实施例特别有用。一般将探针组件12配置为容纳传感器核心组件30，包括临近金属保护圈34部署的扩散器32，金属保护圈34被本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.15 US 12/503,2751.一种对具有测量单元的过程燃烧分析仪进行操作的方法，所述方法包括 将所述测量单元暴露于燃烧过程的废气，在所述燃烧过程中，燃料和氧气在燃烧器中结合而产生火焰； 将所述测量单元加热到高于所述燃料的燃点之上的温度； 检测一种情况，并且当所述情况存在时，将吹扫气体引导到所述测量单元，以在所述测量单元与未燃烧的燃料之间形成气体屏障；以及 在所述情况消除时，切断所述吹扫气体的流，并提供过程燃烧气体测量。2.根据权利要求I所述的方法，其中，使用探针组件中靠近所述测量单元部署的加热元件对所述测量单元进行加热。3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述探针组件部署在烟道中。4.根据权利要求I所述的方法，其中，所述过程气体测量是过程氧气测量，以及，所述温度大约700摄氏度。5.根据权利要求I所述的方法，其中，检测一种情况还包括在所述情况期间降低加热器功率。6.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述情况消除时，基本上立即提供过程气体测量。7.根据权利要求I所述的方法，其中，所述情况是火焰熄灭的情况。8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述情况是手动备用选择情况。9.一种与过程气体变送器一起使用的安全系统，所述安全系统包括 电动-气动阀门，流控式插入在吹扫气体的源与过程气体变送器的校准气体入口之间；以及 输入，可操作地耦合到所述电动-气动阀门，以使得吹扫气体在检测到的情况期间流入到所述变送器中。10.根据权利要求9所述的安全系统，其中，所述电动-气动阀门具有正常打开状态和闭合状态，在所述正常打开状态下，吹扫气体源与所述过程气体变送器上的校准气体入口流控式耦合，在所述闭合...
【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·J·贝利，
申请(专利权)人：罗斯蒙德分析公司，
类型：发明
国别省市：
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