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|■ 项目简介
“高炉炉顶煤气分析系统”科技攻关项目属冶金工业领域，连续检测出炉顶煤气中CO、CO2、CH4、H2、N2等的成分含量，向操作人员提供高炉（黑匣子）内部的真实冶炼状况，依据炉内各种气体成分参数的在线连续变化情况，分析冶炼状况，控制改善冶炼操作，从而达到实现优质高产、节能降耗、安全生产的目的。这是有冶炼史以来所有高炉操作人员的心愿。
因此，高炉炉顶煤气分析成为世界各国分析界存在的共性难题，其难点在于：在高炉炉顶高温、高压、多尘、含湿极端恶劣条件下取样，系统极易堵塞，（见照片）如何保证取样系统实现长期、稳定、在线连续运行是各国分析领域内攻关的目标。经过近十多年艰难开发，创造出具有自主知识产权的与国外常规取样系统不同的：以“多级过滤、分级俘获、就地排放”的对烟尘采取分散负荷，“各个击破”的思路；针对高炉烟气结垢成因的分析，我们独辟蹊径，变常规的“拌热处理法”为“水稀释处理法”；采用高分子材料过滤器，使结垢层易于粉碎排除。充分发挥DBE-BQ憋压吹扫的威力，使系统排除烟尘能力得到最大的发挥。采用上述措施后的“高炉炉顶煤气样气处理系统”就能确保长期、稳定、连续在线运行。
在武钢曾三次从国内外引进“高炉炉顶煤气分析系统”，均告失败。4＃高炉采用芬兰“高炉专家系统”并配套引进美国哥伧比亚公司分析系统。调试阶级阶段未完，引进的分析系统即告失败。我们以自己研发的分析系统取代后，成功配合从芬兰“高炉专家系统”工作已达八年之久，直至高炉大修拆除。
“高炉炉顶煤气分析”技术是“含尘烟气取样系统”发明专利在“工业炉窑气体分析领域”内的一项应用，它集样气处理、柜式分析、计算机总线、系统控制软件开发为一体，在多项重要技术指标上居世界领先水平，成为国内最先进、最可靠的“高炉炉顶煤气分析系统”。在冶金系统组织的“高炉专家系统”鉴定中，被誉为“目前国内首家真正实现连续在线运行的高炉炉顶煤气分析系统”。近年来系统日趋完善，因此，除在武钢高炉应用外，现已在国内首钢、湘钢、迁钢、天钢、承德、唐钢等钢厂的特大型高炉上推广应用，目前，外协技术开发：设备供货合同金额858.88万元，每座2000M3以上的大型高炉；其年经济效益均在2000万元/座以上。全国十多座高炉使用，其社会经济效益早已超过亿万元大关。武钢划归仪表的经济效益（按高炉实得效益的10%计算）为215万元。
2004年以来分别荣获：
2004年“武汉市第四届职工技协优秀创新成果一等奖”
2005年“第十五届全国职工发明展览会金奖”
2005年 中国仪器仪表学会颁发的：“中国仪器仪表发明奖”
2005年“湖北省十大工人发明奖”同时荣获“湖北省五一劳动奖章
2006年“武钢工人技术创新成果金奖”
2007年“第二届全国职工技协创新成果一等奖”
本系统也可在冶金、电力、化工、水泥、环保等工业窑上推广应用。
“转炉煤气回收分析系统”是“含尘烟气取样系统”发明专利早期开发的成熟技术（曾向发达国家实现技术“反转让”），多年使用，节能降耗效果极好，每座转炉年回收煤气的经济效益大于350万元。武钢已实现煤气回收20年，经济效益更是早已过亿。

|■ 技术特点
1．针对高炉炉顶煤气中烟尘量大，矿石、焦碳、石灰等烟尘经过常规的单级过滤系统，负荷太重，极易致堵的实际情况，我们应用“各个击破”原理，根据烟尘粒度大小不同的特点，确立了“分级过滤、分级俘获、就地处理”的以分担负荷，分散处理的多级防堵新思路。同时在样气处理的各个环节上采取了防尘、防水、防堵措施。
2．利用动力学原理设计了具有防尘、防水功能的取样探头。
3．“前置过滤装置”，防止取样气超长传输管路致堵。
4．针对高压、高温、多尘、高湿、大流量特点，在样气进入地面分析取样小室后，首先经过 “样气预处理装置”，采用多层串级式不锈钢过滤材料能保证烟气中的颗粒烟尘不能进入后面管路，它还具有承受大流量，耐温、吸水俘湿的能力，能使样气中绝大部分烟尘、水分在预处理装置中被俘获并就地排放出去，从而减轻后面精密过滤装置的负担。
5．采用了“水稀释处理法”，彻底解决了高炉烟尘块状结垢物中含有的石灰粉致堵的情况。同时系统具有强大的排水能力。
6．第三级“精密过滤器装置”中设计了精密过滤装置，可将剩余粉尘俘获并排放出去外。
7．对取样探头进行单独高压氮吹扫也是整个样气处理系统中的创新点之一，它也是系统长期、稳定工作的重要保证。
采用多级不锈钢过滤装置、高分子材料过滤器、精密陶瓷过滤器等组成的样气处理系统（简称DBE～SMLC防堵系统）其防堵能力达到了十分理想的效果，最新出厂的样气处理系统内的各级过滤装置全都实现了全封闭焊接，不需要也不允许拆卸更换，可保证长年使用，真正实现了免维护，其多项重要技术指标处于同行业的国际领先水平。
2．科学技术内容
3．与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较
4．应用情况

|■ 立项背景
实现炉气分析，改善冶炼操作，达到节能降耗、安全生产目的是自有高炉冶炼以来炼铁操作人员的共同期盼。武钢自80年代起曾三次从国内外引进“高炉炉顶煤气分析系统”用以实现对炉顶煤气中所含气体成份进行在线连续检测，结果均告失败。原因是样气处理技术不过关。高炉炉顶煤气样气处理是一个存在于分析界多年的世界性技术难题。自1991年开始武钢组织力量对“高炉取样防堵技术”进行探索性研究，经过几年努力，取得了阶段性成果。1994年武汉钢铁（集团）公司将“高炉炉顶煤气在线分析检测”定为重点科研攻关的课题，项目立项编号为:【94技～5】。自主开发的烟气处理系统在武钢5#高炉首次使用，与美国PERKINELMER质谱分析仪，组成的分析系统实现了炉顶煤气的在线连续检测，取得初步成功，样气处理系统的单线连续工作时间达二小时（国外仅为半小时）。自1994年投入运行，其间1995年武钢自主开发的“高炉炉顶煤气分析取样防系统”参加国际发明展，荣获“第44届布鲁塞尔尤里卡世界发明博览会” “尤里卡金奖”。刘渝兴同志荣获了“布鲁塞尔市长奖”。

|■ 科学技术内容
1998年武钢4＃高炉引进芬兰“高炉专家系统”，同时配套引进了美国哥伧比亚公司研制的红外分析检测系统，调试投运阶段尚未结束即宣告失败。公司又将4＃高炉炉顶煤气分析攻关任务交给我们。经在5#高炉基础上进一步改进后，研制出目前成功使用中的“双线、双表全自动高炉炉顶煤气分析系统”基本模式。系统的单线连续工作时间达八小时。比此前又有新的提高。

|■ 与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较
经过近几年对此套系统不断改进，特别是采用先进的PROFIBUS现场总线将系统的取样、反吹、分析、监控以及数据通讯有机地结合起来，使系统结构更为简洁、可靠。用户可通过高速工业以太网在远程上位机对整套分析系统进行监控与诊断；另外系统还采用系统总线，动态地实现了被测气体成份间相互干涉影响的自动补正。整套系统的结构功能、硬件配置、软件设计，前后经过十多年精心研制改进，实践证明其技术上：
1．取样系统防堵能力居国际同行领先水平；目前已达到出厂时，将所有的过滤装置一概封装焊死，过滤器不需要打开清洗更换，过滤装置既不需要也不允许拆卸打开，完全实现免维护。武钢4#高炉分析系统投运8年多直至拆除，除前置过滤装置清洗过一次外，其“预处”、“精处”过滤装置从未拆卸清洗过。如此防堵能力在分析界业内只有我们可以做到。
2．高炉炉顶取样系统，国外设计单线运行时间一般都在30分钟左右。而我们的单线连续在线工作时间可长达24小时，系统运行的平稳性，可靠性也居国际领先水平。
3．旁路加速，大流量取样，提高系统响应时间。因为系统排尘防堵能力强，我们设计的系统取样流量是常规系统流量的数佰倍，因此整个分析系统响应速度完全满足引进的“高炉专家系统”要求，得到芬兰专家的认可。芬兰专家的推荐，也是我们在与日本横河公司招标竞争中，能以高出其30%价位中标的原因之一。