Enfoque industrial · Metalurgia y siderurgia

Soluciones de análisis de gases para metalurgia y siderurgia

Gases de salida del convertidor BOF, gas de tragante del alto horno, gas de coquería, chimeneas de sinterización y atmósferas de hornos de tratamiento térmico y recocido: CO / CO₂ / H₂ / O₂ / H₂S.

Compradores principales: Ingeniero de procesos (convertidor / alto horno) + ingeniero de seguridad + responsable ambiental de planta

7Desafíos
7Gases clave
6Productos recomendados
3Tecnologías
Panorama de la industria

Cómo abordan el análisis de gases los compradores de la industria metalúrgica y siderúrgica

La siderurgia y la metalurgia no ferrosa utilizan procesos de oxidación y reducción a alta temperatura, en los que la composición de los gases sirve tanto para controlar el proceso como para detectar riesgos críticos de seguridad. Los gases de salida del convertidor BOF, el gas de tragante del alto horno y el gas de coquería contienen CO / H₂ combustibles en concentraciones de %vol; las chimeneas de las plantas de sinterización y de los hornos de recalentamiento requieren CEMS para NOₓ / SO₂; y los colectores de suministro de gas para soldadura (C₂H₂) y las atmósferas de tratamiento térmico (con riesgo de presencia de H₂ y H₂S) completan las necesidades. GESHINE cubre estas aplicaciones con analizadores de proceso NDIR por infrarrojo, medición paramagnética de O₂, TDLAS in situ para H₂S y un producto TDLAS candidato para acetileno, destinado a aplicaciones de gas para soldadura y síntesis.

Desafíos de la industria

  • Seguimiento de la composición de CO / CO₂ / H₂ en los gases de salida del convertidor BOF durante la descarga: instrumento para rango de %vol, con respuesta rápida y tolerancia al polvo y al vapor de agua
  • Composición del gas de tragante del alto horno y del gas de coquería para gestionar el gasómetro y la mezcla de combustibles; suelen preferirse plataformas multigás
  • CEMS para NOₓ / SO₂ en las chimeneas de plantas de sinterización, hornos de recalentamiento y trenes de laminación
  • Atmósferas reductoras en hornos de tratamiento térmico y recocido (H₂ / N₂ / NH₃ craqueado): TCD o TDLAS según la sensibilidad requerida
  • Verificación de la pureza del acetileno en bancos de cilindros y colectores de gas para soldadura antes de liberar el gas para soldadura; los métodos UV / GFC no aplican, TDLAS es la tecnología de referencia
  • SO₂ / O₂ en chimeneas de fundiciones y tostadores de metales no ferrosos (cobre / zinc / aluminio)
  • Detección para seguridad industrial: monitoreo perimetral de CO, H₂ y H₂S alrededor de baterías de coque, plantas de sinterización y operaciones de manipulación de escoria
Mapa de monitoreo de gases

Gases clave para metalurgia y siderurgia

Seleccione un gas para consultar la familia de analizadores, las opciones tecnológicas y la guía de selección para ese objetivo de medición.

Especies objetivo

CO

Monóxido de carbono

Es el componente predominante de los gases de salida del convertidor BOF y una señal de la eficiencia de combustión del horno; lo habitual es usar NDIR para rango de %vol con muestreo tolerante al polvo.

Ver analizadores de CO / CO₂
Especies objetivo

CO₂

Dióxido de carbono

Indicador de la etapa de oxidación durante la soplada del convertidor BOF y del seguimiento de la composición del gas combustible; se mide junto con CO / H₂ en el mismo cabezal infrarrojo.

Ver analizadores de CO / CO₂
Especies objetivo

H₂

Hidrógeno

Composición de los hornos de recocido con atmósfera reductora, hidrógeno en el gas de tragante del alto horno y gas de coquería; TCD es la tecnología de referencia para medir concentraciones a granel en %vol.

Ver analizadores de hidrógeno
Especies objetivo

O₂

Oxígeno

Estequiometría de combustión del horno, verificación de inertización / purga y control de atmósferas críticas para la seguridad.

Ver analizadores de oxígeno
Especies objetivo

H₂S

Sulfuro de hidrógeno

Monitoreo de la eliminación de H₂S del gas de coquería y alarmas perimetrales de seguridad en ppm. GESHINE ofrece TDLAS in situ de trayectoria transversal a la chimenea; se menciona la tecnología electroquímica para alarmas de seguridad de menor costo.

Ver analizadores de H₂S
Especies objetivo

NH₃

Amoníaco

Componente NH₃ del gas de coquería: forma parte del par H₂S / NH₃ medido en el gas crudo de coquería antes de la desulfuración / eliminación del amoníaco. El infrarrojo cercano TDLAS cubre tanto el monitoreo del proceso como la verificación del rendimiento del lavador.

Ver analizadores de amoníaco
Especies objetivo

C₂H₂

Acetileno

Verificación de la pureza en bancos de cilindros y colectores de gas para soldadura antes de liberar el gas para las estaciones de corte / soldadura.

Ver analizadores de C₂H₂
Productos recomendados

Productos para aplicaciones de metalurgia y siderurgia

Analizadores seleccionados con frecuencia para aplicaciones de metalurgia y siderurgia, elegidos por los gases, las condiciones del proceso y los objetivos de cumplimiento normativo habituales en este sector.

ZS6200-CO/CO2 Analizador de proceso de CO/CO₂ZS6200-CO/CO2
NDIR (infrarrojo no dispersivo)

ZS6200-CO/CO2 Analizador de proceso de CO/CO₂

NDIR de doble canal para medir CO y CO₂ simultáneamente.

Por qué se recomienda

Analizador de proceso NDIR para CO / CO₂ en gases de salida del convertidor BOF y seguimiento de la eficiencia del horno.

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ZS8100-O2 Analizador de proceso de oxígenoZS8100-O2
Paramagnético / zirconia

ZS8100-O2 Analizador de proceso de oxígeno

Medición de O₂ paramagnética de alta exactitud para optimizar el proceso.

Por qué se recomienda

Medición de O₂ paramagnética / por zirconia en procesos para controlar la estequiometría de combustión y verificar la inertización.

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ZS6300-H2 Analizador de proceso de hidrógenoZS6300-H2
TCD (detector de conductividad térmica)

ZS6300-H2 Analizador de proceso de hidrógeno

Analizador de hidrógeno TCD por conductividad térmica para pureza de proceso a granel en %vol: reformadores de amoníaco / metanol, colectores de producto de separación de aire y gas de celda cloroalcalina.

Por qué se recomienda

Analizador de H₂ por conductividad térmica TCD para recocido en atmósferas reductoras y gas de tragante del alto horno.

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ZS8300-H2S Analizador de proceso de H₂SZS8300-H2S
TDLAS in situ de trayectoria transversal a la chimenea

ZS8300-H2S Analizador de proceso de H₂S

Analizador TDLAS in situ de trayectoria transversal a la chimenea para medir H₂S en gas de proceso; el rango de medición se configura según la aplicación.

Por qué se recomienda

Analizador TDLAS in situ de trayectoria transversal a la chimenea para monitorear H₂S en el gas de coquería.

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ZS8100-NH3 Analizador de proceso de amoníacoZS8100-NH3
TDLAS

Analizador de proceso de amoníaco

Analizador TDLAS de láser de diodo sintonizable para medir NH₃ a nivel de ppm en gas de proceso.

Por qué se recomienda

Analizador TDLAS de amoníaco para monitorear NH₃ en gas de coquería y verificar el rendimiento del lavador / sistema de eliminación del amoníaco.

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ZS8100-C2H2 Analizador de proceso de acetilenoZS8100-C2H2
TDLAS (espectroscopía de absorción láser de diodo sintonizable)

ZS8100-C2H2 Analizador de proceso de acetileno

Analizador TDLAS de acetileno con láser de diodo sintonizable para verificar la pureza del gas para soldadura, alimentación para síntesis química (VAM / 1,4-BDO) y flujos de trabajo de análisis de gases disueltos en aceite de transformadores por extracción.

Por qué se recomienda

Analizador TDLAS de acetileno para verificar la pureza en bancos de cilindros y colectores de gas para soldadura.

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Normas y cumplimiento normativo

Marco regulatorio para metalurgia y siderurgia

Normas que suelen regir las especificaciones de monitoreo en metalurgia y siderurgia. Los detalles de certificación de cada producto se indican en su página.

  • China GB 28663 — Norma de emisión para la industria siderúrgica
  • EU IED BAT — BREF para la producción de hierro y acero (2013)
  • EU IED BAT — BREF para las industrias de metales no ferrosos (2017)
  • OSHA 29 CFR 1910.253 — Soldadura y corte con oxígeno y gas combustible
  • NFPA 51 / NFPA 55 — Sistemas de oxígeno y gas combustible; gases comprimidos y fluidos criogénicos
  • US EPA 40 CFR Part 63 Subpart FFFFF — NESHAP para la fabricación integrada de hierro y acero
Casos de estudio

Experiencia en campo en metalurgia y siderurgia

Implementaciones y perfiles habituales de operaciones metalúrgicas y siderúrgicas.

Escenario representativo · Recuperación de gas del convertidor BOF

Convertidor de planta siderúrgica: conjunto de analizadores para recuperar gas CO / O₂

Conjunto representativo de analizadores de gas de proceso para una línea de recuperación de gas del convertidor BOF: seguimiento continuo de la composición de CO y O₂ que reduce el riesgo de explosión en el gasómetro por ingreso de O₂ insuficientemente medido y recupera el gas del convertidor que, de otro modo, se quemaría en la antorcha.

Desafío

Durante la soplada del convertidor, los gases de salida contienen una alta concentración de CO que la planta recupera como gas combustible. Si el monitoreo de la composición del gas se retrasa, no es posible seguir el ingreso de O₂ con suficiente exactitud para descartar el riesgo de explosión dentro del gasómetro. Como margen de seguridad, los operadores reducen anticipadamente el caudal de recuperación, lo que deja la eficiencia de recuperación de CO muy por debajo de su potencial y desperdicia una cantidad significativa de energía del gas combustible.

Solución

  • Instalación de analizadores de gas de proceso en puntos clave de la línea de recuperación de gas del convertidor: O₂ paramagnético / por zirconia (0–5 %) junto con CO por NDIR (0–100 %), para el seguimiento rápido y simultáneo de la composición durante el ciclo de soplada
  • Sonda de muestreo para alta temperatura diseñada para gases de salida del convertidor BOF, combinada con una purga automatizada de contrasoplado para manejar la elevada carga de polvo habitual en esos gases
  • Enclavamiento directo con el sistema de control de recuperación de gas: cuando el O₂ se aproxima al umbral de seguridad de 2 %, la ruta de recuperación se desvía automáticamente a la chimenea de la antorcha
  • Combinación con acondicionamiento de la muestra ZS-SCS en los puntos de extracción para el canal de referencia de calidad de laboratorio que verifica los analizadores primarios

Resultado

  • Un control más exacto del O₂ mantiene el margen de recuperación fuera de la zona de riesgo de explosión
  • La eficiencia de recuperación de CO aumenta considerablemente al seguir la composición de forma continua durante el ciclo de soplada
  • El gas recuperado del convertidor sustituye el combustible comprado y reduce el consumo de carbón equivalente de la planta
  • Intervalos de mantenimiento más largos y menores costos de operación y mantenimiento gracias al diseño de muestreo protegido por purga
  • La inversión en analizadores suele recuperarse rápidamente gracias al valor del gas recuperado
Categorías y tecnologías relacionadas

Enlaces a otras secciones del catálogo

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Servicios relacionados

¿Necesita asistencia de ingeniería para este proyecto?

Además de ayudarle a seleccionar analizadores, GESHINE brinda apoyo en el diseño del sistema, la entrega en sitio y el servicio durante todo el ciclo de vida de instalaciones como esta.

Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes sobre el análisis de gases en metalurgia y siderurgia

Preguntas que suelen surgir durante la adquisición y especificación de equipos para esta industria.

¿Por qué NDIR es la tecnología predeterminada para los gases de salida del convertidor BOF?

Los gases de salida del convertidor contienen CO / CO₂ / H₂ en rango de %vol, con llamas de hasta 1700 °C y una elevada carga de polvo. NDIR ofrece el rango dinámico adecuado con un cabezal óptico robusto; el sistema de muestreo tolerante al polvo es una solución probada, y los filtros multicanal permiten medir CO / CO₂ simultáneamente con un solo instrumento. TDLAS y FTIR ofrecen capacidades superiores a las requeridas para esta aplicación; NDIR convencional es la opción adecuada.

¿Cómo se monitorea el H₂S del gas de coquería sin interferencia cruzada de especies de azufre más pesadas?

El gas de coquería contiene H₂S, además de COS, CS₂, azufre orgánico e hidrocarburos aromáticos. TDLAS in situ de trayectoria transversal a la chimenea (clase ZS8300-H2S) mide directamente el H₂S a través del ducto de proceso, con alta selectividad frente a especies de azufre más pesadas e hidrocarburos, sin tren de muestreo extractivo ni consumibles. Los sensores electroquímicos de H₂S sirven para alarmas de seguridad de %-LEL a menor costo, pero su vida útil está limitada por la celda consumible. Para medir especies de azufre con calidad de proceso, se debe realizar por separado un análisis de azufre total.

¿El análisis de acetileno es una aplicación habitual en plantas siderúrgicas?

Sí, para verificar la pureza en bancos de cilindros y colectores de gas para soldadura antes de las estaciones de corte / soldadura. ZS8100-C2H2 es el analizador TDLAS de acetileno; comparte la arquitectura de acondicionamiento de la muestra con la familia HF / HCl y puede especificarse en el mismo patín.

¿Qué exactitud de medición de O₂ es habitual para controlar la combustión del horno?

La medición paramagnética de O₂ (clase ZS8100-O2) ofrece ±0.05 %vol en un rango de 0–25 %vol con T90 de 5 s, suficiente para el ajuste en lazo cerrado del quemador. La medición de O₂ por zirconia tiene un T90 más rápido y puede funcionar directamente en gases de combustión calientes y húmedos sin secador, pero con menor exactitud absoluta. La elección depende de si el lazo prioriza la exactitud (paramagnético) o la velocidad de respuesta (zirconia).

¿Qué análisis de gases necesita una planta siderúrgica o metalúrgica además del CEMS en chimeneas?

Además del CEMS reglamentario en chimeneas, una planta siderúrgica o metalúrgica integrada realiza varias mediciones de gases de proceso vinculadas directamente a los hornos: gas de tragante del alto horno (CO / CO₂ / H₂ para la eficiencia de reducción), gases de salida del convertidor BOF (CO para recuperación de energía y seguridad frente a explosiones), gas de coquería (H₂S, NH₃ y componentes caloríficos) y control de atmósferas reductoras en líneas de recocido. Las operaciones de fundición y fusión incorporan el monitoreo de O₂ y CO en la atmósfera del horno para controlar la calidad de la masa fundida y la seguridad de los trabajadores. Para cada matriz se selecciona una tecnología adecuada: NDIR para CO / CO₂, TCD para H₂, paramagnética / zirconia para O₂ y TDLAS in situ para H₂S. En plantas que también necesitan medir la composición del gas de gasificación o gas de carbón, esa medición se realiza en la línea de análisis de gas de síntesis.

¿No encuentra su escenario? Envíenos información sobre la planta, la aplicación y el marco regulatorio; el equipo de ingeniería de aplicaciones responderá en un plazo de 48 horas.

Defina el alcance de un proyecto de análisis de gases metalúrgicos

Comparta la etapa del proceso (convertidor BOF, alto horno, coquería, planta de sinterización, horno de recalentamiento, línea de recocido), la cobertura requerida de composición / seguridad / CEMS y las condiciones para el acondicionamiento de la muestra (temperatura, polvo, vapor de agua, especies corrosivas). Los ingenieros de aplicaciones de GESHINE definirán el alcance del conjunto de analizadores y del patín de muestreo en un plazo de 48 horas.

  • Tipo de planta y unidad de proceso (metalurgia y siderurgia)
  • Especies objetivo y rango de concentración
  • Marco regulatorio (consulte la lista de normas anterior)
  • CEMS frente a aplicación de proceso / seguridad
  • Condiciones para el acondicionamiento de la muestra (temperatura, polvo, punto de rocío, sustancias corrosivas)
  • Cantidad, cronograma del proyecto y socio de integración

Asesoría sobre aplicaciones de metalurgia y siderurgia

El equipo de ingeniería de aplicaciones definirá el alcance del conjunto de analizadores, el patín de muestreo y la ruta de certificación para su aplicación metalúrgica o siderúrgica.