摘 要: 闡述了焦化廠干熄焦工藝中對(duì)循環(huán)氣體進(jìn)行在線分析的重要性。介紹了標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)系統(tǒng)組成及應(yīng)用中出現(xiàn)的故障原因和處理方法。改進(jìn)后，循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)正常在線檢測(cè)，可以有效地滿足干熄焦循環(huán)氣體在線濃度檢測(cè)應(yīng)用的要求。

    前言
    在干熄焦工藝中，惰性氣體大多采用 N2，隨著循環(huán)過程的進(jìn)行，循環(huán)氣體中的 H2 和 CO 成分逐漸增多，并很快形成了由 H2、CO 等組成的爆炸性氣體。正常生產(chǎn)時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)中的 O2 含量較低，不會(huì)引起爆炸，但當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)泄漏點(diǎn)或是在循環(huán)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有空氣進(jìn)入就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)循環(huán)氣體中 O2、CO、H2、CO2 的濃度，對(duì)保證干熄焦工藝安全生產(chǎn)有重大意義。干熄焦系統(tǒng)循環(huán)氣體中 H2、CO、CO2、O2 等微量氣體的含量是通過標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)的，故循環(huán)氣體成分分析與操作控制是保證干熄爐安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

    1 干熄焦系統(tǒng)循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)系統(tǒng)組成及工作流程
    1． 1 標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的組成
    整套標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)由磁力機(jī)械式順磁氧分析儀、紅外式一氧化碳/二氧化碳分析儀、熱導(dǎo)式氫分析儀、采樣蒸汽引射器、水噴射裝置、氣水分離器、旋風(fēng)冷卻器、過濾器、浮子流量計(jì)、控制單元等組成，其中熱導(dǎo) 式 氫 分 析 儀 采 用 英 國 SEＲVOMEX 公 司K1550Ｒ 型 H2 分析儀，順磁氧分析儀采用英國 SEＲ- VOMEX 公司 2200 型 O2 分析儀，紅外式一氧化碳/二氧化碳分析儀采用英國 SEＲVOMEX 公司2550 型 CO/CO2分析儀; 采樣蒸汽引射器、水噴射裝置是樣氣預(yù)處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。

    1． 2 標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)工作流程
    標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)用樣氣從干熄爐入口處采集，采樣氣時(shí)，蒸汽通過探頭蒸汽引射器的文丘里噴嘴形成文丘里效應(yīng)，在文丘里噴嘴( 一級(jí)引射器) 處形成負(fù)壓抽取氣樣，樣氣和蒸汽的混合氣經(jīng)過取樣管線進(jìn)入分析柜，通過水噴射裝置( 二級(jí)引射器) 二次增壓及與冷卻水混合、凈化、降溫后，從上部進(jìn)入氣水分離器，除去氣樣雜質(zhì)和水分，進(jìn)行氣水分離后再進(jìn)入旋風(fēng)冷卻器，用壓縮空氣冷卻至 10 ～ 15 ℃進(jìn)入自動(dòng)排凝器中，非常后通過過濾器過濾后分 3 路分別進(jìn)入H2 表、O2 表、CO/CO2 表中進(jìn)行樣氣分析，系統(tǒng)的工藝流程如圖 1 所示。

    2 分析儀在干熄焦工藝的應(yīng)用
    2． 1 應(yīng)用中遇到的問題
    干熄焦循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)在使用過程主要有以下問題: 1) 無法自動(dòng)排污; 2) 取樣管路易堵塞; 3) 尾氣排放管積水; 4) 冷卻水溫度過高。

    2． 2 主要問題的原因及造成的后果
    1) 引射用的蒸汽含水量大，管道上疏水裝置失效，樣氣管路易積水。不嚴(yán)重時(shí)，造成引射器吸力不夠，影響分析系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間; 嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致管道內(nèi)蒸汽不流通，非常終造成整個(gè)樣氣管路積滿水堵塞，分析系統(tǒng)無法正常工作。

    2) 采樣蒸汽引射器噴嘴經(jīng)常被焦粉堵塞; 另 外，引射用蒸汽溫度壓力低、水分大，造成樣氣中焦粉與蒸汽混合，在管內(nèi)沉積，堵塞管路。原分析儀預(yù)處理系統(tǒng)沒有吹掃裝置，沒法定期對(duì)取樣管路進(jìn)行吹掃，探頭經(jīng)過一段時(shí)間的工作后，容易在未端積聚焦油、粉塵等雜質(zhì)，造成堵塞。每月樣氣管路堵塞次數(shù)在 2 次及以上。此時(shí)，在水噴射泵的抽引下，管路的負(fù)壓增加，必將增加外部空氣泄漏進(jìn)樣氣管路的機(jī)率。直接影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性，導(dǎo)致生產(chǎn)的不穩(wěn)定。

    3) 原分析儀的尾氣排放管是向上延伸排放的，排放口高于儀表柜的尾氣出口，而排放管道與儀表柜內(nèi)的樣氣管道又存在較大的溫度差，樣氣中的水分容易在此凝結(jié)析出。月平均積水不少于 1 次。當(dāng)分析儀系統(tǒng)中有某個(gè)表停運(yùn)或由于堵塞而樣氣不通時(shí)，此處的水會(huì)倒流進(jìn)分析儀的測(cè)量模塊進(jìn)而造成測(cè)量模塊的損壞。

    4) 通過對(duì)每周冷卻用除鹽水溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，冷卻用除鹽水平均溫度均在 40 ℃ 左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 20 ℃的標(biāo)準(zhǔn)。冷卻水溫度高容易導(dǎo)致冷卻水過濾網(wǎng)變形失效，使得冷卻水中的雜質(zhì)容易在水引射泵的節(jié)流件聚積堵塞，造成冷卻水量減少，冷卻效果大大降低。導(dǎo)致部分水汽隨樣氣進(jìn)入后級(jí)的凈化裝置，污染末級(jí)過濾器。

    2． 3 改造措施
    1) 增設(shè)樣氣排水裝置
    在蒸汽引射器后面加裝一個(gè)水汽分離器，如圖2，樣氣蒸汽混合汽中的大部分水分在此分離并由下方疏水閥自動(dòng)排出，氣體由上方流出，效果是減少樣氣的含水量。

    2) 增設(shè)在線吹掃裝置
    如圖 3，在水氣分離器的出氣口和排水口各加裝一個(gè)閥門，當(dāng)要對(duì)探頭進(jìn)行吹掃時(shí)，關(guān)閉這兩個(gè)閥門，拆除蒸汽引射器內(nèi)的節(jié)流件，即可利用過熱蒸汽對(duì)探頭進(jìn)行充分的吹掃。另外，在進(jìn)儀表前的樣氣管道上加裝一個(gè)手動(dòng)排污裝置，可在儀表檢修后重啟時(shí)快速排水，也可用于輔助判斷樣氣管路是否堵塞。還可作為吹掃管道時(shí)的出氣口，免除吹掃時(shí)拆卸管道的麻煩。

    通過增設(shè)在線吹掃裝置后，維護(hù)人員通過開關(guān)相應(yīng)的閥門，很方便地利用蒸汽吹掃取樣探頭及樣氣管路。

    3) 增設(shè)尾氣排水裝置
    在儀表柜旁增設(shè)尾氣排水裝置． 如圖 4 所示，在尾氣排放管的低處加裝一個(gè)沉降器和排污閥，當(dāng)此處有水產(chǎn)生時(shí)，由于重力作用，水會(huì)自動(dòng)流入下方的沉降器，而氣體則由上方排空。只要定時(shí)排放沉降器中的水，就可保證分析儀的安全運(yùn)行。

    4) 降低冷卻水溫度
    在原冷卻用除鹽水管道中加裝一個(gè)冷卻器，用常溫的循環(huán)水與除鹽水進(jìn)行熱交換從而降低除鹽水的溫度。冷卻器安裝如圖 5 所示。

     3 結(jié)語
    干熄爐內(nèi)循環(huán)氣體的可燃組分始終處于爆炸范圍內(nèi)，加上系統(tǒng)負(fù)壓造成漏空氣的情況難以避免，需要及時(shí)、正確地測(cè)量出氣體的組分。循環(huán)氣體在線分析 儀 的 應(yīng) 用，它 能 及 時(shí)、正確地測(cè)量爐內(nèi) CO、 CO2、H2、O2 的含量，使操作工能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果來判斷和調(diào)整生產(chǎn)狀態(tài)。

    改進(jìn)后，循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)正常在線檢測(cè)，保證干熄焦系統(tǒng)的安全順產(chǎn)，可提高干熄焦系統(tǒng)的干熄率、干熄率的提高，有利于高爐煉鐵的操作控制，降低了高爐的焦比，降低了高爐的運(yùn)行成本。