摘 要: 闡述了焦化廠干熄焦工藝中對循環(huán)氣體進行在線分析的重要性。介紹了標準孔板流量計系統(tǒng)組成及應用中出現(xiàn)的故障原因和處理方法。改進后，循環(huán)標準孔板流量計正常在線檢測，可以有效地滿足干熄焦循環(huán)氣體在線濃度檢測應用的要求。

　　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，循環(huán)系統(tǒng)中的 O2 含量較低，不會引起爆炸，但當設(shè)備出現(xiàn)泄漏點或是在循環(huán)風機停止運轉(zhuǎn)時，有空氣進入就會發(fā)生危險。因此，及時、準確地檢測循環(huán)氣體中 O2、CO、H2、CO2 的濃度，對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準孔板流量計進行檢測的，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)標準孔板流量計系統(tǒng)組成及工作流程

　　1． 1 標準孔板流量計的組成

　　整套標準孔板流量計由磁力機械式順磁氧分析儀、紅外式一氧化碳/二氧化碳分析儀、熱導式氫分析儀、采樣蒸汽引射器、水噴射裝置、氣水分離器、旋風冷卻器、過濾器、浮子流量計、控制單元等組成，其中熱導 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處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。

　　1． 2 標準孔板流量計工作流程

　　標準孔板流量計用樣氣從干熄爐入口處采集，采樣氣時，蒸汽通過探頭蒸汽引射器的文丘里噴嘴形成文丘里效應，在文丘里噴嘴( 一級引射器) 處形成負壓抽取氣樣，樣氣和蒸汽的混合氣經(jīng)過取樣管線進入分析柜，通過水噴射裝置( 二級引射器) 二次增壓及與冷卻水混合、凈化、降溫后，從上部進入氣水分離器，除去氣樣雜質(zhì)和水分，進行氣水分離后再進入旋風冷卻器，用壓縮空氣冷卻至 10 ～ 15 ℃進入自動排凝器中，非常后通過過濾器過濾后分 3 路分別進入H2 表、O2 表、CO/CO2 表中進行樣氣分析，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用

　　2． 1 應用中遇到的問題

　　干熄焦循環(huán)標準孔板流量計在使用過程主要有以下問題: 1) 無法自動排污; 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。不嚴重時，造成引射器吸力不夠，影響分析系統(tǒng)的響應時間; 嚴重時導致管道內(nèi)蒸汽不流通，非常終造成整個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。原分析儀預處理系統(tǒng)沒有吹掃裝置，沒法定期對取樣管路進行吹掃，探頭經(jīng)過一段時間的工作后，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，在水噴射泵的抽引下，管路的負壓增加，必將增加外部空氣泄漏進樣氣管路的機率。直接影響數(shù)據(jù)的真實性，導致生產(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。當分析儀系統(tǒng)中有某個表停運或由于堵塞而樣氣不通時，此處的水會倒流進分析儀的測量模塊進而造成測量模塊的損壞。

　　4) 通過對每周冷卻用除鹽水溫度進行統(tǒng)計，冷卻用除鹽水平均溫度均在 40 ℃ 左右，遠遠超過 20 ℃的標準。冷卻水溫度高容易導致冷卻水過濾網(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。導致部分水汽隨樣氣進入后級的凈化裝置，污染末級過濾器。

　　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閥門，當要對探頭進行吹掃時，關(guān)閉這兩個閥門，拆除蒸汽引射器內(nèi)的節(jié)流件，即可利用過熱蒸汽對探頭進行充分的吹掃。另外，在進儀表前的樣氣管道上加裝一個手動排污裝置，可在儀表檢修后重啟時快速排水，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的出氣口，免除吹掃時拆卸管道的麻煩。

　　通過增設(shè)在線吹掃裝置后，維護人員通過開關(guān)相應的閥門，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沉降器和排污閥，當此處有水產(chǎn)生時，由于重力作用，水會自動流入下方的沉降器，而氣體則由上方排空。只要定時排放沉降器中的水，就可保證分析儀的安全運行。

　　4) 降低冷卻水溫度

　　在原冷卻用除鹽水管道中加裝一個冷卻器，用常溫的循環(huán)水與除鹽水進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)負壓造成漏空氣的情況難以避免，需要及時、正確地測量出氣體的組分。循環(huán)氣體在線分析 儀 的 應 用，它 能 及 時、正確地測量爐內(nèi) CO、 CO2、H2、O2 的含量，使操作工能夠根據(jù)測量結(jié)果來判斷和調(diào)整生產(chǎn)狀態(tài)。

　　改進后，循環(huán)標準孔板流量計正常在線檢測，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，降低了高爐的運行成本。