在線煤氣分析系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中常見故障及解決方法

轉(zhuǎn)爐在線氣體分析系統(tǒng)一般安裝在ID風(fēng)機(jī)后，該設(shè)備在使用過程中一旦出現(xiàn)故障，將影響到轉(zhuǎn)爐煤氣能否回收，直接左右轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼指標(biāo)，影響煉鋼的成本。但在線氣體分析系統(tǒng)在使用過程中卻又不可避免的會出現(xiàn)各類問題，所以解決這些出現(xiàn)的問題則顯得必要而迫切。

1 在線氣體分析系統(tǒng)的功能

轉(zhuǎn)爐冶煉產(chǎn)生的煙氣中含CO，CO2，O2等成分，通過在線氣體分析系統(tǒng)對煙氣中的CO、CO2、O2等含量進(jìn)行分析，再選擇CO含量、O2含量合格的煙氣進(jìn)行回收利用，將大大降低煉鋼的成本。在線氣體分析系統(tǒng)一般由預(yù)處理采樣單元、控制系統(tǒng)單元、氣體分析單元等構(gòu)成。

2 在線氣體分析系統(tǒng)常見故障及解決方法

2.1 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中全程氧高

現(xiàn)象：O2在冶煉全程中保持在10％左右。

2.1.1 原因分析

1）冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的煙氣溫度在1600℃左右，根據(jù)CO+O2=CO2知，高溫狀態(tài)下，CO與O2不能共存。故可排除煙氣中因含有O2而帶來的氧高的情況；

2）按照當(dāng)時(shí)系統(tǒng)風(fēng)量約為100000Nm3/h估算，若懷疑外界空氣進(jìn)入，則進(jìn)入的空氣量約為100000×10%/21%≈48000Nm3/h，吸入如此大的風(fēng)量，按管道負(fù)壓為-17KPa計(jì)算，需要約570mm大的圓孔漏氣才有可能，故此也可排除；

3）如果排除了以上煙氣本身的問題，則可能是在線氣體分析系統(tǒng)在采樣過程中進(jìn)入了空氣。

2.1.2 解決措施

1）用標(biāo)準(zhǔn)氣對分析儀進(jìn)行標(biāo)定；

2）檢查參比氮?dú)鈮毫κ欠裨谝?guī)定范圍內(nèi)；進(jìn)入分析儀的流量是否有波動(dòng)，是否在規(guī)定范圍內(nèi)；

3）查漏。開啟采樣泵，使泵出口至分析儀樣氣入口的管路處于正壓；涂抹肥皂水于該管路的每個(gè)接口處，觀察是否有漏氣現(xiàn)象；由于采樣探頭至采樣泵入口的管路處于負(fù)壓段，若涂抹肥皂水，不利于檢查，可采用將采樣泵入口管路接至泵出口側(cè)，使該段管路處于正壓，再進(jìn)行涂抹肥皂水查漏。一般情況下，將漏點(diǎn)漏氣問題解決，即可解除冶煉過程中全程氧高的問題。

2.2 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中CO波動(dòng)大

現(xiàn)象：冶煉過程中，CO成分波動(dòng)大，造成煤氣時(shí)而回收，時(shí)而放散。而在分析空氣時(shí)，能保持CO在0％左右。

2.2.1 原因分析

1）一般來說，冶煉過程中，CO成分在到達(dá)回收要求后，如果轉(zhuǎn)爐沒有大噴或者事故吹煉中斷，CO成分一般都會維持在45％~60％之間，而不會造成煤氣反復(fù)回收的情況；

2）分析出來的成分大小取決于進(jìn)入分析儀的CO氣體量。如果分析出來的CO成分波動(dòng)大，則表明進(jìn)入分析儀的CO的氣體量變化大；

3）引起氣體量變化大的因素有流量計(jì)故障：損壞、積水、進(jìn)水等。流量計(jì)積灰、進(jìn)水原因：前道處理工序出現(xiàn)異常，如冷凝器排水、過濾器排水用蠕動(dòng)泵不能正常排水；

4）引起氣體量變化大的另一個(gè)因素為煙霧過濾器濾芯堵塞，由于濾芯堵塞，將影響到通過濾芯的流量，終影響進(jìn)入分析儀的流量；

5）氣體采樣泵工作異常，也將影響到進(jìn)入分析儀的流量；

6）分析儀的輸出接線端子松動(dòng)，導(dǎo)致輸出異常。

2.2.2 解決措施

1）用標(biāo)準(zhǔn)氣對分析儀進(jìn)行標(biāo)定；

2）檢查流量計(jì)的流量是否在規(guī)定范圍內(nèi)（約1L/min），如果流量波動(dòng)則需要進(jìn)行檢查流量計(jì)和其他元器件的狀態(tài)；

3）如果流量計(jì)積水，則進(jìn)行排水或更換流量計(jì)，然后檢查排水蠕動(dòng)泵的工作狀態(tài)；

4）如果流量計(jì)無積水則需檢查煙霧過濾器濾芯顏色是否呈現(xiàn)黑色，如果是則更換濾芯 ；

5）如果流量計(jì)無積水、蠕動(dòng)泵、濾芯等正常，則檢查蠕動(dòng)泵的工作狀態(tài)。檢查可以通過將采樣泵出口直接連通放散流量計(jì)，觀察、調(diào)整放散流量計(jì)的流量是否在泵的額定流量左右，如果相差大，則更換采樣泵；

6）若排除流量計(jì)積水、蠕動(dòng)泵、濾芯、采樣泵等異常的因素，則流量計(jì)本身可能已經(jīng)損壞，則更換流量計(jì)；

7）觀察分析儀的顯示屏數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)是否一致。

2.3 非冶煉過程，CO及CO2出現(xiàn)波動(dòng)

現(xiàn)象：非冶煉過程中，分析儀系統(tǒng)的采樣泵處于停止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)入分析儀的流量為零，但此時(shí)CO、CO2卻以同一趨勢出現(xiàn)，保持在2％~5％。

2.3.1 原因分析

1）分析儀的輸出接線端子松動(dòng)，導(dǎo)致輸出異常；

2）采樣泵處于非工作狀態(tài)，但分析儀卻分析出CO、CO2的成分，表明分析儀內(nèi)部尚有氣體存在，并一直存在著，無法放散。無法放散的原因，是由于經(jīng)過分析儀分析后的氣體需要通過緩沖罐來進(jìn)行放散，而緩沖罐堵塞后，分析儀內(nèi)的樣氣無法流通，就將導(dǎo)致這一故障的出現(xiàn)；

3）分析儀出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。

2.3.2 解決措施

1）檢查分析儀的顯示屏數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)是否一致；

2）將分析儀的放散管直接排放至大氣，觀察CO、CO2數(shù)據(jù)是否馬上歸0；

3）用標(biāo)準(zhǔn)氣對分析儀進(jìn)行標(biāo)定。

3 在線氣體分析儀系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題

3.1 預(yù)處理采樣單元的設(shè)計(jì)

由于煙氣中含有水分與粉塵，通過采樣探頭對煙氣進(jìn)行取樣時(shí)，如若不采取措施，高溫?zé)煔庵械乃钟隼浒l(fā)生凝結(jié)，并與樣氣處理過程中所沉積下來的粉塵接觸，極易造成結(jié)垢堵塞，致使探頭無法正常工作甚至損壞，從而導(dǎo)致以上三大問題的出現(xiàn)。

針對探頭堵塞問題，一般建議在取樣探頭中增加加熱器與反吹系統(tǒng)。探頭通過取樣管采集管路中的樣氣，濾芯對樣氣的粉塵進(jìn)行一級過濾后，利用加熱器對樣氣進(jìn)行加熱，使煙氣溫度控制在150~200℃間，保證在露點(diǎn)溫度之上，防止樣氣出現(xiàn)凝結(jié)。對于樣氣處理過程中所沉積下來的粉塵，設(shè)置內(nèi)反吹系統(tǒng)對探頭進(jìn)行吹掃，清除探頭濾芯中的粉塵，可有效防止探頭出現(xiàn)堵塞。

3.2 控制系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)投入運(yùn)行后，分析儀測量參數(shù)呈逐漸增大的趨勢。這是由于沒有定期對分析儀進(jìn)行標(biāo)定，分析儀工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，導(dǎo)致誤差越來越大，測量結(jié)果失真。因此在日常巡檢維護(hù)中，應(yīng)當(dāng)定期對分析儀進(jìn)行標(biāo)定，降低分析儀的測量誤差。一般建議在線氣體分析系統(tǒng)配備一個(gè)調(diào)零電磁閥，電磁閥得電時(shí)切斷樣氣、標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)入，失電時(shí)常態(tài)樣氣進(jìn)入、標(biāo)準(zhǔn)氣切斷，以實(shí)現(xiàn)對分析儀的定期標(biāo)定。

3.3 氣體分析單元的設(shè)計(jì)

對于在線氣體分系統(tǒng)的氣體分析儀單元，廠家通常會選用一臺順磁氧氣分析儀檢測煙氣氧含量，一臺紅外氣體分析儀檢測煙氣CO、CO2含量，但這樣的在線氣體分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，使用和維護(hù)成本較高。因此，在對在線氣體分析系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與選型時(shí)，一般建議廠家設(shè)計(jì)并選用僅一臺器就可解決CO、CO2、O2等氣體含量同時(shí)測量的氣體分析單元，如在線氣體分析系統(tǒng)，其氣體分析單元現(xiàn)在煙氣分析儀可同時(shí)測量CO、CO2、O2等氣體含量，可有效降低企業(yè)的使用和維護(hù)成本。

3.4 氣體分析儀的響應(yīng)時(shí)間

分析儀的延時(shí)是其本身的一個(gè)物理特性，不可消除，因?yàn)闃託鈴牟杉⑻幚?、分析都要?jīng)過一些管路、元器件。延時(shí)控制在一定范圍內(nèi)是可以容忍的，但是如果設(shè)計(jì)調(diào)試不周引起分析延時(shí)過長，導(dǎo)致回收的煤氣成分不合格，那就必須立即進(jìn)行解決了，否則，嚴(yán)重時(shí)可引起轉(zhuǎn)爐煤氣的爆炸。

3.5 各元器件的規(guī)格匹配及安裝位置

1）根據(jù)t=L/V（t:時(shí)間，L:管路長度，V:樣氣流速）知，t就是延時(shí)時(shí)間，要求t愈小愈好，就必須L小或者V大。故探頭的安裝位置到分析儀的距離要求盡量的短，另外，分析儀系統(tǒng)內(nèi)各元器件的連接管路也要考慮布置緊湊些；

2）根據(jù)V=Q/A（V:樣氣流速，Q:樣氣流量，A:管路橫截面積）以及1）知，V大可縮短t，而Q大或者A小可以滿足這一條件；其中，Q主要取決于采樣泵的能力，當(dāng)然也與使用工況相關(guān)，因?yàn)镼＝Q1+Q2（Q1:放散流量，Q2:進(jìn)入分析儀的氣體流量）故在保證Q2在約為1L/min的基礎(chǔ)上，使Q1盡量的大。面積A可以通過選擇8mm或者6mm的管徑；

3）各元器件的安裝需充分考慮排水能力，如汽水分離裝置應(yīng)該安裝在進(jìn)汽管比排水管高的位置，冷凝器入口前所有管路要比排水口管路高等。

4 在線氣體分系統(tǒng)維護(hù)要點(diǎn)

1）排水：每天檢查冷凝器、汽水分離器、排水蠕動(dòng)泵的排水狀態(tài)，確保流量計(jì)內(nèi)無積水，如有積水應(yīng)查明原因并排除；

2）流量調(diào)整：進(jìn)入分析儀的流量確保在1L/min；

3）探頭：每2個(gè)月對探頭濾芯進(jìn)行清洗，并對采集管進(jìn)行清灰；

4）濾芯、濾紙更換：煙霧過濾器濾芯應(yīng)2月更換一次，高分子薄膜過濾器濾紙每周更換一次；

5）標(biāo)定：每3個(gè)月對分析儀進(jìn)行一次標(biāo)定。

5 結(jié)論

從設(shè)計(jì)到選型、從常規(guī)維護(hù)到故障快速解除的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以提高對在線氣體分析系統(tǒng)的認(rèn)識，有效的縮短解除故障時(shí)間，降低煉鋼成本。