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標準孔板流量計在焦化廠干熄焦工藝中應用

作者: 來源: 發布時間:2019-11-13 11:13:33

    摘 要: 闡述了焦化廠干熄焦工藝中對循環氣體進行在線分析的重要性。介紹了標準孔板流量計系統組成及應用中出現的故障原因和處理方法。改進后,循環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,隨著循環過程的進行,循環氣體中的 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。正常生產時,循環系統中的 O2 含量較低,不會引起爆炸,但當設備出現泄漏點或是在循環風機停止運轉時,有空氣進入就會發生危險。因此,及時、準確地檢測循環氣體中 O2、CO、H2、CO2 的濃度,對保證干熄焦工藝安全生產有重大意義。干熄焦系統循環氣體中 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,故循環氣體成分分析與操作控制是保證干熄爐安全生產的關鍵。

    1 干熄焦系統循環標準孔板流量計系統組成及工作流程
    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的關鍵設備。

    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,zui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,系統的工藝流程如圖 1 所示。

 

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    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,影響分析系統的響應時間; 嚴重時導致管道內蒸汽不流通,zui終造成整個樣氣管路積滿水堵塞,分析系統無法正常工作。

    2) 采樣蒸汽引射器噴嘴經常被焦粉堵塞; 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,在管內沉積,堵塞管路。原分析儀預處理系統沒有吹掃裝置,沒法定期對取樣管路進行吹掃,探頭經過一段時間的工作后,容易在未端積聚焦油、粉塵等雜質,造成堵塞。每月樣氣管路堵塞次數在 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。直接影響數據的真實性,導致生產的不穩定。

    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析出。月平均積水不少于 1 次。當分析儀系統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變形失效,使得冷卻水中的雜質容易在水引射泵的節流件聚積堵塞,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。

 

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    2) 增設在線吹掃裝置
    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,關閉這兩個閥門,拆除蒸汽引射器內的節流件,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。

    通過增設在線吹掃裝置后,維護人員通過開關相應的閥門,很方便地利用蒸汽吹掃取樣探頭及樣氣管路。

 

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    3) 增設尾氣排水裝置
    在儀表柜旁增設尾氣排水裝置. 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.jpg

    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。

 

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     3 結語
    干熄爐內循環氣體的可燃組分始終處于爆炸范圍內,加上系統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。循環氣體在線分析 儀 的 應 用,它 能 及 時、正確地測量爐內 CO、 CO2、H2、O2 的含量,使操作工能夠根據測量結果來判斷和調整生產狀態。

    改進后,循環標準孔板流量計正常在線檢測,保證干熄焦系統的安全順產,可提高干熄焦系統的干熄率、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。

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