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在线煤气分析系统在转炉冶炼过程中常见故障及解决方法

更新时间:2019-10-24      点击次数:695

转炉在线气体分析系统一般安装在ID风机后,该设备在使用过程中一旦出现故障,将影响到转炉煤气能否回收,直接左右转炉负能炼钢指标,影响炼钢的成本。但在线气体分析系统在使用过程中却又不可避免的会出现各类问题,所以解决这些出现的问题则显得必要而迫切。

1 在线气体分析系统的功能

转炉冶炼产生的烟气中含CO,CO2,O2等成分,通过在线气体分析系统对烟气中的CO、CO2、O2等含量进行分析,再选择CO含量、O2含量合格的烟气进行回收利用,将大大降低炼钢的成本。在线气体分析系统一般由预处理采样单元、控制系统单元、气体分析单元等构成。

2 在线气体分析系统常见故障及解决方法

2.1 转炉冶炼过程中全程氧高

现象:O2在冶炼全程中保持在10%左右。

2.1.1 原因分析

1)冶炼过程中,转炉产生的烟气温度在1600℃左右,根据CO+O2=CO2知,高温状态下,CO与O2不能共存。故可排除烟气中因含有O2而带来的氧高的情况;

2)按照当时系统风量约为100000Nm3/h估算,若怀疑外界空气进入,则进入的空气量约为100000×10%/21%≈48000Nm3/h,吸入如此大的风量,按管道负压为-17KPa计算,需要约570mm大的圆孔漏气才有可能,故此也可排除;

3)如果排除了以上烟气本身的问题,则可能是在线气体分析系统在采样过程中进入了空气。

2.1.2 解决措施

1)用标准气对分析仪进行标定;

2)检查参比氮气压力是否在规定范围内;进入分析仪的流量是否有波动,是否在规定范围内;

3)查漏。开启采样泵,使泵出口至分析仪样气入口的管路处于正压;涂抹肥皂水于该管路的每个接口处,观察是否有漏气现象;由于采样探头至采样泵入口的管路处于负压段,若涂抹肥皂水,不利于检查,可采用将采样泵入口管路接至泵出口侧,使该段管路处于正压,再进行涂抹肥皂水查漏。一般情况下,将漏点漏气问题解决,即可解除冶炼过程中全程氧高的问题。

2.2 转炉冶炼过程中CO波动大

现象:冶炼过程中,CO成分波动大,造成煤气时而回收,时而放散。而在分析空气时,能保持CO在0%左右。

2.2.1 原因分析

1)一般来说,冶炼过程中,CO成分在到达回收要求后,如果转炉没有大喷或者事故吹炼中断,CO成分一般都会维持在45%~60%之间,而不会造成煤气反复回收的情况;

2)分析出来的成分大小取决于进入分析仪的CO气体量。如果分析出来的CO成分波动大,则表明进入分析仪的CO的气体量变化大;

3)引起气体量变化大的因素有流量计故障:损坏、积水、进水等。流量计积灰、进水原因:前道处理工序出现异常,如冷凝器排水、过滤器排水用蠕动泵不能正常排水;

4)引起气体量变化大的另一个因素为烟雾过滤器滤芯堵塞,由于滤芯堵塞,将影响到通过滤芯的流量,终影响进入分析仪的流量;

5)气体采样泵工作异常,也将影响到进入分析仪的流量;

6)分析仪的输出接线端子松动,导致输出异常。

2.2.2 解决措施

1)用标准气对分析仪进行标定;

2)检查流量计的流量是否在规定范围内(约1L/min),如果流量波动则需要进行检查流量计和其他元器件的状态;

3)如果流量计积水,则进行排水或更换流量计,然后检查排水蠕动泵的工作状态;

4)如果流量计无积水则需检查烟雾过滤器滤芯颜色是否呈现黑色,如果是则更换滤芯 ;

5)如果流量计无积水、蠕动泵、滤芯等正常,则检查蠕动泵的工作状态。检查可以通过将采样泵出口直接连通放散流量计,观察、调整放散流量计的流量是否在泵的额定流量左右,如果相差大,则更换采样泵;

6)若排除流量计积水、蠕动泵、滤芯、采样泵等异常的因素,则流量计本身可能已经损坏,则更换流量计;

7)观察分析仪的显示屏数据与远程数据是否一致。

2.3 非冶炼过程,CO及CO2出现波动

现象:非冶炼过程中,分析仪系统的采样泵处于停止状态,进入分析仪的流量为零,但此时CO、CO2却以同一趋势出现,保持在2%~5%。

2.3.1 原因分析

1)分析仪的输出接线端子松动,导致输出异常;

2)采样泵处于非工作状态,但分析仪却分析出CO、CO2的成分,表明分析仪内部尚有气体存在,并一直存在着,无法放散。无法放散的原因,是由于经过分析仪分析后的气体需要通过缓冲罐来进行放散,而缓冲罐堵塞后,分析仪内的样气无法流通,就将导致这一故障的出现;

3)分析仪出现漂移现象。

2.3.2 解决措施

1)检查分析仪的显示屏数据与远程数据是否一致;

2)将分析仪的放散管直接排放至大气,观察CO、CO2数据是否马上归0;

3)用标准气对分析仪进行标定。

3 在线气体分析仪系统在设计时需要考虑的问题

3.1 预处理采样单元的设计

由于烟气中含有水分与粉尘,通过采样探头对烟气进行取样时,如若不采取措施,高温烟气中的水分遇冷发生凝结,并与样气处理过程中所沉积下来的粉尘接触,极易造成结垢堵塞,致使探头无法正常工作甚至损坏,从而导致以上三大问题的出现。

针对探头堵塞问题,一般建议在取样探头中增加加热器与反吹系统。探头通过取样管采集管路中的样气,滤芯对样气的粉尘进行一级过滤后,利用加热器对样气进行加热,使烟气温度控制在150~200℃间,保证在露点温度之上,防止样气出现凝结。对于样气处理过程中所沉积下来的粉尘,设置内反吹系统对探头进行吹扫,清除探头滤芯中的粉尘,可有效防止探头出现堵塞。

3.2 控制系统单元的设计

在系统投入运行后,分析仪测量参数呈逐渐增大的趋势。这是由于没有定期对分析仪进行标定,分析仪工作不稳定,出现漂移现象,导致误差越来越大,测量结果失真。因此在日常巡检维护中,应当定期对分析仪进行标定,降低分析仪的测量误差。一般建议在线气体分析系统配备一个调零电磁阀,电磁阀得电时切断样气、标准气进入,失电时常态样气进入、标准气切断,以实现对分析仪的定期标定。

3.3 气体分析单元的设计

对于在线气体分系统的气体分析仪单元,厂家通常会选用一台顺磁氧气分析仪检测烟气氧含量,一台红外气体分析仪检测烟气CO、CO2含量,但这样的在线气体分析系统结构相对复杂,使用和维护成本较高。因此,在对在线气体分析系统进行设计与选型时,一般建议厂家设计并选用仅一台器就可解决CO、CO2、O2等气体含量同时测量的气体分析单元,如在线气体分析系统,其气体分析单元现在烟气分析仪可同时测量CO、CO2、O2等气体含量,可有效降低企业的使用和维护成本。

3.4 气体分析仪的响应时间

分析仪的延时是其本身的一个物理特性,不可消除,因为样气从采集、处理、分析都要经过一些管路、元器件。延时控制在一定范围内是可以容忍的,但是如果设计调试不周引起分析延时过长,导致回收的煤气成分不合格,那就必须立即进行解决了,否则,严重时可引起转炉煤气的爆炸。

3.5 各元器件的规格匹配及安装位置

1)根据t=L/V(t:时间,L:管路长度,V:样气流速)知,t就是延时时间,要求t愈小愈好,就必须L小或者V大。故探头的安装位置到分析仪的距离要求尽量的短,另外,分析仪系统内各元器件的连接管路也要考虑布置紧凑些;

2)根据V=Q/A(V:样气流速,Q:样气流量,A:管路横截面积)以及1)知,V大可缩短t,而Q大或者A小可以满足这一条件;其中,Q主要取决于采样泵的能力,当然也与使用工况相关,因为Q=Q1+Q2(Q1:放散流量,Q2:进入分析仪的气体流量)故在保证Q2在约为1L/min的基础上,使Q1尽量的大。面积A可以通过选择8mm或者6mm的管径;

3)各元器件的安装需充分考虑排水能力,如汽水分离装置应该安装在进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 在线气体分系统维护要点

1)排水:每天检查冷凝器、汽水分离器、排水蠕动泵的排水状态,确保流量计内无积水,如有积水应查明原因并排除;

2)流量调整:进入分析仪的流量确保在1L/min;

3)探头:每2个月对探头滤芯进行清洗,并对采集管进行清灰;

4)滤芯、滤纸更换:烟雾过滤器滤芯应2月更换一次,高分子薄膜过滤器滤纸每周更换一次;

5)标定:每3个月对分析仪进行一次标定。

5 结论

从设计到选型、从常规维护到故障快速解除的系统学习,可以提高对在线气体分析系统的认识,有效的缩短解除故障时间,降低炼钢成本。

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