在線煤氣分析系統(tǒng)在轉爐冶煉過程中常見故障及解決方法

轉爐在線氣體分析系統(tǒng)一般安裝在ID風機后，該設備在使用過程中一旦出現(xiàn)故障，將影響到轉爐煤氣能否回收，直接左右轉爐負能煉鋼指標，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

轉爐冶煉產生的煙氣中含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等含量進行分析，再選擇CO含量、O2含量合格的煙氣進行回收利用，將大大降低煉鋼的成本。在線氣體分析系統(tǒng)一般由預處理采樣單元、控制系統(tǒng)單元、氣體分析單元等構成。

2 在線氣體分析系統(tǒng)常見故障及解決方法

2.1 轉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，轉爐產生的煙氣溫度在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）按照當時系統(tǒng)風量約為100000Nm3/h估算，若懷疑外界空氣進入，則進入的空氣量約為100000×10%/21%≈48000Nm3/h，吸入如此大的風量，按管道負壓為-17KPa計算，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)在采樣過程中進入了空氣。

2.1.2 解決措施

1）用標準氣對分析儀進行標定；

2）檢查參比氮氣壓力是否在規(guī)定范圍內；進入分析儀的流量是否有波動，是否在規(guī)定范圍內；

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，使該段管路處于正壓，再進行涂抹肥皂水查漏。一般情況下，將漏點漏氣問題解決，即可解除冶煉過程中全程氧高的問題。

2.2 轉爐冶煉過程中CO波動大

現(xiàn)象：冶煉過程中，CO成分波動大，造成煤氣時而回收，時而放散。而在分析空氣時，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成分在到達回收要求后，如果轉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回收的情況；

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

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

4）引起氣體量變化大的另一個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，終影響進入分析儀的流量；

5）氣體采樣泵工作異常，也將影響到進入分析儀的流量；

6）分析儀的輸出接線端子松動，導致輸出異常。

2.2.2 解決措施

1）用標準氣對分析儀進行標定；

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

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

4）如果流量計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）如果流量計無積水、蠕動泵、濾芯等正常，則檢查蠕動泵的工作狀態(tài)。檢查可以通過將采樣泵出口直接連通放散流量計，觀察、調整放散流量計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）若排除流量計積水、蠕動泵、濾芯、采樣泵等異常的因素，則流量計本身可能已經損壞，則更換流量計；

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

2.3 非冶煉過程，CO及CO2出現(xiàn)波動

現(xiàn)象：非冶煉過程中，分析儀系統(tǒng)的采樣泵處于停止狀態(tài)，進入分析儀的流量為零，但此時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，導致輸出異常；

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，是由于經過分析儀分析后的氣體需要通過緩沖罐來進行放散，而緩沖罐堵塞后，分析儀內的樣氣無法流通，就將導致這一故障的出現(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）用標準氣對分析儀進行標定。

3 在線氣體分析儀系統(tǒng)在設計時需要考慮的問題

3.1 預處理采樣單元的設計

由于煙氣中含有水分與粉塵，通過采樣探頭對煙氣進行取樣時，如若不采取措施，高溫煙氣中的水分遇冷發(fā)生凝結，并與樣氣處理過程中所沉積下來的粉塵接觸，極易造成結垢堵塞，致使探頭無法正常工作甚至損壞，從而導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行一級過濾后，利用加熱器對樣氣進行加熱，使煙氣溫度控制在150~200℃間，保證在露點溫度之上，防止樣氣出現(xiàn)凝結。對于樣氣處理過程中所沉積下來的粉塵，設置內反吹系統(tǒng)對探頭進行吹掃，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)單元的設計

在系統(tǒng)投入運行后，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行標定，分析儀工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，導致誤差越來越大，測量結果失真。因此在日常巡檢維護中，應當定期對分析儀進行標定，降低分析儀的測量誤差。一般建議在線氣體分析系統(tǒng)配備一個調零電磁閥，電磁閥得電時切斷樣氣、標準氣進入，失電時常態(tài)樣氣進入、標準氣切斷，以實現(xiàn)對分析儀的定期標定。

3.3 氣體分析單元的設計

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)結構相對復雜，使用和維護成本較高。因此，在對在線氣體分析系統(tǒng)進行設計與選型時，一般建議廠家設計并選用僅一臺器就可解決CO、CO2、O2等氣體含量同時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測量CO、CO2、O2等氣體含量，可有效降低企業(yè)的使用和維護成本。

3.4 氣體分析儀的響應時間

分析儀的延時是其本身的一個物理特性，不可消除，因為樣氣從采集、處理、分析都要經過一些管路、元器件。延時控制在一定范圍內是可以容忍的，但是如果設計調試不周引起分析延時過長，導致回收的煤氣成分不合格，那就必須立即進行解決了，否則，嚴重時可引起轉爐煤氣的爆炸。

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:時間，L:管路長度，V:樣氣流速）知，t就是延時時間，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，當然也與使用工況相關，因為Q＝Q1+Q2（Q1:放散流量，Q2:進入分析儀的氣體流量）故在保證Q2在約為1L/min的基礎上，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，如汽水分離裝置應該安裝在進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)維護要點

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

2）流量調整：進入分析儀的流量確保在1L/min；

3）探頭：每2個月對探頭濾芯進行清洗，并對采集管進行清灰；

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

5）標定：每3個月對分析儀進行一次標定。

5 結論

從設計到選型、從常規(guī)維護到故障快速解除的系統(tǒng)學習，可以提高對在線氣體分析系統(tǒng)的認識，有效的縮短解除故障時間，降低煉鋼成本。