干熄焦循环气体

2024-10-01

干熄焦循环气体（精选3篇）

干熄焦循环气体篇1

1 前言

干熄焦技术具有提高焦炭质量、减少环境污染、回收红焦热能三大优点, 是国家重点支持和推广的一项新型节能环保技术。在莱钢焦化厂1#、2#干熄焦投入运行的基础上, 3#干熄焦也于2008年11月实现了对干熄焦的集中监视和精确控制。

干法熄焦主要有三个物流:焦炭、水 (液态、汽态) 、循环气体。循环气体是热能传输的载体, 通过熄焦槽将红焦的热能带走, 通过余热锅炉将热交换给水, 使水变成蒸汽。干熄焦系统循环气体的主要成分有:H2 (0-10%) 、CO (0-20%) 、CO2 (0-20%) 、O2 (0-5%) 、N2 (平衡) 。可以看出循环气体中含有较多易燃易爆气体 (H2、CO) , O2是助燃气体, 它们的含量多少不仅影响红焦的熄灭, 而且一旦达到爆炸临界点, 将直接影响到安全生产。因此, 保证循环气体分析装置的正常运行是保证干熄炉安全生产的关键。

2 干熄焦循环气体分析装置

工艺安装示意图如图1所示。

通常干熄焦气体分析的采样点设置在循环风机出口 (如图1所示) 。采样点处循环气体的温度约为180℃-260℃, 压力为600mmH2O, 粉尘含量为1000mg/m3。在采样点, 莱钢1#, 2#干熄焦循环气体分析仪设计预处理系统采用蒸汽射流器, 取代了取样泵。当与蒸汽混合的样气进入样气预处理柜内时, 先与冷却用的除盐水混合, 冷却水一方面使混合样气中的蒸汽冷凝成水排出, 另一方面把样气中的灰尘等固体颗粒洗下由排污排凝管排出。完成气液分离后, 干净的被测样气经空气冷却器, 用压缩空气冷却至10℃-15℃, 最后通过过滤器后分三路分别进入H2表、O2表、CO和CO2表中进行气体分析。

3 故障分析

通过莱钢焦化厂1#干熄焦投产三年与2#干熄焦投产两年来的运行、观察与分析, 循环气体分析装置常遇到的故障主要有:

3.1 循环气体组分含量有测量误差, 常见原因有以下几点

3.1.1 气路的问题

气路故障是分析仪中出现最多的问题, 该分析仪气路复杂且又分零气、量程气、引射蒸汽、吹扫压缩空气等, 各气路之间或关联或隔绝, 要求非常严格, 运行中由气路引起的故障不少, 常见有样气流量计、过滤器、管线的堵塞或泄漏, 引起仪表指示值与实际值 (工艺情况结合手动分析值) 相差很远。堵塞时气路不通, 测量非循环气体, 肯定不准确。样气流量计堵塞, 是流量计中的小滚珠与管壁上有粉尘颗粒粘连, 没有间隙让样气通过。

气路有泄漏时, 由于测量状态下系统呈负压而使外界空气进入, 因空气中氧的体积分数高 (20.6%) 而使仪表测量值偏高, 甚至仪表会出现20.6%的指示, 严重偏离实际值, 若操作工根据它操作, 会造成严重后果。

3.1.2 隔离器无输出或采样探头坏

中控室电脑上显示的组分含量, 停留在某一固定的数值、无变化, 与现场仪器不对应时, 可用万用表测量隔离器, 有输入, 无4～20mA.DC信号输出, 说明隔离器坏了。或采样探头坏, 仪器面板有图表提示, 含量也会显示不正常。

3.2 循环气体组分含量异常波动, 原因有以下几点

3.2.1 循环气体取样点选择不当

取样点选择处粉尘较多, 取样管内还有管壁附着的腐蚀残渣, 连续流动会使样气中的粉尘等杂质附着在取样管壁及接头处, 增加取样管中阻力, 从而影响分析结果稳定性, 时间一长, 还易使取样口堵塞。

3.2.2 管线系统有轻微泄漏

气体中微量氧的测量是气体分析中碰到的最难分析的问题之一, 经验证明, 测量装置任何微小泄漏都存在着从大气中进入氧的危险, 就会形成大气氧和采样气体氧间一个很大的分压差, 从而引起扩散现象, 影响气体分析效果。

3.2.3 样品流量计中有少量冷凝水

连续流动的样品气中带水, 流量计中的小滚珠随气流大小产生上下滚动现象, 影响仪表分析值的稳定性。

3.2.4 工艺方面的原因

在控制循环气体成分时, 导入的一定压力的空气或氮气及焦炭残余挥发份的析出, 可引起系统循环气体量的增加, 须打开风机后放散阀调整, 波动在所难免。

通过总结, 分析诸多故障因素, 大多数故障基本上都是由于样品气达不到标准所引起, 说明分析仪系统预处理装置处理效果不太理想, 故障率高, 维护量大, 而且处理故障时要停运分析仪, 处理后投运, 影响了干熄焦正常生产。另外必须对系统进行泄漏测试和标定, 耗费标气, 经过多次研究和实验, 我们对循环气体的取样装置进行了改进, 取得了明显效果。

4 改进措施

首先取消原设计的样气导压管而用软管代替, 可以减小堵塞几率且当发生由堵塞引起的故障时方便拆装。

其次, 预处理系统采用纸质过滤器, 结构主要是在软管外包裹着可除去杂质的纸质过滤芯, 样品流经过滤器时, 微小粉尘颗粒被白色纸质过滤器除去。这种纸质过滤器更换过滤芯非常方便, 过滤粉尘颗粒效果也较好, 但是, 当样品气中粉尘与蒸汽含量较多时, 则不能达到很好地完成过滤与干燥的效果, 使用一段时间后, 透过率会降低, 粉尘附着其上直至堵塞, 所以要经常更换。因此, 我们在软管两侧增加一级、二级两次过滤装置, 这样经过初步处理的样气就会比较干净, 大大减少了杂质进入分析仪系统的机会, 并延长了纸质过滤器的使用寿命。

根据现场工艺情况分析气体分析仪样气取压口基本维持正压, 与工艺协商后将蒸汽引射装置停用, 减少了蒸汽引射冷凝水与样气杂质混合造成管道堵塞的几率。

再次, 冬天温度较低, 联系现场操作人员在气体分析仪柜体内增设有效的伴热措施, 水洗罐则不易结冰, 可以保证气体流通。

5 结束语

改造前气体分析装置故障率较高, 每月停产检修, 蒸汽中的冷凝水与杂质流入样品气管道中, 若不及时排除, 管道会腐蚀或结垢, 仪器容易损坏。因此, 投运分析仪前需要长时间排水、泄露测试和标定, 相当费时费力。改进后, 问题迎刃而解, 循环气体的含量很少出现不正常的波动, 整套系统的稳定性得到提高, 减少了维修人员和操作人员的工作量, 节约了设备维修费用, 为干熄焦的正常生产提供了有力保障。

摘要：本文简要介绍了循环气体分析装置的工艺流程, 对日常工作中常见的故障进行详细的分析, 并根据现场实际情况提出有效的改进方案, 改进后取得了良好的效果。

关键词：干熄焦,循环气体分析

干熄焦循环气体篇2

首钢京唐西山焦化公司焦化工程干熄焦工艺采用日本新日铁干熄焦技术, 分两期建设, 总焦炭处理能力为2×260t/h。干熄焦是相对湿熄焦而言的, 是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法, 其中惰性气体多为N2。

1.1 工艺流程

干熄焦工艺流程:红焦从干熄炉顶部装入, 低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内, 吸收红焦显热, 冷却后的焦炭从干熄炉底部排出;从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换, 产生蒸汽, 冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉, 惰性气体在封闭的系统内循环使用。干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量等方面优于湿熄焦。

1.2 过程分析成套系统简介

首钢京唐西山焦化干熄焦系统采用PS6600型过程分析成套系统, 该系统由AO2000分析器 (包括URAS14红外分析模块、CALDOS17热导分析模块以及氧传感器) 与取样预处理系统及其附属的应用保障部分 (如标准气) 组成。过程分析成套系统结构如图1所示。

过程分析成套系统能自动、连续、准确、可靠地分析CO、H2、CO2、O2的体积百分浓度, 采用SIEMENS PLC自动控制系统的采样、排水、探头吹扫、故障监测并处理等操作。系统正常运行期间能连续提供被测组分的4~20mA标准输出信号, 可同时监测反吹压力、样气湿度、样气流量等报警信号并根据状态信号控制系统的运行状态, 还能根据需要输出测量组分含量上限报警信号。该系统技术方案先进、结构简明、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小, 是钢铁工业工艺中气体含量分析的理想设备。

2 气体分析成套系统的日常维护与改进

在日常维护工作中, 以气体分析仪成套系统的报警信号 (探头堵塞报警、样气湿度报警、反吹压力报警) 为主要线索, 通过报警现象查找问题根源, 下面介绍一些常见问题的分析处理方法。

2.1 探头堵塞

当系统处于采样状态时, 若报警流量计的浮子指示值在15s内未达到系统预设的流量值, 则系统会自动发出探头堵塞报警, 同时故障指示灯亮, 探头堵塞无源报警触点闭合。出现此报警后, 维护人员可将分析柜上的样气管道断开, 然后重启系统执行反吹程序, 检查样气管内是否有吹扫气体排出, 如有则证明取样探头及取样管路正常, 反之取样探头及取样管路堵塞, 问题出在分析柜外。之后将系统置于采样状态, 若再次出现该报警, 则问题出在分析柜内。

2.1.1 问题在分析柜外

(1) 取样探头堵塞。这是由于样气中粉尘和水含量较大, 或吹扫气源中粉尘和水含量较大, 使得气体取样部分 (即探头) 堵塞, 需要检查样气质量及吹扫气源质量。要解决此问题, 可多次执行手动反吹程序, 若故障依旧, 则可打开气体取样探头进行手动疏通, 并检查探头内的高精度过滤器是否失效。在实际操作中, 可先将取样探头一次截门关闭防止惰性气体溢出导致人员窒息, 然后拆卸探头, 用细毛刷清扫过滤器, 并使用0.7~0.9MPa的压缩空气吹扫过滤器表面及内圈, 使其通透;若探头上“湿泥”特别多, 则需要用清水清洗, 然后再用压缩空气吹干;若过滤器表面结晶严重, 则需将其更换, 否则会有大量的粉尘进入分析系统的管路和分析模块, 造成更严重的问题。

(2) 取样探头到系统分析柜的管路堵塞。这是由于样气或吹扫气源中粉尘和水含量较大, 或样气温度迅速下降使得样气结晶而堵塞管路, 或样气中的水蒸气变为液态水堵塞管道, 需要检查样气及吹扫气源的质量, 并检查样气管道的伴热情况。要解决此问题, 可多次执行手动反吹程序, 若故障依旧, 就只能分段检查取样管道, 人为排除管道的堵塞。由于采样管路使用较细的6不锈钢管, 粉尘在气流发生变化的地方就会沉降, 慢慢积攒最终导致堵塞, 因此在系统自动反吹的基础上, 还要定期对管路进行疏通, 尤其是管路拐弯的地方, 并将内部杂质排出。

2.1.2 问题在分析柜内 (可按气体流向进行检查)

(1) 采样管路的安装不合理, 如采样管道出现“凹”型。

(2) 流量计前端气体泄漏严重。

(3) 柜内管路堵塞。

(4) 采样电磁阀故障 (电磁阀坏或无电源) , 可检查PLC输出点是否正常, 进而判定电磁阀是否动作。

(5) 抽气泵故障 (抽气泵坏、抽气泵内部堵、无电源输入) , 可检查抽气泵内膜片是否完好, PLC输出点是否正常。冬季时, 由于气温低, 膜片的活性降低, 抽气泵启动后可能由于动力不足无法带动膜片压缩运动, 导致样气不能通过, 这就需要给分析柜创造一个温度适宜的环境。

(6) 冷凝器堵塞。

(7) 五通切换阀位置不在采样处或五通切换阀堵塞。

(8) 膜式过滤器堵塞。

(9) 流量计堵塞。

(10) 报警流量计报警部分损坏。流量计内部有一个类似限位的开关, 不能感应时就会出现不报警或长时间报警的现象, 需更换报警流量计。

2.2 样气湿度报警

当系统处于采样状态时, 若报警膜式过滤器内过滤纸湿, 使过滤器内金属触点连通, 则系统会发出湿度报警, 同时故障指示灯亮, 湿度报警无源触点闭合。出现湿度报警后, 应停止系统采样, 更换过滤器膜片, 检查原因后重启系统。该报警主要由样气中水分含量太重引起, 造成这种情况主要有以下原因。

(1) 系统中汽水分离器或储水槽内集水过多。这种情况是由于样气中水分过重, 系统在默认的自动排水时间间隔内从样气中分离出来的水很多, 又不能及时排出系统, 水在抽气泵的作用下又重新进入到样气中。要解决此问题, 维护人员可修改系统程序, 缩短系统自动排水时间间隔, 使从样气中分离出来的水能及时排出系统。

(2) 冷凝器坏。观察冷凝器的显示温度是否在2~5℃, 如不在说明冷凝器坏, 需及时更换冷凝器。

(3) 报警膜式过滤器坏。系统出现湿度报警, 但打开膜式过滤器发现过滤纸并没有湿, 说明报警膜式过滤器坏, 应及时更换。

此外, 出现该报警后维护人员需及时处理, 以免过多的水分进入分析仪污染气室, 造成不可挽回的损失。

2.3 反吹气源压力报警

当送到反吹柜的吹扫气体压力不足0.4MPa时, 系统会出现反吹压力报警, 同时反吹压力报警无源触点闭合。当系统出现此报警时, 应该引起足够的重视, 因为反吹气源的质量直接影响系统的运行, 维护人员应检查原因并及时解决。

2.4 系统断电

当系统电源在某种情况下被切断 (如停电等) , 在系统重新上电后需要重新按下系统的“启动”键, 系统才会重新启动。

(1) 当分析单元长时间断电导致系统数据丢失, 系统面板启动后无法显示气体成分含量时, 需要对系统数据进行备份恢复, 步骤如下:

首先把语言改为英语

MENU—CONFIGRE—SYSTEM—LANGVAGE—ENGLISH—

--ENTER

然后恢复备份

MENU—CONFIGRE—SYSTEM—SAVE CONFIGU-RATION—

--PRESS<<LOAD BACK UP>>--ENTER

最后需对系统进行基础校准

MENU—MAINTENANCE/TEST—ANALYZERADJUST—BASIC CALIBRATE (之后和上面的校准方法一致)

(2) 对系统组态进行备份的操作步骤为:

MENU—CONFIGRE—SYSTEM—SAVE CONFIGU-RATION—

--PRESS<<SAVE BACK UP>>--ENTER

(3) 有个别模块未安装好导致系统无法正常运行且有报错信息 (可通过报警状态进行查看) , 此时需对模块进行安装:

MENU—CONFIGURE—SYSTEM—SETUPSYS-TEM MODULES—FB.APPL.—MEASURING RANGE CONTROL

(4) O2的面板显示含量和上位机的显示含量数据不一致且量程选择不一致, 此时量程切换可能有问题, 需要对系统设置和输出线路进行检查, 量程切换设置的步骤为:

MENU—CONFIGURE—COMPINENT SPECIFIC

输出线路为分析单元下部端子排到PLC的I1.1点。

2.5 分析仪表的调校

分析仪表自身的特点决定了分析仪器在使用过程中需要定期进行零点和满量程的调校。厂家建议在刚开始使用的第一个月里需每天对分析仪表进行校正, 正常使用后可根据实际情况每间隔一周或一月对仪表进行校正。分析仪基本参数:CO为0%~20%, CO2为0%~30%, O2为0%~5%或0%~25%, H2为0%~10%。

分析仪的常规校准方法:先把气瓶减压器螺杆旋开, 再把气瓶总阀完全打开, 最后慢慢旋紧减压器螺杆使输出压力在0.02~0.05MPa, 保证分析仪流量在60L/h左右, 此时方可对分析仪进行校准。其中, 通N2管路为零点校准管路, 量程校准为各气体成分含量的校定。各气体校准时按下面操作对系统进行选择 (以H2∶N2常规校准为例) :

MENU—CALIBRAE

--MANUAL ALIBRATE—H2∶N2—ZERO GAS (零点校准)

输入0%后通纯N2, 待数值稳定在0%后按ENTER键2次进行确认输入;量程校准SPAN GAS进入后输入H2的含量值10%, 然后切换五通阀到H2流量口, 待数值稳定在10%后按ENTER键2次进行确认输入。

2.6 分析仪报错的处理

AO系统模块化智能气体分析仪具有智能检测功能, 若分析仪表出现错误, 则会通过指示灯及显示屏给出错误提示, 维护人员需要根据提示进行相关处理。此外, 分析仪在日常使用中最常见的问题就是堵塞 (包括探头、管路及柜内电磁阀等) , 为此在安装或改造时应考虑此问题, 采取定期清理电磁阀、缩短取样管路距离、敷设备用管路 (以防管路内堵死时能够及时更换) 等措施。

在维护气体分析仪时, 将探头改在距离分析仪较近的位置, 可对缓解管路的堵塞起到显著效果, 并能缓解管路保温的压力;在每个探头处都多敷设3~5支取样管路备用, 这样在一支气流明显减弱时可及时更换另一支, 保证分析仪正常使用, 根据实际测试, 可以使用1~1.5年不用拆卸保温和全部管路。在制定更换取样管型号方案时, 将管路由Φ6更换为Φ8, 这样更能缓解管路堵塞现象, 且取样管路距离缩短后抽气泵可以负荷Φ8管路的气量。

摘要：基于干熄焦冷却工艺流程, 介绍在线气体分析仪在干熄焦系统中的日常使用情况和常见故障的分析及维护。

关键词：干熄焦,气体分析仪,取样探头

参考文献

[1]罗时政, 乔继军, 张丙林.干熄焦生产操作与设备维护[M].北京:冶金工业出版社, 2009

干熄焦循环气体篇3

变频调速技术在电力拖动系统中的应用日益广泛,它具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。现在,交流变频调速技术发展很快,已由原来的常规控制方式PAM(Pulse Amplitude Modulation),即改变电压源和电流源的幅值进行输出控制,发展到现在的PWM(Pulse Width Modulation),即靠改变脉冲宽度调制电压输出波形和SPWM调速方式(正弦波脉宽调制)。使用变频调速不但能节能还可以大大提高设备的运行性能。

目前,随着钢铁行业竞争的日益加剧,生产成本的高低决定了钢铁企业在市场竞争中的地位,钢铁生产企业的很大一部分成本都浪费在能耗上,干熄焦可以充分利用炼焦余热发电降低能耗。干熄焦是相对于传统的湿法熄焦而言,采用冷的惰性气体与红焦进行热交换,吸收红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,产生的蒸汽带动汽轮机发电,被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄焦炉冷却红焦,在节能、环保和改善焦炭质量等方面都优于湿法熄焦。

干熄焦循环风机是干熄焦气体循环系统中的关键核心设备,循环风机为气体循环提供动力并根据工况调整转速调节循环风量,控制排焦温度及锅炉入口温度。循环风机耗电量大,起动电流高,同时用电动阀门、挡风板等装置来调节风量,工作效率低,开动阀门时,还有啸声和振动,存在事故隐患,而且为了满足生产的最大要求,一般风道设计时的风量和压力都偏大,造成能量的浪费。循环风机采用变频调速的方式来调节风量和压力的变化,可以更精确地调节循环气体的风量,有利于干熄焦锅炉的稳定运行。根据工艺要求选择了AB公司的Powerflex7000中压变频器控制循环风机。

1 Power Flex 7000变频器工作特性

1.1 Power Flex变频器工作特性

Power Flex 7000变频器所用逆变开关器件数量比其他任何中压变频技术的器件数量都少。功率结构为无熔断器,具有电流抑制DC电抗器。工作特性:

(1)简单可靠的功率结构:Power Flex 7000使用6.5k V800A/1500A的对称门极换流晶闸管(SGCT)。

(2)四象限运行:Power Flex 7000具有四象限工作的能力,电机可正反方向以电动机或发电机方式运行。发动机工作时,能量可回馈电网,电机再生制动。它适用于需四象限工作的应用(如窑、皮带传输等)及大惯量负载(如离心式风机)的快速调整。

(3)免传感器的直接矢量控制:免传感器的直接矢量控制对马达的磁通是测算而不是估算,如同直流驱动,马达力矩可快速改变而不影响马达磁通。此控制方式可产生较标准V/Hz型变频更优越的运行性能。对持续运行在6Hz以下的低速应用,可选用带测速反馈的完全矢量控制。

(4)SGCT-中压变频器的理想功率开关:门驱动集成,开关频率高,双面冷却的对称门极换流晶闸管是用于中压变频器的理想功率半导体开关。通过对控制SGCT的脉宽调制(PW M)模式的优化,将器件的导通和开关损耗降至最低,产生了极为紧凑和高效的逆变器设计。由于SGCT独特的性能及Power Flex 7000的技术结构,该组件可通用于P W M逆变器和P W M整流器。

(5)系统简单:Power Flex 7000的核心是创新的功率机架Power Cage,它可将主要功率器件以紧凑的模块化的形式集成于一体;先进的散热器设计,加上高压冷却气流模式,确保了高效的热传递且降低了热损伤。独特的组件形式意味着不必移动机架,无需特殊工具便可在5min内完成对器件的更换。

(6)器件数量少:Power Flex 7000只需6个SGCT组成逆变器(2300V变频),而使用IGBT或IGCT的其他产品需要12～36个功率开关器件。SGCT出众的性能使Power Cage 7000具有更高的可靠性。

1.2 Powerflex变频器特点

(1)功能强大,可靠稳定:Powerflex系列变频器调节方便,工作稳定可靠,并具备极高的性价比。

(2)使用简单维护方便:Powerflex系列中不同型号的变频器具有相同的操作性,可以使用相同的人机接口操作面板或基于PC的软件来设置编程、监视、控制和诊断。各类信息按不同种类组分类,并配以向导式的提示,使变频器参数设置、参数备份和状态监控等变得十分简单方便。

(3)故障诊断方便透明:通过操作面板或网络不但可以监控和清除故障,还可以查看故障和报警的历史记录信息,对于故障分析十分有帮助。

(4)结构紧凑,环境适应性强:Powerflex系列变频器结构设计紧凑,安装方式选择灵活,大大节省了安装空间,多种封装的选择能满足电厂高温、多粉尘的环境场合。

(5)客服支持网络完善:完善的客服支持网络为选型和调试提供了极大的方便,从而节省了调试、集成、维护和系统优化的时间和投资。

(6)强大的网络解决方案:Powerflex系列变频器选配不同的通讯适配卡,可全面支持符合C I P协议的DeviceNet、ControlNet、Ether Net/IP开放式网络,为构造数字化透明电厂提供了强有力的解决方案。

2 实际应用

2.1 工艺技术参数

安钢140t/h干熄焦系统循环风机的工艺技术参数:型号NO.13DMPC(BD);形式为双吸式离心风机;循环风量199000m3/h;压力10kPa,入口侧约-4.2 kPa,出口侧约7.1 kPa;转速360～1480r/min。