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    氣體分析儀在噴煤系統(tǒng)中的應(yīng)用及常見(jiàn)故障分析

    2013-12-05 08:13:32吉志強(qiáng)
    關(guān)鍵詞:故障排除

    吉志強(qiáng)

    【摘 要】高爐噴吹煤粉已是鐵前降成本的一項(xiàng)重要舉措,噴吹高揮發(fā)份的煤種有利于噴煤比的進(jìn)一步提高,但由于煤粉揮發(fā)份高,易燃、易爆的特性要求噴煤系統(tǒng)必須采取安全有效地防爆檢測(cè)系統(tǒng),目前國(guó)內(nèi)普遍采用的氣體分析儀就是重要的檢測(cè)設(shè)備,在線氣體分析儀可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)警,防止系統(tǒng)O2、CO氣體含量升高導(dǎo)致的燃爆。

    【關(guān)鍵詞】噴煤;防爆;氣體分析儀;故障排除

    0.概述

    高爐噴吹煤粉是減少焦炭消耗、降低生產(chǎn)成本的有效途徑,現(xiàn)已在各大鋼鐵企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。臨鋼高爐噴煤系統(tǒng)始建于2002年,隨著近幾年鋼鐵市場(chǎng)疲軟以及原材料價(jià)格的持續(xù)上漲,公司利潤(rùn)空間越來(lái)越低。為了進(jìn)一步降本增效,在原噴吹低揮發(fā)份煤種的基礎(chǔ)上,經(jīng)對(duì)比分析,新增性?xún)r(jià)比更高的高揮發(fā)份煤種。但是高揮發(fā)份的煙煤存在易爆炸性,除了溫度以外,促使煙煤發(fā)生爆炸的一個(gè)重要因素就是制粉系統(tǒng)中O2的含量,為了確保制粉系統(tǒng)的安全,加強(qiáng)安全檢測(cè)系統(tǒng)檢查和維護(hù),增加安全報(bào)警裝置,并與系統(tǒng)的安全緊急充氮連鎖控制,成為首要任務(wù)。而在線氣體分析儀正是實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)警的重要裝置。

    臨鋼煉鐵廠在高爐噴煤系統(tǒng)采用的是南京某公司的兩套氣體分析儀,1#機(jī)組三個(gè)采點(diǎn),分別位于中速磨入口、出口、收粉器出口;2#機(jī)組2個(gè)采點(diǎn),分別位于A、B兩個(gè)煤粉倉(cāng)頂部。機(jī)組的核心部件氧氣—一氧化碳分析儀采用的是西門(mén)子U23分析系統(tǒng) 。

    1.在線氣體分析儀的工作原理

    分析儀主要由取樣單元、氣源凈化單元、輸氣單元、預(yù)處理單元、分析單元、控制單元、標(biāo)定單元組成,具備單點(diǎn)取樣分析、多點(diǎn)取樣雙路切換分析的控制技術(shù),達(dá)到循環(huán)檢測(cè)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的CO、O2等氣體成分含量。系統(tǒng)具有安全可靠、取樣真實(shí)、響應(yīng)快、分析精度高、配置和選型最佳等諸多特色,系統(tǒng)不僅考慮了適應(yīng)危險(xiǎn)環(huán)境場(chǎng)所問(wèn)題,也考慮了避免系統(tǒng)內(nèi)部的不安全因素的產(chǎn)生,因此是解決煙煤制備過(guò)程中安全防控的有效設(shè)施。

    臨鋼噴煤的分析儀采樣點(diǎn)設(shè)置在制粉系統(tǒng)的中速磨入口、中速磨出口、制粉布袋出口、及兩個(gè)煤粉倉(cāng)等處,主要分析制粉過(guò)程系統(tǒng)中關(guān)鍵點(diǎn)的CO、O2等氣體濃度,為一柜多點(diǎn)取樣多路切換式,全天候在線運(yùn)行。

    1.1氣體流程原理(見(jiàn)圖一)。

    以流路1為例進(jìn)行分析:手動(dòng)球閥1V1、1V3開(kāi),V5、V4調(diào)節(jié)到一定流量。樣氣經(jīng)過(guò)探頭過(guò)濾器2m1, 進(jìn)入1SE2(KLTL301陶瓷過(guò)濾器),經(jīng)分析電磁閥1YV1、m3(KLTL302)硫過(guò)濾后進(jìn)入PU(抽氣泵),進(jìn)入CG(KLCG11-A)除濕器、然后通過(guò)切換閥V6、m4(KLTL309)膜式過(guò)濾器,通過(guò)L3流量計(jì)的調(diào)節(jié)進(jìn)入分析儀表,分析完成后經(jīng)過(guò)H(KLTL406)排空緩沖器排出。其中L調(diào)節(jié)分析流量, V4調(diào)節(jié)旁路流量,V5調(diào)節(jié)小排空流量,并將除濕器中的冷凝水帶出進(jìn)入緩沖器H。此時(shí)流路2進(jìn)行反吹置換及排水,反吹時(shí)間為3分鐘。

    當(dāng)流路一進(jìn)行分析時(shí),流路二進(jìn)行反吹置換,2YV4、2YV5在反吹的前20秒的后10秒自動(dòng)排液;流路二進(jìn)行分析時(shí),流路三進(jìn)行反吹置換;流路三進(jìn)行分析時(shí),流路一進(jìn)行反吹置換。如此構(gòu)成一個(gè)循環(huán),保證分析的連續(xù)性。

    系統(tǒng)每一流路分析完后,該探頭過(guò)濾器反吹3分鐘。對(duì)于本分析系統(tǒng),一般為分析5分鐘,反吹3分鐘并進(jìn)行置換及排水。

    系統(tǒng)校對(duì)應(yīng)在手動(dòng)狀態(tài)下,此時(shí)按下校對(duì)鍵,切換手動(dòng)閥V6切換到校對(duì)位置,使相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)入儀器,可進(jìn)行儀器零點(diǎn)和量程的校驗(yàn)。

    1.2電氣控制原理

    電氣控制原理見(jiàn)電氣原理圖(圖二)。

    預(yù)處理部份的所有閥和泵及電動(dòng)元件均由PLC(西門(mén)子S7—200)自動(dòng)控制,同時(shí)所有的外部控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)都輸入給PLC,或由PLC傳送給主控室。

    所有閥和泵的驅(qū)動(dòng)元件為固態(tài)繼電器,無(wú)觸點(diǎn),零相位觸發(fā)??煽啃愿撸瑹o(wú)電壓尖峰干擾。

    探頭過(guò)濾器由雙金屬溫控器恒定伴熱溫度。

    1.3系統(tǒng)自動(dòng)控制功能

    PLC控制系統(tǒng)具有自動(dòng)和手動(dòng)兩大控制狀態(tài),并且有單點(diǎn)取樣分析和多點(diǎn)取樣雙路切換連續(xù)不間斷分析方式。系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)、不受外部自動(dòng)信號(hào)控制,可以進(jìn)行手動(dòng)反吹,手動(dòng)分析、校對(duì)儀器和系統(tǒng)試漏等各項(xiàng)工作。

    手動(dòng)狀態(tài)下可以全面檢查系統(tǒng)是否正常并具備工業(yè)運(yùn)行條件。此狀態(tài)用于開(kāi)機(jī)和定期檢修。生產(chǎn)運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)發(fā)出“自動(dòng)”觸點(diǎn)閉合信息,說(shuō)明分析系統(tǒng)已具備投入生產(chǎn)運(yùn)行條件。在此狀態(tài)下,系統(tǒng)進(jìn)行采樣、分析。此時(shí)氣體濃度上、下限報(bào)警時(shí),發(fā)出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量報(bào)警信號(hào)。對(duì)于本取樣分析系統(tǒng):當(dāng)流路一分析時(shí),流路二進(jìn)行排水反吹,當(dāng)流路二分析時(shí),流路三進(jìn)行排水反吹,當(dāng)流路三進(jìn)行分析時(shí),流路一進(jìn)行排水。以此類(lèi)推,以保證分析數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

    2.分析儀的使用及維護(hù)

    2.1定期巡檢

    定期巡檢應(yīng)由專(zhuān)人負(fù)責(zé),維護(hù)、巡檢的主要內(nèi)容為檢查分析儀分析流量是否正常,反吹壓力夠不夠,KLTL309膜式過(guò)濾器的濾芯是否需要更換,KLCG11-A(除濕器)溫度是否正常(5℃±0.5)等。

    2.2分析儀器定期校驗(yàn)

    正常運(yùn)行中的分析儀器應(yīng)定期進(jìn)行“零點(diǎn)校正”和“量程校正”,校正方式為手動(dòng)校正:

    (1)CO零點(diǎn)、O2量程校正,首先,分析儀設(shè)置為手動(dòng)分析狀態(tài),調(diào)節(jié)分析儀表的流量在1.2L/min左右即可。按下分析儀面板上的CAL按鈕觀察時(shí)間及數(shù)據(jù),儀表進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。自動(dòng)返回主畫(huà)面并且CO濃度顯示為“0%”;O2濃度顯示為“20.95%”方可確定為CO零點(diǎn)、O2量程已校正完成。

    (2)CO量程校正,首先,按下“手動(dòng)”“校正”按鈕,將設(shè)備設(shè)置為手動(dòng)校正狀態(tài),再將面板上“切換閥”打在校對(duì)位置。再松開(kāi)鋼瓶氣減壓閥再打開(kāi)約9800ppmCO氣瓶總閥,然后再慢慢打開(kāi)鋼瓶氣減壓閥并觀察出口壓力表壓力應(yīng)<0.1Mpa,調(diào)節(jié)分析儀表的流量在1.2L/min左右即可。為保證對(duì)儀表量程校正的準(zhǔn)確性,應(yīng)對(duì)儀表通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的CO標(biāo)準(zhǔn)氣體,首先按ENTER鍵進(jìn)入分析儀菜單Calibration,再按ENTER鍵進(jìn)入Calibr.IR-channels,然后按ENTER鍵進(jìn)入CO,再按ENTER鍵進(jìn)入Start cal.MR1+2M2,按ENTER鍵進(jìn)入標(biāo)定界面觀察儀表CO量程點(diǎn)無(wú)波動(dòng)或微量波動(dòng)后,按下ENTER鍵如果CO濃度顯示為9800ppm 方可確定方可確定為CO量程點(diǎn)已校正完成。再按ESC返回主界面。校正完成后,請(qǐng)關(guān)閉CO標(biāo)準(zhǔn)氣瓶總閥。

    (3)O2零點(diǎn)校正,先松開(kāi)鋼瓶氣減壓閥再打開(kāi)N2氣瓶總閥,然后再慢慢打開(kāi)鋼瓶氣減壓閥并觀察出口壓力表壓力應(yīng)<0.1Mpa,調(diào)節(jié)分析儀表的流量在1.2L/min左右即可。為保證對(duì)儀表量程校正的準(zhǔn)確性,應(yīng)對(duì)儀表通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)N2氣體,首先按ENTER鍵進(jìn)入Calibration,再按ENTER鍵進(jìn)入Calibr.O2-sensor,然后按 ENTER鍵進(jìn)入Star O2zero-cal,最后進(jìn)入標(biāo)定界面觀察儀表O2零點(diǎn)無(wú)波動(dòng)或微量波動(dòng)后,按下ENTER鍵O2零點(diǎn)顯示為“0%” 方可確定方可確定為零點(diǎn)已校正完成。按Esc保存并推出。校正完成后,請(qǐng)關(guān)閉N2氣瓶總閥。

    (4)O2內(nèi)部量程校正,先松開(kāi)鋼瓶氣減壓閥再打開(kāi)約20.9%O2氣瓶總閥,然后再慢慢打開(kāi)鋼瓶氣減壓閥并觀察出口壓力表壓力應(yīng)<0.1Mpa,調(diào)節(jié)分析儀表的流量在1.2L/min左右即可。為保證對(duì)儀表量程校正的準(zhǔn)確性,應(yīng)對(duì)儀表通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)20.9%O2氣體,首先按ENTER鍵進(jìn)入Calibration,再按ENTER鍵進(jìn)入Calibr.O2-sensor,然后按ENTER鍵進(jìn)入Start cal.MR-cal,最后進(jìn)入標(biāo)定界面觀察儀表O2量程點(diǎn)無(wú)波動(dòng)或微量波動(dòng)后,按下ENTER鍵O2濃度顯示為“20.9%” 方可確定校正完成。按Esc保存并推出。校正完成后,請(qǐng)關(guān)閉O2氣瓶總閥。

    (5)校正完成后,將切換閥從新設(shè)置在分析位置。按下“復(fù)位”按鈕,設(shè)備繼續(xù)投入工業(yè)運(yùn)行狀態(tài)。

    3.故障分析與排除

    3.1分析值準(zhǔn)確性判斷

    若系統(tǒng)不漏氣,分析儀器工作條件正常,分析值準(zhǔn)確性判斷的唯一辦法是用標(biāo)準(zhǔn)氣校對(duì)儀器,儀器校準(zhǔn)零點(diǎn)和量程后,應(yīng)相信分析儀器的準(zhǔn)確性。對(duì)待異常數(shù)據(jù),還需要通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)全方位分析,查找數(shù)據(jù)異常的真正原因。

    3.2測(cè)量誤差超標(biāo)

    原因可能是系統(tǒng)總流量或分析流量過(guò)小導(dǎo)致,重點(diǎn)檢查探頭過(guò)濾器,陶瓷過(guò)濾器KLTL301是否堵塞,并及時(shí)清理干凈。

    3.3測(cè)量O2值偏高

    原因1:探頭安裝法蘭漏氣。緊固探頭法蘭、接頭,或更換密封墊。

    原因2:系統(tǒng)泵前負(fù)壓部分漏氣:先關(guān)閉手動(dòng)閥1V1,使系統(tǒng)處于內(nèi)控試漏,再充氣1分鐘,然后關(guān)掉氣源閥2V2,在各接頭及焊接處涂抹皂液確認(rèn)漏點(diǎn)并排除泄漏。

    3.4 儀表內(nèi)部進(jìn)水

    緊急處理措施:立即將儀表拆下,馬上用N2吹。先把儀表內(nèi)部管道水汽吹干,保護(hù)儀表,然后再找原因和采取處理方法。

    3.5 KLCG11-A電子除濕器致冷效果差;主要表現(xiàn)為KLCG11-A的顯示溫度高

    處理方法:更換KLCG11-A。

    3.6經(jīng)過(guò)KLCG11-A的總流量大

    判斷及處理方法:在保證分析流量的情況下,調(diào)節(jié)V4,V7及KLCG11-A下V5,減小經(jīng)過(guò)KLCG11-A的流量,將多余的流量均通過(guò)手動(dòng)閥V4,V7的旁路管道排出。使流量滿足1.2~1.5L/min。

    3.7 KLTL309膜式過(guò)濾器堵塞失靈

    判斷及處理方法:檢查膜式過(guò)濾器濾芯是否潮濕,若已潮濕而沒(méi)有報(bào)警,需要更換膜式過(guò)濾器濾芯;若沒(méi)有潮濕,則不是該問(wèn)題。當(dāng)通過(guò)膜式過(guò)濾器觀察窗看到以下情況時(shí)需要及時(shí)更換膜式過(guò)濾器濾芯:①:濾芯變臟,②:濾芯發(fā)黃,③:濾芯變濕。

    3.8 除濕器下端排水不暢

    判斷及處理方法:液位報(bào)警器報(bào)警,說(shuō)明排水不暢,拔開(kāi)針閥V5的出水管觀察有沒(méi)有水流出,如果有,則需要調(diào)整針閥V5,加大排水量,系統(tǒng)就可以恢復(fù)正常;如果無(wú),則可能是針閥堵塞,處理針閥堵塞問(wèn)題,系統(tǒng)可以恢復(fù)正常。

    3.9 探頭堵塞的原因及處理方法

    原因1:反吹氣源壓力低

    處理方法:提高反吹壓力,反吹壓力應(yīng)保證0.4~0.7MPa,若壓力不夠,則需加儲(chǔ)氣罐或加壓泵。

    原因2:探頭加熱器壞

    處理方法:若檢查發(fā)現(xiàn)確實(shí)是探頭加熱器壞,需更換加熱器。

    4.結(jié)束語(yǔ)

    在線氣體分析儀是用來(lái)分析氣體混合物中CO、O2濃度的儀表,在冶金行業(yè)中使用領(lǐng)域很廣,用量也較多,尤其在高爐制粉系統(tǒng)中,是高爐制粉系統(tǒng)中一個(gè)重要的、必不可少的安全環(huán)保設(shè)備。在線氣體分析儀自2002年在我高爐制粉系統(tǒng)投用以來(lái),設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,檢測(cè)精度高。在日常維護(hù)中,除了更換過(guò)硫過(guò)濾器、抽氣泵和薄壁過(guò)濾器堵塞的故障以外,分析儀整體運(yùn)行可靠,檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確;為我公司制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。

    【參考文獻(xiàn)】

    [1]南京智達(dá)分析儀器有限公司產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū).

    [2]南京科朗自動(dòng)化科技有限公司高爐噴煤分析系統(tǒng)使用手冊(cè).

    [3]劉美俊.西門(mén)子PLC編程及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011,7.

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