阻旋式料位開關(guān)在脫硫裝置中的應(yīng)用

蔡高輝（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

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阻旋式料位開關(guān)在脫硫裝置中的應(yīng)用

蔡高輝
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

摘 要：介紹了貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐脫硫的基本工作原理、干法脫硫技術(shù)的工藝流程；重點(diǎn)介紹阻旋式料位開關(guān)的工作原理及其在貴冶脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用情況，并針對(duì)料位開關(guān)在使用過程中容易出現(xiàn)的問題提出了有效的改進(jìn)方案和處理辦法，為工廠降本增效做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：阻旋式；干法脫硫；誤報(bào)警；應(yīng)用分析；改進(jìn)

1 引言

貴溪冶煉廠作為國(guó)內(nèi)一流銅冶煉廠，無(wú)論其產(chǎn)量還是技術(shù)水平都處于世界先進(jìn)的行列，隨著其產(chǎn)能的不斷擴(kuò)張，安全環(huán)保的投入也愈來愈大。為了回收煙氣中的硫化物，貴冶先后建成4套干法煙氣脫硫裝置，以實(shí)現(xiàn)煙氣的凈化排放［1］。1套脫硫裝置一般有脫硫、再生、物料循環(huán)、煙氣等4個(gè)系統(tǒng)，該裝置利用活性焦炭的吸附、催化性能脫除煙氣中的硫氧化物，同時(shí)除去煙氣中的粉塵［2］。如果要提高煙氣脫硫的效率，活性焦炭的循環(huán)量至關(guān)重要。

2 干法脫硫原理

干法煙氣脫硫［3］利用活性焦炭對(duì)煙氣中的SO2進(jìn)行吸附，并過濾煙氣中的粉塵，實(shí)現(xiàn)煙氣凈化作用。吸附態(tài)的SO2在氧氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為H2SO4并被儲(chǔ)存在活性焦炭的孔隙內(nèi)，吸附飽和的活性焦炭通過物料傳輸送至再生系統(tǒng)加熱再生，釋放出富含SO2的氣體，并經(jīng)再生風(fēng)機(jī)送至制酸車間進(jìn)行回收。解吸過的活性焦經(jīng)篩選后由輸送系統(tǒng)送入脫硫塔再進(jìn)行SO2吸附，實(shí)現(xiàn)活性焦炭循環(huán)利用，同時(shí)根據(jù)活性焦炭的損耗情況補(bǔ)充適量的新鮮活性焦。其工藝流程如圖1。

圖1　脫硫工藝流程圖

在作業(yè)過程中，脫硫塔內(nèi)活性焦炭必須充足并且保證持續(xù)流動(dòng)，才能保證煙氣脫硫的高效性，其物料循環(huán)的自動(dòng)化控制是根據(jù)各個(gè)塔內(nèi)料位高低來運(yùn)行的，為此在各個(gè)脫硫塔頂部和再生塔頂部都裝設(shè)了2臺(tái)料位開關(guān)，即高料位報(bào)警開關(guān)和低料位報(bào)警開關(guān)，用以控制塔內(nèi)料位在一定范圍內(nèi)。其控制模式是：當(dāng)脫硫塔頂部料位開關(guān)高報(bào)警時(shí)，脫硫塔頂部的下料器停止下料，直到脫硫塔出現(xiàn)低料位報(bào)警或高料位報(bào)警消失一段時(shí)間（該時(shí)間根據(jù)下料量和排料量大小在實(shí)際生產(chǎn)中摸索出一個(gè)合適值）后再開啟頂部下料器對(duì)脫硫塔進(jìn)行補(bǔ)料。脫硫塔的排料是根據(jù)再生塔的料位高低來控制的，再生塔也設(shè)有高低料位報(bào)警開關(guān)，其控制原理與脫硫塔一樣，這樣就實(shí)現(xiàn)了物料應(yīng)用從脫硫到再生再到脫硫的自動(dòng)化循環(huán)控制。

3 阻旋式料位開關(guān)應(yīng)用分析

阻旋式料位開關(guān)是一種利用介質(zhì)阻擋其測(cè)量檔板正常轉(zhuǎn)動(dòng)從而輸出報(bào)警信號(hào)的一種機(jī)械式料位計(jì)［4］，適用于活性焦炭等固體顆粒狀介質(zhì)的料位測(cè)量，當(dāng)料位到達(dá)高、低極限位置時(shí)，控制器的繼電器觸點(diǎn)輸出報(bào)警信號(hào)或者控制信號(hào)。

阻旋式料位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（見圖2），主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制電路、密封傳動(dòng)軸、測(cè)量檔板四部分組成，阻旋式料位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，是一種較理想的簡(jiǎn)易料位測(cè)量?jī)x表。接通電源后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量檔板開始轉(zhuǎn)動(dòng)（分來回?cái)[動(dòng)和360°轉(zhuǎn)動(dòng)兩種），當(dāng)沒有物料阻擋檔板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)反饋開關(guān)保持閉合，電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控制電路發(fā)出無(wú)料信號(hào)（ON或者OFF）給DCS系統(tǒng)；當(dāng)有物料阻止檔板轉(zhuǎn)動(dòng)而使其克服了復(fù)位彈簧平衡力，驅(qū)動(dòng)反饋開關(guān)則斷開，電機(jī)失電停止轉(zhuǎn)動(dòng)，控制電路發(fā)出有料信號(hào)（OFF或者ON）給DCS系統(tǒng)，而當(dāng)塔內(nèi)料位降低到檔板測(cè)量位置以下時(shí)，在復(fù)位彈簧作用下驅(qū)動(dòng)反饋開關(guān)復(fù)位即閉合，電機(jī)得電開始帶動(dòng)檔板轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是阻旋式料位開關(guān)的工作原理。脫硫塔通過高低2臺(tái)料位開關(guān)的輸出信號(hào)來控制塔頂下料器的啟停，從而控制塔內(nèi)物料的平衡。

圖2　阻旋式料位開關(guān)結(jié)構(gòu)圖

隨著料位開關(guān)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用增多，其中問題也逐漸顯現(xiàn)出來。比如說對(duì)料位的誤報(bào)警、密封傳動(dòng)軸卡死、電機(jī)燒壞等。儀表技術(shù)人員通過現(xiàn)場(chǎng)檢查，在DCS系統(tǒng)內(nèi)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)得出料位開關(guān)在應(yīng)用中出現(xiàn)問題主要存在兩個(gè)方面的原因。

（1）料位計(jì)本身的原因。

① 在維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)有些料位計(jì)因?yàn)椴馁|(zhì)問題，其檔板處腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致檔板脫落，導(dǎo)致料位開關(guān)不能正常工作；

② 料位開關(guān)尾部密封橡膠破碎，腐蝕性氣體或者煙塵進(jìn)入軸承導(dǎo)致軸承生銹卡死，引起料位計(jì)誤報(bào)警；

③ 部分料位開關(guān)安裝位置通風(fēng)效果不佳，電機(jī)散熱不好導(dǎo)致電機(jī)燒壞；

④ 料位開關(guān)內(nèi)部復(fù)位彈簧平衡力沒有調(diào)整好，導(dǎo)致該報(bào)警時(shí)不報(bào)警，不該報(bào)警時(shí)卻報(bào)警的混亂假象，影響工藝操作。

（2）脫硫裝置設(shè)計(jì)上的原因。

脫硫裝置都是全封閉結(jié)構(gòu)，各個(gè)脫硫塔設(shè)計(jì)時(shí)都留有觀察口，但是因?yàn)榄h(huán)境條件的腐蝕銹化，現(xiàn)已打不開，因此無(wú)法觀察到塔內(nèi)活性焦炭的實(shí)際料位，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)生操作人員判斷與料位計(jì)檢測(cè)相矛盾的情況，比如有時(shí)操作人員按其操作習(xí)慣判斷塔內(nèi)物料位很低，低料位開關(guān)應(yīng)該報(bào)警，但實(shí)際上料位計(jì)沒有報(bào)警，或者判斷塔內(nèi)料位很高，高料位開關(guān)應(yīng)該報(bào)警但是沒有報(bào)警，聯(lián)系儀表人員檢查料位開關(guān)，卻未發(fā)現(xiàn)設(shè)備有問題。這種矛盾情況的發(fā)生不僅增加了儀表維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是留下了可能出現(xiàn)空塔或者溢料的隱患。

4 解決措施

針對(duì)上述料位開關(guān)在生產(chǎn)應(yīng)用中遇到的問題，儀表技術(shù)人員開展自主管理攻關(guān)項(xiàng)目，逐項(xiàng)制定了對(duì)策并找出解決辦法［5］，提高了料位開關(guān)的可靠性，具體見表1。

表1　料位開關(guān)實(shí)際應(yīng)用分析

（1）再生塔是對(duì)活性焦炭的解析再生，其內(nèi)部腐蝕性氣體濃度很高，對(duì)料位開關(guān)的腐蝕嚴(yán)重，料位計(jì)的使用時(shí)間很短。對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)合，通過重新選型，更換儀表廠家，確保材質(zhì)合格，延長(zhǎng)料位開關(guān)的工作壽命。

（2）在脫硫塔內(nèi)，由于活性焦炭的吸附作用，煙氣對(duì)料位開關(guān)的腐蝕相對(duì)要弱。但由于料位開關(guān)是水平安裝的，物料的流動(dòng)對(duì)密封橡膠不斷摩擦，就會(huì)造成密封橡膠的磨損破碎，活性焦炭粉塵比較容易進(jìn)入軸承進(jìn)而引起軸承的腐蝕卡死。針對(duì)這種現(xiàn)象，通過采取將密封橡膠更換成自制的四氟密封圈的方法來保護(hù)軸承［1］，如圖3所示。

圖3　阻旋式料位開關(guān)密封圈改造

（3）有些料位開關(guān)安裝在不通風(fēng)的封閉走廊里，走廊盡頭是由鐵皮封閉的，就像把料位開關(guān)安裝在集裝箱里，高溫環(huán)境加上空氣的不流通使得料位開關(guān)工作環(huán)境溫度很高，大大縮短了驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用壽命。通過對(duì)走廊進(jìn)行改造，安裝通風(fēng)窗戶實(shí)現(xiàn)空氣的對(duì)流，從而降低粒位開關(guān)所處工作環(huán)境的溫度，延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命。

（4）對(duì)于檢查料位開關(guān)本身沒有問題，而操作人員判斷與料位開關(guān)檢測(cè)相矛盾的情況，初步分析是由于物料粘結(jié)導(dǎo)致測(cè)量點(diǎn)附近產(chǎn)生空穴，從而使得料位開關(guān)反映不了塔內(nèi)真實(shí)料位。經(jīng)過討論決定將檔板處截?cái)嗉娱L(zhǎng)使測(cè)量點(diǎn)向塔內(nèi)伸展，從而避開可能存在的“空穴”，這樣料位開關(guān)就能正常工作。在后期對(duì)料位開關(guān)備件的重新選型，確定新選型的料位開關(guān)的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度要比原來的料位開關(guān)長(zhǎng)25cm，這樣就達(dá)到了避開“空穴”的目的，如圖4所示。

圖4　阻旋式料位開關(guān)改造圖

料位開關(guān)的上述問題都是在投入使用一段時(shí)間后才顯現(xiàn)出來的，而新安裝的料位開關(guān)，有時(shí)也出現(xiàn)無(wú)料時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)（無(wú)料時(shí)復(fù)位彈簧應(yīng)該將反饋開關(guān)復(fù)位從而使電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)）的反?，F(xiàn)象。對(duì)于這種現(xiàn)象通過現(xiàn)場(chǎng)分析確認(rèn)，是由于復(fù)位彈簧的平衡力沒有調(diào)整好。復(fù)位彈簧力的調(diào)整總共有四檔，默認(rèn)是放在二檔位，將其調(diào)整到四檔后，就不再出現(xiàn)無(wú)料時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象。

5 實(shí)施效果

以上措施實(shí)施之前，貴冶一、二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐環(huán)集脫硫54臺(tái)料位開關(guān)平均1個(gè)月發(fā)生8次故障。經(jīng)過改進(jìn)后，再生塔沒有再發(fā)生因檔板腐蝕影響下料的情況，軸承卡死現(xiàn)象也不再發(fā)生，電機(jī)燒壞頻率也大大降低，現(xiàn)在有故障的電機(jī)基本是運(yùn)行了2年以上的，屬于正常損耗。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，2013年度料位開關(guān)平均1個(gè)月只有4次故障。故障率大大降低，這不僅保證了脫硫效率的達(dá)標(biāo)，同時(shí)也減少了料位開關(guān)的備件成本，減輕了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)料位開關(guān)應(yīng)用的不斷摸索改進(jìn)，如今在脫硫裝置中料位測(cè)量的準(zhǔn)確性、可靠性上有很大的提高，保障了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。目前還遺留一個(gè)問題：由于脫硫裝置塔內(nèi)物料活性焦炭屬易燃物，不方便重新在塔頂再開一個(gè)觀察口，所以無(wú)法人工手動(dòng)探測(cè)塔內(nèi)真實(shí)料位，如果操作人員懷疑料位測(cè)量有問題時(shí)，只能通過拆開料位計(jì)來檢查料位情況，這對(duì)于料位開關(guān)故障的排除非常不便。

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The Application of Anti-rotary Level Switch in Desulfurization Device

CAI Gao-hui
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:This paper introducesthe converter desulphurization basic working principle and dry desulfurization process of Guixi Smelter No. 1 system, focusing on introducing the work principle and the application of anti-rotation level switch in desulfurization system of Guixi Smelter. According to the problems of material level switch during application, it puts forward effective solutions and approaches for reducing cost and improving efficiency.

Keywords:anti-rotary type；dry desulphurization；false alarm；application analysis；improvement

作者簡(jiǎn)介：蔡高輝（1983-），男，江西萬(wàn)年人，主要從事儀表自動(dòng)化的維護(hù)和管理等方面的工作。E-mail: cai_gaohui@163.com

收稿日期：2015-07-27

中圖分類號(hào)：TF806

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1009-3842（2016）01-0058-04