寶鋼二煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣分析儀故障處理技術(shù)

摘 要：本文詳細(xì)介紹了寶鋼二煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煙氣分析儀的各種故障及處理方法，通過多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)積累和對(duì)故障的判斷處理，形成煙氣分析儀常見故障的排除技術(shù)，為現(xiàn)場使用維護(hù)人員提供幫助和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：取樣;分析儀;故障;預(yù)處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.069

1 概述

寶鋼二煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣分析儀設(shè)備屬于煉鋼廠關(guān)鍵設(shè)備，其設(shè)備能否穩(wěn)定直接關(guān)系到轉(zhuǎn)爐能否順利生產(chǎn)，也將影響到轉(zhuǎn)爐煤氣能否順利回收，直接左右轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼指標(biāo)，影響煉鋼的成本。分析儀設(shè)備一般安裝在ID風(fēng)機(jī)與鐘形閥之間，通過煙氣中CO、O2的濃度來控制回收鐘形閥和放散鐘形閥的相互切換，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣回收和放散。當(dāng)CO含量>35%且O2含量<1%時(shí)，鐘形閥切換回收轉(zhuǎn)爐煤氣，當(dāng)CO含量<35%或O2含量>1%時(shí)切換至放散塔燃燒放散。轉(zhuǎn)爐煤氣回收量是轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，分析儀設(shè)備高效可靠的性能也必須得到保證，由于分析儀屬于高度精密儀器，使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，本文詳細(xì)介紹了煙氣分析儀各個(gè)單元發(fā)生故障及處理方法。

2 主要內(nèi)容

2.1 煙氣分析儀系統(tǒng)的基本功能及其構(gòu)成

2.1.1 煙氣分析儀系統(tǒng)的基本功能

轉(zhuǎn)爐冶煉產(chǎn)生的煙氣中含有CO，CO2，H2，O2，N2等成分，通過煙氣分析儀將煙氣中的CO、O2等含量分析出來，再選擇CO含量>35%且O2含量<1%的煙氣進(jìn)行回收利用，不滿足條件的就通過鐘形閥切換到放散塔燃燒放散。在線氣體分析儀是轉(zhuǎn)爐煤氣回收裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，其測量的準(zhǔn)確性直接決定了轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，將大大降低煉鋼的成本。

2.1.2 煙氣分析儀系統(tǒng)的構(gòu)成及各個(gè)單元作用

煙氣分析儀系統(tǒng)一般由采樣單元、氣體預(yù)處理單元、反吹單元、氣體分析及校驗(yàn)單元（包括CO，CO2，H2，O2四種分析儀設(shè)備）、PLC控制單元等構(gòu)成。如下圖1。

采樣單元是從煙氣主管道吸入樣氣的第一個(gè)關(guān)口，它的主要作用是把樣氣加熱到較高溫度并通過濾芯除去樣氣中的細(xì)小顆粒。它主要由2個(gè)取樣探頭組成，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)備用，取樣探頭主要由2根2000瓦的加熱器、100目的高精度不銹鋼濾芯、球閥、帶電加熱長度8米取樣管以及100攝氏度溫度控制器等組成。

預(yù)處理單元是通過抽氣泵把樣氣抽入到分析儀本體之前進(jìn)行處理的過程，由于分析儀本體對(duì)樣氣的溫度和濕度要求較高，溫度要求在+5℃～40℃，因此預(yù)處理單元的主要功能是用來把樣氣中的水除去，并降溫。它主要由一級(jí)風(fēng)冷冷卻器、二級(jí)壓縮機(jī)冷卻器、抽氣泵、濕度報(bào)警器、若干電磁閥、西門子S7-200等控制單元組成。一級(jí)冷卻器樣氣把采樣單元過來的160℃的氧氣通過風(fēng)冷到70℃，取樣氣體再進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)冷卻器冷卻到5℃后經(jīng)雙頭薄膜式抽氣泵抽入經(jīng)二級(jí)細(xì)過濾器后進(jìn)入分析儀本體進(jìn)行測量，由于樣氣急劇降溫會(huì)產(chǎn)生許多冷凝水，這些冷凝水由蠕動(dòng)泵擠壓排出。總的進(jìn)氣流量調(diào)在1000L/H，進(jìn)入各分析儀本體的氣體流量也有各自的流量計(jì)按不同要求進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)減壓閥調(diào)整壓力后多余的氣體旁路排出。

反吹單元由于轉(zhuǎn)爐煙氣含有大量的粉塵， 經(jīng)過濾后大部分粉塵就積留在取樣頭濾芯外面， 一段時(shí)間后會(huì)造成堵塞， 因此在一段時(shí)間對(duì)取樣頭濾芯進(jìn)行反吹。反吹需要用到5公斤的氮?dú)?，每次吹掃時(shí)間為3分鐘。

分析儀本體及校驗(yàn)單元主要由磁氧分析儀、紅外CO/CO2分析儀、熱導(dǎo)H2分析儀及相應(yīng)的檢驗(yàn)單元組成。對(duì)取樣氣體的溫度要求在+5℃～40℃，氣體流量20～100L/H，壓力為20～40 KPa。

2.2 分析儀系統(tǒng)主要工作原理

轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)過取樣探頭加熱升溫后，樣氣經(jīng)過一級(jí)冷凝器和二級(jí)冷凝器后分兩路支管，一支到放散管路，另一支經(jīng)過采樣泵、過濾器、流量計(jì)，然后分兩路分別進(jìn)入氧氣分析儀及紅外分析儀，出來的氣體經(jīng)過緩沖罐后進(jìn)行放散。紅外分析儀用來分析CO、CO2的成分，磁氧分析儀用來檢測O2成分。

3 分析儀常見故障及處理方法

3.1 氧氣含量高，無法回收

從分析儀的原理可知，樣氣中O2濃度小于1%時(shí)才能回收，當(dāng)大于等于1%時(shí)煤氣就放散。寶鋼二煉鋼使用的氧氣分析儀為ABB的磁氧分析儀。通過現(xiàn)場多次故障得知，氧氣濃度高可能由如下故障引起：

3.1.1 煙氣主管路系統(tǒng)密封不嚴(yán)，有泄漏

應(yīng)對(duì)方法：首先檢查主煙氣管道系統(tǒng)，由于主煙氣系統(tǒng)管路復(fù)制，拐彎點(diǎn)和膨脹節(jié)多，因此，此類問題，應(yīng)和對(duì)口的機(jī)械人員一起排查，可在轉(zhuǎn)爐吹煉期間帶好煤氣報(bào)警儀對(duì)整個(gè)主管道進(jìn)行巡查，管道地方煤氣高或者有蒸汽泄漏，做好相應(yīng)措施，確保主管道系統(tǒng)無漏點(diǎn)。

3.1.2 煙氣分析儀處理系統(tǒng)進(jìn)行檢查

（1）對(duì)所有接頭、密封、墊片進(jìn)行檢查，確保無破損，密封完好;

（2）對(duì)取樣頭進(jìn)行拆卸檢查，由于取樣頭在最前端，此處溫度高，煙氣中含有蒸汽及其他腐蝕性氣體，容易把探頭內(nèi)壁腐蝕穿，從而會(huì)把外面空氣吸入，造成檢測氧氣含量偏高。該地方比較隱秘，不容易察覺，應(yīng)注意2～3年進(jìn)行拆卸解體檢查;（3）對(duì)抽氣泵膜片進(jìn)行檢查更換，由于抽氣泵長期不停地在運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較大的熱量，容易把抽氣泵膜片弄破損，該膜片更換周期為6～8個(gè)月，該膜片屬于消耗件，因此機(jī)旁必須有一定數(shù)量的備件;（4）蠕動(dòng)泵排水管與管壁捏合有間隙，由于在蠕動(dòng)泵處壓力是負(fù)壓，從而導(dǎo)致會(huì)把排水管外的空氣抽進(jìn)來，導(dǎo)致檢測氧氣含量偏高。如發(fā)現(xiàn)確實(shí)捏合不到位，可適當(dāng)在排水管內(nèi)壁貼一層膠帶，確?？諝庵怀霾贿M(jìn)，達(dá)到密封效果。（5）對(duì)室內(nèi)空調(diào)進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)空調(diào)壞或者跳電，會(huì)造成室內(nèi)溫度過高，從而會(huì)影響分析儀的精度，造成氧氣檢測過高;（6）氧氣零點(diǎn)漂移：分析儀在使用一段時(shí)間后，氧氣零點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生漂移，需定期對(duì)其零點(diǎn)進(jìn)行校正，一般一個(gè)月校正一次。

3.2 煙氣分析儀預(yù)處理系統(tǒng)有堵塞

日常點(diǎn)檢時(shí)，需要特別注意現(xiàn)場抽氣泵泵前壓力表，如正常運(yùn)轉(zhuǎn)，泵前壓力為-0.0 2bar左右，如發(fā)現(xiàn)低于此壓力，則判斷系統(tǒng)有可能有堵塞現(xiàn)場，如不管，會(huì)造成堵塞越來越嚴(yán)重，當(dāng)壓力小于-0.05bar時(shí)，系統(tǒng)流量則會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)，從而觸發(fā)PLC程序停止抽氣泵，造成煙氣分析儀系統(tǒng)故障。因此日常點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)異常時(shí)需及時(shí)處理，有如下情況會(huì)導(dǎo)致堵塞：

3.2.1 取樣探頭內(nèi)的過濾器堵塞

取樣頭內(nèi)的過濾器是關(guān)系到樣氣是否能干凈地進(jìn)入分析儀本體的關(guān)鍵零部件，因?yàn)闊煔庵泻写罅康乃魵鈱?dǎo)致潮濕，所以對(duì)過濾的加熱一定要保障;另外，過濾器使用長時(shí)間后必須周期性地進(jìn)行反吹，此周期一般為一周。最后，購買過濾器備件時(shí)應(yīng)注意選擇合理的目數(shù)，不能太大也不能太小，太大會(huì)容易造成過于密集，細(xì)灰顆粒覆蓋在濾芯表面，堵死濾芯，太小會(huì)造成大量灰塵進(jìn)入分析儀系統(tǒng)，給分析儀系統(tǒng)造成堵死或使測量不準(zhǔn)確。因此，一般應(yīng)選用30～35目為宜，其對(duì)應(yīng)的過濾精度為590～500um。

3.2.2 取樣管堵塞

當(dāng)取樣管使用較長時(shí)間后，管內(nèi)灰塵會(huì)越積越多，從而造成取樣管堵塞。此時(shí)在排出取樣頭堵塞的情況下，可以確認(rèn)是取樣管堵塞，可以先停掉取樣管伴熱帶電源，再往取樣管內(nèi)灌水，靜止10分鐘后再用中壓氮?dú)膺M(jìn)行吹掃即可。

3.3 冷凝器故障

煙氣分析儀中的冷卻至關(guān)重要，分析儀中的內(nèi)部檢測傳感器絕對(duì)不能進(jìn)水。樣氣通過取樣頭和取樣帶加熱到180攝氏度左右后，再通過一、二級(jí)冷凝器迅速將樣氣冷卻到3～5攝氏度，從而除去樣氣中的水分。一般分析儀二級(jí)冷凝器出口溫度為4.5左右，如果發(fā)現(xiàn)樣氣內(nèi)水還存在，可以通過控制二級(jí)冷凝器設(shè)定溫度，適當(dāng)下調(diào)1攝氏度左右，可以達(dá)到除去樣氣中水的目的。

3.4 蠕動(dòng)泵故障

我們知道，分析儀是不能進(jìn)水的，進(jìn)水會(huì)直接導(dǎo)致分析儀本體損壞，因此蠕動(dòng)泵作為系統(tǒng)冷凝水排除的唯一零部件，是非常重要的一環(huán)。當(dāng)蠕動(dòng)泵使用一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生蠕動(dòng)泵橡膠軟管破裂、磨損或者電機(jī)卡阻不轉(zhuǎn)等現(xiàn)場，這樣會(huì)導(dǎo)致冷凝器中的冷凝水無法排出，如抽氣泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)測可能造成分析儀本體進(jìn)水而損壞。因此，在日常點(diǎn)檢是要密切關(guān)注蠕動(dòng)泵的橡膠軟管的情況，查看是否破損和嚙合是否完好，電機(jī)是否有異音，如遇到上述情況直接更換蠕動(dòng)泵。

3.5 分析儀故障

分析儀本體故障表征為分析儀死機(jī)，讀數(shù)卡死，或者報(bào)其他故障，如樣氣溫度高、濕度偏高、傳感器儀灰塵多等都會(huì)引起報(bào)警。常用的做法是重啟分析儀本體或者更換內(nèi)部傳感器本體等。

4 結(jié)束語

分析儀本體在使用一段時(shí)間后，需要定期用標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)分析儀進(jìn)行校驗(yàn)，已達(dá)到精確檢驗(yàn)的目的，此周期一般為一個(gè)月。此外，由于二煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣分析儀能否正常工作直接與轉(zhuǎn)爐能否吹煉進(jìn)行了連鎖，因此，在相當(dāng)緊急的情況下，如果煙氣分析儀系統(tǒng)發(fā)生故障，且轉(zhuǎn)爐必須吹煉時(shí)，可在PLC吹煉條件中進(jìn)行暫時(shí)短接處理，已滿足緊急情況下的生產(chǎn)，待故障恢復(fù)后，應(yīng)立即解除短接信號(hào)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：張志龍（1982-），男，湖北人，學(xué)士，工程師，研究方向：電儀設(shè)備管理。