煙氣脫硝評價(jià)裝置制氮系統(tǒng)運(yùn)行故障分析及處理

岳彥偉，謝興星，季俊飛，閆 力

(大唐南京環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司，江蘇 南京 211111)

對煙氣脫硝催化劑工藝性能指標(biāo)檢測時(shí)，在煙氣模擬環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)室采用的有配氣法和燃燒法兩種。筆者所在實(shí)驗(yàn)室，采用小型制氮系統(tǒng)提供氮?dú)?，與高純的NO、NH3、SO2等氣體混合模擬原煙氣組分進(jìn)行試驗(yàn)測試。制氮裝置運(yùn)行過程中故障時(shí)有發(fā)生，對催化劑檢測工作造成較大影響?，F(xiàn)將制氮系統(tǒng)維護(hù)和維修處理過程中所獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享。

1 制氮系統(tǒng)工藝流程介紹

制氮系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、空氣凈化組件(管道預(yù)過濾器、冷凍式干燥機(jī)、精過濾器、超精過濾器、除油器)、制氮機(jī)組成。

空壓機(jī)將原料空氣壓縮，使空氣壓縮到0.7 MPa。壓縮空氣通入空氣凈化組件，先由管道預(yù)過濾器分離一部分油、水和固體粒子從排污閥排出，剩余壓縮空氣進(jìn)入冷凍式干燥機(jī)去除水分，經(jīng)過精過濾器和超精過濾器兩級(jí)過濾將固體粒子過濾到0.01μm，再經(jīng)過活性炭除油器將壓縮空氣含油量脫除在小于等于0.003mg/m3，從而達(dá)到氣源潔凈標(biāo)準(zhǔn)。凈化后的壓縮空氣通入兩個(gè)緩沖罐，其中一個(gè)空氣緩沖罐中的空氣(約21%O2)作為實(shí)驗(yàn)室氧氣氣源，另一個(gè)空氣緩沖罐中的空氣作為制氮機(jī)的氣源。

制氮機(jī)通過變壓吸附分離原理，利用分子篩對不同氣體吸附性能的差異，將空氣中的氮?dú)夥蛛x出來。工作流程如下：先是空氣緩沖罐中的壓縮空氣從制氮機(jī)底部進(jìn)入左吸附塔開始加壓吸附[1]，空氣中的氧氣和二氧化碳等被分子篩選擇性吸附并截留于塔內(nèi)，剩余純氮?dú)鈴奈剿喜颗湃氲獨(dú)饩彌_罐備用[2]。左塔吸附完成后，開始解壓再生，將吸附的氧氣和二氧化碳等排放大氣；與此同時(shí)，右吸附塔開始增壓吸附。然后，兩吸附塔并聯(lián)交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)的氮?dú)饬鱗3]。最終制得的氮?dú)饧兌瓤蛇_(dá)99.9%，可作為煙氣脫硝評價(jià)裝置的煙氣氣源，也可用于煙氣分析儀和氨逃逸分析儀等儀表吹掃氣。

2 制氮系統(tǒng)主要故障分析

2.1 分子篩噴篩

分子篩噴篩是指消聲器出現(xiàn)黑色煙霧的異常情況，黑色煙霧一般為粉化后的分子篩。噴篩前期現(xiàn)象為氮?dú)饬髁肯陆?，通過調(diào)節(jié)流量發(fā)現(xiàn)故障并未改善，檢查氮?dú)夥治鰞x發(fā)現(xiàn)分析儀并無故障，接著檢查吸附壓力，因?yàn)檫M(jìn)氣壓力無恙，故減壓閥、過濾器、冷干機(jī)、氣動(dòng)閥均無恙。此時(shí)在制氮機(jī)繼續(xù)工作的情況下，很容易出現(xiàn)噴篩現(xiàn)象。噴篩的直接原因是分子篩粉化或者吸附塔內(nèi)部組件損壞，粉化或損壞的發(fā)生是有多種可能原因的。

2.1.1 空壓機(jī)氣源壓力波動(dòng)

空氣中腐蝕性氣體、空氣濕度、空氣中粉塵、水中有害離子形成沉積物都可能對空壓機(jī)內(nèi)部構(gòu)件造成腐蝕，影響工作性能，使出氣壓力產(chǎn)生一定波動(dòng)，這很容易對分子篩產(chǎn)生沖擊，造成磨損。

2.1.2 空氣凈化組件異常

分子篩吸濕能力極強(qiáng)，忌油和液態(tài)水，在進(jìn)入吸附塔之前需要除去壓縮空氣中的油污和水分[4]，凈化組件的正常工作顯得尤為重要。冷干機(jī)及排水閥異常會(huì)使水分過大，除油器內(nèi)活性炭飽和或失效會(huì)使油分過大，各級(jí)過濾器濾芯損壞會(huì)使剩余固體粒子粒徑變大、數(shù)量變多，氣源含油量、含水量、固體粒子量低于氣源潔凈標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使分子篩硬度降低，使吸附效率下降，同時(shí)加劇分子篩粉化。

2.1.3 分子篩填充不實(shí)

吸附塔在填充分子篩時(shí)需要振動(dòng)工具使其填充密實(shí)，如果填充不實(shí)，當(dāng)有氣流經(jīng)過時(shí)，會(huì)使分子篩位移過大，運(yùn)動(dòng)過于劇烈，內(nèi)部摩擦加大，加速粉化。

2.1.4 閥門故障

制氮機(jī)管路配置電磁閥、角座式氣動(dòng)閥進(jìn)行管路切斷或流量調(diào)節(jié)，閥門故障會(huì)使制氮機(jī)進(jìn)入紊亂的氣流，加大分子篩之間的摩擦，加劇粉化。

2.1.5 壓緊裝置損壞

吸附塔內(nèi)壓緊裝置的作用是始終壓緊吸附塔內(nèi)的碳分子篩，防止分子篩因下沉而產(chǎn)生竄動(dòng)造成粉化。壓緊裝置損壞就不會(huì)對分子篩施加壓力，使吸附塔內(nèi)空間體積過大，分子篩發(fā)生粉化破碎。

2.1.6 內(nèi)部構(gòu)件開裂

分子篩會(huì)因?yàn)闅饬鳟a(chǎn)生位移，沖擊會(huì)對濾網(wǎng)、棕墊、中部通氣頭、均布板這些內(nèi)部構(gòu)件造成破損或開裂，造成分子篩泄露。

2.2 氮?dú)饧兌炔缓细?/h3>

制氮機(jī)制得的氮?dú)饧兌瓤蛇_(dá)99.999%，煙氣脫硝評價(jià)裝置測試過程中，氮?dú)庾鳛闊煔鈿庠春头治鰞x表吹掃氣，要求純度達(dá)到99.9%。在制氮機(jī)工作過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)氮?dú)饧兌认陆档那闆r，對催化劑評價(jià)測試結(jié)果產(chǎn)生影響。氮?dú)饧兌鹊牟缓细褚彩怯卸鄠€(gè)可能原因的。

2.2.1 氣源壓力不穩(wěn)定

空氣緩沖罐中氣體壓力一般為0.7MPa時(shí)進(jìn)行變壓吸附，壓力不穩(wěn)定會(huì)使分子篩的吸附過程不能完全進(jìn)行，未被吸附的氧氣、二氧化碳隨氮?dú)膺M(jìn)入氮?dú)饩彌_罐，導(dǎo)致氮?dú)饧兌冉档汀?/p>

2.2.2 過濾器壓差大

當(dāng)過濾器濾芯吸附了過多固體粒子時(shí)，會(huì)對氣體流動(dòng)產(chǎn)生一定影響，使經(jīng)過過濾器的氣體前后壓差加大，這會(huì)對氣源壓力造成一定影響，影響氮?dú)饧兌取?/p>

2.2.3 氣動(dòng)閥故障

氣動(dòng)閥是借助壓縮空氣驅(qū)動(dòng)對氣體流量控制的閥門，氣動(dòng)閥不動(dòng)作或漏氣會(huì)使氣源工作流量改變，氣源壓力發(fā)生明顯改變，影響氮?dú)饧兌取?/p>

2.2.4 分子篩失效

氣源達(dá)不到潔凈標(biāo)準(zhǔn)，攜帶過多水、油和固體粒子進(jìn)入吸附塔，這些物質(zhì)被吸附進(jìn)入分子篩，會(huì)堵塞分子篩內(nèi)部微孔，使分子篩吸附能力下降或失去，即分子篩失效。分子篩失效意味著不能很好的吸附氣源中氧氣，供氣氧氣含量增大，氮?dú)饧兌认鄳?yīng)降低。

2.2.5 氧分析儀偏差或失靈

氮?dú)饩彌_罐后端采用氧氣分析儀測量氧氣濃度，氧電極將氧氣濃度轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過減法換算顯示氣體中氮?dú)鉂舛取＿M(jìn)氣管漏氣、氧電極被污染或失效都會(huì)使氮?dú)夂渴緮?shù)錯(cuò)誤，造成氮?dú)饧兌炔缓细竦默F(xiàn)象。

3 制氮系統(tǒng)主要故障處理

3.1 分子篩噴篩

分子篩噴篩之后首先需要做的是對粉化的分子篩進(jìn)行過濾，并且添加相應(yīng)量的分子篩，填充的同時(shí)需要采用專業(yè)填充振動(dòng)設(shè)備以保證回裝密度。之后針對一些可能的原因進(jìn)行對應(yīng)的處理措施。

3.1.1 空壓機(jī)

定期維護(hù)保養(yǎng)檢查，定期更換空濾器、空濾芯、油過濾芯、油分離芯、冷卻油，定期清洗冷卻器芯和冷卻器，定期潤滑電機(jī)。

3.1.2 空氣凈化組件

定期更換過濾器濾芯，定期更換除油器活性炭，及時(shí)檢查冷干機(jī)及排污閥工作狀態(tài)，在使用過程中需要及時(shí)排除水和油污以減輕凈化設(shè)施負(fù)荷[1]。

3.1.3 閥門

注意閥門的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)檢修并分析可能的故障原因，如有必要及時(shí)更換。

3.1.4 壓緊裝置

更換吸附塔機(jī)械壓緊裝置鎖緊螺桿彈簧，定期檢查壓緊裝置位置并記錄。針對分子篩料位，還需要在氣缸法蘭密封面上方設(shè)置對應(yīng)的分子篩料位低限，當(dāng)料位低于低限時(shí)，就需要及時(shí)填補(bǔ)分子篩。

3.1.5 內(nèi)部構(gòu)件

分子篩填充的同時(shí)需要對棕墊、濾網(wǎng)、均布板、密封件進(jìn)行更換，對中部通氣頭進(jìn)行加固。

3.2 氮?dú)饧兌炔缓细?/h3>

產(chǎn)品氮?dú)饧兌冗_(dá)不到要求時(shí)只能將其放空[5]，極大的浪費(fèi)資源，不符合經(jīng)濟(jì)化需求，需要及時(shí)消除故障以保證氮?dú)饧兌?。故障排除方法見?。

表1 氮?dú)饧兌炔缓细窆收显蚣皩?yīng)排除方法

4 結(jié)語

煙氣脫硝評價(jià)裝置制氮系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、空氣凈化組件和制氮機(jī)組成，在運(yùn)行過程中主要故障為分子篩噴篩和氮?dú)饧兌炔缓细瘛Ｍㄟ^對故障進(jìn)行原因分析和處理，可大大降低設(shè)備故障率，提升氣源純度和穩(wěn)定性，有效保證測試工作的連續(xù)性和安全性。