氣體分析儀在焦化廠干熄焦工藝中應用

趙騰飛

（承德中灤煤化工有限公司，河北 承德 067002）

雖然基于DLAS技術的激光氣體分析儀已有應用，能夠對循環(huán)氣體中的O2、CO、CO2進行原位分析，但是對H2的分析還需采取取樣分析。實際生產(chǎn)中，基于取樣分析的干熄焦氣體分析儀的故障多表現(xiàn)為取樣系統(tǒng)堵塞，直接影響分析結果的準確性，因而對取樣系統(tǒng)堵塞的原因進行分析和采取防治措施是十分必要的。

1 干熄焦技術的原理

干熄焦技術的原理主要涉及到以下幾個方面：濕熄焦方式的突出特征在于對焦炭進行噴水冷卻，這種方式不僅會浪費不必要的熱能，還會降低焦炭質(zhì)量，這對于高爐生產(chǎn)和環(huán)境保護工作的開展都是非常不利的。干熄焦技術指的是在干熄爐內(nèi)通過對惰性氣體進行合理應用的方式，實現(xiàn)對紅焦的冷卻而，而惰性氣體在冷卻后也可以通過特定除塵設備的處理后，再次投入使用。與濕熄焦技術相比，干熄焦技術無論在煤炭質(zhì)量、使用成本還是在環(huán)境保護方面，都具有較為明顯的優(yōu)勢。

2 分析儀系統(tǒng)裝置構成

干熄焦循環(huán)氣體分析儀裝置主要由樣氣采集和處理裝置及氣體分析儀表組成，外接能源介質(zhì)管道和排放設施。首先是樣氣采集和處理系統(tǒng)樣氣采集和處理系統(tǒng)從循環(huán)氣體管道中采集循環(huán)氣體，并將采集的樣氣進行除塵除水干燥降溫等一系列處理后，為分析儀器提供合格的樣氣，主要由蒸汽引射器、水洗器、水冷器、旋風制冷器、過濾器、排凝器、水過濾器等裝置組成。其次是氣體分析儀器凈化后的樣氣干燥過濾后，分成3路，分別經(jīng)玻璃管流量計送往O2分析儀、H2分析儀、CO/CO2分析儀進行分析。玻璃管流量計主要顯示和調(diào)節(jié)送往分析儀器的樣氣的流量，流量的大小將影響儀器的準確測量。氣體分析儀器是整個系統(tǒng)的核心，測量均在此單元進行，測量數(shù)據(jù)也在此單元生成。

3 氣體分析儀工作流程

氣體分析儀工作流程主要涉及到以下方面：氣體分析儀用樣氣從干熄爐入口處采集，采樣氣時，蒸汽通過探頭蒸汽引射器的文丘里噴嘴形成文丘里效應，在文丘里噴嘴（一級引射器）處形成負壓抽取氣樣，樣氣和蒸汽的混合氣經(jīng)過取樣管線進入分析柜，通過水噴射裝置（二級引射器）二次增壓及與冷卻水混合、凈化、降溫后，從上部進入氣水分離器，除去氣樣雜質(zhì)和水分，進行氣水分離后再進入旋風冷卻器，用壓縮空氣冷卻至10℃～15℃進入自動排凝器中。

4 分析儀在干熄焦工藝的應用

4.1 熱導氣體分析儀

分析儀在干熄焦工藝的應用之一是熱導氣體分析儀。熱導氣體分析儀利用氣體的體積分數(shù)與氣體導熱系數(shù)λm有關這一物理特性。通過熱導池把多組分混合氣體的導熱系數(shù)λm的大小轉化為電阻值的變化。圓柱形腔體中，垂直懸掛一根熱敏電阻元件，通過兩端引線通以電流。被測氣體通過熱導池時，在熱敏電阻上通過恒定電流，電阻絲產(chǎn)生的熱量會向四周散發(fā)，熱量通過氣體導熱換熱的方式向氣室壁傳出。當混合氣體中氫氣含量增加后，混合氣體的λm則會增大，電阻絲產(chǎn)生的熱量通過氣體傳導到熱導池壁的熱量必然也會增大，電阻絲的平衡溫度就會下降，導致電阻絲電阻值減小。通過測量熱絲阻值的大小來確定氫氣的含量。

4.2 分格斜道技術

分析儀在干熄焦工藝的應用之二是分格斜道技術。對于大型的干熄爐而言，對分格斜道的技術進行合理應用，能夠在很大程度上斜道口焦炭上浮的現(xiàn)象進行避免，從而提升干熄爐生產(chǎn)的穩(wěn)定程度，另外還可以對斜道區(qū)受力的情況加以改善，延長斜道的使用壽命。在斜道的出口處合理應用調(diào)節(jié)磚，能夠降低由于干熄焦溫度過高而引起調(diào)節(jié)板軟化、下墜甚至脫落問題的發(fā)生幾率。

5 取樣系統(tǒng)堵塞以及預防堵塞措施

首先是取樣系統(tǒng)堵塞的原因：①循環(huán)氣體在流經(jīng)干熄爐內(nèi)焦炭層時會攜帶一定量的焦粉，雖然經(jīng)過兩級除塵。但在再次經(jīng)過紅焦層前的流路（含循環(huán)氣體取樣點）上，循環(huán)氣體中總會攜帶少量的焦粉。②當煉焦配合煤的性質(zhì)和煉焦最終溫度發(fā)生變化時，特別是當焦炭成熟度偏低時，焦炭在干熄爐內(nèi)分解出的焦油汽、H2S的析出量會增加很多，這些成分會進入循環(huán)氣體中。③循環(huán)氣體中H2S完全氧化時生成SO2，而與氧發(fā)生不完全氧化反應生成單質(zhì)硫。另外，H2S在高溫下也能分解成單質(zhì)硫。④采用空氣導入法控制可燃成分含量時，由環(huán)形風道處導入的空氣并不能將上述組分完全燃燒。⑤氣體分析儀的取樣點通常設在副省煤器（鍋爐給水預熱器）后、干熄爐入口前的風道上，循環(huán)氣從氣道中引出至分析儀表的過程中，循環(huán)氣體與外界大氣溫度有近100℃的溫差。如沒有適當?shù)谋?，循環(huán)氣體中的硫、焦油、水蒸汽等組分會在取樣口、取樣探頭、過濾器等處凝結。⑥采取降低配煤質(zhì)量、使用高硫煤、添加粘結劑或降低焦炭的成熟度等方法可以降低焦炭生產(chǎn)成本，但使干熄焦循環(huán)氣體中焦油、水蒸汽（氫氣燃燒）及硫的含量升高，從而加重了取樣系統(tǒng)的堵塞。其次是防止堵塞措施：增設在線吹掃裝置。在水氣分離器的出氣口和排水口各加裝一個閥門，當要對探頭進行吹掃時，關閉這兩個閥門，拆除蒸汽引射器內(nèi)的節(jié)流件，即可利用過熱蒸汽對探頭進行充分的吹掃。另外，在進儀表前的樣氣管道上加裝一個手動排污裝置，可在儀表檢修后重啟時快速排水，也可用于輔助判斷樣氣管路是否堵塞。還可作為吹掃管道時的出氣口，免除吹掃時拆卸管道的麻煩。通過增設在線吹掃裝置后，維護人員通過開關相應的閥門，很方便地利用蒸汽吹掃取樣探頭及樣氣管路。

6 結語

總之，由氧分析儀、氫分析儀、紅外線分析儀，配以蒸汽引射、水洗水冷、空冷、過濾的樣氣處理裝置組成的干熄焦氣體分析系統(tǒng)，改進后，循環(huán)氣體分析儀正常在線檢測，保證干熄焦系統(tǒng)的安全順產(chǎn)，可提高干熄焦系統(tǒng)的干熄率、干熄率的提高，有利于高爐煉鐵的操作控制，降低了高爐的焦比，降低了高爐的運行成本。