在線焦?fàn)t煤氣分析系統(tǒng)助力靜電除塵工藝安全管理

    焦?fàn)t煤氣在進(jìn)入靜電除塵設(shè)備之前,需要分析焦?fàn)t煤氣含氧量,因?yàn)殪o電除塵設(shè)備中的焦?fàn)t煤氣含氧量達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)引發(fā)爆炸事故,從而損壞設(shè)備和造成人身傷害,所以對(duì)焦?fàn)t煤氣中的含氧量分析及監(jiān)控極為重要。筆者將就在線煤氣分析系統(tǒng)在靜電除塵工藝中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1.煤氣靜電除塵技術(shù)

    煤氣除塵技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)較為成熟，其方法也多樣，本文主要探討的是煤氣靜電除塵。

    其工藝原理為：含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽(yáng)極板之間所形成的高壓電場(chǎng)通過時(shí)，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時(shí)，帶負(fù)電的氣體離子，在電場(chǎng)力的作用下，向陽(yáng)板運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場(chǎng)力的作用下，亦向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)陽(yáng)極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽(yáng)極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。

    根據(jù)目前國(guó)內(nèi)常見的靜電除塵器型式可概略地分為以下幾類：按氣流方向分為立式和臥式，按沉淀極極型式分為板式和管式，按沉淀極板上粉塵的清除方法分為干式濕式等。

    靜電除塵廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、化工、制藥、發(fā)電、冶煉等行業(yè)，如以煤為燃料的工廠、電站，收集煙氣中的煤灰和粉塵；冶金中用于收集錫、鋅、鉛、鋁等的氧化物。

2.靜電除塵器泄爆

    靜電除塵技術(shù)盡管具有凈化效率高、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，但由于系統(tǒng)控制要求較高，國(guó)內(nèi)外企業(yè)在應(yīng)用過程中也出現(xiàn)過各種問題，其中尤為頻繁的是靜電除塵器泄爆問題。

    靜電除塵器是采用高壓電場(chǎng)使煤氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電后在電場(chǎng)作用下與氣流分離達(dá)到除塵的目的。工業(yè)所講的煤氣是指含有H2、CH4及CO 等多種可燃?xì)怏w成分的混合氣體，其特性是無色、易燃、易爆、易使人中毒。煤氣的這些特點(diǎn)就決定了在工作中必須小心操作，否則容易引發(fā)事故。煤氣爆炸極限有兩個(gè): VCO ＞ 9%、VO2 ＞6%或VH2 ＞3%、VO2 ＞4%，靜電除塵器內(nèi)煤氣成分達(dá)到爆炸極*，被電場(chǎng)中高壓閃絡(luò)的電弧火花爆燃，煤氣體積迅速膨脹，導(dǎo)致壓力超過泄爆閥設(shè)定值，就會(huì)發(fā)生泄爆。

    大型的泄爆會(huì)造成設(shè)備損壞，中小型的泄爆會(huì)造成靜電除塵器內(nèi)的極板、極線損壞，使極間距發(fā)生變化，影響除塵效果，通常泄爆一次會(huì)使該爐次生產(chǎn)中斷8 min 左右。

3.在線氣體分析系統(tǒng)在煤氣除塵工藝中的應(yīng)用

    國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行中的泄爆主要發(fā)生在開始吹煉、緊急提槍和補(bǔ)吹階段，都是由于停吹時(shí)靜電除塵器中充滿空氣，當(dāng)轉(zhuǎn)爐開吹時(shí)產(chǎn)生的CO 沒有*燃燒所致。因此減少泄爆的關(guān)鍵是控制煤氣中CO、O2和H2 濃度在爆炸極限之外。企業(yè)可使用在線氣體分析系統(tǒng)對(duì)焦?fàn)t煤氣中的CO、O2 和H2含量進(jìn)行在線監(jiān)控以及分析,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焦?fàn)t煤氣的實(shí)時(shí)監(jiān)控,進(jìn)而確保焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

    Gasboard-9021是四方光電（武漢）儀器有限公司自主研發(fā)的專門針對(duì)樣品氣中含塵、含濕、含焦油的特定工況而設(shè)計(jì)的在線氣體分析系統(tǒng)，它由預(yù)處理單元、控制單元、分析單元三部分構(gòu)成。其分析儀表采用該公司自主研發(fā)的多組分煤氣分析儀Gasboard-3100，可用于在線測(cè)量煤氣中CO、CO2、CH4、CnHm、H2、O2等氣體濃度，并可實(shí)時(shí)計(jì)算煤氣熱值。測(cè)試數(shù)據(jù)可通過RS-232或RS-485、4-20mA輸出接口傳輸?shù)缴霞?jí)集中控制系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)、工藝調(diào)整提供實(shí)時(shí)依據(jù)。

3.1多組分煤氣分析儀技術(shù)原理

    煤氣分析儀Gasboard-3100采用微流紅外傳感器，一個(gè)氣室內(nèi)完成CO、CO2、CH4、CnHm的測(cè)量，并結(jié)合MEMS熱導(dǎo)技術(shù)及長(zhǎng)壽命電化學(xué)氣體傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)6組分煤氣同時(shí)分析，且測(cè)量精度高，多組分氣體測(cè)量間無交叉干擾。

    煤氣成份中，特別是焦?fàn)t煤氣，除甲烷外，還含有其他碳?xì)浠衔锏瘸煞帧８鶕?jù)紅外吸收原理，如圖，乙烷等碳?xì)浠衔镌诩淄榈奶卣鞑ㄩL(zhǎng)3.3um左右有明顯吸收干擾。當(dāng)煤氣中其他碳?xì)浠衔锖枯^大時(shí)，CH4的測(cè)試值會(huì)明顯偏大，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。煤氣分析儀Gasboard-3100采用微流紅外技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)無干擾的CH4測(cè)量，準(zhǔn)確反映混合煤氣中CH4和CnHm成分的實(shí)際含量。

甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的紅外吸收光譜

3.2在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9021功能特點(diǎn)

    在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9021采用 PLC 程序控制，自動(dòng)完成采樣、排水、反吹、故障處理等操作，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守，大大減少了人工負(fù)荷，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、準(zhǔn)確、連續(xù)自動(dòng)在線運(yùn)行。系統(tǒng)同時(shí)采用MCGS觸摸屏作為HMI人機(jī)交互界面，可以查看當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，閥門狀態(tài)以及根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況授權(quán)修改參數(shù)。

4.結(jié)語(yǔ)

    煤氣除塵和煤氣安全防護(hù)，是很多工業(yè)企業(yè)都必須面臨的工作。同時(shí)，作為鋼鐵、有色、化工、新能源等工業(yè)領(lǐng)域重要的能源載體，為了有效、安全、合理利用，煤氣成分、熱值及氧含量等各種參數(shù)監(jiān)測(cè)具有至關(guān)重要的意義。在安全*的理念下，相關(guān)管理部門必須對(duì)煤氣的除塵和安全管理采取有效的監(jiān)測(cè)措施，來保證生產(chǎn)工作順利進(jìn)行。

    （來源：公眾號(hào)@工業(yè)過程氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)）