寶鋼二煉鋼轉爐煙氣分析儀故障處理技術

摘 要：本文詳細介紹了寶鋼二煉鋼廠轉爐煙氣分析儀的各種故障及處理方法，通過多年的實際經驗積累和對故障的判斷處理，形成煙氣分析儀常見故障的排除技術，為現場使用維護人員提供幫助和指導。

關鍵詞：取樣;分析儀;故障;預處理

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

1 概述

寶鋼二煉鋼轉爐煙氣分析儀設備屬于煉鋼廠關鍵設備，其設備能否穩定直接關系到轉爐能否順利生產，也將影響到轉爐煤氣能否順利回收，直接左右轉爐負能煉鋼指標，影響煉鋼的成本。分析儀設備一般安裝在ID風機與鐘形閥之間，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，實現轉爐煤氣回收和放散。當CO含量>35%且O2含量<1%時，鐘形閥切換回收轉爐煤氣，當CO含量<35%或O2含量>1%時切換至放散塔燃燒放散。轉爐煤氣回收量是轉爐負能煉鋼的一個重要指標。因此，分析儀設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，使用過程中難免會出現各種故障，本文詳細介紹了煙氣分析儀各個單元發生故障及處理方法。

2 主要內容

2.1 煙氣分析儀系統的基本功能及其構成

2.1.1 煙氣分析儀系統的基本功能

轉爐冶煉產生的煙氣中含有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爐煤氣回收裝置中的關鍵設備，其測量的準確性直接決定了轉爐煤氣回收量，將大大降低煉鋼的成本。

2.1.2 煙氣分析儀系統的構成及各個單元作用

煙氣分析儀系統一般由采樣單元、氣體預處理單元、反吹單元、氣體分析及校驗單元（包括CO，CO2，H2，O2四種分析儀設備）、PLC控制單元等構成。如下圖1。

采樣單元是從煙氣主管道吸入樣氣的第一個關口，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小顆粒。它主要由2個取樣探頭組成，一個運轉，一個備用，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。

預處理單元是通過抽氣泵把樣氣抽入到分析儀本體之前進行處理的過程，由于分析儀本體對樣氣的溫度和濕度要求較高，溫度要求在+5℃～40℃，因此預處理單元的主要功能是用來把樣氣中的水除去，并降溫。它主要由一級風冷冷卻器、二級壓縮機冷卻器、抽氣泵、濕度報警器、若干電磁閥、西門子S7-200等控制單元組成。一級冷卻器樣氣把采樣單元過來的160℃的氧氣通過風冷到70℃，取樣氣體再進入二級壓縮機冷卻器冷卻到5℃后經雙頭薄膜式抽氣泵抽入經二級細過濾器后進入分析儀本體進行測量，由于樣氣急劇降溫會產生許多冷凝水，這些冷凝水由蠕動泵擠壓排出?？偟倪M氣流量調在1000L/H，進入各分析儀本體的氣體流量也有各自的流量計按不同要求進行調整，經減壓閥調整壓力后多余的氣體旁路排出。

反吹單元由于轉爐煙氣含有大量的粉塵， 經過濾后大部分粉塵就積留在取樣頭濾芯外面， 一段時間后會造成堵塞， 因此在一段時間對取樣頭濾芯進行反吹。反吹需要用到5公斤的氮氣，每次吹掃時間為3分鐘。

分析儀本體及校驗單元主要由磁氧分析儀、紅外CO/CO2分析儀、熱導H2分析儀及相應的檢驗單元組成。對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 分析儀系統主要工作原理

轉爐煙氣經過取樣探頭加熱升溫后，樣氣經過一級冷凝器和二級冷凝器后分兩路支管，一支到放散管路，另一支經過采樣泵、過濾器、流量計，然后分兩路分別進入氧氣分析儀及紅外分析儀，出來的氣體經過緩沖罐后進行放散。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%時才能回收，當大于等于1%時煤氣就放散。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 煙氣主管路系統密封不嚴，有泄漏

應對方法：首先檢查主煙氣管道系統，由于主煙氣系統管路復制，拐彎點和膨脹節多，因此，此類問題，應和對口的機械人員一起排查，可在轉爐吹煉期間帶好煤氣報警儀對整個主管道進行巡查，管道地方煤氣高或者有蒸汽泄漏，做好相應措施，確保主管道系統無漏點。

3.1.2 煙氣分析儀處理系統進行檢查

（1）對所有接頭、密封、墊片進行檢查，確保無破損，密封完好;

（2）對取樣頭進行拆卸檢查，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，容易把探頭內壁腐蝕穿，從而會把外面空氣吸入，造成檢測氧氣含量偏高。該地方比較隱秘，不容易察覺，應注意2～3年進行拆卸解體檢查;（3）對抽氣泵膜片進行檢查更換，由于抽氣泵長期不停地在運轉，產生較大的熱量，容易把抽氣泵膜片弄破損，該膜片更換周期為6～8個月，該膜片屬于消耗件，因此機旁必須有一定數量的備件;（4）蠕動泵排水管與管壁捏合有間隙，由于在蠕動泵處壓力是負壓，從而導致會把排水管外的空氣抽進來，導致檢測氧氣含量偏高。如發現確實捏合不到位，可適當在排水管內壁貼一層膠帶，確?？諝庵怀霾贿M，達到密封效果。（5）對室內空調進行檢查，如果發現空調壞或者跳電，會造成室內溫度過高，從而會影響分析儀的精度，造成氧氣檢測過高;（6）氧氣零點漂移：分析儀在使用一段時間后，氧氣零點會產生漂移，需定期對其零點進行校正，一般一個月校正一次。

3.2 煙氣分析儀預處理系統有堵塞

日常點檢時，需要特別注意現場抽氣泵泵前壓力表，如正常運轉，泵前壓力為-0.0 2bar左右，如發現低于此壓力，則判斷系統有可能有堵塞現場，如不管，會造成堵塞越來越嚴重，當壓力小于-0.05bar時，系統流量則會發生報警信號，從而觸發PLC程序停止抽氣泵，造成煙氣分析儀系統故障。因此日常點檢發現異常時需及時處理，有如下情況會導致堵塞：

3.2.1 取樣探頭內的過濾器堵塞

取樣頭內的過濾器是關系到樣氣是否能干凈地進入分析儀本體的關鍵零部件，因為煙氣中含有大量的水蒸氣導致潮濕，所以對過濾的加熱一定要保障;另外，過濾器使用長時間后必須周期性地進行反吹，此周期一般為一周。最后，購買過濾器備件時應注意選擇合理的目數，不能太大也不能太小，太大會容易造成過于密集，細灰顆粒覆蓋在濾芯表面，堵死濾芯，太小會造成大量灰塵進入分析儀系統，給分析儀系統造成堵死或使測量不準確。因此，一般應選用30～35目為宜，其對應的過濾精度為590～500um。

3.2.2 取樣管堵塞

當取樣管使用較長時間后，管內灰塵會越積越多，從而造成取樣管堵塞。此時在排出取樣頭堵塞的情況下，可以確認是取樣管堵塞，可以先停掉取樣管伴熱帶電源，再往取樣管內灌水，靜止10分鐘后再用中壓氮氣進行吹掃即可。

3.3 冷凝器故障

煙氣分析儀中的冷卻至關重要，分析儀中的內部檢測傳感器絕對不能進水。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。一般分析儀二級冷凝器出口溫度為4.5左右，如果發現樣氣內水還存在，可以通過控制二級冷凝器設定溫度，適當下調1攝氏度左右，可以達到除去樣氣中水的目的。

3.4 蠕動泵故障

我們知道，分析儀是不能進水的，進水會直接導致分析儀本體損壞，因此蠕動泵作為系統冷凝水排除的唯一零部件，是非常重要的一環。當蠕動泵使用一段時間后，會發生蠕動泵橡膠軟管破裂、磨損或者電機卡阻不轉等現場，這樣會導致冷凝器中的冷凝水無法排出，如抽氣泵繼續運轉測可能造成分析儀本體進水而損壞。因此，在日常點檢是要密切關注蠕動泵的橡膠軟管的情況，查看是否破損和嚙合是否完好，電機是否有異音，如遇到上述情況直接更換蠕動泵。

3.5 分析儀故障

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

4 結束語

分析儀本體在使用一段時間后，需要定期用標準氣體對分析儀進行校驗，已達到精確檢驗的目的，此周期一般為一個月。此外，由于二煉鋼轉爐煙氣分析儀能否正常工作直接與轉爐能否吹煉進行了連鎖，因此，在相當緊急的情況下，如果煙氣分析儀系統發生故障，且轉爐必須吹煉時，可在PLC吹煉條件中進行暫時短接處理，已滿足緊急情況下的生產，待故障恢復后，應立即解除短接信號。

參考文獻：

[1]宋文緒.自動檢測技術[M].北京.冶金工業出版社，2002.

[2]呂泉.現代傳感器原理及應用[M].北京.清華大學出版社，2006.

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