阻旋式料位開關在脫硫裝置中的應用

蔡高輝（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

?

阻旋式料位開關在脫硫裝置中的應用

蔡高輝
（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

摘 要：介紹了貴冶一系統轉爐脫硫的基本工作原理、干法脫硫技術的工藝流程；重點介紹阻旋式料位開關的工作原理及其在貴冶脫硫系統的應用情況，并針對料位開關在使用過程中容易出現的問題提出了有效的改進方案和處理辦法，為工廠降本增效做出貢獻。

關鍵詞：阻旋式；干法脫硫；誤報警；應用分析；改進

1 引言

貴溪冶煉廠作為國內一流銅冶煉廠，無論其產量還是技術水平都處于世界先進的行列，隨著其產能的不斷擴張，安全環保的投入也愈來愈大。為了回收煙氣中的硫化物，貴冶先后建成4套干法煙氣脫硫裝置，以實現煙氣的凈化排放［1］。1套脫硫裝置一般有脫硫、再生、物料循環、煙氣等4個系統，該裝置利用活性焦炭的吸附、催化性能脫除煙氣中的硫氧化物，同時除去煙氣中的粉塵［2］。如果要提高煙氣脫硫的效率，活性焦炭的循環量至關重要。

2 干法脫硫原理

干法煙氣脫硫［3］利用活性焦炭對煙氣中的SO2進行吸附，并過濾煙氣中的粉塵，實現煙氣凈化作用。吸附態的SO2在氧氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為H2SO4并被儲存在活性焦炭的孔隙內，吸附飽和的活性焦炭通過物料傳輸送至再生系統加熱再生，釋放出富含SO2的氣體，并經再生風機送至制酸車間進行回收。解吸過的活性焦經篩選后由輸送系統送入脫硫塔再進行SO2吸附，實現活性焦炭循環利用，同時根據活性焦炭的損耗情況補充適量的新鮮活性焦。其工藝流程如圖1。

圖1　脫硫工藝流程圖

在作業過程中，脫硫塔內活性焦炭必須充足并且保證持續流動，才能保證煙氣脫硫的高效性，其物料循環的自動化控制是根據各個塔內料位高低來運行的，為此在各個脫硫塔頂部和再生塔頂部都裝設了2臺料位開關，即高料位報警開關和低料位報警開關，用以控制塔內料位在一定范圍內。其控制模式是：當脫硫塔頂部料位開關高報警時，脫硫塔頂部的下料器停止下料，直到脫硫塔出現低料位報警或高料位報警消失一段時間（該時間根據下料量和排料量大小在實際生產中摸索出一個合適值）后再開啟頂部下料器對脫硫塔進行補料。脫硫塔的排料是根據再生塔的料位高低來控制的，再生塔也設有高低料位報警開關，其控制原理與脫硫塔一樣，這樣就實現了物料應用從脫硫到再生再到脫硫的自動化循環控制。

3 阻旋式料位開關應用分析

阻旋式料位開關是一種利用介質阻擋其測量檔板正常轉動從而輸出報警信號的一種機械式料位計［4］，適用于活性焦炭等固體顆粒狀介質的料位測量，當料位到達高、低極限位置時，控制器的繼電器觸點輸出報警信號或者控制信號。

阻旋式料位開關結構簡單（見圖2），主要包括驅動電機、控制電路、密封傳動軸、測量檔板四部分組成，阻旋式料位開關結構簡單，使用維護方便，是一種較理想的簡易料位測量儀表。接通電源后，驅動電機帶動測量檔板開始轉動（分來回擺動和360°轉動兩種），當沒有物料阻擋檔板轉動時，驅動反饋開關保持閉合，電機得電轉動，同時控制電路發出無料信號（ON或者OFF）給DCS系統；當有物料阻止檔板轉動而使其克服了復位彈簧平衡力，驅動反饋開關則斷開，電機失電停止轉動，控制電路發出有料信號（OFF或者ON）給DCS系統，而當塔內料位降低到檔板測量位置以下時，在復位彈簧作用下驅動反饋開關復位即閉合，電機得電開始帶動檔板轉動，這就是阻旋式料位開關的工作原理。脫硫塔通過高低2臺料位開關的輸出信號來控制塔頂下料器的啟停，從而控制塔內物料的平衡。

圖2　阻旋式料位開關結構圖

隨著料位開關在實際生產中的應用增多，其中問題也逐漸顯現出來。比如說對料位的誤報警、密封傳動軸卡死、電機燒壞等。儀表技術人員通過現場檢查，在DCS系統內對相關參數進行分析，總結得出料位開關在應用中出現問題主要存在兩個方面的原因。

（1）料位計本身的原因。

① 在維護過程中發現有些料位計因為材質問題，其檔板處腐蝕嚴重導致檔板脫落，導致料位開關不能正常工作；

② 料位開關尾部密封橡膠破碎，腐蝕性氣體或者煙塵進入軸承導致軸承生銹卡死，引起料位計誤報警；

③ 部分料位開關安裝位置通風效果不佳，電機散熱不好導致電機燒壞；

④ 料位開關內部復位彈簧平衡力沒有調整好，導致該報警時不報警，不該報警時卻報警的混亂假象，影響工藝操作。

（2）脫硫裝置設計上的原因。

脫硫裝置都是全封閉結構，各個脫硫塔設計時都留有觀察口，但是因為環境條件的腐蝕銹化，現已打不開，因此無法觀察到塔內活性焦炭的實際料位，這會導致發生操作人員判斷與料位計檢測相矛盾的情況，比如有時操作人員按其操作習慣判斷塔內物料位很低，低料位開關應該報警，但實際上料位計沒有報警，或者判斷塔內料位很高，高料位開關應該報警但是沒有報警，聯系儀表人員檢查料位開關，卻未發現設備有問題。這種矛盾情況的發生不僅增加了儀表維護人員的勞動強度，更重要的是留下了可能出現空塔或者溢料的隱患。

4 解決措施

針對上述料位開關在生產應用中遇到的問題，儀表技術人員開展自主管理攻關項目，逐項制定了對策并找出解決辦法［5］，提高了料位開關的可靠性，具體見表1。

表1　料位開關實際應用分析

（1）再生塔是對活性焦炭的解析再生，其內部腐蝕性氣體濃度很高，對料位開關的腐蝕嚴重，料位計的使用時間很短。對于這樣的應用場合，通過重新選型，更換儀表廠家，確保材質合格，延長料位開關的工作壽命。

（2）在脫硫塔內，由于活性焦炭的吸附作用，煙氣對料位開關的腐蝕相對要弱。但由于料位開關是水平安裝的，物料的流動對密封橡膠不斷摩擦，就會造成密封橡膠的磨損破碎，活性焦炭粉塵比較容易進入軸承進而引起軸承的腐蝕卡死。針對這種現象，通過采取將密封橡膠更換成自制的四氟密封圈的方法來保護軸承［1］，如圖3所示。

圖3　阻旋式料位開關密封圈改造

（3）有些料位開關安裝在不通風的封閉走廊里，走廊盡頭是由鐵皮封閉的，就像把料位開關安裝在集裝箱里，高溫環境加上空氣的不流通使得料位開關工作環境溫度很高，大大縮短了驅動電機使用壽命。通過對走廊進行改造，安裝通風窗戶實現空氣的對流，從而降低粒位開關所處工作環境的溫度，延長驅動電機的使用壽命。

（4）對于檢查料位開關本身沒有問題，而操作人員判斷與料位開關檢測相矛盾的情況，初步分析是由于物料粘結導致測量點附近產生空穴，從而使得料位開關反映不了塔內真實料位。經過討論決定將檔板處截斷加長使測量點向塔內伸展，從而避開可能存在的“空穴”，這樣料位開關就能正常工作。在后期對料位開關備件的重新選型，確定新選型的料位開關的傳動軸長度要比原來的料位開關長25cm，這樣就達到了避開“空穴”的目的，如圖4所示。

圖4　阻旋式料位開關改造圖

料位開關的上述問題都是在投入使用一段時間后才顯現出來的，而新安裝的料位開關，有時也出現無料時不轉動（無料時復位彈簧應該將反饋開關復位從而使電機得電轉動）的反常現象。對于這種現象通過現場分析確認，是由于復位彈簧的平衡力沒有調整好。復位彈簧力的調整總共有四檔，默認是放在二檔位，將其調整到四檔后，就不再出現無料時不轉動的現象。

5 實施效果

以上措施實施之前，貴冶一、二系統轉爐環集脫硫54臺料位開關平均1個月發生8次故障。經過改進后，再生塔沒有再發生因檔板腐蝕影響下料的情況，軸承卡死現象也不再發生，電機燒壞頻率也大大降低，現在有故障的電機基本是運行了2年以上的，屬于正常損耗。經過統計，2013年度料位開關平均1個月只有4次故障。故障率大大降低，這不僅保證了脫硫效率的達標，同時也減少了料位開關的備件成本，減輕了維護人員的勞動強度。

6 結束語

經過對料位開關應用的不斷摸索改進，如今在脫硫裝置中料位測量的準確性、可靠性上有很大的提高，保障了脫硫系統的穩定運行。目前還遺留一個問題：由于脫硫裝置塔內物料活性焦炭屬易燃物，不方便重新在塔頂再開一個觀察口，所以無法人工手動探測塔內真實料位，如果操作人員懷疑料位測量有問題時，只能通過拆開料位計來檢查料位情況，這對于料位開關故障的排除非常不便。

參考文獻：

［1］李健, 高繼賢, 張青, 等. 貴溪銅冶煉環集煙氣的活性焦脫硫工程應用[J]. 有色金屬研究與設計, 2011(2):24-26.

［2］張方煒. 煙氣活性焦干法脫硫工藝及其在電廠的應用[J]. 電力勘測設計, 2009(3):38-45.

［3］王祥光. 脫硫技術[M]. 北京:化學工業出版社, 2013:150-262.

［4］張光武. 物位和流量儀表—設計 制造 應用[M]. 機械工業出版社, 2014:50-100.

［5］莊紹君. 儀表維修工技術問答[M]. 北京:化學工業出版社, 2008: 82-124.

［6］樂嘉謙. 儀表工手冊[M]. 北京:化學工業出版社, 2012:852-862.

The Application of Anti-rotary Level Switch in Desulfurization Device

CAI Gao-hui
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:This paper introducesthe converter desulphurization basic working principle and dry desulfurization process of Guixi Smelter No. 1 system, focusing on introducing the work principle and the application of anti-rotation level switch in desulfurization system of Guixi Smelter. According to the problems of material level switch during application, it puts forward effective solutions and approaches for reducing cost and improving efficiency.

Keywords:anti-rotary type；dry desulphurization；false alarm；application analysis；improvement

作者簡介：蔡高輝（1983-），男，江西萬年人，主要從事儀表自動化的維護和管理等方面的工作。E-mail: cai_gaohui@163.com

收稿日期：2015-07-27

中圖分類號：TF806

文獻標識碼：B

文章編號：1009-3842（2016）01-0058-04