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。實際生產中，基于取樣分析的干熄焦氣體分析儀的故障多表現為取樣系統堵塞，直接影響分析結果的準確性，因而對取樣系統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，還會降低焦炭質量，這對于高爐生產和環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通過對惰性氣體進行合理應用的方式，實現對紅焦的冷卻而，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量、使用成本還是在環境保護方面，都具有較為明顯的優勢。

2 分析儀系統裝置構成

干熄焦循環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，外接能源介質管道和排放設施。首先是樣氣采集和處理系統樣氣采集和處理系統從循環氣體管道中采集循環氣體，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節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的核心，測量均在此單元進行，測量數據也在此單元生成。

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與氣體導熱系數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，電阻絲產生的熱量會向四周散發，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象進行避免，從而提升干熄爐生產的穩定程度，另外還可以對斜道區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節磚，能夠降低由于干熄焦溫度過高而引起調節板軟化、下墜甚至脫落問題的發生幾率。

5 取樣系統堵塞以及預防堵塞措施

首先是取樣系統堵塞的原因：①循環氣體在流經干熄爐內焦炭層時會攜帶一定量的焦粉，雖然經過兩級除塵。但在再次經過紅焦層前的流路（含循環氣體取樣點）上，循環氣體中總會攜帶少量的焦粉。②當煉焦配合煤的性質和煉焦最終溫度發生變化時，特別是當焦炭成熟度偏低時，焦炭在干熄爐內分解出的焦油汽、H2S的析出量會增加很多，這些成分會進入循環氣體中。③循環氣體中H2S完全氧化時生成SO2，而與氧發生不完全氧化反應生成單質硫。另外，H2S在高溫下也能分解成單質硫。④采用空氣導入法控制可燃成分含量時，由環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，循環氣從氣道中引出至分析儀表的過程中，循環氣體與外界大氣溫度有近100℃的溫差。如沒有適當的保溫，循環氣體中的硫、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成本，但使干熄焦循環氣體中焦油、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，拆除蒸汽引射器內的節流件，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，改進后，循環氣體分析儀正常在線檢測，保證干熄焦系統的安全順產，可提高干熄焦系統的干熄率、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。