影响氧化锆分析仪平稳运行的原因分析及解决措施

2015-12-11梁昌莉

仪器仪表用户 2015年4期

梁昌莉 ,常伟

（独山子石化公司炼油厂仪表车间, 新疆独山子 833699）

0 引言

氧化锆分析仪对烟气中的氧含量进行测量，发挥节能、减少环境污染和延长炉龄的作用。锅炉中当鼓风量过大时，烟气中过剩空气量偏大，烟气氧含量偏高，虽可使燃料充分燃烧，但过剩空气带走的热量多，导致热效率降低，同时过量的氧与燃料中的硫及烟气中的氮气在高温下生成SO2、SO3和NOX一类的有害物质污染环境。当鼓风量偏低时，烟气氧量低，虽然过剩空气少使排烟损失减少，但因燃料不能充分燃烧，也导致热效率降低，同时烟囱冒黑烟，对环境也造成较大污染。可见，要使锅炉热效率高污染小，必须控制空气过剩系数，这需要利用氧化锆分析仪将烟气氧含量控制在合理的范围内，另一方面，锅炉处于经济燃烧状态，烟气中的SO2、SO3和NOX量低，减少了锅炉尾部腐蚀，从而延长炉龄。

独山子炼油厂老区、新区共有27台氧化锆，有4种不同的型号，分别来自兰炼富士、罗斯蒙特、英国佛林顿和湖北荆州这4个厂家。由于现场工况各有千秋，在氧化锆投用运行过程中，需要根据装置的不同进行改造，从而降低氧化锆的维护率。

1 氧化锆氧分析仪工作原理及分类

1.1 氧化锆探头的结构及工作原理[1]

图1 氧化锆探头结构示意图Fig1.Schematic diagram of zirconia probe structure

如图1所示，被测气体烟气从左侧进入氧化锆管中的氧电池，而参比气体（空气）则从右侧通入，当进入的空气压力大于烟气压力时，氧分子电离成氧离子后从空气中扩散到烟气中，在750°C左右的高温中，在铂电极的催化作用下，氧化锆管内氧电池的空气侧发生还原反应。

空气一侧的铂电极由于大量给出电子而带正电，成为氧浓差电池的正极或阳极。这些氧离子进入电解质后，通过晶体中的空穴向前运动到达左侧的铂电极，在氧电池的进烟气一侧发生氧化反应，

烟气一侧的铂电极由于大量得到电子而带负电，成为氧浓差电池的负极或阴极。这样在两个电极上由于正负电荷的堆积而形成一个电势，称之为氧浓差电势。通过能斯特方程式计算出所测烟气中氧的含量。

2 氧化锆氧分析仪运行中存在的问题及改造

2.1 一催化氧化锆锆头过滤网经常堵塞

老区一催化装置，前期使用的是南京天辰电器仪表厂的TCZ-1型分体式烟气氧分析仪。氧化锆锆头过滤网经常堵塞。在使用1年过程中，过滤网更换了2次，加热丝烧断1次，电极接触不良1次，二次表无输出1次，设备故障频繁，维护量很大。

2.1.1 初步改造

·原因分析：

由于烟气中含有大量的催化剂粉末和腐蚀性高温气体，造成过滤网经常堵塞，过滤网堵塞，烟气无法进入，加上测量的是高温烟气，从而影响到加热丝以及电极的工作性能，故障率高。

·初步改造方案：

为了解决过滤器堵塞的问题，我们选用导流式探头，使用湖北荆州生产的带引流管的YHG-98BJ型氧化锆分析仪。一方面通过引流管可以减少作用于锆头处的烟气灰尘，另一方面可以减少烟气中的腐蚀气体对锆头的直接腐蚀。

·改造后存在的问题：

投用后，发现仪表测量指示滞后，测得的数据不及时准确，达不到服务生产的目的。

2.1.2 进一步改改造

·原因分析：

出于经济方面的考虑，为了节省投资，决定利用原有的氧化锆氧分析仪，只在引流管上做文章。经过多次测试、分析认为，导致氧化锆氧分析仪不反应或反应滞后的根本原因在于烟气在锆头处不流动或流动缓慢。

·改造方案：

1) 增大采样导流管的直径，即从40 mm增加到50mm，材质从普通钢管改为不锈钢管。这样不但可增加流通面积和烟气的流量，防止导流管堵塞，而且提高了材质的防腐性能。

2) 对采样导流管进行改造。把导流管中间部位进行开孔，这样增大了导流管内的前后压差，提高了烟气的流通速度。

·改造效果：

改进方案实施后，该检测系统连续运行了11个月，故障率有很大降低，催化裂化再生器烟气氧含量分析仪维护工作量大的问题得到一定解决，过滤器堵塞问题得到部分解决，但仍然有堵塞现象。

·经验总结：

由于一催化烟气中含粉尘颗粒物较多，腐蚀性较强，需要对氧化锆分析仪进行特殊改造，从而减少维护率，经过两次改造，故障率高的问题虽得到一定解决，但过滤器仍有堵塞，夏天时需要一季度进行一次疏通，而冬天更加频繁需要一个月去疏通氧化锆过滤器，一催化烟道是正压型，所以在拆卸过程中存在风险，而对于老区二催化装置将原有直插型氧化锆改造成外排式氧化锆，改造后运行正常且故障率低，由于工况和一催化有相同之处，对于二催化的成功的改造可借鉴到一催化的改造中，将问题彻底解决。预计在2015年大修时进行改造。