宝钢二炼钢转炉烟气分析仪故障处理技术

摘 要：本文详细介绍了宝钢二炼钢厂转炉烟气分析仪的各种故障及处理方法，通过多年的实际经验积累和对故障的判断处理，形成烟气分析仪常见故障的排除技术，为现场使用维护人员提供帮助和指导。

关键词：取样;分析仪;故障;预处理

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

1 概述

宝钢二炼钢转炉烟气分析仪设备属于炼钢厂关键设备，其设备能否稳定直接关系到转炉能否顺利生产，也将影响到转炉煤气能否顺利回收，直接左右转炉负能炼钢指标，影响炼钢的成本。分析仪设备一般安装在ID风机与钟形阀之间，通过烟气中CO、O2的浓度来控制回收钟形阀和放散钟形阀的相互切换，实现转炉煤气回收和放散。当CO含量>35%且O2含量<1%时，钟形阀切换回收转炉煤气，当CO含量<35%或O2含量>1%时切换至放散塔燃烧放散。转炉煤气回收量是转炉负能炼钢的一个重要指标。因此，分析仪设备高效可靠的性能也必须得到保证，由于分析仪属于高度精密仪器，使用过程中难免会出现各种故障，本文详细介绍了烟气分析仪各个单元发生故障及处理方法。

2 主要内容

2.1 烟气分析仪系统的基本功能及其构成

2.1.1 烟气分析仪系统的基本功能

转炉冶炼产生的烟气中含有CO，CO2，H2，O2，N2等成分，通过烟气分析仪将烟气中的CO、O2等含量分析出来，再选择CO含量>35%且O2含量<1%的烟气进行回收利用，不满足条件的就通过钟形阀切换到放散塔燃烧放散。在线气体分析仪是转炉煤气回收装置中的关键设备，其测量的准确性直接决定了转炉煤气回收量，将大大降低炼钢的成本。

2.1.2 烟气分析仪系统的构成及各个单元作用

烟气分析仪系统一般由采样单元、气体预处理单元、反吹单元、气体分析及校验单元（包括CO，CO2，H2，O2四种分析仪设备）、PLC控制单元等构成。如下图1。

采样单元是从烟气主管道吸入样气的第一个关口，它的主要作用是把样气加热到较高温度并通过滤芯除去样气中的细小颗粒。它主要由2个取样探头组成，一个运转，一个备用，取样探头主要由2根2000瓦的加热器、100目的高精度不锈钢滤芯、球阀、带电加热长度8米取样管以及100摄氏度温度控制器等组成。

预处理单元是通过抽气泵把样气抽入到分析仪本体之前进行处理的过程，由于分析仪本体对样气的温度和湿度要求较高，温度要求在+5℃～40℃，因此预处理单元的主要功能是用来把样气中的水除去，并降温。它主要由一级风冷冷却器、二级压缩机冷却器、抽气泵、湿度报警器、若干电磁阀、西门子S7-200等控制单元组成。一级冷却器样气把采样单元过来的160℃的氧气通过风冷到70℃，取样气体再进入二级压缩机冷却器冷却到5℃后经双头薄膜式抽气泵抽入经二级细过滤器后进入分析仪本体进行测量，由于样气急剧降温会产生许多冷凝水，这些冷凝水由蠕动泵挤压排出。总的进气流量调在1000L/H，进入各分析仪本体的气体流量也有各自的流量计按不同要求进行调整，经减压阀调整压力后多余的气体旁路排出。

反吹单元由于转炉烟气含有大量的粉尘， 经过滤后大部分粉尘就积留在取样头滤芯外面， 一段时间后会造成堵塞， 因此在一段时间对取样头滤芯进行反吹。反吹需要用到5公斤的氮气，每次吹扫时间为3分钟。

分析仪本体及校验单元主要由磁氧分析仪、红外CO/CO2分析仪、热导H2分析仪及相应的检验单元组成。对取样气体的温度要求在+5℃～40℃，气体流量20～100L/H，压力为20～40 KPa。

2.2 分析仪系统主要工作原理

转炉烟气经过取样探头加热升温后，樣气经过一级冷凝器和二级冷凝器后分两路支管，一支到放散管路，另一支经过采样泵、过滤器、流量计，然后分两路分别进入氧气分析仪及红外分析仪，出来的气体经过缓冲罐后进行放散。红外分析仪用来分析CO、CO2的成分，磁氧分析仪用来检测O2成分。

3 分析仪常见故障及处理方法

3.1 氧气含量高，无法回收

从分析仪的原理可知，样气中O2浓度小于1%时才能回收，当大于等于1%时煤气就放散。宝钢二炼钢使用的氧气分析仪为ABB的磁氧分析仪。通过现场多次故障得知，氧气浓度高可能由如下故障引起：

3.1.1 烟气主管路系统密封不严，有泄漏

应对方法：首先检查主烟气管道系统，由于主烟气系统管路复制，拐弯点和膨胀节多，因此，此类问题，应和对口的机械人员一起排查，可在转炉吹炼期间带好煤气报警仪对整个主管道进行巡查，管道地方煤气高或者有蒸汽泄漏，做好相应措施，确保主管道系统无漏点。

3.1.2 烟气分析仪处理系统进行检查

（1）对所有接头、密封、垫片进行检查，确保无破损，密封完好;

（2）对取样头进行拆卸检查，由于取样头在最前端，此处温度高，烟气中含有蒸汽及其他腐蚀性气体，容易把探头内壁腐蚀穿，从而会把外面空气吸入，造成检测氧气含量偏高。该地方比较隐秘，不容易察觉，应注意2～3年进行拆卸解体检查;（3）对抽气泵膜片进行检查更换，由于抽气泵长期不停地在运转，产生较大的热量，容易把抽气泵膜片弄破损，该膜片更换周期为6～8个月，该膜片属于消耗件，因此机旁必须有一定数量的备件;（4）蠕动泵排水管与管壁捏合有间隙，由于在蠕动泵处压力是负压，从而导致会把排水管外的空气抽进来，导致检测氧气含量偏高。如发现确实捏合不到位，可适当在排水管内壁贴一层胶带，确保空气只出不进，达到密封效果。（5）对室内空调进行检查，如果发现空调坏或者跳电，会造成室内温度过高，从而会影响分析仪的精度，造成氧气检测过高;（6）氧气零点漂移：分析仪在使用一段时间后，氧气零点会产生漂移，需定期对其零点进行校正，一般一个月校正一次。

3.2 煙气分析仪预处理系统有堵塞

日常点检时，需要特别注意现场抽气泵泵前压力表，如正常运转，泵前压力为-0.0 2bar左右，如发现低于此压力，则判断系统有可能有堵塞现场，如不管，会造成堵塞越来越严重，当压力小于-0.05bar时，系统流量则会发生报警信号，从而触发PLC程序停止抽气泵，造成烟气分析仪系统故障。因此日常点检发现异常时需及时处理，有如下情况会导致堵塞：

3.2.1 取样探头内的过滤器堵塞

取样头内的过滤器是关系到样气是否能干净地进入分析仪本体的关键零部件，因为烟气中含有大量的水蒸气导致潮湿，所以对过滤的加热一定要保障;另外，过滤器使用长时间后必须周期性地进行反吹，此周期一般为一周。最后，购买过滤器备件时应注意选择合理的目数，不能太大也不能太小，太大会容易造成过于密集，细灰颗粒覆盖在滤芯表面，堵死滤芯，太小会造成大量灰尘进入分析仪系统，给分析仪系统造成堵死或使测量不准确。因此，一般应选用30～35目为宜，其对应的过滤精度为590～500um。

3.2.2 取样管堵塞

当取样管使用较长时间后，管内灰尘会越积越多，从而造成取样管堵塞。此时在排出取样头堵塞的情况下，可以确认是取样管堵塞，可以先停掉取样管伴热带电源，再往取样管内灌水，静止10分钟后再用中压氮气进行吹扫即可。

3.3 冷凝器故障

烟气分析仪中的冷却至关重要，分析仪中的内部检测传感器绝对不能进水。样气通过取样头和取样带加热到180摄氏度左右后，再通过一、二级冷凝器迅速将样气冷却到3～5摄氏度，从而除去样气中的水分。一般分析仪二级冷凝器出口温度为4.5左右，如果发现样气内水还存在，可以通过控制二级冷凝器设定温度，适当下调1摄氏度左右，可以达到除去样气中水的目的。

3.4 蠕动泵故障

我们知道，分析仪是不能进水的，进水会直接导致分析仪本体损坏，因此蠕动泵作为系统冷凝水排除的唯一零部件，是非常重要的一环。当蠕动泵使用一段时间后，会发生蠕动泵橡胶软管破裂、磨损或者电机卡阻不转等现场，这样会导致冷凝器中的冷凝水无法排出，如抽气泵继续运转测可能造成分析仪本体进水而损坏。因此，在日常点检是要密切关注蠕动泵的橡胶软管的情况，查看是否破损和啮合是否完好，电机是否有异音，如遇到上述情况直接更换蠕动泵。

3.5 分析仪故障

分析仪本体故障表征为分析仪死机，读数卡死，或者报其他故障，如样气温度高、湿度偏高、传感器仪灰尘多等都会引起报警。常用的做法是重启分析仪本体或者更换内部传感器本体等。

4 结束语

分析仪本体在使用一段时间后，需要定期用标准气体对分析仪进行校验，已达到精确检验的目的，此周期一般为一个月。此外，由于二炼钢转炉烟气分析仪能否正常工作直接与转炉能否吹炼进行了连锁，因此，在相当紧急的情况下，如果烟气分析仪系统发生故障，且转炉必须吹炼时，可在PLC吹炼条件中进行暂时短接处理，已满足紧急情况下的生产，待故障恢复后，应立即解除短接信号。

参考文献：

[1]宋文绪.自动检测技术[M].北京.冶金工业出版社，2002.

[2]吕泉.现代传感器原理及应用[M].北京.清华大学出版社，2006.

作者简介：张志龙（1982-），男，湖北人，学士，工程师，研究方向：电仪设备管理。