摘要：介紹了煤氣脫氯系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)中儀表的種類、設(shè)計(jì)時(shí)選型的要點(diǎn)和系統(tǒng)的主要電氣控制方法。
引 言
高爐生產(chǎn)中由于煤的燃燒和鐵礦石的冶煉會(huì)產(chǎn)生大量腐蝕性氣體，氣體遇水后生成的物質(zhì)對(duì)設(shè)備和管道具有很強(qiáng)的腐蝕性。對(duì)煤氣管道腐蝕性#強(qiáng)的當(dāng)屬其中的氯離子，氯離子在水中容易與氫離子結(jié)合形成酸，有極高的極性促進(jìn)腐蝕反應(yīng)，又有很強(qiáng)的穿透性，容易穿透金屬表面的保護(hù)膜，造成縫隙腐蝕和孔蝕。聯(lián)峰鋼廠長(zhǎng)期使用澳大利亞進(jìn)口礦石和煤，鐵石的品位和煤的燃燒值都較高，有著較高的經(jīng)濟(jì)效益，但原料中的氯元素含量較高，煤氣長(zhǎng)期呈酸性，對(duì)煤氣管道的腐蝕特別嚴(yán)重，管道半年左右就會(huì)因腐蝕而泄漏，需要經(jīng)常檢修和焊補(bǔ)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到高爐生產(chǎn)和設(shè)備、人身安全。大峘集團(tuán)有限公司針對(duì)這一難題開發(fā)出一套去除煤氣中氯離子的洗滌系統(tǒng)。
１ 脫氯系統(tǒng)簡(jiǎn)介
該項(xiàng)目是聯(lián)峰鋼廠新建１０８０ｍ３高爐的配套工程，高爐煤氣經(jīng) ＴＲＴ 后，通過(guò)脫氯裝置洗滌完畢后接回高爐煤氣總管。來(lái)自 ＴＲＴ 的高爐煤氣由洗滌塔下部進(jìn)入洗滌塔內(nèi)，下層噴槍組向洗滌塔內(nèi)噴大量霧化循環(huán)水將高爐煤氣中的氯離子部分洗入水中，中層噴槍組向洗滌塔內(nèi)噴大量霧化堿液與軟化水的混合水，高爐煤氣中的氯離子等酸性物質(zhì)與堿液發(fā)生中和反應(yīng)，將煤氣中的氯離子清除，工業(yè)新水清洗高爐煤氣同時(shí)降溫，高爐煤氣再經(jīng)過(guò)塔上部的填料除機(jī)械水后，煤氣從洗滌塔頂部出來(lái)入主管網(wǎng)。配軟化水的脫氯工藝是當(dāng)今較先金的煤氣脫氯工藝。
２ 系統(tǒng)控制
２．１ 測(cè)量?jī)x表控制
洗滌塔內(nèi)噴淋水通過(guò)重力回水，流入循環(huán)水池，經(jīng)循環(huán)泵再送至洗滌塔循環(huán)使用。為防止循環(huán)池內(nèi)的循環(huán)水氯離子含量增大，循環(huán)池內(nèi)循環(huán)水需部分外排，同時(shí)不斷補(bǔ)充工業(yè)新水進(jìn)行置換。脫氯設(shè)備安裝于高爐煤氣管道上，本系統(tǒng)主要是煤氣管道和水路管道。煤氣管道氣體腐蝕性強(qiáng)，液體介質(zhì)也多數(shù)呈酸性或堿性，儀表多位于煤氣區(qū)域，所以為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，儀表的選型特別關(guān)鍵。系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表種類較多，有流量計(jì)、熱電阻、壓力變送器、液位開關(guān)、液位變送器、 ＣＯ 報(bào)警器、ｐＨ 計(jì)等，
如圖１所示。下面分別介紹在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段各種儀表的選型要點(diǎn)。
２．１．１ 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)主要用于測(cè)量軟化水、工業(yè)新水、循環(huán)水、廢水的排放流量，流量計(jì)安裝于煤氣區(qū)域，需選用防爆型。此外流量計(jì)還需考慮電極材質(zhì)和襯里材質(zhì)，電極材質(zhì)選用哈氏合金，適用于弱酸、弱堿、海水、鹽水等場(chǎng)合；襯里材質(zhì)選用聚四氟乙烯 ＰＴＥＦ ，它是塑料中化學(xué)性質(zhì)#為穩(wěn)定的一種材料，能耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水，以及濃堿和各種有機(jī)溶劑，聚四氟乙烯在工作壓力下不會(huì)變形。在安裝時(shí)，法蘭連接螺釘應(yīng)均勻擰緊，如果用力不均，聚四氟乙烯管的翻邊容易壓壞，因此，安裝時(shí)#好用力矩扳手均勻地?cái)Q緊連接螺栓，安裝的位置應(yīng)避免振動(dòng)和電磁干擾，同時(shí)保證流量計(jì)前、后直管段的距離符合安裝要求。
２．１．２ 熱電阻
主要用于測(cè)量軟化水、工業(yè)新水、循環(huán)水、回水及煤氣進(jìn)出口介質(zhì)溫度，熱電阻安裝于煤氣區(qū)域，選用防爆型 ＷＺＰ － ２４０ 系列，由于水中含有沙粒和小金屬顆粒，保護(hù)管選用耐磨型材質(zhì)。安裝時(shí)為了使熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測(cè)量點(diǎn)的位置，盡量避免在閥門、彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻，熱電阻安裝的位置同時(shí)應(yīng)考慮檢修和維護(hù)方便。
２．１．３ 壓力變送器
壓力變送器主要用于測(cè)量軟化水、工業(yè)新水、循環(huán)水、回水及煤氣進(jìn)出口介質(zhì)壓力，測(cè)壓點(diǎn)位于煤氣區(qū)域，選用防爆型產(chǎn)品。安裝時(shí)應(yīng)區(qū)別測(cè)量氣體和液體：測(cè)量氣體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部，測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的下半部與工藝管道的水平中心線成０°～４５°夾角的范圍內(nèi)。 壓力變送器安裝位置應(yīng)光線充足，操作和維護(hù)方便，不宜安裝在振動(dòng)、潮濕、高溫、有腐蝕性和強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的地方，否則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果和變送器的壽命。壓力變送器安裝位置應(yīng)盡可能靠近取源部件。變送器的安裝高度宜與取壓點(diǎn)高度一致，尤其是測(cè)量液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)。
２．１．４ 液位開關(guān)
主要測(cè)量軟化水池、新水池、循環(huán)水池的高低液位。液位開關(guān)測(cè)量水池液位，選用浮球式液位開關(guān)，高低液位分別設(shè)兩檔，用來(lái)監(jiān)測(cè)水池的液位狀況并控制進(jìn)出口泵的啟停，液位開關(guān)本體材質(zhì)選用 ３１６Ｌ不銹鋼，防爆。安裝采用水池頂部法蘭安裝，由于液位開關(guān)浮球桿較長(zhǎng)，為了防止在水流沖擊時(shí)產(chǎn)生晃動(dòng)，需在水池底部再加設(shè)一固定點(diǎn)，以確保液位開關(guān)使用過(guò)程中的可靠。
２．１．５�。茫� 報(bào)警儀
泵房和控制室裝設(shè) ＣＯ 報(bào)警儀，用來(lái)測(cè)量該區(qū)域的 ＣＯ 濃 度。選用 固 定安裝式，量 程 ０～２０００ｐｐｍ ， ＤＣ２４Ｖ供電，帶遠(yuǎn)傳信號(hào)接至ＰＬＣ，設(shè)定高于５０ｐｐｍ 報(bào)警。
２．１．６ 液位變送器
液位變送器用來(lái)測(cè)量洗滌塔水的液位。因?yàn)橄礈焖䞍?nèi)通煤氣，有壓力，所以不能直接測(cè)洗滌塔的液位，采用雙法蘭液位計(jì)，上、下法蘭分別安裝于洗滌塔的上、下部，上部與煤氣相通，下部連接塔內(nèi)液體，法蘭測(cè)壓膜片通過(guò)毛細(xì)導(dǎo)壓管與變送器相連，這樣測(cè)出來(lái)的值可以消除煤氣壓力對(duì)液位的影響。
２．１．７�。穑� 計(jì)
ｐＨ 計(jì)用來(lái)測(cè)量洗滌后煤氣冷凝水的 ｐＨ 值，可以反映煤氣噴淋洗滌的效果。 ｐＨ 計(jì)安裝于疏水器出口，ｐＨ 計(jì)包括水分析變送器、ｐＨ 數(shù)字電極和電極電纜三部分；ｐＨ計(jì)選用進(jìn)口品牌產(chǎn)品，訂貨時(shí)需考慮供貨時(shí)間周期問(wèn)題。 ｐＨ 數(shù)字電極安裝后必須保持管道處于有水狀態(tài)，不能斷水，否則電極會(huì)失效，所以應(yīng)該等設(shè)備調(diào)試完生產(chǎn)前再將電極安裝就位；電極屬于消耗件，為了保證測(cè)量精度，半年左右需更換。
２．１．８ 注意事項(xiàng)
洗滌塔和煤氣管道施工完成后需進(jìn)行打壓試驗(yàn)，合格后方可接入主煤氣管道；取源部件安裝在設(shè)備或管道上，安裝取源部件的開孔和焊接工作必須在設(shè)備或管道的防腐、襯里和壓力試驗(yàn)前進(jìn)行，完畢后應(yīng)隨同設(shè)備和管道一并進(jìn)行壓力試驗(yàn)。
２．２ 電氣控制
２．２．１ 冷凝水ｐＨ 值控制
目標(biāo)值是將冷凝水ＰＨ 值控制在中性稍微偏堿性一點(diǎn)，堿液泵選用計(jì)量泵，通過(guò)調(diào)節(jié)堿液泵的流量，控制堿液的噴淋量，達(dá)到煤氣脫氯洗滌的效果。設(shè)備運(yùn)行中從堿液泵的調(diào)節(jié)到冷凝水 ＰＨ 值的變化時(shí)間較長(zhǎng)，大約需要 １ｈ 左右，控制時(shí)調(diào)節(jié)的時(shí)間需要長(zhǎng)一點(diǎn)，防止由于加堿量的頻繁變化造成冷凝水ｐＨ 值的波動(dòng)。
２．２．２ 煤氣閥門控制
系統(tǒng)設(shè)水封切斷閥１臺(tái)，設(shè)在高爐煤氣主管網(wǎng)，洗滌塔進(jìn)出口處設(shè)電動(dòng)蝶閥和電動(dòng)盲板閥各１臺(tái)及盲板各１臺(tái)。當(dāng)高爐煤氣脫氯系統(tǒng)故障時(shí)，打開主管網(wǎng)處水封切斷閥，關(guān)閉洗滌塔進(jìn)出口處電動(dòng)蝶閥和電動(dòng)盲板閥，高爐煤氣即可從主管網(wǎng)通過(guò)。煤氣的閥門設(shè)有聯(lián)鎖裝置，關(guān)閉一路管道時(shí)需確保另一路煤氣管道處于通路狀態(tài)，防止發(fā)生煤氣堵管。
２．２．３ 液位控制
軟化水池、新水池、循環(huán)水池裝設(shè)有液位開關(guān)，根據(jù)工藝要求設(shè)置有高、高高、低、低低四檔液位，通過(guò)液位開關(guān)來(lái)控制給水及排水泵運(yùn)行，保證水池液位處于正常液位。
３ 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)與工藝部門的密切配合，精心選擇各類儀表的規(guī)格和型號(hào)，生產(chǎn)時(shí)儀表能很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境和生產(chǎn)要求，測(cè)量值準(zhǔn)確可靠，從而保證了系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。近些年公司在聯(lián)峰鋼廠已先后完成了 ５ 套煤氣脫氯項(xiàng)目，有的屬于新建高爐的配套項(xiàng)目，有的屬于原有高爐的改造項(xiàng)目，從目前運(yùn)行狀況來(lái)看，煤氣出口冷凝水的 ｐＨ 值基本能控制在７～７．２之間，保持弱堿性狀態(tài)，煤氣管道的腐蝕狀況大有改善，有效地保障了高爐的正常運(yùn)行。
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