在线煤气分析系统在转炉冶炼过程中常见故障及解决方法

转炉在线气体分析系统一般安装在ID风机后，该设备在使用过程中一旦出现故障，将影响到转炉煤气能否回收，直接左右转炉负能炼钢指标，影响炼钢的成本。但在线气体分析系统在使用过程中却又不可避免的会出现各类问题，所以解决这些出现的问题则显得必要而迫切。

1 在线气体分析系统的功能

转炉冶炼产生的烟气中含CO，CO2，O2等成分，通过在线气体分析系统对烟气中的CO、CO2、O2等含量进行分析，再选择CO含量、O2含量合格的烟气进行回收利用，将大大降低炼钢的成本。在线气体分析系统一般由预处理采样单元、控制系统单元、气体分析单元等构成。

2 在线气体分析系统常见故障及解决方法

2.1 转炉冶炼过程中全程氧高

现象：O2在冶炼全程中保持在10％左右。

2.1.1 原因分析

1）冶炼过程中，转炉产生的烟气温度在1600℃左右，根据CO+O2=CO2知，高温状态下，CO与O2不能共存。故可排除烟气中因含有O2而带来的氧高的情况；

2）按照当时系统风量约为100000Nm3/h估算，若怀疑外界空气进入，则进入的空气量约为100000×10%/21%≈48000Nm3/h，吸入如此大的风量，按管道负压为-17KPa计算，需要约570mm大的圆孔漏气才有可能，故此也可排除；

3）如果排除了以上烟气本身的问题，则可能是在线气体分析系统在采样过程中进入了空气。

2.1.2 解决措施

1）用标准气对分析仪进行标定；

2）检查参比氮气压力是否在规定范围内；进入分析仪的流量是否有波动，是否在规定范围内；

3）查漏。开启采样泵，使泵出口至分析仪样气入口的管路处于正压；涂抹肥皂水于该管路的每个接口处，观察是否有漏气现象；由于采样探头至采样泵入口的管路处于负压段，若涂抹肥皂水，不利于检查，可采用将采样泵入口管路接至泵出口侧，使该段管路处于正压，再进行涂抹肥皂水查漏。一般情况下，将漏点漏气问题解决，即可解除冶炼过程中全程氧高的问题。

2.2 转炉冶炼过程中CO波动大

现象：冶炼过程中，CO成分波动大，造成煤气时而回收，时而放散。而在分析空气时，能保持CO在0％左右。

2.2.1 原因分析

1）一般来说，冶炼过程中，CO成分在到达回收要求后，如果转炉没有大喷或者事故吹炼中断，CO成分一般都会维持在45％~60％之间，而不会造成煤气反复回收的情况；

2）分析出来的成分大小取决于进入分析仪的CO气体量。如果分析出来的CO成分波动大，则表明进入分析仪的CO的气体量变化大；

3）引起气体量变化大的因素有流量计故障：损坏、积水、进水等。流量计积灰、进水原因：前道处理工序出现异常，如冷凝器排水、过滤器排水用蠕动泵不能正常排水；

4）引起气体量变化大的另一个因素为烟雾过滤器滤芯堵塞，由于滤芯堵塞，将影响到通过滤芯的流量，终影响进入分析仪的流量；

5）气体采样泵工作异常，也将影响到进入分析仪的流量；

6）分析仪的输出接线端子松动，导致输出异常。

2.2.2 解决措施

1）用标准气对分析仪进行标定；

2）检查流量计的流量是否在规定范围内（约1L/min），如果流量波动则需要进行检查流量计和其他元器件的状态；

3）如果流量计积水，则进行排水或更换流量计，然后检查排水蠕动泵的工作状态；

4）如果流量计无积水则需检查烟雾过滤器滤芯颜色是否呈现黑色，如果是则更换滤芯 ；

5）如果流量计无积水、蠕动泵、滤芯等正常，则检查蠕动泵的工作状态。检查可以通过将采样泵出口直接连通放散流量计，观察、调整放散流量计的流量是否在泵的额定流量左右，如果相差大，则更换采样泵；

6）若排除流量计积水、蠕动泵、滤芯、采样泵等异常的因素，则流量计本身可能已经损坏，则更换流量计；

7）观察分析仪的显示屏数据与远程数据是否一致。

2.3 非冶炼过程，CO及CO2出现波动

现象：非冶炼过程中，分析仪系统的采样泵处于停止状态，进入分析仪的流量为零，但此时CO、CO2却以同一趋势出现，保持在2％~5％。

2.3.1 原因分析

1）分析仪的输出接线端子松动，导致输出异常；

2）采样泵处于非工作状态，但分析仪却分析出CO、CO2的成分，表明分析仪内部尚有气体存在，并一直存在着，无法放散。无法放散的原因，是由于经过分析仪分析后的气体需要通过缓冲罐来进行放散，而缓冲罐堵塞后，分析仪内的样气无法流通，就将导致这一故障的出现；

3）分析仪出现漂移现象。

2.3.2 解决措施

1）检查分析仪的显示屏数据与远程数据是否一致；

2）将分析仪的放散管直接排放至大气，观察CO、CO2数据是否马上归0；

3）用标准气对分析仪进行标定。

3 在线气体分析仪系统在设计时需要考虑的问题

3.1 预处理采样单元的设计

由于烟气中含有水分与粉尘，通过采样探头对烟气进行取样时，如若不采取措施，高温烟气中的水分遇冷发生凝结，并与样气处理过程中所沉积下来的粉尘接触，极易造成结垢堵塞，致使探头无法正常工作甚至损坏，从而导致以上三大问题的出现。

针对探头堵塞问题，一般建议在取样探头中增加加热器与反吹系统。探头通过取样管采集管路中的样气，滤芯对样气的粉尘进行一级过滤后，利用加热器对样气进行加热，使烟气温度控制在150~200℃间，保证在露点温度之上，防止样气出现凝结。对于样气处理过程中所沉积下来的粉尘，设置内反吹系统对探头进行吹扫，清除探头滤芯中的粉尘，可有效防止探头出现堵塞。

3.2 控制系统单元的设计

在系统投入运行后，分析仪测量参数呈逐渐增大的趋势。这是由于没有定期对分析仪进行标定，分析仪工作不稳定，出现漂移现象，导致误差越来越大，测量结果失真。因此在日常巡检维护中，应当定期对分析仪进行标定，降低分析仪的测量误差。一般建议在线气体分析系统配备一个调零电磁阀，电磁阀得电时切断样气、标准气进入，失电时常态样气进入、标准气切断，以实现对分析仪的定期标定。

3.3 气体分析单元的设计

对于在线气体分系统的气体分析仪单元，厂家通常会选用一台顺磁氧气分析仪检测烟气氧含量，一台红外气体分析仪检测烟气CO、CO2含量，但这样的在线气体分析系统结构相对复杂，使用和维护成本较高。因此，在对在线气体分析系统进行设计与选型时，一般建议厂家设计并选用仅一台器就可解决CO、CO2、O2等气体含量同时测量的气体分析单元，如在线气体分析系统，其气体分析单元现在烟气分析仪可同时测量CO、CO2、O2等气体含量，可有效降低企业的使用和维护成本。

3.4 气体分析仪的响应时间

分析仪的延时是其本身的一个物理特性，不可消除，因为样气从采集、处理、分析都要经过一些管路、元器件。延时控制在一定范围内是可以容忍的，但是如果设计调试不周引起分析延时过长，导致回收的煤气成分不合格，那就必须立即进行解决了，否则，严重时可引起转炉煤气的爆炸。

3.5 各元器件的规格匹配及安装位置

1）根据t=L/V（t:时间，L:管路长度，V:样气流速）知，t就是延时时间，要求t愈小愈好，就必须L小或者V大。故探头的安装位置到分析仪的距离要求尽量的短，另外，分析仪系统内各元器件的连接管路也要考虑布置紧凑些；

2）根据V=Q/A（V:样气流速，Q:样气流量，A:管路横截面积）以及1）知，V大可缩短t，而Q大或者A小可以满足这一条件；其中，Q主要取决于采样泵的能力，当然也与使用工况相关，因为Q＝Q1+Q2（Q1:放散流量，Q2:进入分析仪的气体流量）故在保证Q2在约为1L/min的基础上，使Q1尽量的大。面积A可以通过选择8mm或者6mm的管径；

3）各元器件的安装需充分考虑排水能力，如汽水分离装置应该安装在进汽管比排水管高的位置，冷凝器入口前所有管路要比排水口管路高等。

4 在线气体分系统维护要点

1）排水：每天检查冷凝器、汽水分离器、排水蠕动泵的排水状态，确保流量计内无积水，如有积水应查明原因并排除；

2）流量调整：进入分析仪的流量确保在1L/min；

3）探头：每2个月对探头滤芯进行清洗，并对采集管进行清灰；

4）滤芯、滤纸更换：烟雾过滤器滤芯应2月更换一次，高分子薄膜过滤器滤纸每周更换一次；

5）标定：每3个月对分析仪进行一次标定。

5 结论

从设计到选型、从常规维护到故障快速解除的系统学习，可以提高对在线气体分析系统的认识，有效的缩短解除故障时间，降低炼钢成本。