摘要:介紹了煤氣脫氯系統(tǒng)電氣設計中儀表的種類、設計時選型的要點和系統(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產(chǎn)生大量腐蝕性氣體,氣體遇水后生成的物質(zhì)對設備和管道具有很強的腐蝕性。對煤氣管道腐蝕性#強的當屬其中的氯離子,氯離子在水中容易與氫離子結(jié)合形成酸,有極高的極性促進腐蝕反應,又有很強的穿透性,容易穿透金屬表面的保護膜,造成縫隙腐蝕和孔蝕。聯(lián)峰鋼廠長期使用澳大利亞進口礦石和煤,鐵石的品位和煤的燃燒值都較高,有著較高的經(jīng)濟效益,但原料中的氯元素含量較高,煤氣長期呈酸性,對煤氣管道的腐蝕特別嚴重,管道半年左右就會因腐蝕而泄漏,需要經(jīng)常檢修和焊補,嚴重時會影響到高爐生產(chǎn)和設備、人身安全。大峘集團有限公司針對這一難題開發(fā)出一套去除煤氣中氯離子的洗滌系統(tǒng)。
1 脫氯系統(tǒng)簡介
該項目是聯(lián)峰鋼廠新建1080m3高爐的配套工程,高爐煤氣經(jīng) TRT 后,通過脫氯裝置洗滌完畢后接回高爐煤氣總管。來自 TRT 的高爐煤氣由洗滌塔下部進入洗滌塔內(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,將煤氣中的氯離子清除,工業(yè)新水清洗高爐煤氣同時降溫,高爐煤氣再經(jīng)過塔上部的填料除機械水后,煤氣從洗滌塔頂部出來入主管網(wǎng)。配軟化水的脫氯工藝是當今較先金的煤氣脫氯工藝。
2 系統(tǒng)控制
2.1 測量儀表控制
洗滌塔內(nèi)噴淋水通過重力回水,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,同時不斷補充工業(yè)新水進行置換。脫氯設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,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)定可靠運行,儀表的選型特別關(guān)鍵。系統(tǒng)中測量儀表種類較多,有流量計、熱電阻、壓力變送器、液位開關(guān)、液位變送器、 CO 報警器、pH 計等,
如圖1所示。下面分別介紹在項目設計階段各種儀表的選型要點。
2.1.1 電磁流量計
電磁流量計主要用于測量軟化水、工業(yè)新水、循環(huán)水、廢水的排放流量,流量計安裝于煤氣區(qū)域,需選用防爆型。此外流量計還需考慮電極材質(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、鹽水等場合;襯里材質(zhì)選用聚四氟乙烯 PTEF ,它是塑料中化學性質(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溶劑,聚四氟乙烯在工作壓力下不會變形。在安裝時,法蘭連接螺釘應均勻擰緊,如果用力不均,聚四氟乙烯管的翻邊容易壓壞,因此,安裝時#好用力矩扳手均勻地擰緊連接螺栓,安裝的位置應避免振動和電磁干擾,同時保證流量計前、后直管段的距離符合安裝要求。
2.1.2 熱電阻
主要用于測量軟化水、工業(yè)新水、循環(huán)水、回水及煤氣進出口介質(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,保護管選用耐磨型材質(zhì)。安裝時為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換,應合理選擇測量點的位置,盡量避免在閥門、彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻,熱電阻安裝的位置同時應考慮檢修和維護方便。
2.1.3 壓力變送器
壓力變送器主要用于測量軟化水、工業(yè)新水、循環(huán)水、回水及煤氣進出口介質(zhì)壓力,測壓點位于煤氣區(qū)域,選用防爆型產(chǎn)品。安裝時應區(qū)別測量氣體和液體:測量氣體壓力時,取壓點應在工藝管道的上半部,測量液體壓力時,取壓點應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光線充足,操作和維護方便,不宜安裝在振動、潮濕、高溫、有腐蝕性和強磁場干擾的地方,否則會嚴重影響測量結(jié)果和變送器的壽命。壓力變送器安裝位置應盡可能靠近取源部件。變送器的安裝高度宜與取壓點高度一致,尤其是測量液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)。
2.1.4 液位開關(guān)
主要測量軟化水池、新水池、循環(huán)水池的高低液位。液位開關(guān)測量水池液位,選用浮球式液位開關(guān),高低液位分別設兩檔,用來監(jiān)測水池的液位狀況并控制進出口泵的啟停,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,為了防止在水流沖擊時產(chǎn)生晃動,需在水池底部再加設一固定點,以確保液位開關(guān)使用過程中的可靠。
2.1.5。茫 報警儀
泵房和控制室裝設 CO 報警儀,用來測量該區(qū)域的 CO 濃 度。選用 固 定安裝式,量 程 0~2000ppm , DC24V供電,帶遠傳信號接至PLC,設定高于50ppm 報警。
2.1.6 液位變送器
液位變送器用來測量洗滌塔水的液位。因為洗滌塔內(nèi)通煤氣,有壓力,所以不能直接測洗滌塔的液位,采用雙法蘭液位計,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,法蘭測壓膜片通過毛細導壓管與變送器相連,這樣測出來的值可以消除煤氣壓力對液位的影響。
2.1.7 pH 計
pH 計用來測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 計安裝于疏水器出口,pH 計包括水分析變送器、pH 數(shù)字電極和電極電纜三部分;pH計選用進口品牌產(chǎn)品,訂貨時需考慮供貨時間周期問題。 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,否則電極會失效,所以應該等設備調(diào)試完生產(chǎn)前再將電極安裝就位;電極屬于消耗件,為了保證測量精度,半年左右需更換。
2.1.8 注意事項
洗滌塔和煤氣管道施工完成后需進行打壓試驗,合格后方可接入主煤氣管道;取源部件安裝在設備或管道上,安裝取源部件的開孔和焊接工作必須在設備或管道的防腐、襯里和壓力試驗前進行,完畢后應隨同設備和管道一并進行壓力試驗。
2.2 電氣控制
2.2.1 冷凝水pH 值控制
目標值是將冷凝水PH 值控制在中性稍微偏堿性一點,堿液泵選用計量泵,通過調(diào)節(jié)堿液泵的流量,控制堿液的噴淋量,達到煤氣脫氯洗滌的效果。設備運行中從堿液泵的調(diào)節(jié)到冷凝水 PH 值的變化時間較長,大約需要 1h 左右,控制時調(diào)節(jié)的時間需要長一點,防止由于加堿量的頻繁變化造成冷凝水pH 值的波動。
2.2.2 煤氣閥門控制
系統(tǒng)設水封切斷閥1臺,設在高爐煤氣主管網(wǎng),洗滌塔進出口處設電動蝶閥和電動盲板閥各1臺及盲板各1臺。當高爐煤氣脫氯系統(tǒng)故障時,打開主管網(wǎng)處水封切斷閥,關(guān)閉洗滌塔進出口處電動蝶閥和電動盲板閥,高爐煤氣即可從主管網(wǎng)通過。煤氣的閥門設有聯(lián)鎖裝置,關(guān)閉一路管道時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)水池裝設有液位開關(guān),根據(jù)工藝要求設置有高、高高、低、低低四檔液位,通過液位開關(guān)來控制給水及排水泵運行,保證水池液位處于正常液位。
3 結(jié)束語
經(jīng)過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,生產(chǎn)時儀表能很好地滿足現(xiàn)場工況環(huán)境和生產(chǎn)要求,測量值準確可靠,從而保證了系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。近些年公司在聯(lián)峰鋼廠已先后完成了 5 套煤氣脫氯項目,有的屬于新建高爐的配套項目,有的屬于原有高爐的改造項目,從目前運行狀況來看,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行。