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煤氣脫氯系統的測量儀表與電氣控制
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煤氣脫氯系統的測量儀表與電氣控制

時間:2017-12-21

 摘要:介紹了煤氣脫氯系統電氣設計中儀表的種類、設計時選型的要點和系統的主要電氣控制方法。dur壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
引   言
        高爐生產中由于煤的燃燒和鐵礦石的冶煉會產生大量腐蝕性氣體,氣體遇水后生成的物質對設備和管道具有很強的腐蝕性。對煤氣管道腐蝕性非常強的當屬其中的氯離子,氯離子在水中容易與氫離子結合形成酸,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,需要經常檢修和焊補,嚴重時會影響到高爐生產和設備、人身安全。大峘集團有限公司針對這一難題開發出一套去除煤氣中氯離子的洗滌系統。
 
1  脫氯系統簡介
        該項目是聯峰鋼廠新建1080m3高爐的配套工程,高爐煤氣經 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,下層噴槍組向洗滌塔內噴大量霧化循環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與堿液發生中和反應,將煤氣中的氯離子清除,工業新水清洗高爐煤氣同時降溫,高爐煤氣再經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。配軟化水的脫氯工藝是當今較先進的煤氣脫氯工藝。
 
2  系統控制
2.1  測量儀表控制
   洗滌塔內噴淋水通過重力回水,流入循環水池,經循環泵再送至洗滌塔循環使用。為防止循環池內的循環水氯離子含量增大,循環池內循環水需部分外排,同時不斷補充工業新水進行置換。脫氯設備安裝于高爐煤氣管道上,本系統主要是煤氣管道和水路管道。煤氣管道氣體腐蝕性強,液體介質也多數呈酸性或堿性,儀表多位于煤氣區域,所以為了保障系統的穩定可靠運行,儀表的選型特別關鍵。系統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、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。
測量儀表流程圖
2.1.1  電磁流量計
         電磁流量計主要用于測量軟化水、工業新水、循環水、廢水的排放流量,流量計安裝于煤氣區域,需選用防爆型。此外流量計還需考慮電極材質和襯里材質,電極材質選用哈氏合金,適用于弱酸、弱堿、海水、鹽水等場合;襯里材質選用聚四氟乙烯 PTEF ,它是塑料中化學性質非常為穩定的一種材料,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,安裝時非常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、工業新水、循環水、回水及煤氣進出口介質溫度,熱電阻安裝于煤氣區域,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。安裝時為了使熱電阻的測量端與被測介質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、工業新水、循環水、回水及煤氣進出口介質壓力,測壓點位于煤氣區域,選用防爆型產品。安裝時應區別測量氣體和液體: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。 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和氣體介質。
 
2.1.4  液位開關
        主要測量軟化水池、新水池、循環水池的高低液位。液位開關測量水池液位,選用浮球式液位開關,高低液位分別設兩檔,用來監測水池的液位狀況并控制進出口泵的啟停,液位開關本體材質選用 316L不銹鋼,防爆。安裝采用水池頂部法蘭安裝,由于液位開關浮球桿較長,為了防止在水流沖擊時產生晃動,需在水池底部再加設一固定點,以確保液位開關使用過程中的可靠。
 
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。穑 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 數字電極和電極電纜三部分;pH計選用進口品牌產品,訂貨時需考慮供貨時間周期問題。 pH 數字電極安裝后必須保持管道處于有水狀態,不能斷水,否則電極會失效,所以應該等設備調試完生產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,通過調節堿液泵的流量,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節到冷凝水 PH 值的變化時間較長,大約需要 1h 左右,控制時調節的時間需要長一點,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
        系統設水封切斷閥1臺,設在高爐煤氣主管網,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故障時,打開主管網處水封切斷閥,關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通過。煤氣的閥門設有聯鎖裝置,關閉一路管道時需確保另一路煤氣管道處于通路狀態,防止發生煤氣堵管。
 
2.2.3  液位控制
        軟化水池、新水池、循環水池裝設有液位開關,根據工藝要求設置有高、高高、低、低低四檔液位,通過液位開關來控制給水及排水泵運行,保證水池液位處于正常液位。
 
3  結束語
        經過與工藝部門的密切配合,精心選擇各類儀表的規格和型號,生產時儀表能很好地滿足現場工況環境和生產要求,測量值準確可靠,從而保證了系統可靠穩定運行。近些年公司在聯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,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。
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