电石炉尾气分析系统的技术改造

徐开军 杨玉洁

(中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古 阿拉善 750336)

中盐吉兰泰盐化集团有限公司60万t/a电石生产装置现有2.5万t全封闭电石炉12台，根据《电石行业准入条件》的要求：“密闭式电石装置的炉气(CO气体)必须综合利用，正常生产时不允许炉气直排或点火炬；含尘炉气或利用后的再生气必须经除尘处理，达标排放”。为此，该公司通过炉气净化系统和后处理系统净化CO气体后送到石灰窑工段，作为石灰窑系统的燃烧气再利用，形成了循环经济。

由于密闭电石炉产生的尾气(CO 65%～85%，CO22%～4%，H2O 2%～10%，O20.5%～5.0%，S 0.34%，H20.5%～25.00%，N21%～5%，CH43%～6%)含有少量的O2和H2，属易燃、易爆气体，为了保障净化装置和电石炉的安全稳定运行，必须对尾气气体中的CO、O2、H2和CO2的含量进行采样分析监控，所以在每台电石炉尾气净化装置上设计安装了一套过程分析系统，该系统包括取样探头组件、预处理单元、分析单元、程序报警控制单元和仪器标定单元5部分。将该系统的报警控制信号上传到电石炉的PLC系统进行联锁控制：当尾气中O2含量超过2%时，PLC系统自动联锁停止尾气净化装置以防止净化系统发生爆炸事故；当尾气中H2含量达到23%时，PLC系统自动联锁停止电石炉装置。所以该分析系统的运行稳定，不但关系到整个电石炉装置的安全正常稳定运行，而且还关系到后处理乃至石灰窑装置的安全运行。

1 原系统存在的问题①

由于原分析系统没有充分考虑该公司密闭电石炉所产生尾气的特点，致使其投运以来一直不能稳定运行，主要原因就是所测样气粉尘含量较大，烟尘粒径极其细微(0～10μm颗粒占总烟尘量的80%左右)，这就会造成采样系统和分析仪表的管路容易堵塞；另外，烟气温度较高，有时甚至高达1 000℃左右，经空冷系统冷却后送到分析仪表后的温度降到40～50℃，这势必会产生大量的冷凝水，如果不能及时排除，也会造成管路系统的堵塞和分析仪表的损坏。

2 对原分析系统的技术改造

经过分析总结，并结合现场实际运行情况，对原分析系统进行五方面的技术改造，如图1所示。

2.1 完善预处理单元

电石炉尾气净化装置尾气过程分析系统的预处理装置，是在吸收国外同类先进产品优点的基础上，采用独特的专门净化技术，实现了在高温下清除有害杂质(微小粉尘、有机结晶物及饱和水汽等)并实现连续取样的技术，现场维护周期大于三个月。完善后的预处理装置具有以下特点：

a. 增加了先进的压缩机冷凝器，具有电子除湿/涡旋管(防爆环保型)制冷技术，可高效快捷地冷却样品，使有害成分急剧冷却并分离。压缩机冷凝/电子除湿式气体冷凝器自带温度调节，设有高、低温报警输出，专属方法迅速冷却，组分不丢失；能适应高温环境，防止气体温度降到露点以下而形成冷凝液。所选TG-10A型冷凝器，当流 量为2L/min时，入口温度不大于400℃，出口温度在3～5℃，使样气的露点温度低于环境温度，避免有结露冷凝液体进入分析仪器而损坏仪表。

图1 改造后的电石炉尾气分析系统

b. 采用特殊的汽-液分离技术，有效地分离样品中的冷凝物。

c. 采用自动排液技术，装置具有自清洁再用功能；采用排液蠕动泵和自动排液器两种方式，蠕动泵专门用于分析设备中的冷凝液回收，低速运转的PVDF软管通过滑软与Novoprene软管连接，确保其具有长期良好的机械和化学稳定性，同步电动机和齿轮可以阻止回流的冷凝液，蠕动泵0.3L/h的排液量可以保证安全地除去冷凝液。

2.2 增加增压排污

原分析系统由气泵提供吸力采取样气，在取样管线和泵前样气压力为微负压，分析系统在正常运行时气液分析和排污装置处于负压状态，这样就不能快速地排出污物和冷凝液。改进后，如果排污装置需要排污，系统会通过PLC系统发出信号，自动打开备用压力源的电动球阀，使其在排污过程中的气液分析和排污装置处于正压状态，通过压力作用。

2.3 增加增压存气反吹装置

采用全自动控制反吹系统，只要现场有气源，无论压力大小，通过程序控制都能使反吹达到满意效果。由于现场氮气压力不足且输送管路较远，所以在自动反吹装置中有针对性地加入了高压增压存气装置，使反吹氮气压力达到800kPa，满足反吹中氮气的耗气量和压力要求。

2.4 探头内外反吹

在取样探头处，原系统只有一路反吹，即在过滤器表面进行吹扫。系统在进行反吹时，死角和一些附着于过滤器表面的污物不易被吹扫清除。新方案对过滤器进行内外同时反吹，很好地解决了吹扫效果不好的问题。

2.5 增加了双探头取样

改造后的系统采用双探头进行取样，整个取样分析系统由PLC系统自动控制，使双探头系统按一定周期自动轮换工作。开始时A探头工作；当测量一定时间后切换至B探头工作，此时A探头进入吹洗程序进行自动清理，完成一组工作循环。同理，当取样切换至A探头时，B探头进入吹洗程序。采用二位二通高频开关动作电磁阀作为吹扫执行元件，进行脉冲式吹扫并由PLC进行定时和计数，每次吹10s，停5s，共4次。必要时也可在某一时间内只选择一个探头工作。这样，既能实现自动连续取样分析，又能方便地对系统进行维护保养而不影响生产操作。

3 结束语

对中盐吉兰泰盐化集团有限公司60万t/a电石生产装置密闭电石炉尾气过程分析系统进行技术改造后，投入正式运行，分析系统运行良好，达到了技改的目的。

与改造前相比，对系统进行维护保养的时间和次数减少了，之前每周都要检修清理一次，尤其到了冬季气温低的时候几乎每天都要手动排污一次；技改后，三个月检修保养一次，不但减轻了仪表维修工的劳动强度，更重要的是减少了因分析仪表故障而引起的停车事故，为企业正常平稳生产提供了保障。