冯国昌,贾 腾
(河北钢铁集团邯钢公司,河北 邯郸056015)
河北钢铁集团邯钢公司(以下简称邯钢)冷轧厂1号热镀锌生产线采用改良森基米尔法生产工艺,其燃烧介质为焦炉煤气,其明火段为主要加热段,但明火段对于燃烧介质要求严格,特别是燃烧介质与空气通入量的配比要求严格,如空气量过剩,将导致带钢深度氧化,到后面还原段不能完成还原,将导致锌层黏附力降低,出现T弯脱落质量缺陷,如一味提高燃烧介质配比,不仅造成能源的浪费,同时也将导致炉内出现碳的析出,同样出现锌层黏附力降低质量缺陷,同时还可能导致废气排放中的CO含量增加,造成环境污染。由于环保压力,焦化厂难以保证供应的焦炉煤气热值的稳定,当热值低于3800MJ/m3时,将直接导致热镀锌生产线不能正常生产。为维持热镀锌生产线生产,提出焦炉煤气中添加适量天然气成分,以保证煤气热值维持热镀锌生产的解决思路。由于天然气主要成分为甲烷,与焦炉煤气相比燃烧后产生的水蒸气量大,造成CO分析仪不能正常工作,不能正常反映炉内气氛,进而造成镀锌板脱锌质量缺陷。为了提高热镀锌板质量,减少资源浪费,自主设计了一套取样管路冷却排水系统,保证了CO分析仪测量的准确性。1问题的分析和解决
焦炉煤气添加天然气后,在试生产过程中,发现CO分析仪出现不能正常测量炉内气氛现象,经认真检查,发现过程气的取样管内有水,导致过程气不能进入CO分析仪,无法实现CO的测量,严重时CO分析仪表内进水,还将导致CO分析仪使用寿命降低。分析表明,添加的天然气主要成分为甲烷,燃烧后较焦炉煤气产生更多的水蒸气,水蒸气随过程气到取样管,由于炉内气温高而取样管远离加热炉后随气温降低水蒸气凝结为水析出,堵塞取样管或进入CO分析仪内部,造成测量不准确现象。
针对上述实际情况,自主设计了一套冷却排水系统,加装到取样管路上,将水蒸气凝结汇集后排出。为防止个别管路出现故障,设计修改分析仪控制程序,修改后可单独扫描任何一路管路,扫描时间可随意设定,完善远程控制界面,增加取样泵远程启停和分析仪远程启停功能,保证了测量的准确性。
1.2.1 增加冷凝装置
首先在分析仪柜外的取样管上加装伴热带,设定温度大于150℃,使水蒸气在到仪表柜前不能凝结,在仪表柜内增加冷凝器,下面增加导液管,将凝结的水汇聚后排出,新增的取样管水蒸气冷凝装置见图1。增加冷凝装置后,CO分析仪实现正常检测,操作人员可以根据测量数据来调整空燃比,从而保证加热效果和炉内还原气氛以及燃烧介质的充分利用。
图1 取样管水蒸气冷凝装置
1.2.2设计完成冷凝水自动排水装置
图2 所示是CO分析仪自动排水装置,包括均为不锈钢材质的排水筒1、6根排水管2、1根排污管3和盖设于排水筒1上的盖体8;6根排水管2的上端连接气体分析仪过滤器4下部的6个排水孔,下端穿过盖体8并与盖体8焊接固定,固定后排水管2的下端位于排水筒1内的水面以下且高于排水筒1的底面,可有效避免排水筒1底部的沉泥堵塞排水管2;位于排水筒内的水面以下;排污管3的一端沿排水筒1高度1/2以下的排水筒侧壁伸入排水筒1内,另一端与排污总管道5连接;排水筒1的外侧壁安装有玻璃液位计6,用于观察排水筒1内部液位的高度;每根排水管2上都安装有1个控制阀门7。
图2 CO分析仪自动排水装置
CO分析仪正常工作时打开气体分析仪过滤器4下部的排水孔和排水管2上的控制阀门7,当气体分析仪取样气体中水蒸气含量增多时,冷凝水通过排水孔、排水管2进入排水筒1中,由于排水管2下端位于排水筒1内水面以下,形成良好的水封,防止倒吸空气影响气体分析数据准确性,保证气体分析仪分析系统管路的密闭性;该装置安装有液位计6及排污管3,液位计6方便液位的观察,污水达到指定液位后自动通过排污管3排入排污总管道5,从而实现进出水的动态平衡,达到自动排水的目的。排水管下端位于排水筒内的水面以下且高于排水筒底面,可有效避免排水筒底部沉泥堵塞排水管;排水管穿过盖体并与盖体焊接固定,目的为密闭排水筒,防止尘土进入排水筒内部。当需要清洗排水筒时,可关闭控制阀门,在不影响气体分析仪管道密闭性的情况下,对排水筒内部沉泥进行清理,保持排水装置的良好畅通。自主设计自动排水装置能够自动排出气体分析仪过滤器内部的多余水分,避免发生气体分析仪过滤器堵塞或水蒸气进入检测主回路情况,排水过程不影响管路的密闭环境以及管内气体成分,保证退火炉内气体检测数据的准确性和镀锌生产秩序。
1.2.3 完善控制程序
完善控制程序,修改操作界面,使分析仪更适合本生产线,自主开发扫描时间设定、分析仪各路是否扫描选择、取样泵启停、分析仪启停等程序,实现扫描时间可任意设定,各路是否扫描可任意选择,远程实现分析仪、取样泵启停等功能,具体见图3。
图3 CO分析仪操作界面
改进后操作人员可精准掌握炉内各区废气中CO含量,从而准确调整空燃比,即不会出现因氧化气氛出现的脱锌,也避免了空燃比过低导致的煤气浪费。对比改进前后可知,改进前后空燃比设定值相同均为0.8,但改进前实际值为0.6左右,改进后实际值为0.8左右。
1)在煤气热值不能达到生产要求时,为保证生产可添加一定比例的天然气提高热值。
2)天然气含量提高后,CH4燃烧后会产生更多的水蒸气,水蒸气对于CO分析仪的测量有较大影响。
3)加装水蒸气冷凝和自动排水装置,从而保证了CO分析仪的准确测量。
4)实现CO分析仪准确测量后可减少能源消耗,降低CO的排放量,减少环境污染。