气体分析仪在焦化厂干熄焦工艺中应用

马亚红

摘要：对于干熄焦循环气体而言，其中涵盖了很多有毒、可燃气体。当进行焦炭冷却时，其中的可燃性气体浓度将不断提高。处于此种环境当中，一旦气体碰到火星之后，将会产生爆炸事故。因此，基于确保生产工作安全性的目的，需要加大对气体分析仪的运用力度，使其在干熄焦当中发挥出良好的功效和作用，完成检测干熄焦炉当中气体成分的任务。笔者在紧密结合自身工作经验的基础上，通过说明干熄焦工艺相关情况，阐述了干熄焦气体循环系统内泄露造成的危害，一方面明确了干熄焦技术的运作机制，另一方面也介绍了分析仪系统的组成，表明了气体分析仪的运行步骤与机制，然后对气体分析仪设备的实际运用状况加以探究，从而有助于让此项工艺发挥出更大的功效和价值。

关键词：气体分析仪  焦化厂  干熄焦工艺  应用

一般来说，针对干熄焦工艺而言，其中的惰性气体以氮气为主，在循环推进的过程当中，氢气与一氧化碳的成分不断增加，由此构成了相应的爆炸气体。在进行生产工作的过程中，循环系统内的氧气含量是非常低的，并不能导致发生爆炸事故。然而，在相关设备存在泄漏点之后，此时空气便可进入，进而提高了安全风险。因此，注重对循环气体当中不同构成成分浓度的检测十分必要，可以进一步提升干熄焦工艺生产的安全性。合理运用气体分析仪设备，能够准确加以检测，有助于达到保护生产工作人员人身安全的目的。

1干熄焦工艺相关说明

焦炭属于常见的基础中间产品类别，主要运用于高炉冶炼铁领域当中。我国作为全球范围内主要的焦炭生产国家，早在2016年时，中国的焦炭产量便占据了全世界总量的约71%。在实际的发展过程当中，焦炭的产能呈现出不断提高的趋势。对于焦炭来说，通常会运用煤高温热解法完成生产的任务，在热解时，将会形成大量的焦炉煤气。由于焦炉煤气属于拥有高附加值的一类燃料气体，其中涵盖了氨、硫、焦油等不同的杂质。在净化处理之后，能够被运用到多能源燃料、化工产品当中，然后有效回收煤焦油、硫磺以及硫酸铵等不同的产品。在焦化系统和焦炉煤气净化技术有效融合以后，促使相关能源的利用率得以提升，增强了市场竞争能力。其中，常见的焦化生产涵盖了炼焦工艺、焦炉煤气净化工艺^[1]。

运用焦化厂干熄工艺时，由于循环气体以氮气为主，其中也包括了一氧化碳与氢气等不同的可燃构成部分。如果空气内的可燃组分达到一定浓度，其会和氧气融合到一起，进而形成全新的爆炸气体，一旦遇到明火将引起爆炸。为此，在开展干熄焦生产工作时，应该紧密结合循环气体具有的爆炸特征。气体探测器能够对所处区域中的气体进行探测，一般包含在安全系统当中，可将其运用到气体泄漏的检测工作当中，同时和相关管控系统相连，达到技术自动化关闭的目的。使用气体探测器装置能够向产生泄漏的区域发送警报，对工作人员起到一定的提醒作用，争取更多的撤离时间。因此，将其运用到可燃与爆炸气体检测的过程当中，能够发挥出良好的作用。比如，对于石油钻塔来说，能够体现出新型技术的功效。通过利用先进的光伏技术，能够增强消防的效果。为此，对焦化厂干焦工艺运用时，需要确保所选用气体分析技术的科学性与合理性^[2]。

2干熄焦气体循环系统内泄露造成的危害

一般而言，当冷却焦炭时，无论是氢气，还是一氧化碳，在浓度方面，均呈现出日益提高的势态。在处于一定浓度的情况下，一般会形成很多的爆炸气体。该类气体位于此系统当中的负压段范围之内，一旦遭到泄露影响，必然出现严重的爆炸事故。基于谨防此种状况产生的目的，规避带给锅炉不良的影响，通常情况下，需要将相关循环系统负压作为对象，有效设计多个相应的防爆口。如果产生爆炸事故以后，必然会冲击防爆开口，减小了带给锅炉的破坏力。与此同时，加大对循环气体内可燃构成部分浓度的管控力度，能够谨防产生爆炸气体。合理运用相关气体在线分析仪设备，能够体现出一定的灵敏性。依靠分析仪设备，能够准确检测出循环气体内存在的一氧化碳与氢气浓度，并且不断改变干熄炉烟道当中的空气量，使其中的可燃成分被燒掉^[3]。

3干熄焦技术的运作机制

针对干熄焦技术来说，其运作机制涵盖了下述几个不同的部分。湿熄焦形式的特点是以焦炭作为对象，实施喷水冷却处理，运用此项技术，一方面将导致浪费热能情况的发生;另一方面也无法确保焦炭的质量达到相关规定，严重妨碍到高炉生产工作的有序进行。而干熄焦技术是处于干熄炉当中，将惰性气体作为主要的对象，通过运用科学的方法，能够冷却红焦，在有效应用有关除尘装置之后，能够循环进行利用。对比湿熄焦技术而言，此项技术的高效运用，可以降低经济成本，使煤炭的质量获得有效的保障，拥有显著的优点^[4]。

4分析仪系统的组成介绍

通常情况下，干熄焦循环气体分析仪设备涵盖了样气采集与处理设备、气体分析仪表设备以及相关排放设备等。对于样气采集与处理系统而言，主要在循环气体管道内对循环气体加以采集，然后把所采集到的样气实施除尘、除水干燥处理等，以便获得质量符合要求的样气，其中涵盖了相关蒸汽引射器、水洗器装置、水冷器装置以及过滤器装置等。与此同时，对气体分析仪器设备进行净化处理之后，使样气得到干燥过滤，然后划分为三路，依次通过玻璃管流量计输送到氧气、氢气以及二氧化碳分析仪设备当中，并加以科学分析。在此过程中，能够呈现出样气流量与仪器设备的精准性密切相关。作为该系统当中的主要构成部分，能够获取到准确的数据信息^[5]。

5气体分析仪的运行步骤与机制

一般而言，气体分析仪的运行步骤涵盖了以下几个不同的方面：合理运用气体分析仪设备，在干熄炉的入口位置采集样气，此时蒸汽依靠探头蒸汽引射器装置，能够产生文丘里效应影响。处于1级引射器装置的位置产生了负压，进行抽取气样时，实现样气与蒸汽之间的有效融合，通过取样管线进到相应的分析柜中，并且借助相关水喷射设备，实现了二次增压和冷却水混合的效果，等到温度下降以后，由上部进到了相应的气水分离器内，达到去除气样杂质与水分的目的，等到气水分离之后，可以进到有关旋风冷却器装置当中，依靠压缩空气冷却到15℃以后，能够进入相应的自动排凝器装置内。

5.1  二氧化碳红外线分析仪设备的运行机制

对于二氧化碳红外线分析仪设备来说，可以采用二氧化碳，达到对定波长红外光能有效吸收的效果，真正凸显出红外线光源的良好功效，并且在此环节当中，也可产生平行辐射线。与此同时，依靠切光片，可以使光源被改变成红外辐射线的模式，达到照射滤波室的良好作用，有效去除一氧化碳与二氧化碳间存在的干扰情况。除此之外，相较于室内气体不可以吸收红外波的不足，二氧化碳在此方面的优势却十分明显，可以加大对红外探测器设备的运用力度，进而达到及时接收红外线能量的目的，借助信号处理可以获取到二氧化碳的具体含量。有效应用分析仪系统，在完成针对镜头的吹扫之后，能够确保一定的精准性^[6]。

5.2  氢气分析仪设备的运行机制

对于热导型氢气分析仪设备来说，主要结合氢气的导热系数、其他构成部分的导热系数等，参考其中的差别，如果被测气体当中产生氢气含量发生改变，必然造成相应的导热系数也随之改变，科学运用导热池，能够转换为相应的电热丝电阻值，以便达到对氢气含量测定的目的。

5.3  氧气分析仪设备的运行机制

对于氧气来说，其顺磁性特征十分明显，其他很多气体均表现出弱反磁性的情况，在被测样气进入到相关分析仪设备以后，氧气被测量室中的磁场所吸引，进而流经热电阻丝，把电阻热量除去，导致电阻的阻值下降，没有流过氧气。而内部的电阻阻值却没有产生改变，如此，对电桥进行测量时，产生了不平衡电压输出的情况，获取到氧气的含量。

6气体分析仪在焦化厂干熄焦工艺中的具体应用

6.1合理运用热导气体分析仪设备

在焦化厂干熄焦工艺中，可以合理运用热导气体分析仪设备。基于气体的体积分数、气体的导热系数等，能够借助热导池将不同组分混合气体的导热系数大小有效转化成电阻值。对于圆柱形的腔体而言，可以垂直悬挂相关热敏电阻元件，然后借助两端引线，达到通电的效果。而接受测定的气体经过热导池的过程中，可以通过恒定电流，此时电阻丝所形成的热量朝着四边进行散发，在此过程中，热量借助气体导热的形式朝着气室壁传出去。在混合气体内的氢气含量提高以后，此时所产生的热量，主要借助气体传递到相应的热导池中，导致发生温度下降的现象，并且，在此过程当中，电阻值也降低。通过紧密参考热丝的阻值，可以达到掌握氢气含量的目的^[7-8]。

6.2加大对分格斜道技术的运用力度

对气体分析仪进行利用时，还需要加大对分格斜道技术的应用力度。针对大型的干熄炉来说，通过科学运用此项技术，能够降低斜道口位置焦炭上浮现象的产生概率，进一步提升安全性，除此之外，也让该区域的受力状况获得改进，达到延长斜道使用年限的目的。加大对调节砖的运用力度，能够使其发挥出应有的功效和作用，有助于降低调节板下坠的发生概率。

6.3运用过程当中呈现出来的缺陷与不足

当运用干熄焦循环气体分析仪设备时，产生了如下几个方面的问题与不足：（1）难以进行自动化排污;（2）取样管路容易产生堵塞的现象;（3）尾气排放管发生积水的情况;（4）冷却水的温度太高。

6.4相关问题形成的原因和危害

（1）引射运用的蒸汽含水量过大，使管道上的疏水设备功效丧失，让样气管路容易发生积水的情况。一旦较为严重的情况下，将造成管道中的蒸汽无法流通，导致出现样气管路积满水的情况，产生堵塞的问题。（2）对于采样蒸汽引射器的喷嘴来说，容易产生被焦粉堵塞的情况。并且，引射用的蒸汽温度压力很低，且水分非常大，导致样气内的焦粉和蒸汽之间混合到一起，产生管内沉积的情况，使管路被堵。而原有的分析仪预处理系统当中缺少相关吹扫设备，难以做到以定期的形式吹扫相关取样管路，进而造成末端积聚焦油的情况。（3）原有的分析仪尾气排放管采用向上排放的形式，其排放口高出相应仪表柜的尾气出口，由此形成很大的温差，使样气内的水分易于凝结析出。如果分析仪系统当中出现某个表停运的情况，该位置的水将倒流进分析仪测量模块当中，产生严重的破坏。（4）科学统计与分析每个星期冷却用除盐水的温度情况，使其平均温度约为41℃。当冷却水的温度太高时，易造成冷却水过滤网发生变形的情况，导致其中的杂质也出现堵塞的现象，降低了冷却水量，影响到最终的冷却效果。

6.5科学的改进策略

6.5.1  增添相关样气排水设备

一般来说，可以增设水汽分离器装置在蒸汽引射器之后，在样气蒸汽混合汽内的大多数水分会分离，同时从下方疏水阀以自动的形式排出来，此时气体从上方得以流出，能够降低样气含水量。

6.5.2  合理设置有关在线吹掃设施

可以把阀门分别安设到水气分离器装置的出气口与排水口位置，在进行探头吹扫的过程中，应该把2阀门进行关闭，并将蒸汽引射器中的节流件进行拆除处理，借助过热蒸汽吹扫探头。与此同时，可以把手动排污设备安设到进仪表前的样气管道位置，当进行仪表检修之后，在需要重启的情况下，能够迅速进行排水，有利于科学判定样气管路是否存在堵塞情况。借助此项措施，使相关维护工作者及时开关阀门。

6.5.3  有效安设相关尾气排水装置

可以将尾气排水装置安设到仪表柜的旁边，通过把沉降器、排污阀装置设置到尾气排放管的低处位置，在形成水以后，受到重力的作用影响，使水以自动的形式流进下部的沉降器内，气体可以从上方进行排空。借助定时排放沉降器内水的方式，能够确保分析仪设备运行的安全性与稳定性。

6.5.4  有效降低冷却水的温度

可以把冷却器安设到原来冷却用除盐水的管道内，借助常温循环水、除盐水等，实现热交换，以便达到降低除盐水温度的效果。

7  结语

综上所述，针对干熄炉内循环气体的可燃成分来说，一直处在爆炸区间当中，受到系统负压的影响，导致出现漏空气的现象，因而，应该科学检测出气体的构成部分。在加大对循环气体在线分析仪设备运用力度之后，可以确保检测炉内不同构成成分含量的准确性，并且紧密结合所测定出来的数据结果，及时对生产情况加以调控。通过有效改进和优化以后，能够发挥出气体分析仪在线检测的功能，保证干熄焦系统正常运行，不但让干熄焦系统的干熄率得以提升，而且便于科学操控高炉炼铁，使得高炉运作的成本也进一步下降。

参考文献

[1]张达，邓军平，李怀新，等.气体分析仪在焦化厂干熄焦工艺中应用[J].南方金属，2019（5）：40-42.

[2]车小涛.气体分析仪在焦化厂干熄焦工艺中应用分析[J].中国化工贸易，2020，12（23）：179，181.

[3]杨韬.循环气体分析仪在本钢板材焦化厂干熄焦系统的应用[J].报刊荟萃：下，2018（8）：120-121.

[4]谢宜佳.激光式气体分析仪在干熄焦工艺中应用的先进性研究[J].自动化应用，2017（6）：142-143.

[5]薛瑞.浅析气体分析仪在干熄焦系统中的应用[J].水钢科技，2020（2）：53-56.

[6]赵腾飞.气体分析仪在焦化厂干熄焦工艺中应用[J].中国金属通报，2020（2）：286-287.

[7]陈小凯.灰分对气化焦裂纹孔隙的影响研究[D].徐州：中国矿业大学，2018.

[8]张毅.干熄焦控制系统设计[D].鞍山：辽宁科技大学，2018.