电捕焦氧控仪

 煤气生产过程中产生焦油的一部分以极其微小的雾滴悬浮于煤气中，其粒径1～7μm。煤气中的焦油雾会在后续的煤气净化过程中被洗涤下来而进入溶液或吸附于管道和设备上，造成溶液污染、产品质量降低、设备及管道堵塞。

1 电捕焦油器的安全操作要求     捕集煤气中焦油雾的设备有机捕焦油器和电捕焦油器两种，我国目前主要采用电捕焦油器捕集煤气中的焦油雾。电捕焦油器按沉淀极的结构可分为管式、蜂窝式、同心圆式和板式等类型。电捕焦油器都是利用高压静电作用下产生正负极，使煤气中的焦油雾在随煤气通过电捕焦油器时，由于受到高压电场的作用被捕集下来。由于煤气易燃易爆，就必须保证电捕焦油器的安全操作。另外，电捕焦油器电极间有电晕，可能会发生火花放电现象。如果煤气中混有氧气，当煤气与氧气的混合比例达到爆炸极限时就会发生爆炸。

 2   煤气中氧含量的控制     煤气中氧气的主要来源有以下几方面，一是生产过程中因设备及管道泄漏而进入的空气；二是气化用气化剂过剩或短路；三是在煤气生产过程中，会有一定量的空气进入煤气中。为保证混入的空气与煤气混合后不达到爆炸极限，就应控制煤气中的氧气含量。《城镇燃气设计规范》( GB 50028-2006)规定，当干馏煤气中氧的体积百分数大于1％时，电捕焦油器应发出报警信号。当氧的体积百分数达到2％时，应设有立即切断电源的措施。《工业企业煤气安全规程》(GB 6222-2005)中也有此规定。这些规定都是以煤气中氧的体积百分数不得超过1％为界限。但这一界限比较保守，实际生产过程中的操作难度较大。

 3   煤气中氧含量与爆炸极限的关系     不同煤气的爆炸极限各不相同，各种人工煤气的爆炸极限见表1。对于焦炉煤气、油煤气和直立炉煤气，当达到煤气的爆炸上限时，煤气中氧的体积百分数为12％～13.5%(即煤气中的空气体积百分数达60％左右)时才能形成爆炸性气体。而正常生产情况下，煤气中空气量不可能达到如此高的程度，因此煤气中氧体积百分数低于1％的控制指标可以适当放宽。对于发生炉煤气及水煤气，当煤气中空气的体积百分数达到30%左右(即煤气中氧体积百分数达到6％以上)时才能达到爆炸极限。以爆炸极限范围最宽的水煤气为例，如果控制煤气中氧的体积百分数≤3%，相当于煤气中空气的体积百分数≤14. 3 %，这时距离其爆炸上限(空气体积百分数为29.6%)还相当远，还有相当大的缓冲空间。因此，从爆炸极限角度分析，控制煤气中氧的体积百分数≤3％应是安全的。

从理论上分析及国内外企业多年的生产实践看，控制电捕焦油器煤气中的氧体积百分数≤3%是可行的。为满足安全生产的要求，建议当煤气中的氧体积百分数≥2％时自动报警，当煤气中的氧体积百分数达到3％时切断电源。 对于用于一氧化碳变换的低热值煤气，氧的体积百分数＞0.5％时应自动报警，并控制煤气中的氧体积百分数≤1%。这是由于采用镍系催化剂对煤气含氧量的要求。 焦炉煤气氧含量在线分析难点：在所有工业气体在线监测中，焦炉煤气在线分析是难度最大的，原因很简单------煤气中有大量的焦油和萘等结晶物。     

焦炉煤气氧含量在线分析解决方案：一原位型激光氧分析仪：即在待分析的煤气管道上开孔，装上氧传感器(有些是管道正对开两个孔，一个是光源发射装置，另一个是接收装置)。TR-9200焦炉煤气分析仪本装置适用于各类电捕焦器及各类炉型煤气管线内氧含量测量，通过对氧含量的自动分析，实现设备的安全联锁控制，本系统由西门子PLC实现全自动控制分析控制装置的组成及功能：该装置为机、电、仪一体化成套分析控制装置。整套装置由分析机柜组件(内部包括样品净化处理单元、控制吹扫单元和分析校对单元等)和安装在工艺管线上的专用取样装置组件组成。 专用取样装置：针对焦炉煤气所含有害成份极其复杂的这一恶劣工况，采用国际先进的涡旋管制冷除焦油、除萘、除水汽和粉尘过滤技术达到取样净化初级处理的目的。

分析柜内包含以下单元：预处理单元:由特殊液体过滤器(洗涤槽、雾过滤器、除硫器等效组件来完成净化焦油、萘等成份的中间级净化处理；由冷凝器、蠕动排液泵、脱流器、精细过滤器等组成来完成精细级的净化处理；由特制耐腐抽气泵、流量控制器等组成样品的取气和稳压稳流工作。确保焦炉煤气样品分步进行净化、除尘、除湿、稳压、稳流等一系列环节，其过滤精度可达0.1μ。 将符合要求的被测样气，送入分析仪器，确保了分析仪器工作的准确性和长期可靠性。分析控制联锁单元:由磁氧分析仪完成样气氧含量的在线连续分析，连续输出4-20mA信号。氧分析仪带报警输出接点，可在量程范围内设定报警和联锁值，当O2含量浓度超限时进行报警和联锁。术参数和说明：技术参数：(焦炉煤气电捕焦器现场采样分析点工况)取样点位置：焦炉煤气电捕焦器出口分析参数： O2(可选择分析原理：电化学，磁氧或者激光分析仪，其价格有较大差异)测量范围： O2：0-2%(当达到1%O2输出报警节点信号，自由设定)被测煤气温度：40～60℃含尘量：微量含水量：中等含焦油量：少量其他腐蚀成份(S O2)：少量结晶物(萘)：少量管道压力：微正压 产品详细信息 分析柜组件及装置技术参数：由前处理单元、供电单元、分析校对单元组成。

(1)前处理单元包括：专用过滤器组件(除奈、焦油)、气液分离器、除湿器、抽气泵(进口部件)、精除硫管、流量调节器、等。通过粗、细三级过滤和分离、吸收粉尘、焦油、奈、酸雾、冷却除湿水份的综合净化处理，提供分析仪器超净的分析气源。

(2)供电及控制单元包括：电源控制盘(包括高性能空气开关、接线端子、)、输出故障报警接点信号；具有数据采集、自动处理氧气成份含量越限报警功能。控制中枢PLC、二位三通电磁阀等。 

(3)分析单元包括：JNYQ－O－11C型氧量分析仪(进口传感器)、流量计、流路切换阀、标准样气等。

(4)越限报警功能：分析仪对净化后的煤气样品进行连续在线分析，输出4-20mA信号和无源触电信号。若氧浓度越限时，装置立即输出报警接点信号(无源接点，容量1A)，确保电捕焦器设备安全运行。

(5)测量范围及分析精度：测量对象及量程： 0-2% O2 精 度：≤±1%F.S 线性误差: ≤±1%F.S装置系统响应时间：T90＜15S(6)信号输出：现场所大屏液晶数字显示O2含量并以 4—20mA成份信号隔离输出给上位机或DCS。超限报警、联锁、故障报警信号输出及容量：氧浓度越限报警值在仪表量程范围内分别可设定(出厂时设定浓度报警值：0.80%,O2)报警信号输出无源接点，容量：220VAC，1A(7)装置预处理功能不锈钢取样探头、三级除尘、除硫、除萘、除焦油、除酸雾、除水份、稳压、稳流、快速放散、粉尘净化精度≤0.1u(8)装置维护周期：≥30天

三、设计方案及配置说明1、配置原则：本分析装置中的重要关键部件(如：抽气泵、传感器、PLC等)采用原装进口，其它能够长期保证使用的关键、主要和一般性部件则采用国内合资企业和本厂生产制造的，尽量减少后期维护的运行成本。

2、本分析装置主要技术特点如下：本装置是按“交钥匙式”工程设计。装置除取样器外和专用过滤器组件，样气的预处理单元、供电单元和分析校对单元均置于分析柜内，出厂前已调试完毕。现场只需用户安装探头、辅设取样线、外围电源和分析柜就位即可。到时供方来技术人员到现场指导按装和调试。

3、分析柜按国家标准制作，开有观察大窗方便操作者巡视和维护。。

4、系统全干法流程，对分析组分不会有影响取样器、取样管，各类管接头(与样气接触部分)、抽气泵均为防腐设计。泵等均采用防腐不锈钢、聚四氟乙烯材料或特殊防腐处理，提高了系统防腐性。保证了系统使用寿命。

5、采用自动除湿器，具有使用寿命长，维护工作量小，除湿效果稳定等特点，样气中的残余水汽将得到彻底清除，从而达到干燥样气的目的，避免了水汽对仪器的干扰。建议 实际生产过程中，控制煤气中氧的体积百分数低于1％很难进行操作，许多企业采用氧的体积百分数≤1%时切断电源的控制程序，故经常发生断电停车事故，影响后续工序的正常生产。随着工艺、设备及控制技术的发展和操作人员素质的提高，相当一部分企业能够控制煤气中的氧体积百分数≤1 %，如上海的几个煤气厂、焦化厂，均能够控制电捕焦油器煤气中氧的体积百分数≤1%。但国内大部分相关企业都反映很难控制电捕焦油器煤气中氧的体积百分数≤ 1%，大部分企业都控制在2％～4%。国内外多年的实际生产运行，没有因煤气含氧量过高而发生电捕焦油器爆炸的情况。 从理论上分析及国内外企业多年的生产实践看，控制电捕焦油器煤气中的氧体积百分数≤3%是可行的。为满足安全生产的要求，建议当煤气中的氧体积百分数≥2％时自动报警，当煤气中的氧体积百分数达到3％时切断电源。 对于用于一氧化碳变换的低热值煤气，氧的体积百分数＞0.5％时应自动报警，并控制煤气中的氧体积百分数≤1%。这是由于采用镍系催化剂对煤气含氧量的要求。

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