電捕焦油器中煤氣氧含量分析取樣方式分析

焦油是煤氣生產(chǎn)過(guò)程中在高溫下產(chǎn)生的一種復(fù)雜的高分子聚合體。煤氣生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦油的一部分以極其微小的霧滴狀態(tài)懸浮于煤氣中,其霧滴粒徑為1~7μm。焦油霧會(huì)在后續(xù)的洗滌等煤氣凈化過(guò)程中被洗滌下來(lái)進(jìn)入溶液或吸附于管道和設(shè)備上,造成溶液污染,產(chǎn)品質(zhì)量降低,設(shè)備及管道堵塞。為保證后續(xù)凈化系統(tǒng)的正常運(yùn)行,在煤氣凈化工序的開始應(yīng)首先進(jìn)行焦油霧的脫除。 一、電捕焦油器介紹 捕集煤氣中的焦油霧的設(shè)備有機(jī)捕焦油器和電捕焦油器,我國(guó)目前主要采用電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。 電捕焦油器都是利用在高壓靜電的作用下產(chǎn)生正負(fù)極,使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過(guò)電捕焦油器時(shí),由于受到電場(chǎng)的作用被捕集下來(lái)。電捕焦油器可設(shè)于焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)之前或后。電捕焦油器與機(jī)械除焦油器相比，具有捕焦油效率高、阻力損失小、氣體處理量大等特點(diǎn)。不僅可保證后續(xù)工序?qū)怏w質(zhì)量的要求，提高產(chǎn)品回收率，而且可明顯改善操作環(huán)境。 電捕焦油器按其沉淀極的結(jié)構(gòu)形式可分為管式、蜂窩式、同心圓式和板式等類型。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，其工作原理，即在金屬導(dǎo)線與金屬管壁〔或極板〕間施加高壓直流電，以維持足以使氣體產(chǎn)生電離的電場(chǎng)，使陰陽(yáng)極之間形成電暈區(qū)。 按電場(chǎng)理論，正離子吸附于帶負(fù)電的電暈極，負(fù)離子吸附于帶正電的沉淀極；所有被電離的正負(fù)離子均充滿電暈極與沉淀極之間的整個(gè)空間。當(dāng)含焦油霧滴等雜質(zhì)的煤氣通過(guò)該電場(chǎng)時(shí)，吸附了負(fù)離子和電子的雜質(zhì)在電場(chǎng)庫(kù)倫力的作用下，移動(dòng)到沉淀極后釋放出所帶電荷，并吸附于沉淀極上，從而達(dá)到凈化氣體的目的，通常稱為荷電現(xiàn)象。當(dāng)吸附于沉淀極上的雜質(zhì)量增加到大于其附著力時(shí)，會(huì)自動(dòng)向下流趟，從電捕焦油器底部排出，凈氣體則從電捕焦油器上部離開并進(jìn)入下道工序。 二、電捕焦油器氧含量監(jiān)測(cè)的必要性 在通常情況下氣體是不導(dǎo)電的，但在高壓電場(chǎng)的作用下氣體內(nèi)部的電子便會(huì)獲得足夠的能量成為自由電子而導(dǎo)電，被稱為自發(fā)性電離現(xiàn)象。氣體的自發(fā)性電離是建立在非均勻性電場(chǎng)中。在均勻性電場(chǎng)中，隨著電壓的增加，只要其間任何一點(diǎn)發(fā)生電離，兩極間將立即充滿帶電離子，整個(gè)空間的氣體被擊穿。此時(shí)電流急劇增加而形成火花放電，類似雷電形成過(guò)程。 由于煤氣為易燃易爆氣體,電捕焦油器必須保證安全操作。電捕焦油器由于電極間有電暈,可能發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果煤氣中混有氧氣,當(dāng)煤氣與氧氣的混合比例達(dá)到*炸極限時(shí)就會(huì)發(fā)生*炸。煤氣中的氧氣主要來(lái)源于制造過(guò)程中設(shè)備及管道密封不嚴(yán)泄漏進(jìn)入的空氣,或來(lái)自燃料氣化用氣化劑過(guò)?；蚨搪贰Ｈ斯っ簹庠谏a(chǎn)過(guò)程中,有時(shí)會(huì)有一定量的空氣進(jìn)入煤氣中,為保證混入的空氣與煤氣混合后不達(dá)到*炸極限,就應(yīng)控制煤氣中的氧氣含量?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028-2006)規(guī)定,當(dāng)干餾煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)大于1%時(shí),電捕焦油器應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào),當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí),應(yīng)有能立即切斷電源的措施。《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程 GB6222-2005》中也詳細(xì)規(guī)定了煤氣氧含量達(dá)到1%，電捕焦油器必須能夠及時(shí)切斷電源。 三、煤氣中的氧含量與*炸極限的關(guān)系 不同煤氣的*炸極限各不相同,各種人工煤氣的*炸極限見表1。 表1各種人工煤氣的*炸極限% 名稱 空氣中煤氣*炸極限 （體積分?jǐn)?shù)） 煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù) 煤氣中氧氣體積分?jǐn)?shù) 上限 下限 *炸上限時(shí) *炸下限時(shí) *炸上限時(shí) *炸下限時(shí) 焦?fàn)t煤氣 35.8 4.5 64.2 95.5 13.5 20.1 直立爐煤氣 40.9 4.9 59.1 95.1 12.4 20.0 發(fā)生爐煤氣 67.5 21.5 32.5 78.5 6.8 16.5 水煤氣 70.4 6.2 29.6 93.8 6.2 19.7 油制氣 42.9 4.7 57.1 95.3 12.0 20.0 從表1可見,對(duì)于焦?fàn)t煤氣、直立爐煤氣、油制氣,當(dāng)達(dá)到煤氣的*炸上限,煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)為12%~13.5%(即煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)60%左右)時(shí)才能形成*炸性氣體。對(duì)于發(fā)生爐煤氣及水煤氣,當(dāng)煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到30%左右,即煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到6%以上時(shí)才能達(dá)到*炸極限。 四、電捕焦氧含量的測(cè)量方法 按照測(cè)量原理分類，目前常用的在線測(cè)量氧氣的原理主要有以下幾種： 激光氧含量測(cè)量原理、電化學(xué)氧含量測(cè)量原理、順磁氧含量測(cè)量原理、氧化鋯氧含量測(cè)量原理。 由于氧化鋯測(cè)量原理對(duì)樣品氣的溫度有要求，故一般不會(huì)在電捕焦的工況下使用。 而根據(jù)取樣方式來(lái)分類主要分為原位測(cè)量和抽取式測(cè)量。 原位式測(cè)量方式目前只能夠采用激光的原理，一般采用雙法蘭對(duì)射式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即在被測(cè)工藝管道一側(cè)安裝激光發(fā)射單元，另一側(cè)安裝接收傳感單元，為保證發(fā)射單元和接收單元光路對(duì)接，需要嚴(yán)格保證設(shè)備安裝的同軸度并進(jìn)行復(fù)雜的光路調(diào)節(jié)工作。 抽取式測(cè)量方式一般先通過(guò)取樣探頭將樣氣抽取到工藝管道的外部，然后由管線將樣氣輸送到氣體凈化單元處理后，*后進(jìn)入分析儀表測(cè)量。 五、原位式與抽取式優(yōu)缺點(diǎn)分析 項(xiàng)目 原位式 抽取式 安裝難度 原位式安裝管道需對(duì)射開孔，安裝時(shí)需要對(duì)光，管道直徑過(guò)大時(shí)安裝難度較大，必須專業(yè)的安裝人員才能操作。 抽取式安裝管道開孔少，但需要鋪設(shè)取樣管道，現(xiàn)場(chǎng)安裝需要的人員較多。 維護(hù)量 原位測(cè)量無(wú)需復(fù)雜的采樣系統(tǒng)，人工維護(hù)極大減少。但無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定驗(yàn)證。 抽取式需要定期對(duì)水洗管，過(guò)濾器等進(jìn)行更換維護(hù)。 響應(yīng)時(shí)間 原位式測(cè)量由于傳感器直接安裝在被測(cè)管道上，測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間很短，正常在1s以內(nèi)就能得出測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)真正意義的實(shí)時(shí)測(cè)量。 抽取式測(cè)量由于需要將樣品氣從管道抽取出后并進(jìn)行除焦油，除塵，干燥等預(yù)處理，一般系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間在30s左右。 配套工程 原位式為了保護(hù)儀器光學(xué)視窗不受污染，當(dāng)前普遍使用壓縮氮?dú)庾鳛榇祾邭獬掷m(xù)通入儀器光路中，一臺(tái)儀器氮?dú)庥昧恳话阍?0～80L/min,消耗量十分巨大。 抽取式一般采用正壓防爆機(jī)柜，水洗罐，需提供壓縮空氣及潔凈水源，消耗費(fèi)用低于原位式。 適應(yīng)工況 當(dāng)對(duì)管道中含有大量粉塵的樣氣進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于粉塵對(duì)激光信號(hào)的遮擋，激光信號(hào)強(qiáng)度將受到嚴(yán)重影響，甚至造成接收單元無(wú)法接收到激光信號(hào)的情況，導(dǎo)致測(cè)量失敗。故原位式只能適應(yīng)較潔凈的工況條件，不適合高焦油，高粉塵的焦?fàn)t煤氣工況，只能安裝在電捕之后。 抽取式由于經(jīng)過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)，可適應(yīng)絕大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的要求。 準(zhǔn)確度 原位式安裝實(shí)際測(cè)量光程受煙道直徑限制，管道的振動(dòng)也會(huì)影響測(cè)量穩(wěn)定性，實(shí)際工況中誤差較大。 抽取式準(zhǔn)確度跟分析儀表的原理相關(guān)，在同樣是激光原理的條件下，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性都會(huì)優(yōu)于原位安裝方式。 六、天禹智控原位式氣體分析儀與抽取式分析系統(tǒng)案例