制酸燃烧炉系统自动控制中的难点分析

首钢京唐公司采用真空碳酸钾法进行脱硫, 产生的硫化氢气体在燃烧炉内焚烧。出于安全考虑, 该系统配置了多项连锁, 通过限位开关、液位电极等开关量进行保护。复杂的连锁在提高自动化程度的同时, 也增加了故障发生的可能性, 使得维护人员在应用上有一定困难。以下就燃烧炉点火、停炉过程中常遇到的问题及解决方法做几点总结:

一、煤气点火困难

从加热烧嘴开到引燃煤气, 点火过程共分12步, 期间如有条件不满足, 会连锁停止。

1. 炉内压力大造成点火失败

当过程气冷却器后截流锥体排放阀开度小或燃烧废气放散管道堵塞时, 由于气体不能顺利排出燃烧炉, 会造成炉内压力大于煤气管道压力, 导致煤气调节阀打开后气体无法进入炉膛引燃。这种情况发生时, 判断的依据是吹扫冷却空气流量比正常值低。

2. 煤气管道积水

煤气管道内经常存有凝结水, 在点火煤气阀打开后会流入点火枪, 造成点火枪打火故障, 建议在入炉煤气管道低点加装排水阀, 每次点炉前对管道进行排水, 或是加装一些过滤和凝结水回收装置。

3. 手动阀门开度不合适

点火枪的助燃空气由入炉窥镜吹扫风提供, 当吹扫管道的手动阀门开度太大时, 吹扫风会将点火煤气吹散, 造成点火枪点火失败。当手动阀门开度太小时, 无法提供足够的助燃空气, 不能建立小火焰。当助燃空气手动阀门开度太大时, 风压大会将小火苗吹灭;开度太小时, 吹扫流量达不到50m3/h, 会连锁停止。建议在点炉成功后对各手动阀门的开度大小做标记, 方便下次调节。

4. 液位电极报警

点炉通常在检修后进行, 此时汽包压力可能会降下来, 在压力小于3MPa时, 远传液位计未达到正常工作状态, 测量值比实际值偏小。当液位显示正常但电极持续高报时, 可以将液位降低至无高报的高度, 或去远程站进行封点, 待汽包压力升高到3MPa后, 再将液位控制到正常高度, 远程站将封点解除。现场液位电极必须加装防雨帽, 进水将导致电极损坏。

5. 检测不到小火焰

点火枪在点火中起着关键作用, 它不仅要产生高压电弧, 还要对小火焰进行检测。但由于设备故障或煤气带水太多, 检测不到小火焰成为点炉过程中遇到最多的问题。这种情况下, 建议用封点给假信号的方法强制点火。将烧嘴前方窥镜拆下并擦拭干净, 用肉眼观察炉内点火状况, 当看到小火已点着, 而大火未着, 上位又无小火焰显示时, 在点火程序的S6步骤 (点火变压器开) , 将现场控制柜内-XF42VS端子排的6号端子和-X130端子排的39号端子短接, 强制程序继续进行, 至点炉成功后, 解除封点。对小火焰进行封点没有安全隐患, 因为在炉内已进行过空气吹扫, 即使点火枪没有打火, 大火焰未建立也会连锁关闭煤气阀门。如果从窥镜观察不到小火焰, 可以将点火枪拔出来, 在外面测试打火, 检查点火枪自身有无故障。

6. 检测不到大火焰

烘炉时, 需要火焰监测器长期监测炉内燃烧情况, 但由于设备故障或镜片沾灰, 点炉过程中经常会监测不到大火焰。在保证安全的前提下, 如果对火焰检测器进行封点操作, 将大大缩短点炉时间。首先将烧嘴前方窥镜拆下并擦拭干净, 用肉眼观察炉内点火状况, 当看到小火和大火都已点着, 而上位又无大火焰显示时, 在点火程序的步骤S10 (煤气去烧嘴) , 将现场控制柜内-X130端子排的41号端子和42号端子短接。炉子点着后, 调节火焰检测器位置或将其拆下擦拭镜片, 直至火焰强度显示正常后, 再将短接线拆除。注意在对火焰检测器进行封点时必须时刻观察炉内燃烧情况, 一旦灭火要立即将短接线拆除。

二、酸气流量计测量不准无法引燃酸气

脱硫制酸区域将H2S气体从煤气中解析出来后送入燃烧炉焚烧, 入燃烧炉的酸气量和空气量挂联锁控制燃烧强度。酸气流量计的准确度不仅影响炉膛温度, 对后续接触塔各层的温度也有很大影响。

酸气流量采用差压变送器测量, 在实际使用中, 由于管道内焦油渣太多, 取压环室经常被堵塞。造成酸气流量测量不准确。不仅影响酸气的正常引燃, 增加工人们的劳动量, 减少硫酸产量, 还会导致部分H2S气体直接排入大气, 对环境造成严重污染。

试验证明, 通过增加氮气恒压吹扫装置的方法, 可以解决这个问题。此方法利用差压变送器的测量原理, 即通过差压换算流量, 将取压环室的高低压侧分别通入相同大小的少量氮气, 源源不断的氮气将所测量的酸气顶在环室外面, 从而阻止焦油渣进入环室堵塞取压口。在测量精度方面, 即使变送器高低压侧分别测得的绝对压力不同, 但相对压差不变, 换算出的酸气流量也不会变。在实际应用中, 这种方法取得了非常好的效果, 不仅测量准确, 流量计也没有再堵塞过。

三、燃烧炉灭炉导致H2S气体排入大气

燃烧炉连锁灭炉或停工检修时, H2S气体会通过酸气总管排入大气, 对环境造成很恶劣的影响。我单位制酸分一二步系统, 共4个炉子, 每套均为一用一备的状态。由于每套系统炉子的废气管道间卡有DN800的盲板, 在燃烧炉系统出现故障或遇到检修需要倒炉时, 必须先抽卡盲板, 耗费大量时间, 期间H2S气体只能排放大气, 对环境造成污染。

鉴于这种情况, 我们在一二步入燃烧炉前的酸气管道上加装了一根联通管道和相应的手动阀门, 当需要倒炉时, 将酸气引入另一套系统的炉内进行燃烧, 通过调节与空气的配比, 实现了不污染大气前提下的燃烧炉倒用。

摘要：首钢京唐公司脱硫制酸工程由德国伍德公司和焦耐院共同设计完成, 先进的工艺理念和可靠的设备性能保证了生产的长期稳定运行。但是, 由于各工段处理的介质腐蚀性较强, 加上高温高压和易燃易爆的特殊环境, 使得整个脱硫制酸系统维护起来有一定难度。本文主要阐述制酸燃烧炉在点炉、停炉过程中遇到的难点问题, 针对各种情况进行分析并给出解决意见, 提供一些简单实用的经验, 方便其他同行查阅参考。

关键词：伍德,制酸,燃烧炉,点炉,停炉,难点