摘要：在高炉顶压调节系统煤气管道上安装煤气分析仪，通过煤气分析仪获取高炉内产生气体的相关数据及趋势，就如何正确认识煤气分析仪在高炉煤气检测中的意义和作用提出了自己的观点。
关键词：炼铁生产；气相色谱；高炉煤气；样气预处理
前言
高炉煤气是高炉炼铁的主要副产品，其主要成分为：CO、CO2、N2、H2 及很少一部分CH4，其中可燃成分CO 约占25%左右，是一项重要的二次能源，高炉煤气的化学成分及其热工特征与高炉燃料的种类、所炼铁的品种以及高炉冶炼工艺特点等因素有关。因此实时、准确地分析检测高炉煤气的各组分的分析值来判断出高炉的运行状况。对高炉冶炼的工艺调节以及能源利用具有十分重要的作用。此文就近几年在维护中遇到的一些问题，结合高炉的日常维护，浅谈一下此项技术的应用以及日常维护中遇到的问题和解决办法。
1 气相色谱分析仪的组成及工作原理
1.1 在线分析仪的组成
气相色谱仪由以下几部分组成：
1）样气系统：包括样气采集（俗称取样探头）、过滤、探头加热系统、样气管路、探头反吹装置及冷凝装置。
2）载气系统：包括气源及气体流速控制装置等。
3）色谱柱及恒温炉。
4）检测系统：包括检测器、控制器和显示面板等。
1.2 气相色谱仪工作原理简述
气相色谱仪是根据试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分（图中颗粒状圆点）就在其中的两相间进行反复多次的分配（吸附－脱附－放出），由于固定相对各种组分的吸附能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离；分离后的组分按保留时间的先后顺序进入检测器，检测器根据组份的物理化学性质将组份按顺序检测出来并自动记录检测信号，产生的信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰；最终依据试样中各组分保留时间（出峰位置）进行定性分析或依据响应值（峰高或峰面积）对试样中各组分进行定量分析。
2 PGC 型气相色谱分析仪存在的问题及解决办法
2.1 仪器总体运行现状
如前所述，炼铁厂现有高炉均采用PGC 型色谱分析仪来对高炉煤气进行成分分析，经过几年来的应用实践证明：这套设备本身品质优良、运行平稳，且很少出现故障，确实为本钢高炉生产起到了不可替代的“把脉”作用。但由于受高炉生产工艺状况及外部辅助条件的限制，使随着这项技术的应用带来了一系列的维护负担，这其中最为突出的问题反映在样气预处理环节，即样气的堵塞与泄漏，这一堵一漏直接影响参数检测的准确度，直观的反应就是色谱图无峰值和基线偏置。正常色谱图能够随着时间的延续绘出各个组分的峰值；而气源堵塞或有泄漏时只有一条偏向一侧（一般情况向上偏置居多）的基线，且无峰值。造成数据不真实或无数据。
2.2 样气采集及预处理工艺流程
在冷凝器之前整个样气采集和预处理是采取两套系统间歇工作的，而为叙述直观方便图中只绘制一套系统。生产样气经过采集器取出样气后，再经过过滤器、冷凝器等样气净化过程最后送入气相色谱分析仪。为防止取样口堵塞，在采集器处安装了氮气反吹装置，两套采集器间歇工作，15 分钟切换一次，即一套取样时另一套处于间断反吹状态，以保证连续为色谱仪提供样气。
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2.3 样气堵塞和泄漏等维护中常见问题及解决办法
样气的堵塞和泄漏的部位主要出现在以下几个部位：
1）取样探头处，原因是氮气的反吹压力经常达不到使用要求，甚至有时低于高炉顶压，因而起不到“吹灰”作用所致，时间一久高炉煤气中的固体杂质便聚集在取样口处，造成取样探头管路取出口堵塞。还有因为我们北方冬季室外温度较低，样气中含有的水分集聚造成取出口管路冻堵也是造成堵塞的主要原因。常规解决这一棘手问题的办法，除依赖气源满足供气要求外，在确保无高炉煤气泄漏的情况下每半月清洗一次取样探头，但是冬季管路冻堵的问题没有从根本上解决。针对这些问题，经过我多次的实地检查，针对我日常维护高炉的现场实际情况，我们将取样探头的根部管路由原来的2 米左右缩短至0.5 米，并在管路外面增加了保温伴热装置，这样一来，不仅原来细长管路的易堵问题得到了有效改善，而且冬季冻堵的问题也得到了彻底解决。职工由原来的每月疏通一次管路延长至每半年左右疏通一次，有效减轻了职工的劳动强度，消除了煤气区域作业带来的安全隐患。
2）与冻、堵塞相比，可能的泄漏点要相对多一些，可以遍布所有样气传输过程中的各连接件的连接处，比如：阀门、管接头以及过滤器、冷凝器、电磁阀等连接处等等。特别是样气系统中的内外反吹的各电磁阀，由于它们的动作频率较高，阀门不严极易造成氮气进入到样气管路中，我们除了要经常检查有无气体泄漏，而且在更换陶瓷过滤芯三组密封垫的过程要细致，防止垫圈残缺、不严造成的泄露。另外，样气系统中的逆止阀也要经常检查，定期清理。把可能的隐患消灭在萌芽中。
3）样气冷凝部分的日常检查。可以通过水罐中的气泡大小来判断探头是否堵塞；冷凝器温度一般情况下都设置在3º左右，当然随着天气的变化其温度也略有变化，日常工作中可以通过其温度值的变化高低判断冷凝器的运行情况，确保进入分析仪表的气体的干燥性，保证分析仪表的良好准确使用。
4）分析仪表检测系统部分的检查。要经常检查仪表空气是否正常，仪表内部温度是否正常；要定期检查色谱六通旋转阀动作是否到位；检测各组分气体保留时间与积分时间是否相符。
3 样气（ 即煤气）排放管路对检测值的影响
煤气分析仪的主要设备有一级预处理柜、二级预处理柜和主机。一级预处理柜的主要功能是探头及管路反吹，；二级预处理柜的功能是样气的过滤及冷却；主机的功能是样气的检测及分析。一级预处理柜有一路样气排放管路，样气压力一般为0.2MPa 左右，而主机分析检测只需不低于30kPa 的压力，因此多余的样气主要经一级预处理排出，生产过程中发现若一级预处理柜的排放管路堵塞，取样探头及取样管路会频繁集结水垢而堵塞，不易疏通且影响生产。二级预处理柜有两路样气排放管路，样气经除湿器后部分进入电子制冷器部分排放；经电子制冷器的样气部分进入主机部分排放。二级预处理柜的排放管路若不通畅，导致的结果是进入主机的样气气流不稳定，反应滞后，使检测结果不能及时准确地反映炉况。主机有两路排放管路，一路是主机采样时多余的气体经旁通排放；一路是主机分析完毕后气体的排放。旁通排放不及时，会造成检测值偏高，第二路排放不及时，会造成检测值曲线平稳成一条直线，这两种情况都使检测值不能真实地反应炉况。初期安装时排气管路采用不锈钢管，效果不好，后来改造为铜管并对管路做了保温伴热，效果非常好，煤气分析仪的故障率大大下降。
4 结束语
就目前而言，应用气相色谱原理来实时分析高炉煤气成分仍不失为一项先进技术，只要维护到位，完全可以满足生产要求。尤其是在样气预处理环节，使样气无堵塞无泄漏地顺利通过仪器分析检测，是我们日常维护的重点工作任务，而如何解决气体堵塞和泄漏又是所有气体分析仪表的共性课题，值得我们认真研究，在这里我仅仅就PGC 型气相色谱分析仪在高炉煤气分析中的应用总结出一点粗浅体会，今后将进一步关注和研究此类仪表的应用与维护，使之精益求精，更好的为生产服务。
参考文献：
[1] ABB 公司.PGC2000 型气相色谱分析仪使用维护手册[Z].北京：ABB（中国）有限公司，2000.
[2]王永华.气相色谱分析应用[M].北京：科学教育出版社，2006.
[3] 王明海.炼铁原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，2006.
论文作者:张杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
标签：高炉论文; 色谱论文; 管路论文; 煤气论文; 分析仪论文; 反吹论文; 气相论文; 《基层建设》2019年第6期论文;