焦爐煤氣在進入靜電除塵設備之前，需要分析焦爐煤氣含氧量，因為靜電除塵設備中的焦爐煤氣含氧量達到一定程度時會引發(fā)爆炸事故，從而損壞設備和造成人身傷害，所以對焦爐煤氣中的含氧量分析及監(jiān)控極為重要。筆者將就煤氣分析系統(tǒng)在靜電除塵工藝中的應用進行探討。

1.煤氣靜電除塵技術

煤氣除塵技術在我國已經(jīng)較為成熟，其方法也多樣，本文主要探討的是煤氣靜電除塵。

其工藝原理為：含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之間所形成的高壓電場通過時，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽板運動，在運動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運動，到達陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。

根據(jù)目前國內常見的靜電除塵器型式可概略地分為以下幾類：按氣流方向分為立式和臥式，按沉淀極極型式分為板式和管式，按沉淀極板上粉塵的清除方法分為干式濕式等。

靜電除塵廣泛應用于冶金、礦山、化工、制藥、發(fā)電、冶煉等行業(yè)，如以煤為燃料的工廠、電站，收集煙氣中的煤灰和粉塵；冶金中用于收集錫、鋅、鉛、鋁等的氧化物。

2.靜電除塵器泄爆

靜電除塵技術盡管具有凈化效率高、環(huán)保的優(yōu)勢，但由于系統(tǒng)控制要求較高，國內外企業(yè)在應用過程中也出現(xiàn)過各種問題，其中尤為頻繁的是靜電除塵器泄爆問題。

靜電除塵器是采用高壓電場使煤氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電后在電場作用下與氣流分離達到除塵的目的。工業(yè)所講的煤氣是指含有H2、CH4及CO等多種可燃氣體成分的混合氣體，其特性是無色、易燃、易爆、易使人中毒。煤氣的這些特點就決定了在工作中必須小心操作，否則容易引發(fā)事故。煤氣爆炸極限有兩個： VCO ＞ 9%、VO2 ＞6%或VH2 ＞3%、VO2 ＞4%，靜電除塵器內煤氣成分達到爆炸極*，被電場中高壓閃絡的電弧火花爆燃，煤氣體積迅速膨脹，導致壓力超過泄爆閥設定值，就會發(fā)生泄爆。

大型的泄爆會造成設備損壞，中小型的泄爆會造成靜電除塵器內的極板、極線損壞，使極間距發(fā)生變化，影響除塵效果，通常泄爆一次會使該爐次生產(chǎn)中斷8 min 左右。

3.煤氣分析系統(tǒng)在煤氣除塵工藝中的應用

國內外鋼鐵企業(yè)干法除塵系統(tǒng)運行中的泄爆主要發(fā)生在開始吹煉、緊急提槍和補吹階段，都是由于停吹時靜電除塵器中充滿空氣，當轉爐開吹時產(chǎn)生的CO 沒有*燃燒所致。因此減少泄爆的關鍵是控制煤氣中CO、O2和H2 濃度在爆炸極限之外。企業(yè)可使用煤氣分析系統(tǒng)對焦爐煤氣中的CO、O2 和H2含量進行在線監(jiān)控以及分析，從而實現(xiàn)對焦爐煤氣的實時監(jiān)控，進而確保焦爐煤氣系統(tǒng)的正常運行。

在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9021

在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9021是四方光電（武漢）儀器有限公司自主研發(fā)的專門針對樣品氣中含塵、含濕、含焦油的特定工況而設計的，由預處理單元、控制單元、分析單元三部分構成。其分析儀表采用該公司自主研發(fā)的多組分煤氣分析儀Gasboard-3100，可用于在線測量煤氣中CO、CO2、CH4、CnHm、H2、O2等氣體濃度，并可實時計算煤氣熱值。測試數(shù)據(jù)可通過RS-232或RS-485、4-20mA輸出接口傳輸?shù)缴霞壖锌刂葡到y(tǒng)，為實現(xiàn)遠程的監(jiān)測、工藝調整提供實時依據(jù)。

3.1多組分煤氣分析儀技術原理

一臺氣體分析儀能夠同時測定多組分氣體中的各種氣體的濃度，對于工業(yè)企業(yè)而言，這就意味著設備投入成本的大幅降低。煤氣分析儀Gasboard-3100的核心傳感器采用了模塊化設計，通過雙光束紅外技術實現(xiàn)一個氣室內完成CO2、CO、CH4、CnHm的同時測量，并結合MEMS熱導技術及長壽命電化學氣體傳感器技術，實現(xiàn)6組分煤氣同時分析。

煤氣成份中，特別是焦爐煤氣，除甲烷外，還含有其他碳氫化合物等成分。根據(jù)紅外吸收原理，如圖，乙烷等碳氫化合物在甲烷的特征波長3.3um左右有明顯吸收干擾。當煤氣中其他碳氫化合物含量較大時，CH4的測試值會明顯偏大，導致測量不準確。煤氣分析儀Gasboard-3100采用雙光束紅外技術，乙烷、丙烷、丁烷對CH4的影響可以忽略，并通過添加一個CnHm傳感器，可以同時準確測量CH4和CnHm。

3.2在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9021功能特點

氣體在進入分析儀傳感器之前須除塵、除油、除水等，與此同時，還要求過程中待測氣體組份不被改變。預處理技術的好壞，直接影響到監(jiān)測的準確性、可靠性、分析儀的使用壽命等。因此，預處理單元在在線氣體分析系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的作用。

在線氣體分析系統(tǒng)Gasboard-9021是專門針對樣品氣中含塵、含濕、含焦油的特定工況而設計的，采用 PLC 程序控制，自動完成采樣、排水、反吹、故障處理等操作，實現(xiàn)24小時無人值守，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、準確、連續(xù)自動在線運行，大大減少了人工負荷。

4.結語

煤氣除塵和煤氣安全防護，是很多工業(yè)企業(yè)都必須面臨的工作。同時，作為鋼鐵、有色、化工、新能源等工業(yè)領域重要的能源載體，為了有效、安全、合理利用，煤氣成分、熱值及氧含量等各種參數(shù)監(jiān)測具有至關重要的意義。在安全首要的理念下，相關管理部門必須對煤氣的除塵和安全管理采取有效的監(jiān)測措施，來保證生產(chǎn)工作順利進行。