1  调研目的

2010年重要新产品项目 “防爆型焦炉煤气氧分析系统”，曾是863争取项目（未果），为此项目的创新设计和降低项目风险做充分的前期准备。

2　调研单位

唐山宏奥煤化工（60+110万吨）

唐山玉田古玉焦化厂（130万吨）

吉林康乃尔化学工业公司（恩德炉水煤气）

3　焦炉煤气简明工艺流程

  

 

 

4　焦炉煤气氧分析系统样气条件

样气温度：25℃（古玉厂），35℃（宏奥厂）

样气压力：（10-20）kPa

样气流速： 7.5 m/s

焦油含量：0.2g/m³（电捕焦入口，资料数据），萘为1g/m³

取样距离：约15m（离地面高度5m）

          烟气管直径约1.2m，壁厚约1cm。

入口煤气管在电捕焦底部，距地面5米；电捕焦顶部是出口，距地表面11米。

5　南京分析仪器厂有限公司的O₂分析系统（XGF-406型炼焦过程分析系统）

（1）气路流程简介

 

 

 

 

 

电捕焦的安全运行：

1）每天一次用高温蒸汽吹洗10分钟，有的公司采用负压表，如果压力低了有可能漏气，就用蒸汽反吹电捕焦。

2）电捕焦生产运行时，氧量达到3%～4%时会爆炸，本公司设定1.5%报警（其他公司设定在0.6%～0.8%O₂的）。

3）煤气经过电捕焦非常快，即煤气由电捕焦入口至出口的时间很短，在出口报警和在入口报警几乎是一样的。电捕焦后的焦油含量由0.2g/m³降为100mg/m³，萘由1g /m³降为100mg /m³，对样气处理及系统运行非常有利。但是出于安全考虑，设计者仍然选择在电捕焦入口取样。

样气处理要求： 焦油 ＜10mg/m³  ,  萘＜10mg/m³

样气组份：

组  份

O₂

H₂

CO

CH₄

CO₂

烃烷CnHn

N₂

H₂O

含  量

＜1%

57%

15%

16%

2%

3%

5%

1%

 

 

（2）生产运行情况

在修理和更换两台分析仪的前提下，本系统断续使用1年多，现在已经完全停用。

1）取样探头（冷阱式，有带空气过滤器的涡旋冷凝器）要求3个月维护清理一次，但因无操作平台，很不方便，未进行维护，似乎也没有出现完全堵塞（包括传输管线）中断取样。

2）两级柴油洗涤罐（Φ89×800）串联洗涤样气，半月更换一次柴油（共7升），未能满足不堵塞的应用要求，说明洗涤效果并不好。洗涤罐外有液面显示透明细管。

3）最容易发生堵塞的是过滤器，过滤器上有白色污染物（奈），底部排液是蓝黑色，估计是不锈钢受SO₂腐蚀生成物与焦油的混合物。

4）两个流量计的针阀上部都有白色沉淀物（奈），也可能是氨的结晶污染物。

5）传输管线用电伴热（不安全）。

6）O₂分析仪连坏两台，现在仍然不能修复再使用。

7）仪表盘有Ex标志，用黏贴锡箔方式密封机柜间隙后，用正压力控制装置来实现系统主体（仪表盘上部主框）的正压吹扫防爆。

这种极不规范的技术设计，不可能真正做到系统防爆。

（3）基本的技术评价

1）系统不大修的使用寿命约半年，属于不成熟的系统设计。

2）样气处理技术设计不深入、不成熟，除焦油等很不充分，在样气处理中段（过滤器处）最容易发生堵塞，这是两级长筒式柴油洗涤的洗涤效果不好的直接证据。

3）由于样气处理并未达到合格要求，危及分析仪的检测分析和寿命，两台氧分析仪加起来的寿命（包括第1台的修理）不足1年半。

4）整个系统的布局很凌乱，不美观流畅。

5）虚假的防爆设计难保生产安全。

（4）南分的本项目曾获机电部2001年科学技术二等奖，实际上是个一直来成功的泡沫成果。

6　某公司的O₂分析系统（恩德炉）

（1）气路流程图简介

 

 

（2）生产运行情况

吉林康奈尔公司的水煤气O₂分析系统

该系统仅在水洗器出口处局部有些发黑，说明高温蒸汽喷射取样加连续水洗方式是很可取的技术方案。从2009年12月整改投运至今快半年，几乎没有维护过，一直正常运行，膜式过滤器的过滤膜片仍呈白色无污染状态。

北麦公司的系统全线都黑了，很需要深入分析和改进设计。

7　英国仕富梅公司焦炉煤气氧分析仪（某工程用户）

不到一年就停用，即寿命周期不足一年。

主要故障现象：蒸汽喷射取样探头容易损坏，进口更换要两三万元；

           样气传输管线堵塞，用户用粗钢丝去捅，也无法维护；

           水洗器的体积较小。

系统本身或无技术性问题，很可能是现场应用保障条件不好以及使用维护技术不到位所致。

8　北分水洗罐＋防爆抽气泵（恩德炉）

（1）样气处理效果很差，全线发黑。

（2）防爆抽气泵（进口价1万多元）已损坏1件，第2件才使用半年也快不能使用了。

（3）现已决定按蒸汽喷射泵＋组合水洗罐方式。

9　补充说明  

（1）蒸汽喷射加连续水洗方案，本行业２0年的工程应用实践证明比较有效。

（2）川仪曾用化学法为上海焦化厂供过货（1995年）。

4种溶液的总体积为5.6L（每个1.46L），要求每周更换1次。

宏奥厂（柴油）和北麦公司（煤油）的断续洗涤方式每半个月更换1次，周期短了。另外和洗涤方式欠周到有关，小管口鼓大泡方式肯定洗涤不会很充分。

10　行业状态

西安、北京、上海的多家公司都在做此类项目，都有很多复杂的技术表达，花拳绣腿很能忽悠外行，大多不可轻信。

例如西安某公司的技术方案文件有九页之长，取样探头很复杂有三级过滤串联，如何保证不堵塞？还采用了抽气泵、蠕动泵、电磁阀和PLC，如何做到防爆呢？其产品照片的仪表盘上有两个长长的洗涤罐，一看就是仿南分的方案。宏奥厂南分产品的工程应用效果如此，学生能超过老师吗？

11　技术路线设计

（1）先进技术来源：始于上世纪80年代的英国仕富梅公司的先进技术，设计仿仕富梅蒸汽泵是1974年。蒸汽喷射泵→水洗器→水冷器……隔爆O₂分析器。

（2）先进技术的继承：川仪于1996年国产化成功，几乎是照搬仕富梅公司的技术方案，那时的蒸汽喷射泵、水洗器和隔爆氧分析器从仕富梅公司进口。

（3）先进技术的发展：

 2010年的重要新产品项目的技术取向

1）保留正确的蒸汽喷射取样+连续水洗的核心技术方向。

2）创新发展“轻负荷”焦炉煤气样气处理系统技术。

3）组合式水洗分离器（新设计）的创新设计最为关键，各技术要素都要达到最佳状态。

4）完善细节，力保运行条件达到设计要求，力保整个系统的少维护长期协调运行，维护量和维护成本要真正降下来。

5）样气处理的定量指标：除粉尘、焦油、奈等污染物达到0.05um 99%。

6）隔爆型O₂分析仪为主体的真正防爆型O₂分析系统（Ex dⅡCT6），（如DHY-102C Ex型）。

7）不大修的使用寿命设计目标：三年左右，不可止步于半年或1年。

8）本次创新设计定型后，要沉淀为企业可长期重点生产的无形资产。

（4）让技术思维要走在技术、技术创新以及产品的前面

响应“向高端技术和产品进军”，占领样气处理系统技术的三个制高点之一，焦炉煤气样气处理效果和连续工程应用周期要创行业最高水平。

 

　                                                       2010年4月30日