1 引言

        貴溪冶煉廠作為國(guó)內(nèi)一流銅冶煉廠，無論其產(chǎn)量還是技術(shù)水平都處于世界先進(jìn)的行列，隨著其產(chǎn)能的不斷擴(kuò)張，安全環(huán)保的投入也愈來愈大。為了回收煙氣中的硫化物，貴冶先后建成 4 套干法煙氣脫硫裝置，以實(shí)現(xiàn)煙氣的凈化排放。1套脫硫裝置一般有脫硫、再生、物料循環(huán)、煙氣等 4 個(gè)系統(tǒng)，該裝置利用活性焦炭的吸附、催化性能脫除煙氣中的硫氧化物，同時(shí)除去煙氣中的粉塵。如果要提高煙氣脫硫的效率，活性焦炭的循環(huán)量至關(guān)重要。

 

2 干法脫硫原理

        干法煙氣脫硫利用活性焦炭對(duì)煙氣中的SO 2 進(jìn)行吸附，并過濾煙氣中的粉塵，實(shí)現(xiàn)煙氣凈化作用。吸附態(tài)的 SO 2 在氧氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為 H 2 SO 4 并被儲(chǔ)存在活性焦炭的孔隙內(nèi)，吸附飽和的活性焦炭通過物料傳輸送至再生系統(tǒng)加熱再生，釋放出富含 SO 2 的氣體，并經(jīng)再生風(fēng)機(jī)送至制酸車間進(jìn)行回收。解吸過的活性焦經(jīng)篩選后由輸送系統(tǒng)送入脫硫塔再進(jìn)行 SO 2 吸附，實(shí)現(xiàn)活性焦炭循環(huán)利用，同時(shí)根據(jù)活性焦炭的損耗情況補(bǔ)充適量的新鮮活性焦。其工藝流程如圖 1。

        在作業(yè)過程中，脫硫塔內(nèi)活性焦炭必須充足并且保證持續(xù)流動(dòng)，才能保證煙氣脫硫的高效性，其物料循環(huán)的自動(dòng)化控制是根據(jù)各個(gè)塔內(nèi)料位高低來運(yùn)行的，為此在各個(gè)脫硫塔頂部和再生塔頂部都裝設(shè)了 2 臺(tái)料位開關(guān)，即高料位報(bào)警開關(guān)和低料位報(bào)警開關(guān)，用以控制塔內(nèi)料位在一定范圍內(nèi)。其控制模式是 ：當(dāng)脫硫塔頂部料位開關(guān)高報(bào)警時(shí)，脫硫塔頂部的下料器停止下料，直到脫硫塔出現(xiàn)低料位報(bào)警或高料位報(bào)警消失一段時(shí)間（該時(shí)間根據(jù)下料量和排料量大小在實(shí)際生產(chǎn)中摸索出一個(gè)合適值）后再開啟頂部下料器對(duì)脫硫塔進(jìn)行補(bǔ)料。脫硫塔的排料是根據(jù)再生塔的料位高低來控制的，再生塔也設(shè)有高低料位報(bào)警開關(guān)，其控制原理與脫硫塔一樣，這樣就實(shí)現(xiàn)了物料應(yīng)用從脫硫到再生再到脫硫的自動(dòng)化循環(huán)控制。

 

3 阻旋式料位開關(guān)應(yīng)用分析

        阻旋式料位開關(guān)是一種利用介質(zhì)阻擋其測(cè)量檔板正常轉(zhuǎn)動(dòng)從而輸出報(bào)警信號(hào)的一種機(jī)械式料位計(jì)，適用于活性焦炭等固體顆粒狀介質(zhì)的料位測(cè)量，當(dāng)料位到達(dá)高、低極限位置時(shí)，控制器的繼電器觸點(diǎn)輸出報(bào)警信號(hào)或者控制信號(hào)。阻旋式料位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（見圖 2），主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制電路、密封傳動(dòng)軸、測(cè)量檔板四部分組成，阻旋式料位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，是一種較理想的簡(jiǎn)易料位測(cè)量?jī)x表。接通電源后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量檔板開始轉(zhuǎn)動(dòng)（分來回?cái)[動(dòng)和 360°轉(zhuǎn)動(dòng)兩種），當(dāng)沒有物料阻擋檔板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)反饋開關(guān)保持閉合，電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控制電路發(fā)出無料信號(hào)（ON 或者 OFF）給DCS 系統(tǒng) ；當(dāng)有物料阻止檔板轉(zhuǎn)動(dòng)而使其克服了復(fù)位彈簧平衡力，驅(qū)動(dòng)反饋開關(guān)則斷開，電機(jī)失電停止轉(zhuǎn)動(dòng)，控制電路發(fā)出有料信號(hào)（OFF 或者ON）給 DCS 系統(tǒng)，而當(dāng)塔內(nèi)料位降低到檔板測(cè)量位置以下時(shí)，在復(fù)位彈簧作用下驅(qū)動(dòng)反饋開關(guān)復(fù)位即閉合，電機(jī)得電開始帶動(dòng)檔板轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是阻旋式料位開關(guān)的工作原理。脫硫塔通過高低 2臺(tái)料位開關(guān)的輸出信號(hào)來控制塔頂下料器的啟停，從而控制塔內(nèi)物料的平衡。

        隨著料位開關(guān)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用增多，其中問題也逐漸顯現(xiàn)出來。比如說對(duì)料位的誤報(bào)警、密封傳動(dòng)軸卡死、電機(jī)燒壞等。儀表技術(shù)人員通過現(xiàn)場(chǎng)檢查，在 DCS 系統(tǒng)內(nèi)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)得出料位開關(guān)在應(yīng)用中出現(xiàn)問題主要存在兩個(gè)方面的原因。

 

（1）料位計(jì)本身的原因。

        ① 在維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)有些料位計(jì)因?yàn)椴馁|(zhì)問題，其檔板處腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致檔板脫落，導(dǎo)致料位開關(guān)不能正常工作 ；

        ② 料位開關(guān)尾部密封橡膠破碎，腐蝕性氣體或者煙塵進(jìn)入軸承導(dǎo)致軸承生銹卡死，引起料位計(jì)誤報(bào)警 ；

        ③ 部分料位開關(guān)安裝位置通風(fēng)效果不佳，電機(jī)散熱不好導(dǎo)致電機(jī)燒壞 ；

        ④ 料位開關(guān)內(nèi)部復(fù)位彈簧平衡力沒有調(diào)整好，導(dǎo)致該報(bào)警時(shí)不報(bào)警，不該報(bào)警時(shí)卻報(bào)警的混亂假象，影響工藝操作。

 

（2）脫硫裝置設(shè)計(jì)上的原因。

        脫硫裝置都是全封閉結(jié)構(gòu)，各個(gè)脫硫塔設(shè)計(jì)時(shí)都留有觀察口，但是因?yàn)榄h(huán)境條件的腐蝕銹化，現(xiàn)已打不開，因此無法觀察到塔內(nèi)活性焦炭的實(shí)際料位，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)生操作人員判斷與料位計(jì)檢測(cè)相矛盾的情況，比如有時(shí)操作人員按其操作習(xí)慣判斷塔內(nèi)物料位很低，低料位開關(guān)應(yīng)該報(bào)警，但實(shí)際上料位計(jì)（相關(guān)產(chǎn)品推薦：射頻導(dǎo)納料位開關(guān)）沒有報(bào)警，或者判斷塔內(nèi)料位很高，高料位開關(guān)應(yīng)該報(bào)警但是沒有報(bào)警，聯(lián)系儀表人員檢查料位開關(guān)，卻未發(fā)現(xiàn)設(shè)備有問題。這種矛盾情況的發(fā)生不僅增加了儀表維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是留下了可能出現(xiàn)空塔或者溢料的隱患。

 

4 解決措施

        針對(duì)上述料位開關(guān)在生產(chǎn)應(yīng)用中遇到的問題，儀表技術(shù)人員開展自主管理攻關(guān)項(xiàng)目，逐項(xiàng)制定了對(duì)策并找出解決辦法，提高了料位開關(guān)的可靠性，具體見表 1。

        （1）再生塔是對(duì)活性焦炭的解析再生，其內(nèi)部腐蝕性氣體濃度很高，對(duì)料位開關(guān)的腐蝕嚴(yán)重，料位計(jì)的使用時(shí)間很短。對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)合，通過重新選型，更換儀表廠家，確保材質(zhì)合格，延長(zhǎng)料位開關(guān)的工作壽命。

        （2）在脫硫塔內(nèi)，由于活性焦炭的吸附作用，煙氣對(duì)料位開關(guān)的腐蝕相對(duì)要弱。但由于料位開關(guān)是水平安裝的，物料的流動(dòng)對(duì)密封橡膠不斷摩擦，就會(huì)造成密封橡膠的磨損破碎，活性焦炭粉塵比較容易進(jìn)入軸承進(jìn)而引起軸承的腐蝕卡死。針對(duì)這種現(xiàn)象，通過采取將密封橡膠更換成自制的四氟密封圈的方法來保護(hù)軸承，如圖 3 所示

        （3）有些料位開關(guān)安裝在不通風(fēng)的封閉走廊里，走廊盡頭是由鐵皮封閉的，就像把料位開關(guān)安裝在集裝箱里，高溫環(huán)境加上空氣的不流通使得料位開關(guān)工作環(huán)境溫度很高，大大縮短了驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用壽命。通過對(duì)走廊進(jìn)行改造，安裝通風(fēng)窗戶實(shí)現(xiàn)空氣的對(duì)流，從而降低粒位開關(guān)所處工作環(huán)境的溫度，延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命。

        （4）對(duì)于檢查料位開關(guān)本身沒有問題，而操作人員判斷與料位開關(guān)檢測(cè)相矛盾的情況，初步分析是由于物料粘結(jié)導(dǎo)致測(cè)量點(diǎn)附近產(chǎn)生空穴，從而使得料位開關(guān)反映不了塔內(nèi)真實(shí)料位。經(jīng)過討論決定將檔板處截?cái)嗉娱L(zhǎng)使測(cè)量點(diǎn)向塔內(nèi)伸展，從而避開可能存在的“空穴”，這樣料位開關(guān)就能正常工作。在后期對(duì)料位開關(guān)備件的重新選型，確定新選型的料位開關(guān)的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度要比原來的料位開關(guān)長(zhǎng)25cm，這樣就達(dá)到了避開“空穴”的目的，如圖 4所示。

        料位開關(guān)的上述問題都是在投入使用一段時(shí)間后才顯現(xiàn)出來的，而新安裝的料位開關(guān)，有時(shí)也出現(xiàn)無料時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)（無料時(shí)復(fù)位彈簧應(yīng)該將反饋開關(guān)復(fù)位從而使電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)）的反常現(xiàn)象。對(duì)于這種現(xiàn)象通過現(xiàn)場(chǎng)分析確認(rèn)，是由于復(fù)位彈簧的平衡力沒有調(diào)整好。復(fù)位彈簧力的調(diào)整總共有四檔，默認(rèn)是放在二檔位，將其調(diào)整到四檔后，就不再出現(xiàn)無料時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象。

 

5 實(shí)施效果

        以上措施實(shí)施之前，貴冶一、二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐環(huán)集脫硫 54 臺(tái)料位開關(guān)平均 1 個(gè)月發(fā)生 8 次故障。經(jīng)過改進(jìn)后，再生塔沒有再發(fā)生因檔板腐蝕影響下料的情況，軸承卡死現(xiàn)象也不再發(fā)生，電機(jī)燒壞頻率也大大降低，現(xiàn)在有故障的電機(jī)基本是運(yùn)行了 2 年以上的，屬于正常損耗。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，2013 年度料位開關(guān)平均1個(gè)月只有4次故障。故障率大大降低，這不僅保證了脫硫效率的達(dá)標(biāo)，同時(shí)也減少了料位開關(guān)的備件成本，減輕了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

 

6 結(jié)束語

        經(jīng)過對(duì)料位開關(guān)應(yīng)用的不斷摸索改進(jìn)，如今在脫硫裝置中料位測(cè)量的準(zhǔn)確性、可靠性上有很大的提高，保障了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。目前還遺留一個(gè)問題 ：由于脫硫裝置塔內(nèi)物料活性焦炭屬易燃物，不方便重新在塔頂再開一個(gè)觀察口，所以無法人工手動(dòng)探測(cè)塔內(nèi)真實(shí)料位，如果操作人員懷疑料位測(cè)量有問題時(shí)，只能通過拆開料位計(jì)來檢查料位情況，這對(duì)于料位開關(guān)故障的排除非常不便。