張瑞 周紅 劉建玲
摘 要:電捕焦油器用于石油、化工等行業(yè)的煤氣、焦?fàn)t氣凈化,除去氣體中的粉塵等雜質(zhì),回收氣體中的焦油等化學(xué)產(chǎn)品。其使用中會(huì)遇到的故障可以分為電氣和捕焦本體兩方面,文章針對(duì)這兩方面進(jìn)行分析并提出可靠的應(yīng)對(duì)措施。
關(guān)鍵詞:電捕焦油器;焦油;電氣;捕焦本體;故障;應(yīng)對(duì)措施
1 概述
電捕焦油器廣泛用于石油加工、煉焦、化工、肥料制造、燃?xì)馍a(chǎn)等行業(yè),其主要作用是凈化煤氣、焦?fàn)t氣,除去或回收其中的煤塵、焦粉、焦油霧、部分水霧及其他化學(xué)物質(zhì),保證后續(xù)工序設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,為工業(yè)尾氣凈化奠定基礎(chǔ),同時(shí),回收的焦油和其他化學(xué)產(chǎn)品,變廢為寶,帶來直接經(jīng)濟(jì)效益。
2 工作原理
電捕焦油器的工作原理簡(jiǎn)單來說就是在電極絲和沉淀極之間施加高壓直流電源,電極絲為陰極,沉淀極為陽(yáng)極,并與大地相連,電極絲和沉淀級(jí)之間產(chǎn)生負(fù)高壓電場(chǎng)。當(dāng)氣體流過時(shí),氣體分子在電場(chǎng)作用下發(fā)生電離,產(chǎn)生大量離子和電子,氣體中的絕大部分粉塵、焦油等與電子作用而荷電,并向陽(yáng)極移動(dòng)、吸附、沉積、流下,從電捕焦油器底部流出[1][2]。
3 設(shè)備結(jié)構(gòu)
電捕焦油器主要分為電氣和捕焦本體兩部分,電氣部分包括恒流電源(配電柜)、高壓硅整流器(變壓器)、引電部件(瓷瓶)和測(cè)溫控溫部件,本體部分包括筒體、沉淀極、電極絲及其支撐結(jié)構(gòu)。
4 故障分析及應(yīng)對(duì)措施
4.1 故障分類
文章分別從電氣和捕焦本體兩方面對(duì)電捕焦油器使用過程中常見的故障進(jìn)行分析,并推薦相應(yīng)的處理措施。電氣部分故障主要有回路中短路或開路、電器元件觸點(diǎn)松動(dòng)或損壞、電氣操作錯(cuò)誤和地電位干擾等四類,捕焦本體部分故障主要有筒體和沉淀極垂直度超出、電極絲及其支撐結(jié)構(gòu)偏離中心、嚴(yán)密性不夠、金屬部件銹蝕、沉淀極焊點(diǎn)脫焊等。
4.2 故障分析說明
(1)回路中有短路或者開路分四種情況。第一種情況是回路中存在開路。其現(xiàn)象是二次電壓異常高,發(fā)生過壓跳閘。其原因是開路時(shí)回路中電阻非常大,根據(jù)恒流源原理[3],其二次電壓也非常大。針對(duì)這種情況可以直接檢查或分段進(jìn)行短路試驗(yàn)檢查開路點(diǎn),修復(fù)開路。第二種情況是本體電纜存在短路。其現(xiàn)象是二次電流表(mA表)正常,其他表很小或無顯示。短路可能是高壓電纜破損或燒壞,可能是瓷瓶上搭有或附有導(dǎo)電異物,也可能是瓷瓶破裂[4],也可能電極絲斷裂后觸到沉淀極,還可能是其支撐結(jié)構(gòu)與筒體或沉淀極有短路,逐項(xiàng)排除即可解決故障。第三種情況是高壓發(fā)生器內(nèi)部短路?,F(xiàn)象是mA表明顯低于正常值,其他表很小或無顯示。究其原因是短路后變壓器的初級(jí)線圈變成回路的負(fù)載,交流電通過線圈發(fā)生電磁感應(yīng)產(chǎn)生逆向電流,致使表顯電流明顯變低。對(duì)此,需要拆開變壓器更換繞組或硅堆。第四種情況是控制柜輸出短路。現(xiàn)象是各表均無顯示。原因是低壓電纜短路,需要檢查低壓電纜,修復(fù)短路點(diǎn)或更換電纜。
(2)常發(fā)生的損壞或觸點(diǎn)松動(dòng)的電器元件有溫控儀、熱電阻、加熱管、瓷瓶、繼電器、整流硅堆、電壓電流表、電容電抗[5]、控制器、PLC等,針對(duì)這些情況,根據(jù)功能檢測(cè)判定就不難發(fā)現(xiàn),將其更換或緊固即可解決。
(3)電氣操作錯(cuò)誤一種情況是未按照操作要求,另一種情況是發(fā)生異常后胡亂嘗試修復(fù)或強(qiáng)制運(yùn)行。第一種情況如瓷瓶箱沒有加熱到要求溫度就送電運(yùn)行,會(huì)導(dǎo)致瓷瓶破裂,再如未進(jìn)行含氧量測(cè)試就送電運(yùn)行,可能會(huì)導(dǎo)致爆炸。只要嚴(yán)格按照使用說明書規(guī)范操作,這類故障基本上是可以避免的。第二種情況如發(fā)生運(yùn)行異常,自行進(jìn)行短路開路實(shí)驗(yàn),自行調(diào)動(dòng)或拆除功能部件,又如發(fā)生表顯異常、嚴(yán)重火花放電、過氧過壓報(bào)警后不進(jìn)行正確處理,強(qiáng)制運(yùn)行。應(yīng)避免這類情況發(fā)生。
(4)地電位干擾主要在配電柜、變壓器和捕焦本體三處。地電位干擾會(huì)影響一些部件的功能,導(dǎo)致電壓電流異常。要求配電柜、變壓器和捕焦本體必須可靠接地,尤其是捕焦本體必須對(duì)地電阻≤2Ω,嚴(yán)禁使用管道和其他鋼結(jié)構(gòu)作為地線。
(5)筒體和沉淀極垂直度超出。安裝或改造時(shí),筒體垂直度應(yīng)符合《NB/T 47003.1-2009鋼制焊接常壓容器》中關(guān)于常壓容器外殼垂直度的要求,即垂直度±h/1000[6],否則會(huì)影響筒體穩(wěn)固性,同時(shí)也能更好保證沉淀極垂直度,實(shí)際安裝控制在±5mm為宜。按照標(biāo)準(zhǔn)《JB/T 8704-2012 蜂窩式電除焦油器》中規(guī)定,沉淀極垂直度應(yīng)±5mm[7],這樣才能保證電極絲中心度達(dá)標(biāo),實(shí)際安裝控制在±3mm為宜。
(6)電極絲及其支撐結(jié)構(gòu)偏離中心。電極絲作為陰極,必須和作為陽(yáng)極的沉淀極保持足夠間距,才能防止較低電壓時(shí)放電,影響設(shè)備正常工作,所以電極絲必須盡量位于沉淀極的中心。按照J(rèn)B/T 8704-2012中規(guī)定,電極絲和沉淀極同心度±8mm,實(shí)際以±4mm為宜,同時(shí)要避免電極絲彎曲。同理,支撐結(jié)構(gòu)四周也應(yīng)位于筒體或沉淀極中心,避免放電,以±5mm為宜。
(7)嚴(yán)密性不夠。設(shè)備安裝或改造時(shí),應(yīng)按照GB6222進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn),確保泄漏率≤1%[8]。使用過程中發(fā)生焊縫腐蝕或開裂、法蘭密封失效和管道泄漏等漏氣現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)入空氣,當(dāng)空氣和煤氣達(dá)到一定比例,可能會(huì)發(fā)生爆炸[9]。嚴(yán)密性的檢測(cè)可以借助含氧分析儀來完成,通過儀器實(shí)時(shí)抽樣檢測(cè)設(shè)備內(nèi)煤氣含氧量,當(dāng)含氧量超出設(shè)定值時(shí)發(fā)出警報(bào)或者自動(dòng)停止。
(8)金屬部件銹蝕腐蝕。大多數(shù)電捕焦油器使用碳鋼材質(zhì),預(yù)處理的氣體中水分會(huì)導(dǎo)致其生銹。有些廠家,尤其是化工、化肥廠使用的煤磷、硫等雜質(zhì)含量高,產(chǎn)生的煤氣中富含酸性氣體,導(dǎo)致金屬部件腐蝕。這樣不但減弱了沉淀極的導(dǎo)電性,降低捕焦效率,而且銹蝕腐蝕的部件具有極大的安全隱患。對(duì)此,可以將易蝕件改為不銹鋼材質(zhì),也可以對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行防腐處理。
(9)沉淀極焊點(diǎn)脫焊?,F(xiàn)在沉淀極使用最多的六邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu),其各部分是通過焊接連接的,焊點(diǎn)處的電化學(xué)特性決定了其易腐蝕的特點(diǎn),加之焊點(diǎn)處的應(yīng)力集中,所以焊點(diǎn)容易脫焊。對(duì)這種情況,可以選用材料更厚或不銹鋼材質(zhì)的沉淀極,從焊接工藝上考慮,應(yīng)增加焊點(diǎn)大小和密度,并對(duì)薄弱環(huán)節(jié)加焊。
5 結(jié)束語(yǔ)
以上是文章所分析的故障,當(dāng)然,作為一臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型設(shè)備,其內(nèi)涵相當(dāng)豐富,實(shí)際中可能遇到的故障也多種多樣,即使同樣的故障,也可能有多種不同原因。但是,若嚴(yán)格按照相關(guān)的機(jī)械、電氣等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求安裝,嚴(yán)格按照使用說明書操作,做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作,認(rèn)真做好運(yùn)行監(jiān)測(cè)記錄,一定會(huì)避免很多故障。
參考文獻(xiàn)
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[5]夏旭,徐風(fēng)雷,曹永中,等.蜂窩式電捕焦油器的操作經(jīng)驗(yàn)[J].燃料與化工,2005,36(3):46-47.
[6]NB/T 47003.1-2009.鋼制焊接常壓容器[S].
[7]JB/T 8704-2012.蜂窩式電除焦油器[S].
[8]GB 6222-2005.工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程[S].
[9]李文安.電捕焦油器運(yùn)行時(shí)煤氣中含氧量探討[J].煤氣與熱力,2000,20(1):63-64.