（西安聚能 郭堃186 295 24689 /

水煤氣憑借其方便的制造原理，簡單的生產設備，良好的燃燒特性，在石油價格飛漲的今天，已成為企業的首選。在水煤氣制造和儲存過程中，安全問題是重中之重。本文結合自身實際的維護經驗，詳細介紹了水煤氣生產、儲存過程中，以保障系統安全運行為目的的防爆氧分析系統的應用。

將水蒸氣通過熾熱的煤層，便可制得較潔凈的水煤氣，其主要成分是CO和H2，燃燒后排放H2O和CO2，有微量HC和NOX。燃燒速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，據國外研究和專利的報導，壓縮比可達12.5。熱效率提高20%~40%、功率提高15%、燃耗降低30%，尾氣凈化近歐IV標準，還可用微量的鉑催化劑凈化。比醇、醚簡化制造和減少設備，成本和投資更低。壓縮或液化與氫氣相近，但不用脫除CO。 　

實際生產中，水煤氣的設備主要有以下三大部分：水煤氣發生爐、電除塵器、水煤氣柜。煤炭通過煤氣發生爐，被轉化成水煤氣，其中含有大量的粉塵，需經電除塵器將粉塵出去，成為潔凈的水煤氣，后進入儲氣倉儲存。

造氣爐主要利用蒸汽與焦炭反應生成水煤氣供后續工段使用。水蒸氣是利用從水汽車間輸送過來的低壓蒸汽，經過調節閥調節之后，進入造氣爐。造氣用焦炭，是通過煤焦倉、輸送皮帶、皮帶秤等進入造氣爐與蒸汽進行反應。整個造氣程序包括以下幾步：吹風、蒸汽吹凈、上吹、下吹、二次上吹、空氣吹凈。

吹風階段：提升整個系統的溫度。由鼓風機送來的空氣從造氣爐底部進入炭層，并發生反應。吹風氣從頂部出來，經過除塵器進入燃燒室并將熱能儲存在耐火材料中。當燃燒室溫度達到550℃左右時，加入二次風，使吹風氣中的一氧化碳與氧氣反應生成二氧化碳，并放出大量的熱，熱能儲存在耐火材料中，然后，吹風氣除塵器除塵、降溫后排放。

蒸汽吹凈階段：用煤氣趕走存在設備中的吹風氣，保障下一階段制出水煤氣的質量。低壓蒸汽從造氣爐底部進入，之后經過燃燒室、集塵器、廢熱鍋爐、除塵器后經煙囪放空。

上吹制氣階段：制造水煤氣。低壓蒸汽從造氣爐底部向上吹入，反應后生成的水煤氣經過集塵器、燃燒室、廢鍋、洗氣箱進入煤氣總管。

下吹制氣階段：低壓蒸汽從造氣爐頂部向下吹入，反應后生成的水煤氣經過集塵器、燃燒室、廢鍋、洗氣箱進入煤氣總管。

二次上吹階段：將殘存在爐底的水煤氣吹到上部，為空氣的進入創造條件，確保生產的安全。

空氣吹凈階段：回收殘存在造氣爐頂部及系統、管線內的水煤氣。
　　
水煤氣站防爆氧分析的作用

由水煤氣生產的工藝流程可知，電除塵是必要的處理過程。由發生爐出口流出的煤氣，夾帶著大量的粉塵，在傳輸、使用水煤氣時，這些粉塵將直接影響后級設備的維護量和預計的燃燒效果。因此，在工藝中，利用靜電吸附原理來除去水煤氣中的粉塵，將有效的提高設備的工作效率。

由水煤氣的發生原理可知，其主要成分為CO和H2，靜電除塵過程中可能會有電火花產生，根據可燃氣體爆炸條件可知，水煤氣通過電除塵時，如果有O2聚集，那么，在電除塵火花能量足夠時，將會引爆水煤氣。因此，在靜電除塵前或后級對水煤氣中氧含量進行分析是尤為重要的，直接關系到工藝的安全。

我廠現有防爆氧分析系統是1997年安裝投運，至今已運行10余年。系統主要部件為德國M&C分析儀器有限公司預處理產品。系統機柜為國內集成的正壓通風式防爆方式，滿足現場EEx d IIC T5安全要求。分析系統基本組成包括：樣品取樣器、樣品預處理系統、磁力機械式氧分析儀、校準設備、正壓通風機柜。

主要工作流程如下：管道中的水煤氣經專用取樣器取出，取樣器中裝有2μm過濾芯，這樣，水煤氣就可以先經過過濾再進入后面的樣品預處理系統。經過蒸汽伴熱管線傳輸，目的是為了保證水煤氣中水蒸氣不會凝結出水。最終到達預處理系統。樣氣首先由半導體冷卻器進行氣體冷卻、除水，將樣品露點降至5℃，再次經過顆粒過濾器過濾后。樣品最后經流量調節，使其保持在20~60L/h。樣氣成為無塵、流量穩定的氣體，進入分析儀器，測定樣氣中氧氣的濃度，并將測量結果以4~20mA輸出。

通過對系統多年的維護，總結如下問題：

正壓通風式防爆形式，每次打開機柜時需關閉正壓通風報警器，使維護工作過程復雜；

由于工藝的特點和不穩定因素，水煤氣中含水量不定，導致半導體式除濕器不能滿足使用要求；

2μm的過濾精度不能完全過濾掉全部粉塵。

針對現有設備的不足和現有的工業產品先進技術，將系統做如下升級。

主要工作流程概述：待分水煤氣經加熱取樣器從管道內取出，通過取樣器內部的2μm過濾器過濾。取樣器帶有反吹掃功能，保證取樣器內部的過濾器在長時間使用時，不被粉塵堵塞。水煤氣通過取樣器后，經過電伴熱管線傳輸，最終到達分析預處理系統。升級后的預處理系統不再采用正壓通風式防爆方式，而是將包括分析儀表在內的所有部件均采用符合水煤氣生產區域的EEx d IIC T5防爆區域要求。進入預處理系統后，水煤氣首先由專用洗瓶清洗樣氣中的粉塵及可吸附組分（不包含氧氣）；后送入壓縮機式冷卻器進行氣體冷卻除水，將樣品露點降至5℃，后經過氣溶膠過濾器及顆粒過濾器過濾后，經過流量調節，使其保持在20~60L/h。水煤氣成為無塵、流量穩定的樣氣，進入磁力機械式氧分析儀器，測定樣氣中氧氣的濃度，并將測量結果以4~20mA輸出。當超過設定報警濃度后，系統將發出信號報警。

分析流程及主要設備要求：

預處理系統：主要作用是通過氣體洗瓶、過濾器、阻液器、防爆壓縮機制冷除濕器、防爆排液蠕動泵等部件，將含水、含焦油、含粉塵的水煤氣處理成無油無水無塵的符合分析儀表要求的樣氣。升級后的過濾精度可達0.01μm。

磁力機械式氧分析儀是利用氧氣的順磁性原理，通過機械位置變化來檢測樣氣中氧含量的儀表。順磁性樣分析儀是直接測量式儀表，在測量中，不受被測樣氣導熱性變化和密度變化影響，在0~100%范圍內線性刻度。靈敏度高，可用于微量氧（O2‰級）的測量。采用隔爆方式，安全性高。

我國是煤炭消耗大國，合理利用煤炭資源是未來發展方向。水煤氣的生產工藝也將會得到提高，利用現有的先進工業技術來改善和提高原有分析系統的穩定性和性能，既能使維護工作簡單化，同時也提高了系統的安全性。使得從生產到檢測，全面的提高工藝的技術含量，從而提高系統安全性。