张勇启

（拜城县众泰煤焦化有限公司，新疆 拜城 842300）

拜城县众泰煤焦化有限公司是一个集洗煤、焦化、甲醇生产的综合公司。在焦化生产中，产生的副产品荒煤气，途经初冷器、电捕、煤气鼓风机等工艺，产生合格的净煤气送至用户。本文主要讨论电捕、氮封装置和电捕等工艺及煤气含氧量测量仪器所需的保护气体氮气产生装置——制氮机如何保证输出合格的氮气。

1 概述

制氮机是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。根据分类方法的不同，工业中的制氮机大体分为深冷空分制氮、分子筛空分制氮和膜空分制氮三种。我公司拥有一台分子筛空分制氮机。以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使它们分离的方法来产生氮气。产生的氮气主要用于电捕的保护气体和含氧量测量仪器的保护气体。

2 制氮装置的运行现状

制氮装置以上游送来的压缩空气为原料，经分离后的氮气由管道送至氮气储气罐，再通过减压阀减压及流量检测后分两路输出：一路放空；一路去氮气分气包。氮气通过减压阀取样口由气源管送至氮气分析仪P860-4N进行检测。当检测的氮气不合格，由放空阀放空；当检测的氮气合格时，直接送至分气包，再根据实际情况是直接送至用户，还是送至室外氮气储罐后再送至用户。

现场操作工根据氮气分析仪的氮气浓度显示，控制氮气输出：当氮气浓度低于99.90%时,关闭去分气包手阀，打开放空阀进行放空；当氮气浓度高于99.90%时，关闭放空阀，打开去分气包手阀。在分气包上打开去室外氮气储罐，再送至用户；当氮气储罐储满后，关闭去室外氮气储罐阀门，打开去用户阀门，直接供气。

3 存在缺陷

根据现今自动化操控要求，上述操作与监控存在操作不便，当不能及时发现制氮机故障时，产出不合格品质氮气，从而为安全生产埋下隐患。如果氮气品质低于99.5%时，现场操作工又未能及时发现，到用户的氮气品质将会随之降低，导致送至半导体激光气体分析仪的保护氮气不合格，当含氧量超标，将导致电捕跳闸。

4 技术改造与创新

利用制氮机本体自带的现场氮气分析仪显示仪表内部4～20mA模拟量远传接口，通过电缆送至中控室DCS系统后台，在后台电脑显示屏上进行实时监控。当氮气品质低于99.5%时，中控可通知现场操作工实时检查和判断故障，并通知检修工及时消除故障。

增加一台塑头不锈钢气动三通角座阀，利用制氮机本体自带的现场氮气分析仪显示仪表内部继电器的一组常开常闭节点，控制切换气动三通角座阀。当氮气品质低于99.5%时，仪表内部继电器动作，常开触点闭合，通过电磁阀驱动气动三通角座阀动作，将阀芯切至排空；当氮气品质高于99.5%时，仪表内部继电器释放，常开触点断开，电磁阀失电，气动三通角座阀由自身弹簧压力作用，使气动三通角座阀复位，合格品质氮气重新注入储气罐。

5 接线及原理图

以我厂P860-4N型氮气分析仪为例，通过其外置的接线端子就可实现本次改造（图1）。

图1

图2

可以通过利用脱硫区域的仪表接线箱内多余仪表线，实现4～20mA信号的传输至中控DCS柜AI模块备用通道。对其备用通道进行编写，设定上下限。编写结束后对其DCS进行重新下装，考虑化产中控系统的重要性与制氮装置的启停信号的统一，建议选择10站模块进行接线编写下载，将应初始化下装造成的操作降到最低。

利用PN860-4N的CN、ON常开常闭端子增加气动角座阀、气动电磁阀及配套气路底座，通过电器之间的线路连接，实现电气上的自动控制，达到控制气路的自动开关，以实现达标氮气送储气罐，不达标氮气放空。

6 结束语

（1）本次改造旨在最大限度地利用原有设备，实现中控显示与设备的自动化控制。

（2）改造后，大大降低了不合格氮气的产生率，提高了其他设备的安全性。

（3）本次改造后，同时实现了数据的储存，保证了数据的可查性，为以后进行同比与环比提供了有利依据。

（4）改造后，大大降低了人工操作的迟后性。不合格氮气的及时发现与外排，防止了不合格氮气窜入氮气罐并引起连锁反应。□