浅析仪表在烟气制酸工艺中的应用

摘　要：结合会铅锌公司焙烧厂，就检测仪表和分析仪表在制酸工艺上的应用进行分析，以期对下步生产、安全、设备及工艺管理有所借鉴。

关键词：仪表　检测　分析　控制

中图分类号：TH7　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1007-3973（2012）007-034-02

1 引言

会铅锌公司焙烧厂采用有色金属冶炼烟气制酸工艺，通过焙烧锌精矿产生的SO2烟气来生产硫酸。本系统中净化部分采用文、泡、间、电稀酸洗涤封闭循环流程，转化吸收部分采用了三加二两转两吸的工艺流程：将来自沸腾炉的SO2烟气经气液分离器、泡沫塔、铅间冷却器、电除雾等进行处理、净化，再经转化器、一吸塔、二吸塔进行转化、吸收处理，排放至循环槽成为高浓度硫酸。在整个生产工艺流程中，具有高温、高压、强腐蚀、多尘、背景气体复杂等特点，介质有固体、气体、液体等，因而采用了大量的检测仪表和分析仪表，对其各点的工艺参数和指标进行监控，从而达到产品合格及环保的要求。

2 检测仪表

2.1 温度检测及控制

温度检测和控制是整个生产工艺中最基本、关键的操作，从沸腾炉出来的SO2 烟气温度高达880℃ - 900℃，而净化设备是塑料件，不能承受高温，必须经过逐步降温，在进入文氏管时气体温度要求降到250 ℃左右，经过净化降温后的气体温度低至35 ℃，而进入转化后，又要将气体温度升至420 ℃才能达到触媒的反应温度。因此，在生产工艺的各个环节都采用了相应的仪表进行检测和控制，以确保将温度控制在有效的范围内。

本系统中在高温部分使用的是镍铬-镍硅热电偶，这种热电偶的特点是直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，测温范围比较宽，稳定性好，测温精度比较理想，构造简单，仪表维修也很方便。它适用于焙烧工序、电除尘器、转化工序各检测点的温度测量。在净化部分和一吸进出口、二吸进口等中低温的温度检测则是采用热电阻进行测量。采用的数字温度显示仪表可以直接以数字显示被测参数，其测量速度快，抗干扰性能好，精度高，读数直观，工作可靠，实用于生产集中监视和控制，重要温度参数选用无纸记录仪在线记录。

2.2 压力检测及控制

压力是硫酸生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，避免安全和环保事故的发生，必须对压力进行监测和控制。

本系统采用差压变送器配数显表集中于控制室，就地采用耐酸压力表、普通压力表及膜盒压力表指示。智能电容式压力变送器是根据变电容原理工作的压力检测仪表，具有结构简单、元件动态性能较好、测量范围宽，灵敏度高，电气性能稳定可靠等优点。在工艺中还使用了闪光报警器对各检测点超出限值进行报警，同时输出信号进行调节。

2.3 液位检测

在蒸汽锅炉运行中，水位是一个很重要的控制参数。若水位过高，影响汽水分离的效果，使用汽设备发生故障；而水位过低则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而锅筒的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持锅筒内水位在允许的范围内变化。当锅筒内水位超过一定界限值时（通常所说的报警值），光柱液位指示报警仪L1-201在报警的同时，会输出相应的开关量信号，控制液位调节阀的开关动作，进而控制给水量，确保安全生产。

2.4 流量检测

采用内藏式节流装置对进沸腾炉气室空气流量进行检测，使用电磁流量计准确地对产酸流量进行检测，并用智能流量积算仪对空气流量和产酸流量进行累积计算。

3 分析仪表及控制系统

3.1 氧含量分析仪及控制系统

在硫酸生产中，焙烧是整个工艺过程的基础。为了保证过剩氧含量的稳定及SO2浓度的稳定，避免升华硫的产生，通过氧含量分析仪测出焙烧炉气中的剩余氧含量，并将测得的焙烧炉出口氧浓度转化成对应的电流信号，输出至焙烧自动加料调节记录仪，自动加料调节记录仪经过PID运算，输出4～20mA控制信号，调速电机控制接受该信号，实现加料系统的自动控制功能，从而确保生产系统的稳定性。

3.2 二氧化硫分析控制系统

(1)转化二氧化硫分析仪。

在焙烧厂生产系统中，采用的是三加二两转两吸工艺流程，刚进入转化时SO2的浓度检测，使用热导式分析仪在线测量0 -15% SO2浓度。

(2)尾气二氧化硫分析仪。

经焙烧出来的烟气，含SO2较高，通过净化、转化、吸收后SO2烟气含量已经很少，要达到规定的环保标准，应当采用分析仪对SO2含量进行分析。SO2分析对于硫酸生产控制来说十分重要。

第二次转化进出口气体中SO2含量的测定，则采用的是微量SO2紫外吸收光度法在线分析仪，以得出二次转化率、总转化率和尾气SO2含量，同时输出4-20mA电流信号至智能无纸记录仪，从而达到对尾气中的SO2烟气含量进行控制的目的。

3.3 硫酸浓度分析控制系统

硫酸的腐蚀性不仅与温度有关，还与硫酸的浓度有关。硫酸浓度不同，它的腐蚀性不同，因而在生产过程中，需要随时了解并控制硫酸的浓度，避免对设备产生腐蚀。焙烧厂生产中主要使用酸浓分析仪进行浓度分析。

(1)干燥酸浓度分析。

在硫酸生产系统中的干燥酸浓度，直接影响着进入转化器的SO2气体的含水指标。在本系统中超声波酸浓分析仪是非接触式，用超声原理制作的传感器，其结构简单、稳定可靠、耐腐蚀性强，能够正确、连续、可靠的在线测量93%硫酸浓度，同时输出4-20mA电流信号至AIC501一级酸浓度PID调节仪。AIC501经过PID运算输出至控制调节阀AV-501，以调节干燥循环酸槽中硫酸的浓度。

(2)一、二吸酸浓度分析。

为了控制一、二吸循环酸槽硫酸浓度，本系统选用电导式酸浓分析仪。该仪表采用电流信号传送和光电隔离技术，抗干扰性强，并用具有较强数据和逻辑处理能力的MCS-51系列单片构成智能化仪表，通过软件实现仪表大部分功能。在进行检测的同时输出4-20mA的电流信号至智能PID调节器AIC-502、AIC503，经过PID运算后，输出电流信号至控制调节阀AV-502、AV-503调节一、二吸循环酸槽硫酸浓度，以确保槽中的硫酸循环液浓度始终维持在98%左右。

漏酸报警器安装于硫酸冷却器用水的出口，当浓度93%、98%的硫酸从塔底排出后，需经排管冷却后返回循环槽，在排酸过程中，管壁易受腐蚀，以致穿孔而漏酸，LS-B型漏酸报警器能长期、有效的对冷却水的微量含酸量进行监测，并实施声、光报警，从而避免泄漏事故的发生。

4 结语

焙烧厂使用的这些化工仪表在整个生产工艺中起着极为重要的作用，不仅关系到生产中产量、质量等技术经济指标，更关系到厂安全和环保管理工作。要让这些电气设备高效、安全的运行：(1)认真建立健全厂内部管理制度，严格企业管理；(2)加强设备维护管理，建立相关的设备档案，便于在今后工作中出现问题能得到及时处理；(3)切实搞好员工的岗前培训，提高员工素质。不仅要学习操作技能、工艺流程，还要了解各类仪表的性能、应用条件，学习各类仪表的使用方法等，才能为提高厂生产技术水平和产品质量、降低消耗、保护环境、保证安全生产、提高经济效益奠定基础。

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