前言

低溫余熱回收系統(tǒng)利用w（H₂SO₄）99%以上時(shí)對(duì)金屬腐蝕性低的特性，采用耐腐蝕專用不銹鋼系列，在硫酸生產(chǎn)過(guò)程中將硫酸濃度嚴(yán)格控制在微小范圍內(nèi)w（H₂SO₄）（99.05~99.51%），在特定的H₂SO₄溫度和濃度下運(yùn)行，來(lái)平衡熱量回收和保持裝置運(yùn)行壽命。

余熱回收系統(tǒng)的煙氣溫度和SO₃濃度基本上不受裝置負(fù)荷的影響，因此，低溫余熱回收系統(tǒng)的各溫度保持穩(wěn)定。然而，低溫余熱回收系統(tǒng)同時(shí)充當(dāng)SO₃吸收塔的角色，其出口的w（H₂SO₄）達(dá)到99.5%。為了確保余熱回收系統(tǒng)中SO₃的吸收效率，必須在一級(jí)循環(huán)酸中加水稀釋，以控制循環(huán)硫酸的濃度在w（H₂SO₄）99.05~99.2%之間。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了保障余熱回收塔的安全，必須將一級(jí)循環(huán)酸的濃度控制在w（H₂SO₄）≥99%。為了確保一級(jí)SO₃吸收率，低溫余熱系統(tǒng)出口煙氣的酸霧必須合格，因此一級(jí)循環(huán)硫酸的濃度應(yīng)控制在w（H₂SO₄）≤99.2~99.3%。因此，余熱回收系統(tǒng)中一級(jí)循環(huán)酸濃度的準(zhǔn)確和穩(wěn)定測(cè)量對(duì)于余熱回收塔的安全以及硫酸裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。余熱回收塔作為硫酸裝置生產(chǎn)中關(guān)鍵的能源回收和吸收系統(tǒng)，其酸濃分析儀的穩(wěn)定性直接影響到裝置的運(yùn)行效率、設(shè)備安全以及自動(dòng)控制的投入。因此，及時(shí)解決一級(jí)循環(huán)硫酸濃度數(shù)據(jù)波動(dòng)的問(wèn)題至關(guān)重要。本文將深入探討硫酸濃度分析儀數(shù)據(jù)波動(dòng)的原因及相應(yīng)的解決策略，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供有價(jià)值的參考。

一、一級(jí)循環(huán)酸濃度測(cè)量的重要性

1.余熱回收系統(tǒng)的硫酸濃度是通過(guò)加水自動(dòng)控制的，自動(dòng)控制的過(guò)程變量是一級(jí)循環(huán)硫酸濃度。因此一級(jí)循環(huán)硫酸濃度既是保護(hù)裝置的安全儀表也是加水過(guò)程自動(dòng)控制的測(cè)量?jī)x表。當(dāng)一級(jí)循環(huán)硫酸濃度無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中負(fù)荷的變化難免造成一級(jí)硫酸濃低于w（H₂SO₄）99.00 %，甚至更低，腐蝕更快速，隨著腐蝕量積累，導(dǎo)致余熱回收塔壁、蒸發(fā)器、換熱器、泵和一級(jí)分酸器腐蝕嚴(yán)重。

2.一級(jí)循環(huán)硫酸濃度數(shù)據(jù)波動(dòng)，將導(dǎo)致低溫余熱回收系統(tǒng)失去安全保護(hù)，嚴(yán)重將導(dǎo)致蒸發(fā)器、換熱器、泵、分酸器、格柵、塔體等設(shè)備腐蝕，引發(fā)裝置長(zhǎng)時(shí)間停車。

3.硫酸濃度數(shù)據(jù)波動(dòng)使自動(dòng)加水失去過(guò)程控制變量，一級(jí)循環(huán)硫酸濃度無(wú)法使用自動(dòng)控制，因此增加了操作人員的工作強(qiáng)度，負(fù)荷變化時(shí)無(wú)法及時(shí)自動(dòng)調(diào)整一級(jí)循環(huán)硫酸濃度，將導(dǎo)致一級(jí)循環(huán)酸濃度偏離工藝允許值。致使系統(tǒng)被腐蝕或者吸收率下降酸霧超標(biāo)，腐蝕后端冷熱換熱器。

二、數(shù)據(jù)波動(dòng)原因分析

1.測(cè)量一級(jí)循環(huán)硫酸的濃度是在稀釋器之后進(jìn)行的，此時(shí)硫酸的溫度為180℃，壓力為0.1MPa。為了迅速實(shí)現(xiàn)水與硫酸的均勻混合，稀釋器采用了壓縮空氣霧化水的技術(shù)，以增強(qiáng)擾動(dòng)效果。目前，用于測(cè)量高溫濃硫酸的傳感器僅有來(lái)自禮正來(lái)科技的AS118型號(hào)和進(jìn)口的222電導(dǎo)率傳感器。然而，由于電導(dǎo)率傳感器無(wú)法測(cè)量含有空氣介質(zhì)的硫酸，導(dǎo)致余熱回收系統(tǒng)中一級(jí)循環(huán)酸濃度的測(cè)量值與實(shí)際值存在較大偏差，且測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)顯著，如圖1所示。因此，這些測(cè)量結(jié)果無(wú)法滿足裝置安全聯(lián)鎖和自動(dòng)加水控制的需求。

酸濃波動(dòng)畫(huà)面（圖1）

2.在低溫余熱回收系統(tǒng)中，一級(jí)循環(huán)硫酸的運(yùn)行參數(shù)設(shè)定為溫度在180至190攝氏度之間、壓力在0.1至0.2兆帕范圍內(nèi)、流量介于800至1000立方米每小時(shí)、濃度在99.05%至99.15%之間，同時(shí)空氣含量占硫酸量的5%至8%。硫酸濃度分析儀的取樣點(diǎn)位于一級(jí)循環(huán)硫酸主管道進(jìn)入塔體的水平管道處。由于主管道進(jìn)入塔體后緊接的是分酸器，因此分析儀的取樣點(diǎn)壓力基本上等同于分酸器液位的靜壓力。由于稀釋器采用了壓縮空氣霧化脫鹽水以增強(qiáng)擾動(dòng)的技術(shù)，導(dǎo)致從稀釋器出來(lái)的循環(huán)硫酸中混入了空氣介質(zhì)。目前使用的電導(dǎo)率傳感器無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量含有空氣介質(zhì)的硫酸濃度。當(dāng)含有空氣介質(zhì)的硫酸流經(jīng)電導(dǎo)率傳感器時(shí)，由于空氣不導(dǎo)電，測(cè)得的電導(dǎo)率異常低且不穩(wěn)定。鑒于硫酸濃度越高，其電導(dǎo)率越低的特性，含有空氣介質(zhì)的硫酸通過(guò)電導(dǎo)率傳感器后，測(cè)得的濃度值會(huì)比實(shí)際值偏高，并且存在較大的波動(dòng)，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。

三、解決辦法

依據(jù)一級(jí)循環(huán)硫酸的物理和工藝特性，禮正來(lái)科技（重慶）有限公司設(shè)計(jì)了一款硫酸超凈穩(wěn)態(tài)氣液分離器，旨在徹底分離一級(jí)循環(huán)硫酸中的空氣，從而消除空氣對(duì)電導(dǎo)率傳感器的干擾。該設(shè)備由兩級(jí)高效氣液分離裝置、虹吸平衡裝置以及相關(guān)附件組成。當(dāng)高溫濃硫酸流入氣液分離器后，首先在一級(jí)氣液分離器中進(jìn)行分離；隨后，流至二級(jí)氣液分離器，在此裝置中，特別設(shè)計(jì)了熱電阻安裝插套，以滿足電導(dǎo)率傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的需求；接著，流經(jīng)電導(dǎo)率傳感器的安裝管線，最終返回至HRS循環(huán)槽。氣液分離器的頂部配備了虹吸平衡裝置，通過(guò)減小管徑的原理，有效減輕了排酸口負(fù)壓對(duì)前級(jí)分離裝置和電導(dǎo)率測(cè)量裝置的不利影響；同時(shí)，在氣液分離器內(nèi)部設(shè)置了隔熱板和散熱孔裝置，顯著降低了高溫硫酸散發(fā)的熱量對(duì)傳感器的潛在影響。

帶超凈穩(wěn)態(tài)氣液分離器的酸濃儀

改造后1

改造后2