摘要：本文對黃金冶煉煙氣制酸生產(chǎn)過程中的各種儀表的選型、安裝以及維護(hù)進(jìn)行介紹。對運(yùn)行中儀表設(shè)備產(chǎn)生的一系列問題進(jìn)行分析研究，并予以實(shí)踐。對傳統(tǒng)儀表設(shè)備使用過程中的缺陷予以改進(jìn)，降低維修成本和工作強(qiáng)度。
硫酸是一種用途廣泛的化工原料，在我國市場內(nèi)的需求量較高，由于我國對硫酸產(chǎn)品有著相應(yīng)的安全管理，以人工生產(chǎn)的控制方式已無法滿足現(xiàn)今的生產(chǎn)需求，因此，自動化儀表設(shè)備在硫酸生產(chǎn)中起到了較好的作用。在硫酸生產(chǎn)的過程中，因其具有的高腐蝕性，直接影響了很多儀表設(shè)備的正常運(yùn)行，較高的故障率也會影響硫酸生產(chǎn)的穩(wěn)定及產(chǎn)品質(zhì)量。并且日益嚴(yán)格的環(huán)保排放政策，也對硫酸的生產(chǎn)控制過程有了更深的要求，因此，提高生產(chǎn)自動化率也對儀表選型提出了更高的要求。
1 溫度檢測元器件的選型和改進(jìn)
在硫酸生產(chǎn)過程中，會使用到較多的熱電偶、熱電阻等檢測元件。因測量設(shè)備是直接對介質(zhì)予以接觸，大部分安裝在有壓設(shè)備上，因此，保護(hù)套管的選型、長短及安裝方法較為重要。
煙氣制酸系統(tǒng)要測準(zhǔn)溫度，正確地選擇套管是關(guān)鍵。保護(hù)套管選用應(yīng)根據(jù)介質(zhì)工況、正常或意外情況下的溫度范圍、維護(hù)保養(yǎng)方便等因素進(jìn)行綜合考慮。不同介質(zhì)對保護(hù)套管的腐蝕程度不同；同一介質(zhì)在不同溫度、流速下對套管的腐蝕程度也不同。凈化、干吸工段的酸性液體介質(zhì)測溫，單純采用不銹鋼保護(hù)套管，是無法阻止腐蝕現(xiàn)象的，通常采用不銹鋼保護(hù)套管加外襯聚四氟乙烯的形式。另外，由于液體流速較高，如果溫度計(jì)插入深度選擇過長，會因流體沖刷導(dǎo)致抖動折斷溫度計(jì)，所以在滿足測溫需要的情況下，插入深度要盡量短，甚至必要情況，要選擇錐形保護(hù)套管或加厚套管來增加強(qiáng)度。在安裝形式上，優(yōu)先選擇法蘭式，因?yàn)槁菁y安裝形式，會出現(xiàn)滲酸導(dǎo)致螺紋銹蝕無法拆卸現(xiàn)象。
煙氣測溫，在凈化工段，由于煙氣還含有一定水分，單純采用不銹鋼保護(hù)套管，仍會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，建議選用不銹鋼加外襯聚四氟乙烯形式，法蘭安裝；轉(zhuǎn)化工段采用不銹鋼材質(zhì)，由于煙氣管徑較粗，溫度計(jì)會較長，使用久會出現(xiàn)高溫下彎曲、抖動折斷現(xiàn)象，tuijian選擇錐形套管或加厚套管增加強(qiáng)度。
要注意的是，在硫酸生產(chǎn)凈化工段中液體介質(zhì)通常含有較多煙氣洗滌產(chǎn)生的顆粒雜質(zhì)，隨著泵循環(huán)輸送含固液體的流動沖刷，溫度及壓力測量的聚四氟乙烯保護(hù)層會經(jīng)常磨損損耗，造成不銹鋼套管接觸介質(zhì)而被腐蝕，產(chǎn)生的突發(fā)性停車檢修會影響生產(chǎn)開車率，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，對此類儀表一次件要選用耐磨材質(zhì)并且定期點(diǎn)檢及時處理。
2 壓力儀表的選型和改進(jìn)
壓力儀表通常選用遠(yuǎn)傳智能壓力變送器。在對硫酸介質(zhì)接觸的隔膜壓力變送器時曾經(jīng)使用 316L 材質(zhì)膜片，使用一段時間后就發(fā)生腐蝕不銹鋼法蘭及膜片，并且會產(chǎn)生漏酸現(xiàn)象，通過檢查認(rèn)為膜片材質(zhì)不適用于測量介質(zhì)，確認(rèn)后，將隔膜壓力變送器更換為不銹鋼襯聚四氟乙烯膜片，用聚四氟乙烯隔離腐蝕介質(zhì)，后再未發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。但要注意，在微壓測量時，由于壓力測量膜片襯聚四氟乙烯，會影響測量精度和變化速度，如果精度有更高要求，可選用哈氏合金 C 或鉭材質(zhì)膜片，耐腐蝕能力更強(qiáng)，但價(jià)格更貴。另外，由于稀硫酸輸送管道普遍為玻璃鋼材質(zhì)或鋼襯 PO 管道，法蘭面在實(shí)際安裝時大多不夠平整，容易出現(xiàn)密封面泄漏現(xiàn)象，將密封墊更換為加厚型 PTFE；全部接液面法蘭更換為整體聚四氟乙烯包裹方式，從而能夠有效降低漏液、腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。
3 風(fēng)量檢測儀表的選型
在一期工程硫酸項(xiàng)目中，SO2 風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量使用的是熱式流量計(jì)，運(yùn)行平穩(wěn)，只是需要根據(jù)工況定期清理傳感器上附著的酸泥，防止附著物影響溫度測量和反應(yīng)速度。需要注意的是，如果使用熱式流量計(jì)測量煙氣流量，因?yàn)閮x表參數(shù)中需要設(shè)定介質(zhì)密度，而生產(chǎn)過程中煙氣主要成分 SO2 濃度會受生產(chǎn)負(fù)荷影響產(chǎn)生變化，因此，如何設(shè)定合適的煙氣密度會對測量精度產(chǎn)生很大的影響。所以，在煙氣濃度變化大的位置，熱式流量計(jì)的選用要注意工況。
4 液位檢測儀表的選型
在黃金冶煉煙氣制酸中，普遍使用的液位測量儀表分別為超聲波液位計(jì)、遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)以及雷達(dá)液位計(jì)等。因硫酸生產(chǎn)需要采取密閉工藝，無法準(zhǔn)確地體現(xiàn)以及控制液位，有較大的可能會產(chǎn)生溢流現(xiàn)象，從而對環(huán)境造成污染以及缺水導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況發(fā)生。通常設(shè)計(jì)在重要區(qū)域采用雷達(dá)液位計(jì)，其抗酸霧、蒸汽干擾的能力較強(qiáng)且安裝較方便。其安裝方法為在槽蓋上方打孔后，安裝帶有法蘭的套管，并將液位計(jì)置于套管上。在安裝過程中，需要對雷達(dá)液位計(jì)的測量盲區(qū)予以嚴(yán)格注意，盡量繞開此位置，若條件無法允許避開，可將雷達(dá)液位計(jì)的安裝高度及角度合理調(diào)整，根據(jù)設(shè)備的回波率，滿足可接受的#大限度值。
5 酸濃分析儀的選型
現(xiàn)今，我國硫酸生產(chǎn)中酸濃度的測量方法通常采取電磁感應(yīng)法測量硫酸的電導(dǎo)率，合并溫度換算成酸濃度。但由于硫酸的電導(dǎo)率和濃度并不是完全的線性關(guān)系。因此，在不同的濃度區(qū)間就要選用不同的酸濃儀表。92% ～ 99% 的硫酸濃度范圍，一期使用的梅特勒 - 托利多和 E+H 的酸濃儀，多年運(yùn)行都很正常。在孟莫克熱回收系統(tǒng)（HRS）中，因硫酸濃度控制范圍極小，在 98.5% ～ 99.7% 內(nèi)，只能選用 MECS 硫酸熱回收專用的 56 型變送器和 222 環(huán)形電導(dǎo)傳感器。
在發(fā)煙硫酸工序中，100% ～ 110% 的酸濃測量，已經(jīng)不適合采用測電導(dǎo)率換算酸濃的儀表了，使用光學(xué)測量方法的MPR E-Scan 在線發(fā)煙硫酸濃度儀，通過測量過程流體的折射率來換算酸濃值，測量精度高，無須現(xiàn)場校準(zhǔn)，維護(hù)量小，性能穩(wěn)定。
6 調(diào)節(jié)閥的選型和改進(jìn)
制酸自控系統(tǒng)中使用的調(diào)節(jié)閥較多，在調(diào)節(jié)閥選型上既要考慮流通介質(zhì)的溫度、壓力及腐蝕性，還需考慮工藝要求選擇合適的流量曲線及閥門類型。凈化工段流通介質(zhì)為 14%以下稀硫酸的調(diào)節(jié)閥，通常選擇氣動薄膜襯氟單座調(diào)節(jié)閥。閥體材料采用 WCB+F46，閥芯和閥座采用 2Cr13 不銹鋼外襯F46，填料使用 PTFE。考慮到稀酸的強(qiáng)腐蝕性，上閥蓋采用波紋管密封形式以防止泄漏對設(shè)備或人員造成傷害，波紋管選用耐腐蝕性強(qiáng)、彈性好、抗拉伸性能好的氟橡膠材料。
需要注意的是，在系統(tǒng)中，有一些加水調(diào)節(jié)閥，通常情況下，這些閥門不需要考慮防腐選型，但根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在給酸性容器補(bǔ)加水的這些閥門，往往容易出現(xiàn)因停車檢修時間過長，酸霧回流，冷凝酸造成閥芯、閥座等內(nèi)件腐蝕，因此在這些閥門的選擇上也要考慮防腐要求。
在轉(zhuǎn)化工段煙道上的調(diào)節(jié)閥大多為蝶閥，流通介質(zhì)為含SO2 高溫?zé)煔猓趶揭话愣驾^大（DN800-DN2200），閥門形式建議選用雙偏心形式，填料要選擇耐 400℃以上高溫柔性石墨填料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，閥體盡量不要選擇鋼板焊接形式的，雖然成本低，但強(qiáng)度不足，長期使用會受熱閥體變形，閥板卡別，盡可能使用鑄造式的結(jié)構(gòu)。選型中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體之間要有散熱結(jié)構(gòu)，避免高溫縮短執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用壽命。在安裝形式上，不要讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在閥體正上方垂直安裝，因?yàn)殚y桿盤根煙氣泄露會比較常見，煙氣會直接向上熏烤腐蝕執(zhí)行機(jī)構(gòu)，會很快造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞，并且煙氣有毒，人員還很難靠近維護(hù)；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，#好讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)水平、平躺形式安裝，盤根煙氣泄露，不易腐蝕執(zhí)行機(jī)構(gòu)，維護(hù)人員也方便避讓有毒煙氣。
7 自動裝酸機(jī)的選型
硫酸作為工業(yè)危化品，儲存及運(yùn)輸管理都非常嚴(yán)格，使用人工控制進(jìn)行車輛裝酸，誤差大、效率低。通過多年使用30 套 E+H 的 NXF581 批量控制儀及鉭電極襯四氟電磁流量計(jì)和襯四氟自動調(diào)節(jié)閥組成的自動裝酸機(jī)系統(tǒng)，減少了崗位人員數(shù)量，提高了裝酸效率，防止了裝酸冒槽的安全風(fēng)險(xiǎn)。但在使用實(shí)踐中要注意，電磁流量計(jì)測量的是體積流量，而用戶習(xí)慣使用重量計(jì)量，這樣就需要在批量控制儀中設(shè)定硫酸密度，銷售的 93% 和 98% 濃硫酸其密度是隨溫度變化的，當(dāng)車皮裝載量大時，每天氣溫溫差影響的硫酸密度變化所帶來的裝酸誤差是主要的影響誤差因素，因此，在溫差大的生產(chǎn)地區(qū)和季節(jié)，如果使用重量計(jì)量裝酸，需要經(jīng)常對設(shè)定的密度進(jìn)行調(diào)節(jié)或補(bǔ)償。
8 結(jié)語
結(jié)合自動化儀表設(shè)備對酸濃的準(zhǔn)確測量以及遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且相關(guān)人員對硫酸生產(chǎn)控制系統(tǒng)和參數(shù)予以調(diào)節(jié)和改進(jìn)，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行有效控制，提高生產(chǎn)工藝的需求適應(yīng)能力，充分達(dá)到了黃金冶煉煙氣條件下的自動生產(chǎn)，可較好地確保各循環(huán)槽液態(tài)的平衡性。硫酸的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，且介質(zhì)的腐蝕性較強(qiáng)，因此在選擇和安裝儀表時，需要嚴(yán)格把關(guān)，通過對日常維護(hù)、儀表的穩(wěn)定以及準(zhǔn)確計(jì)量予以加強(qiáng)，才能提高硫酸產(chǎn)品的質(zhì)量。
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