硫回收裝置燃燒爐溫度儀表選型的探討

郭非，魏亞玲，許明，楊亮

(1. 中國五環工程有限公司，武漢 430223;2. 中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100)

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硫回收裝置燃燒爐溫度儀表選型的探討

郭非1，魏亞玲2，許明2，楊亮2

(1. 中國五環工程有限公司，武漢 430223;2. 中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100)

摘要：硫回收裝置燃燒爐溫度測量直接關系裝置的脫硫效果和設備安全。詳細介紹了吹氣式熱電偶和紅外測溫儀的工作原理，對二者的性能特點進行了系統的分析和比較。闡述了燃燒爐的工藝流程特點，紅外測溫儀具有精度高、響應快、信號寬、可在線更換等特點，更能夠滿足硫回收裝置燃燒爐的工藝及溫度測量要求。實際應用證明，紅外線測溫儀是硫回收裝置的溫度儀表的推薦儀表。

關鍵詞：吹氣式熱電偶紅外測溫儀硫回收裝置燃燒爐

工業廢氣中H2S作為形成大氣污染物SO2的主要來源之一，其無序排放會嚴重威脅人體健康和生態安全，導致環境污染日益嚴重。隨著對工業廢棄物排放要求的提高，降低SO2的排放量成為目前研究的重要課題。

硫回收裝置將尾氣中的酸性氣體轉換為硫磺，能夠有效降低H2S的排放量，進而減少SO2的形成。燃燒爐作為硫回收裝置的關鍵設備，其運行狀況關系到整個裝置的除硫效果。燃燒爐的燃燒溫度高，普通溫度儀表難以滿足要求，準確、及時的溫度測量是控制好焚燒爐的關鍵，因而必須正確選擇溫度測量儀表。同時，選擇正確的溫度儀表可以提高硫的回收率，降低硫化物的排放量，實現節能減排，達到環保要求。

1工作原理

工業常用熱電偶根據熱電效應來測量溫度，在此基礎上加以改進制成的吹氣式熱電偶是在熱電偶與保護管之間構成流動氣體回路，通過注入一定的N2或其他惰性氣體，以排除或減少高溫條件下還原氣體的滲入對熱電偶的影響，從而延長熱電偶的壽命并保證熱電偶溫度測量的準確性。吹氣式熱電偶結構示意如圖1所示。

紅外測溫儀是一種高精度的測溫儀表，通過檢測被測對象表面所發出的紅外輻射線能量，并將其轉化成與溫度相對應的電信號來測量溫度。其理論依據是普朗克黑體輻射定律，即一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量，輻射能量的大小及其波長的分布與其表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定物體表面溫度。紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號處理及補償電路、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。

圖1　吹氣式熱電偶結構示意

紅外測溫儀通過全通徑球閥與設備連接，在設備運行時可以在線拆卸維修。同時通過2路吹掃N2來實現保護作用，1路是進出儀表探頭的冷卻風，保護紅外測溫探頭；1路是球閥下的N2吹掃，防止球閥關閉等情況下的結晶物出現而影響測量。紅外測溫儀的安裝如圖2所示。

2性能比較

吹氣式熱電偶通過吹入惰性氣體在一定程度上延長了使用壽命，但同時也影響了測量精度，且相比于其他儀表其在高溫情況下的使用壽命還不夠理想。高溫情況下熱電偶的保護管須使用耐高溫材料，如剛玉保護管耐高溫達1600℃，如果是更高的溫度則需要特殊材料，造價也會相對提高很多。測量溫度為熱電偶元件檢測所接觸介質的最高溫度，響應時間滯后相對較長。儀表出現故障時，無法實現在設備運行時更換。

圖2　紅外測溫儀的安裝示意

與傳統的測溫方式如熱電偶等相比，紅外測溫儀可在一定距離內實時、定量檢測發熱點的溫度，測量值為整體的平均溫度，通過掃描可以繪出設備運行中的溫度梯度熱像圖，以提供更多的信息、更寬的信號。其測量不受電磁場干擾，且可以在0～3000℃以高分辨率檢測設備溫度等，測量誤差小、精度高。同時，紅外測溫儀不與介質直接接觸，可以適用于各類惡劣環境，滿足在線更換不影響工藝設備運行的要求。吹氣式熱電偶與紅外測溫儀的性能比較見表1所列。

表1吹氣式熱電偶與紅外測溫儀的性能比較

項 目吹氣式熱電偶紅外測溫儀測量溫度范圍/℃0~16000~3000測量精度,%±2±1響應時間/s≥200.3價格高較高測量方式接觸式非接觸式測量原理熱電效應黑體輻射定律在線更換否是

3燃燒爐工藝流程特點

目前國內硫回收工藝種類繁多，固定床催化氧化硫回收的代表工藝主要為克勞斯硫回收工藝，把酸性氣體中的H2S轉換為硫單質。酸性氣體的主要成分是H2S，在燃燒爐中主要工藝流程是酸性氣體內約33%的H2S與O2燃燒生成SO2。

硫回收裝置燃燒爐具有爐膛燃燒溫度高、腐蝕性強、沖擊大、停車少等特點。燃燒爐多為碳鋼材料，內襯有耐火磚，爐膛正常的工作溫度在1000～1200℃，苛刻工況下溫度可以高達1700℃。大量酸性氣體在爐膛燃燒，會存在SO2，H2S，SO3等多種酸性氣體，腐蝕性十分強，接觸儀表須選擇耐腐蝕材料。相關文獻表明，在硫回收裝置中，緊急開車或停車等工況會造成爐內溫度的快速上升或快速下降，會產生較大的沖擊力。另外，硫回收裝置停車檢修的機會較少，選擇能夠實現在線更換的儀表較合適。同時，燃燒爐的溫度儀表參與裝置的聯鎖，要求溫度測量準確、及時、可靠。因此，耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊、可在線更換、精度高的紅外測溫儀成為首選的溫度儀表。

4應用情況

在西北地區和內蒙古等地新上的多個化工項目硫回收裝置采用了克勞斯工藝，根據工藝要求燃燒爐設置3個測溫點，其中一類溫度儀表采用精度高、故障率低的紅外測溫儀。

根據實際使用情況，紅外測溫儀投用以來，性能良好、故障率低、測量精度高，能夠滿足工藝人員對溫度測量的要求。而其他測點的吹氣式熱電偶，因長期在高溫、腐蝕性的環境中使用，需要定期進行維修和更換，甚至出現熱電偶保護管折斷情況。在其他類型的溫度儀表出現故障的情況下，由于選用了紅外測溫儀，依然能夠獲得有效的溫度值。相對于采用單一吹氣式熱電偶型溫度儀表的做法，測量效果得到明顯的改善和提高。

5結束語

在介紹吹氣式熱電偶和紅外測溫儀原理的基礎上，全面分析了吹氣式熱電偶和紅外測溫儀的特點，結合硫回收裝置燃燒爐的具體工況和測溫要求，筆者認為紅外測溫儀是能夠較好地滿足燃燒爐測溫要求的儀表。

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中圖分類號：TH811

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2015)06-0081-02

作者簡介：郭非(1982—)，男，河南商丘人，2008年畢業于鄭州大學自動化專業，獲碩士學位，現工作于中國五環工程有限公司電控室，任工程師。

稿件收到日期：2015-05-25，修改稿收到日期：2015-08-08。