淺談黃金冶煉煙氣制酸儀表系統的選型和改進

梁輝

（河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南 三門峽 472000）

硫酸是一種用途廣泛的化工原料，在我國市場內的需求量較高，由于我國對硫酸產品有著相應的安全管理，以人工生產的控制方式已無法滿足現今的生產需求，因此，自動化儀表設備在硫酸生產中起到了較好的作用。在硫酸生產的過程中，因其具有的高腐蝕性，直接影響了很多儀表設備的正常運行，較高的故障率也會影響硫酸生產的穩定及產品質量。并且日益嚴格的環保排放政策，也對硫酸的生產控制過程有了更深的要求，因此，提高生產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

在硫酸生產過程中，會使用到較多的熱電偶、熱電阻等檢測元件。因測量設備是直接對介質予以接觸，大部分安裝在有壓設備上，因此，保護套管的選型、長短及安裝方法較為重要。

煙氣制酸系統要測準溫度，正確地選擇套管是關鍵。保護套管選用應根據介質工況、正?；蛞馔馇闆r下的溫度范圍、維護保養方便等因素進行綜合考慮。不同介質對保護套管的腐蝕程度不同；同一介質在不同溫度、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測溫，單純采用不銹鋼保護套管，是無法阻止腐蝕現象的，通常采用不銹鋼保護套管加外襯聚四氟乙烯的形式。另外，由于液體流速較高，如果溫度計插入深度選擇過長，會因流體沖刷導致抖動折斷溫度計，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，要選擇錐形保護套管或加厚套管來增加強度。在安裝形式上，優先選擇法蘭式，因為螺紋安裝形式，會出現滲酸導致螺紋銹蝕無法拆卸現象。

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套管，仍會出現腐蝕現象，建議選用不銹鋼加外襯聚四氟乙烯形式，法蘭安裝；轉化工段采用不銹鋼材質，由于煙氣管徑較粗，溫度計會較長，使用久會出現高溫下彎曲、抖動折斷現象，推薦選擇錐形套管或加厚套管增加強度。

要注意的是，在硫酸生產凈化工段中液體介質通常含有較多煙氣洗滌產生的顆粒雜質，隨著泵循環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層會經常磨損損耗，造成不銹鋼套管接觸介質而被腐蝕，產生的突發性停車檢修會影響生產開車率，造成經濟損失。因此，對此類儀表一次件要選用耐磨材質并且定期點檢及時處理。

2 壓力儀表的選型和改進

壓力儀表通常選用遠傳智能壓力變送器。在對硫酸介質接觸的隔膜壓力變送器時曾經使用316L 材質膜片，使用一段時間后就發生腐蝕不銹鋼法蘭及膜片，并且會產生漏酸現象，通過檢查認為膜片材質不適用于測量介質，確認后，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，后再未發生腐蝕現象。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 或鉭材質膜片，耐腐蝕能力更強，但價格更貴。另外，由于稀硫酸輸送管道普遍為玻璃鋼材質或鋼襯PO 管道，法蘭面在實際安裝時大多不夠平整，容易出現密封面泄漏現象，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、腐蝕的風險發生。

3 風量檢測儀表的選型

在一期工程硫酸項目中，SO2風機出口風量使用的是熱式流量計，運行平穩，只是需要根據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速度。需要注意的是，如果使用熱式流量計測量煙氣流量，因為儀表參數中需要設定介質密度，而生產過程中煙氣主要成分SO2濃度會受生產負荷影響產生變化，因此，如何設定合適的煙氣密度會對測量精度產生很大的影響。所以，在煙氣濃度變化大的位置，熱式流量計的選用要注意工況。

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、遠傳磁翻板液位計以及雷達液位計等。因硫酸生產需要采取密閉工藝，無法準確地體現以及控制液位，有較大的可能會產生溢流現象，從而對環境造成污染以及缺水導致設備損壞的情況發生。通常設計在重要區域采用雷達液位計，其抗酸霧、蒸汽干擾的能力較強且安裝較方便。其安裝方法為在槽蓋上方打孔后，安裝帶有法蘭的套管，并將液位計置于套管上。在安裝過程中，需要對雷達液位計的測量盲區予以嚴格注意，盡量繞開此位置，若條件無法允許避開，可將雷達液位計的安裝高度及角度合理調整，根據設備的回波率，滿足可接受的最大限度值。

5 酸濃分析儀的選型

現今，我國硫酸生產中酸濃度的測量方法通常采取電磁感應法測量硫酸的電導率，合并溫度換算成酸濃度。但由于硫酸的電導率和濃度并不是完全的線性關系。因此，在不同的濃度區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，多年運行都很正常。在孟莫克熱回收系統（HRS）中，因硫酸濃度控制范圍極小，在98.5%～99.7%內，只能選用MECS 硫酸熱回收專用的56 型變送器和222 環形電導傳感器。

在發煙硫酸工序中，100%～110%的酸濃測量，已經不適合采用測電導率換算酸濃的儀表了，使用光學測量方法的MPR E-Scan 在線發煙硫酸濃度儀，通過測量過程流體的折射率來換算酸濃值，測量精度高，無須現場校準，維護量小，性能穩定。

6 調節閥的選型和改進

制酸自控系統中使用的調節閥較多，在調節閥選型上既要考慮流通介質的溫度、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。凈化工段流通介質為14%以下稀硫酸的調節閥，通常選擇氣動薄膜襯氟單座調節閥。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?？紤]到稀酸的強腐蝕性，上閥蓋采用波紋管密封形式以防止泄漏對設備或人員造成傷害，波紋管選用耐腐蝕性強、彈性好、抗拉伸性能好的氟橡膠材料。

需要注意的是，在系統中，有一些加水調節閥，通常情況下，這些閥門不需要考慮防腐選型，但根據實際經驗，在給酸性容器補加水的這些閥門，往往容易出現因停車檢修時間過長，酸霧回流，冷凝酸造成閥芯、閥座等內件腐蝕，因此在這些閥門的選擇上也要考慮防腐要求。

在轉化工段煙道上的調節閥大多為蝶閥，流通介質為含SO2高溫煙氣，口徑一般都較大（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。根據經驗教訓，閥體盡量不要選擇鋼板焊接形式的，雖然成本低，但強度不足，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構。選型中，執行機構和閥體之間要有散熱結構，避免高溫縮短執行機構使用壽命。在安裝形式上，不要讓執行機構在閥體正上方垂直安裝，因為閥桿盤根煙氣泄露會比較常見，煙氣會直接向上熏烤腐蝕執行機構，會很快造成執行機構損壞，并且煙氣有毒，人員還很難靠近維護；根據經驗，最好讓執行機構水平、平躺形式安裝，盤根煙氣泄露，不易腐蝕執行機構，維護人員也方便避讓有毒煙氣。

7 自動裝酸機的選型

硫酸作為工業?；罚瑑Υ婕斑\輸管理都非常嚴格，使用人工控制進行車輛裝酸，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和襯四氟自動調節閥組成的自動裝酸機系統，減少了崗位人員數量，提高了裝酸效率，防止了裝酸冒槽的安全風險。但在使用實踐中要注意，電磁流量計測量的是體積流量，而用戶習慣使用重量計量，這樣就需要在批量控制儀中設定硫酸密度，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，在溫差大的生產地區和季節，如果使用重量計量裝酸，需要經常對設定的密度進行調節或補償。

8 結語

結合自動化儀表設備對酸濃的準確測量以及遠程監控，并且相關人員對硫酸生產控制系統和參數予以調節和改進，能夠對系統進行有效控制，提高生產工藝的需求適應能力，充分達到了黃金冶煉煙氣條件下的自動生產，可較好地確保各循環槽液態的平衡性。硫酸的生產工藝較為復雜，且介質的腐蝕性較強，因此在選擇和安裝儀表時，需要嚴格把關，通過對日常維護、儀表的穩定以及準確計量予以加強，才能提高硫酸產品的質量。