前言

低溫余熱回收系統(tǒng)利用w（H₂SO₄）99%以上時對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)過程中將硫酸濃度嚴格控制在微小范圍內(nèi)w（H₂SO₄）（99.05~99.51%），在特定的H₂SO₄溫度和濃度下運行，來平衡熱量回收和保持裝置運行壽命。

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)同時充當SO₃吸收塔的角色，其出口的w（H₂SO₄）達到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)過程中，為了保障余熱回收塔的安全，必須將一級循環(huán)酸的濃度控制在w（H₂SO₄）≥99%。為了確保一級SO₃吸收率，低溫余熱系統(tǒng)出口煙氣的酸霧必須合格，因此一級循環(huán)硫酸的濃度應控制在w（H₂SO₄）≤99.2~99.3%。因此，余熱回收系統(tǒng)中一級循環(huán)酸濃度的準確和穩(wěn)定測量對于余熱回收塔的安全以及硫酸裝置的長期穩(wěn)定運行至關重要。余熱回收塔作為硫酸裝置生產(chǎn)中關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行效率、設備安全以及自動控制的投入。因此，及時解決一級循環(huán)硫酸濃度數(shù)據(jù)波動的問題至關重要。本文將深入探討硫酸濃度分析儀數(shù)據(jù)波動的原因及相應的解決策略，旨在為相關技術(shù)人員提供有價值的參考。

一、一級循環(huán)酸濃度測量的重要性

1.余熱回收系統(tǒng)的硫酸濃度是通過加水自動控制的，自動控制的過程變量是一級循環(huán)硫酸濃度。因此一級循環(huán)硫酸濃度既是保護裝置的安全儀表也是加水過程自動控制的測量儀表。當一級循環(huán)硫酸濃度無法準確測量時，生產(chǎn)過程中負荷的變化難免造成一級硫酸濃低于w（H₂SO₄）99.00 %，甚至更低，腐蝕更快速，隨著腐蝕量積累，導致余熱回收塔壁、蒸發(fā)器、換熱器、泵和一級分酸器腐蝕嚴重。

2.一級循環(huán)硫酸濃度數(shù)據(jù)波動，將導致低溫余熱回收系統(tǒng)失去安全保護，嚴重將導致蒸發(fā)器、換熱器、泵、分酸器、格柵、塔體等設備腐蝕，引發(fā)裝置長時間停車。

3.硫酸濃度數(shù)據(jù)波動使自動加水失去過程控制變量，一級循環(huán)硫酸濃度無法使用自動控制，因此增加了操作人員的工作強度，負荷變化時無法及時自動調(diào)整一級循環(huán)硫酸濃度，將導致一級循環(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，腐蝕后端冷熱換熱器。

二、數(shù)據(jù)波動原因分析

1.測量一級循環(huán)硫酸的濃度是在稀釋器之后進行的，此時硫酸的溫度為180℃，壓力為0.1MPa。為了迅速實現(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)，以增強擾動效果。目前，用于測量高溫濃硫酸的傳感器僅有來自禮正來科技的AS118型號和進口的222電導率傳感器。然而，由于電導率傳感器無法測量含有空氣介質(zhì)的硫酸，導致余熱回收系統(tǒng)中一級循環(huán)酸濃度的測量值與實際值存在較大偏差，且測量數(shù)據(jù)波動顯著，如圖1所示。因此，這些測量結(jié)果無法滿足裝置安全聯(lián)鎖和自動加水控制的需求。

酸濃波動畫面（圖1）

2.在低溫余熱回收系統(tǒng)中，一級循環(huán)硫酸的運行參數(shù)設定為溫度在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、濃度在99.05%至99.15%之間，同時空氣含量占硫酸量的5%至8%。硫酸濃度分析儀的取樣點位于一級循環(huán)硫酸主管道進入塔體的水平管道處。由于主管道進入塔體后緊接的是分酸器，因此分析儀的取樣點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擾動的技術(shù)，導致從稀釋器出來的循環(huán)硫酸中混入了空氣介質(zhì)。目前使用的電導率傳感器無法準確測量含有空氣介質(zhì)的硫酸濃度。當含有空氣介質(zhì)的硫酸流經(jīng)電導率傳感器時，由于空氣不導電，測得的電導率異常低且不穩(wěn)定。鑒于硫酸濃度越高，其電導率越低的特性，含有空氣介質(zhì)的硫酸通過電導率傳感器后，測得的濃度值會比實際值偏高，并且存在較大的波動，從而無法實現(xiàn)精確測量。

三、解決辦法

依據(jù)一級循環(huán)硫酸的物理和工藝特性，禮正來科技（重慶）有限公司設計了一款硫酸超凈穩(wěn)態(tài)氣液分離器，旨在徹底分離一級循環(huán)硫酸中的空氣，從而消除空氣對電導率傳感器的干擾。該設備由兩級高效氣液分離裝置、虹吸平衡裝置以及相關附件組成。當高溫濃硫酸流入氣液分離器后，首先在一級氣液分離器中進行分離；隨后，流至二級氣液分離器，在此裝置中，特別設計了熱電阻安裝插套，以滿足電導率傳感器進行溫度測量的需求；接著，流經(jīng)電導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，通過減小管徑的原理，有效減輕了排酸口負壓對前級分離裝置和電導率測量裝置的不利影響；同時，在氣液分離器內(nèi)部設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