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浅谈黄金冶炼烟气制酸仪表系统的选型和改进

作者:admin 发布日期: 2020-05-09 二维码分享

       硫酸是一种用途广泛的化工原料,在我国市场内的需求量较高,由于我国对硫酸产品有着相应的安全管理,以人工生产的控制方式已无法满足现今的生产需求,因此,自动化仪表设备在硫酸生产中起到了较好的作用。在硫酸生产的过程中,因其具有的高腐蚀性,直接影响了很多仪表设备的正常运行,较高的故障率也会影响硫酸生产的稳定及产品质量。并且日益严格的环保排放政策,也对硫酸的生产控制过程有了更深的要求,因此,提高生产自动化率也对仪表选型提出了更高的要求。



       1、温度检测元器件的选型和改进。

       在硫酸生产过程中,会使用到较多的热电偶热电阻等检测元件。因测量设备是直接对介质予以接触,大部分安装在有压设备上,因此,保护套管的选型、长短及安装方法较为重要。

       烟气制酸系统要测准温度,正确地选择套管是关键。保护套管选用应根据介质工况、正常或意外情况下的温度范围、维护保养方便等因素进行综合考虑。不同介质对保护套管的腐蚀程度不同;同一介质在不同温度、流速下对套管的腐蚀程度也不同。净化、干吸工段的酸性液体介质测温,单纯采用不锈钢保护套管,是无法阻止腐蚀现象的,通常采用不锈钢保护套管加外衬聚四氟乙烯的形式。另外,由于液体流速较高,如果温度计插入深度选择过长,会因流体冲刷导致抖动折断温度计,所以在满足测温需要的情况下,插入深度要尽量短,甚至必要情况,要选择锥形保护套管或加厚套管来增加强度。在安装形式上,优先选择法兰式,因为螺纹安装形式,会出现渗酸导致螺纹锈蚀无法拆卸现象。

       烟气测温,在净化工段,由于烟气还含有一定水分,单纯采用不锈钢保护套管,仍会出现腐蚀现象,建议选用不锈钢加外衬聚四氟乙烯形式,法兰安装;转化工段采用不锈钢材质,由于烟气管径较粗,温度计会较长,使用久会出现高温下弯曲、抖动折断现象,推荐选择锥形套管或加厚套管增加强度。

       要注意的是,在硫酸生产净化工段中液体介质通常含有较多烟气洗涤产生的颗粒杂质,随着泵循环输送含固液体的流动冲刷,温度及压力测量的聚四氟乙烯保护层会经常磨损损耗,造成不锈钢套管接触介质而被腐蚀,产生的突发性停车检修会影响生产开车率,造成经济损失。因此,对此类仪表一次件要选用耐磨材质并且定期点检及时处理。

       2、压力仪表的选型和改进。

       压力仪表通常选用远传智能压力变送器。在对硫酸介质接触的隔膜压力变送器时曾经使用316L材质膜片,使用一段时间后就发生腐蚀不锈钢法兰及膜片,并且会产生漏酸现象,通过检查认为膜片材质不适用于测量介质,确认后,将隔膜压力变送器更换为不锈钢衬聚四氟乙烯膜片,用聚四氟乙烯隔离腐蚀介质,后再未发生腐蚀现象。但要注意,在微压测量时,由于压力测量膜片衬聚四氟乙烯,会影响测量精度和变化速度,如果精度有更高要求,可选用哈氏合金C或钽材质膜片,耐腐蚀能力更强,但价格更贵。另外,由于稀硫酸输送管道普遍为玻璃钢材质或钢衬PO管道,法兰面在实际安装时大多不够平整,容易出现密封面泄漏现象,将密封垫更换为加厚型PTFE;全部接液面法兰更换为整体聚四氟乙烯包裹方式,从而能够有效降低漏液、腐蚀的风险发生。

       3、风量检测仪表的选型。

       在一期工程硫酸项目中,SO2风机出口风量使用的是热式流量计,运行平稳,只是需要根据工况定期清理传感器上附着的酸泥,防止附着物影响温度测量和反应速度。需要注意的是,如果使用热式流量计测量烟气流量,因为仪表参数中需要设定介质密度,而生产过程中烟气主要成分SO2浓度会受生产负荷影响产生变化,因此,如何设定合适的烟气密度会对测量精度产生很大的影响。所以,在烟气浓度变化大的位置,热式流量计的选用要注意工况。

       4、液位检测仪表的选型。

       在黄金冶炼烟气制酸中,普遍使用的液位测量仪表分别为超声波液位计远传磁翻板液位计以及雷达液位计等。因硫酸生产需要采取密闭工艺,无法准确地体现以及控制液位,有较大的可能会产生溢流现象,从而对环境造成污染以及缺水导致设备损坏的情况发生。通常设计在重要区域采用雷达液位计,其抗酸雾、蒸汽干扰的能力较强且安装较方便。其安装方法为在槽盖上方打孔后,安装带有法兰的套管,并将液位计置于套管上。在安装过程中,需要对雷达液位计的测量盲区予以严格注意,尽量绕开此位置,若条件无法允许避开,可将雷达液位计的安装高度及角度合理调整,根据设备的回波率,满足可接受的非常大限度值。

       5、酸浓分析仪的选型。

       现今,我国硫酸生产中酸浓度的测量方法通常采取电磁感应法测量硫酸的电导率,合并温度换算成酸浓度。但由于硫酸的电导率和浓度并不是完全的线性关系。因此,在不同的浓度区间就要选用不同的酸浓仪表。92%~99%的硫酸浓度范围,一期使用的梅特勒-托利多和E+H的酸浓仪,多年运行都很正常。在孟莫克热回收系统(HRS)中,因硫酸浓度控制范围极小,在98.5%~99.7%内,只能选用MECS硫酸热回收专用的56型变送器和222环形电导传感器。

       在发烟硫酸工序中,....~110%的酸浓测量,已经不适合采用测电导率换算酸浓的仪表了,使用光学测量方法的MPR E-Scan在线发烟硫酸浓度仪,通过测量过程流体的折射率来换算酸浓值,测量精度高,无须现场校准,维护量小,性能稳定。

       6、调节阀的选型和改进。

       制酸自控系统中使用的调节阀较多,在调节阀选型上既要考虑流通介质的温度、压力及腐蚀性,还需考虑工艺要求选择合适的流量曲线及阀门类型。净化工段流通介质为14%以下稀硫酸的调节阀,通常选择气动薄膜衬氟单座调节阀。阀体材料采用WCB+F46,阀芯和阀座采用2Cr13不锈钢外衬F46,填料使用PTFE。考虑到稀酸的强腐蚀性,上阀盖采用波纹管密封形式以防止泄漏对设备或人员造成伤害,波纹管选用耐腐蚀性强、弹性好、抗拉伸性能好的氟橡胶材料。

       需要注意的是,在系统中,有一些加水调节阀,通常情况下,这些阀门不需要考虑防腐选型,但根据实际经验,在给酸性容器补加水的这些阀门,往往容易出现因停车检修时间过长,酸雾回流,冷凝酸造成阀芯、阀座等内件腐蚀,因此在这些阀门的选择上也要考虑防腐要求。

       在转化工段烟道上的调节阀大多为蝶阀,流通介质为含SO2高温烟气,口径一般都较大(DN800-DN2200),阀门形式建议选用双偏心形式,填料要选择耐400℃以上高温柔性石墨填料。根据经验教训,阀体尽量不要选择钢板焊接形式的,虽然成本低,但强度不足,长期使用会受热阀体变形,阀板卡别,尽可能使用铸造式的结构。选型中,执行机构和阀体之间要有散热结构,避免高温缩短执行机构使用寿命。在安装形式上,不要让执行机构在阀体正上方垂直安装,因为阀杆盘根烟气泄露会比较常见,烟气会直接向上熏烤腐蚀执行机构,会很快造成执行机构损坏,并且烟气有毒,人员还很难靠近维护;根据经验,非常好让执行机构水平、平躺形式安装,盘根烟气泄露,不易腐蚀执行机构,维护人员也方便避让有毒烟气。

       7、自动装酸机的选型。

       硫酸作为工业危化品,储存及运输管理都非常严格,使用人工控制进行车辆装酸,误差大、效率低。通过多年使用30套E+H的NXF581批量控制仪及钽电极衬四氟电磁流量计和衬四氟自动调节阀组成的自动装酸机系统,减少了岗位人员数量,提高了装酸效率,防止了装酸冒槽的安全风险。但在使用实践中要注意,电磁流量计测量的是体积流量,而用户习惯使用重量计量,这样就需要在批量控制仪中设定硫酸密度,销售的93%和98%浓硫酸其密度是随温度变化的,当车皮装载量大时,每天气温温差影响的硫酸密度变化所带来的装酸误差是主要的影响误差因素,因此,在温差大的生产地区和季节,如果使用重量计量装酸,需要经常对设定的密度进行调节或补偿。

       8、结语。

       结合自动化仪表设备对酸浓的准确测量以及远程监控,并且相关人员对硫酸生产控制系统和参数予以调节和改进,能够对系统进行有效控制,提高生产工艺的需求适应能力,充分达到了黄金冶炼烟气条件下的自动生产,可较好地确保各循环槽液态的平衡性。硫酸的生产工艺较为复杂,且介质的腐蚀性较强,因此在选择和安装仪表时,需要严格把关,通过对日常维护、仪表的稳定以及准确计量予以加强,才能提高硫酸产品的质量。


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