- 保護(hù)余熱回收裝置免受腐蝕的高溫酸濃分析儀
概述
低溫余熱回收技術(shù)已經(jīng)成為硫酸裝置的標(biāo)準(zhǔn)配置。隨著余熱回收裝置在硫酸裝置中的廣泛應(yīng)用，近兩年來，我國已有數(shù)套余熱回收裝置因硫酸裝置內(nèi)部發(fā)生水、汽泄漏或余熱回收裝置內(nèi)部發(fā)生泄漏而遭受嚴(yán)重腐蝕。由于高溫酸濃儀故障，生產(chǎn)操作中未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置異常，導(dǎo)致余熱回收裝置長時(shí)間停產(chǎn)和設(shè)備損壞，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免或減少此類事件的發(fā)生，本文將向大家介紹余熱回收裝置上的高溫酸濃儀是如何保護(hù)裝置安全運(yùn)行的。
第一部分 低溫余熱回收工藝特點(diǎn)
低溫余熱回收技術(shù)顯著降低了制酸過程中對循環(huán)冷水的需求，并盡可能地提升了熱能的回收效率。余熱回收裝置的工作原理是利用熱回收塔替代傳統(tǒng)工藝中的一吸收塔，并用余熱鍋爐取代酸冷卻器。該系統(tǒng)由余熱回收塔、酸循環(huán)泵、余熱鍋爐、稀釋器和加熱器組成，如圖1所示的余熱回收工藝流程簡圖。余熱回收裝置的控制重點(diǎn)在于調(diào)節(jié)主要工藝變量，以最小化腐蝕率、減少酸霧的形成、最大化SO3的吸收和蒸汽產(chǎn)量。
余熱回收工藝的特點(diǎn)是在較高的酸溫下運(yùn)行，且不銹鋼設(shè)備會暴露于高溫的H2SO4環(huán)境中。因此，余熱回收裝置對工藝干擾更為敏感，要求生產(chǎn)控制更為嚴(yán)格。酸濃度是核心控制點(diǎn)，必須將工藝參數(shù)（酸濃度、溫度）維持在正常操作范圍內(nèi)。余熱回收工藝的正常酸濃度范圍為99.0%至99.7%，溫度操作范圍應(yīng)低于227℃。余熱回收塔出口的硫酸濃度應(yīng)低于99.7%，以確保吸收塔中SO3的有效吸收。為了保護(hù)余熱回收裝置中的不銹鋼設(shè)備，余熱回收塔一級入口（稀釋器出口）的酸濃度通常不得低于99%。
在正常的酸濃度和溫度操作范圍內(nèi)，余熱回收裝置的不銹鋼材料年腐蝕率應(yīng)小于約0.03毫米，若超出正常操作范圍，即使時(shí)間極短，也可能導(dǎo)致不銹鋼設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。一級循環(huán)酸濃度在任何負(fù)荷下不應(yīng)超過99.3%，否則會降低SO3的吸收率。同樣，也不應(yīng)低于99.0%，否則會加速腐蝕。因此，運(yùn)行中的酸濃度直接關(guān)系到余熱回收裝置的安全性。
第二部分 酸濃分析儀安裝位置
（1）稀釋器出口
設(shè)計(jì)了三臺高溫酸濃分析儀，用于稀釋器出口的測量工作。具體測量工況如下：
- 壓力：0.3MPa；
- 溫度：180~185°C；
- H2SO4濃度w：99.1~99.3%。
最佳控制指標(biāo)為：
- H2SO4濃度w：99.15%，實(shí)際值允許偏差±0.02%。
這一指標(biāo)不僅確保了一級吸收過程的最佳效率，同時(shí)也保障了余熱回收裝置的金屬材料免遭腐蝕。此外，它為余熱回收裝置在負(fù)荷調(diào)整時(shí)提供了必要的安全操作余地。
這些分析儀的核心作用在于監(jiān)控稀釋器加水過程中硫酸的濃度，實(shí)現(xiàn)自動控制。它們還負(fù)責(zé)監(jiān)測一級循環(huán)酸的濃度，確保其不超過98.5%，從而保護(hù)余熱回收裝置中的不銹鋼設(shè)備免受腐蝕。
安全控制作用：報(bào)警提示
聯(lián)鎖控制目的：
當(dāng)稀釋器加水過程中硫酸濃度控制失效，導(dǎo)致一級循環(huán)中的硫酸濃度降至安全閾值以下時(shí)，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將被觸發(fā)，從而使得裝置自動停車并恢復(fù)至安全狀態(tài)。這一措施旨在保護(hù)裝置免遭嚴(yán)重腐蝕，避免企業(yè)因此而經(jīng)歷長時(shí)間的生產(chǎn)中斷。
請注意，由于余熱回收裝置的硫酸濃度主要通過稀釋器加水來控制，成為影響硫酸濃度變化的關(guān)鍵因素。因此，在該關(guān)鍵位置設(shè)計(jì)了3臺高溫硫酸分析儀，并采用三取二的中間值策略來實(shí)現(xiàn)硫酸濃度的自動控制，以確保因高溫硫酸分析儀故障導(dǎo)致的設(shè)備嚴(yán)重腐蝕風(fēng)險(xiǎn)降至最低。一旦稀釋器出口的高溫酸濃儀中任意一臺發(fā)生故障，必須在4小時(shí)內(nèi)將其修復(fù)。若兩臺分析儀同時(shí)出現(xiàn)故障，嚴(yán)禁解除聯(lián)鎖。在儀表修復(fù)期間，應(yīng)每30分鐘對稀釋器出口的酸濃度進(jìn)行一次人工分析。若三臺酸濃儀同時(shí)發(fā)生故障，則應(yīng)立即停車，并等待高溫硫酸分析儀恢復(fù)正常后方可重新啟動。在安全聯(lián)鎖系統(tǒng)中，不應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖解除功能。
（2）循環(huán)泵出口
循環(huán)酸泵出口的高溫硫酸濃度分析儀（設(shè)計(jì)1臺高溫硫酸分析儀）用于測量以下工況：
- 壓力：0.3MPa；
- 溫度：200~220°C；
- H2SO4濃度w：99.3~99.7%。
最佳控制指標(biāo)為：
- H2SO4濃度w：99.5%；
- 實(shí)際值允許偏差±0.05%。
此指標(biāo)既確保了一級吸收過程的最佳效率，也保證了一級酸的濃度不低于99.1%。此外，它為余熱回收裝置在負(fù)荷調(diào)整時(shí)提供了必要的安全操作余地。
該分析儀的核心作用是監(jiān)控下塔循環(huán)酸的濃度，確保其不超過99.7%。這樣做是為了保障余熱回收塔的吸收效率，并防止出塔酸霧濃度超標(biāo)，從而避免換熱器遭受腐蝕。
此外，該分析儀還用于監(jiān)控余熱回收裝置內(nèi)部是否存在大規(guī)模泄漏，以實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護(hù)，防止設(shè)備受到嚴(yán)重腐蝕。
安全控制作用：報(bào)警提示
聯(lián)鎖控制目的：
當(dāng)硫酸裝置或余熱回收裝置內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重泄漏，或者稀釋器加水酸濃控制失效，導(dǎo)致余熱回收裝置內(nèi)部硫酸濃度降至安全值以下時(shí)，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將被觸發(fā)，使裝置停車并恢復(fù)至安全狀態(tài)。這一措施旨在保護(hù)裝置免遭重大腐蝕，避免企業(yè)長時(shí)間停產(chǎn)。
請注意，在循環(huán)酸泵出口的高溫酸濃度儀發(fā)生故障時(shí)，必須在4小時(shí)內(nèi)將其修復(fù)并恢復(fù)正常運(yùn)行，期間可以暫時(shí)解除聯(lián)鎖。在儀表修復(fù)期間，應(yīng)每隔30分鐘手動分析一次循環(huán)泵出口的酸濃度。同時(shí)，余熱回收裝置的其他安全聯(lián)鎖措施不得被解除。
（3）加熱器出口
設(shè)計(jì)一臺高溫硫酸分析儀，用于監(jiān)測加熱器出口的硫酸濃度。該分析儀的測量工況如下：
- 壓力：0.2MPa
- 溫度：140~160°C
- H2SO4濃度w：99.3~99.7%
最佳控制指標(biāo)為確保加熱器出口的硫酸濃度與循環(huán)泵出口的硫酸濃度保持一致，允許的偏差值為±0.1%。
該分析儀的核心作用在于監(jiān)控加熱器是否發(fā)生水泄漏，并作為安全聯(lián)鎖保護(hù)措施，以防止設(shè)備遭受嚴(yán)重腐蝕。
安全控制作用：
報(bào)警提示
聯(lián)鎖控制目的：
當(dāng)加熱器內(nèi)部發(fā)生水泄漏時(shí)，能夠迅速檢測到這一情況，并在硫酸濃度降至安全值以下時(shí)，觸發(fā)安全聯(lián)鎖機(jī)制，使裝置停止運(yùn)行并恢復(fù)至安全狀態(tài)。這樣做的目的是為了保護(hù)后續(xù)設(shè)備，避免它們遭受嚴(yán)重的腐蝕。
請注意，在加熱器出口高溫酸濃儀發(fā)生故障時(shí)，必須在8小時(shí)內(nèi)將其修復(fù)并恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)，期間允許暫時(shí)解除聯(lián)鎖。在儀表修復(fù)期間，應(yīng)每60分鐘對余熱回收產(chǎn)酸進(jìn)行一次人工分析。同時(shí)，務(wù)必保持余熱回收裝置的其他安全聯(lián)鎖處于激活狀態(tài)，不得解除。
（4）預(yù)熱器出口
預(yù)熱器出口高溫硫酸濃度分析儀（設(shè)計(jì)1臺高溫硫酸分析儀）
測量工況：
壓力：0.2MPa；
溫度：110~140°C；
H2SO4濃度：99.3~99.7%。
最佳控制指標(biāo)：確保H2SO4濃度與循環(huán)泵出口硫酸濃度保持一致，允許的偏差值為±0.1%。
核心作用：該分析儀主要用于監(jiān)測預(yù)熱器中是否存在水泄漏，以及為安全聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)備提供支持，防止其受到嚴(yán)重腐蝕。
安全控制作用：報(bào)警提示
聯(lián)鎖控制目的：
當(dāng)預(yù)熱器內(nèi)部發(fā)生水泄漏，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)熱器出現(xiàn)水泄漏，硫酸濃度低于安全值后觸發(fā)安全聯(lián)鎖并恢復(fù)至安全狀態(tài)。以此來保護(hù)后端設(shè)備免受嚴(yán)重腐蝕。
請注意，一旦預(yù)熱器出口的高溫酸濃儀發(fā)生故障，必須在8小時(shí)內(nèi)將其修復(fù)并恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)，期間可以暫時(shí)解除聯(lián)鎖保護(hù)。在儀表修復(fù)期間，應(yīng)每隔60分鐘對余熱回收產(chǎn)生的酸進(jìn)行一次人工分析。