尾氣分析儀在硫磺回收裝置中的應用

鄭 忠 云
(四川.江油.川西北氣礦天然氣凈化廠技術室 621709)
摘 要：BRM-942-TGX分析儀在其結構、設計的優越性，解決了克勞斯硫磺回收裝置中快速、平穩、準確的過程控制要求。為我廠的尾氣排放達標起到積極的作用，無論從經濟角度還是社會效益均作出了巨大貢獻。
關鍵詞：BRM-942-TGX分析儀 硫磺回收裝置 風氣比 過程控制
一、概述
在硫磺回收裝置中，空氣量與酸氣量之比稱為風氣比。在燃燒爐中由于復雜的化學反應，包括H2S的少量裂解，使總包的風氣比略低于化學計算的要求。在轉化器內，H2S和SO2則是按物質的量比2/1反應的。因此，風氣比應保證尾氣中H2S/ SO2比在2左右。對于裝置后銜接有低溫克勞斯尾氣處理裝置的情況而言，嚴格控制風氣比則更是一個致命的問題。當風量相差5%時，硫回收率將由99%降至95%。為此，我廠于2002年引進BRM-942-TG尾氣分析儀，這是我國首次引進該型號產品。它是專門用于對尾氣中H2S和SO2等氣體的濃度檢測。根據《工業自動化儀表工程施工和驗收規范——GBJ93-86》、《BRM-942-TGX Operating Manual》中的有關規定：為了保證正確的分析結果，分析的取源部件的安裝位置應選在壓力穩定、靈敏能反映真實成份且應安在水平管線上，具有代表性的被分析介質的地方。在系統安裝中，根據我廠安裝的具體情況對分析儀的安裝位置予以確定。
二、BRM-942-TGX尾氣分析儀的性能分析
1、分析儀使用高穩定性能Hamamatsu(濱松重氫燈)Deuterium燈。光譜儀具有2048CCD光束，能夠提供從200nm至300nm范圍內整個光譜的分析。能夠對多達320個波長進行分析，包括除硫族光譜外的幾百種波長如暗電流、散射光等，進行準確的補償（這種暗電流、散射光等將會產生干擾誤差）。因而具有很高的精確度。
　2、分析儀將硬件和所有系統電子器件與熱腐蝕性采樣單元區域隔離以確保系統長壽命和高穩定性，且系統利用光纖電纜來傳輸光至整個系統。提高測量的精度同時也為系統的維護降低了難度。
3、分析儀采樣直接與工藝管線匹配，特殊的采樣管能夠從采樣氣中去除硫蒸氣，而仍在工藝管線中，這樣無需將樣氣移出工藝管線，從而不會造成進一步維護、安全以及堵塞問題。
4、系統使用蒸汽（0.345MPa）加熱蒸汽夾套噴嘴，取樣管從中通過。利用（1.0 MPa）蒸汽用于整個取樣箱的加熱。取樣單元箱同時也具備3個電加熱器，這一“額外”的蒸汽加熱使得取樣箱能夠很快地被加熱（1小時內）到所需的溫度即系統在蒸汽不穩定或不適合保持溫度，分析儀隨即自動啟動電加熱器，這樣能夠有效的對尾氣除濕。蒸汽質量和穩定性與測量的結果毫無關系，同時提高了分析儀的分析精度和紫外燈的壽命，更加有效的消除系統的堵塞問題。
5、分析儀配有一個系統溫度控制系統，該系統使用一個“0”（零）維護Vetex冷卻器，這使系統在任何天氣環境下工作無需進一步控制溫度的棚室（即分析小屋）。
6、分析儀使用工業Xycom計算機進行分析計算。為用戶提供了良好的操作界面使其便于觀察分析結果，狀態和進行常規維護。另外，配有一套National Instrument SCXI系統，該系統具有一個微計算機用于低層系統控制和信號處理。經一年的使用系統具有良好的穩定性，故障率為零。
三、控制方案
把H2S、SO2、Sigma s/cos Conc濃度和狀態報警以及空氣需求量等信號上傳至上位機，便于觀察和維護。其中空氣需求量信號用于微調控制。
空氣需求量信號:
Air Demand=F×([H2S]-ROP[SO2])
F=plant specific gain factor
[H2S]=concentration of H2S
[SO2]= concentration of SO2
ROP=operating ratio(typically 2)
空氣需求量信號上傳至上位機經過采樣控制預處理對信號進行預估判斷后，與10%空氣量信號進行串級控制10%空氣流量調節閥，以達到對酸空配比起到微調的作用。通過一年的運行，控制平穩，完全滿足系統的控制要求。
四、投運情況
系統于2002年9月安裝、調試、投運一次成功且平穩、安全、準確運行至今。下面我們對其在投運前后我廠排放尾氣中H2S和SO2濃度作如下比較：


通過以上近一周的對比，H2S平均濃度降低了0.39ppm而SO2濃度降低了0.37ppm。有效的降低硫的排放量，提高我廠的硫磺回收率。使我廠尾氣排放達到《大氣污染物綜合排放標準》。
五、措施改進
BRM-942-TGX尾氣分析儀具有防爆、防水性能，但是在我們實際安裝過程中，對其安裝防雨棚以保護部件免受雨、雷和太陽直射等。特別減少太陽和雨水對Xycom計算機顯示器的損壞以及對系統維護帶來方便。在“Prob Access Vent Side Connection”和“Access Sample Side Connection”兩處引入蒸汽，在系統正常期間關閉兩處閥門。當樣品室和樣品取樣管道發生堵塞，打開閥門對其進行反吹，降低了維護的強度。
六、結論
由以上分析可知，BRM-942-TGX分析儀在其結構、設計的優越性為解決了克勞斯硫磺回收裝置中快速、平穩、準確的過程控制要求。為我廠的尾氣排放達標起到積極的作用，，無論從經濟角度還是社會效益均作出了巨大貢獻。
參考文獻：
2、《BRM-942-TGX Operating Manual》

Application of Tail Gas Analyzer System on Sulfur Process Control
ZHENG Zhong-yun
(Nature gas de-sulphurlation plant ，Jiangyou 621709 , China)
Abstract:This paper introduces the advantageous of the BRM-942-TGX Tail Gas Analyzer System in structure and design , It solved the industry’s need for fast,accuate and reliable Claus Sulfur Process Control . Which play a positive contribuation to economical and social benefits .
Key words:BRM-942-TGX ;sulphur plant ; the ration of air to acid gas;process control .

作者簡介：
鄭忠云，男，1975年2月，在讀四川大學控制工程碩士
(2004-9-16 10:52:09)