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激光氣體分析儀應用于制硫酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化工序的技術(shù)方案
煙氣制硫酸系統(tǒng)包括：凈化、干吸、轉(zhuǎn)化、廢酸處理、尾氣脫硫、硫酸存儲6個工序。凈化工序除去煙氣中的有害雜質(zhì)后，經(jīng)過干燥塔干燥，通過轉(zhuǎn)化工序的二氧化硫鼓風機輸送到熱交換器加熱到一定的溫度，再經(jīng)過轉(zhuǎn)化器觸媒層催化氧化，使煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫后送至干吸工序制取硫酸。
二氧化硫的轉(zhuǎn)化過程是放熱過程，受限于觸媒的耐熱溫度、轉(zhuǎn)化器常用材料的許用溫度，硫酸生產(chǎn)過程中需要控制初始二氧化硫在9.5%左右，在一定的溫度及壓力下，反應平衡常數(shù)值為定值，和反應氣體組成無關(guān)。在溫度、壓力和初始二氧化硫相同的情況下，提高初始氧氣有利于獲得更高的二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率，由于煙氣凈化工序出口的煙氣中二氧化硫濃度高，而氧硫比偏低，通過調(diào)節(jié)干燥塔入口稀釋風量來調(diào)節(jié)二氧化硫初始濃度，將二氧化硫稀釋至9.5%，保證氧硫比在合理范圍內(nèi)。
二氧化硫鼓風機出口的氧氣含量和二氧化硫含量是整個制酸系統(tǒng)中很重要的數(shù)據(jù)，氧氣和二氧化硫氣體分析儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由取樣預處理單元、樣氣傳輸單元、分析儀單元、現(xiàn)場控制單元組成。一般情況下，二氧化硫鼓風機出口煙氣中含有少量煙塵，一般的分析儀系統(tǒng)通過在取樣器內(nèi)置過濾器進行處理。
氧氣的分析主要有激光、順磁、氧化鋯、電化學四種原理的氧分析儀。鼓風機出口煙氣中二氧化硫含量高，含有微量酸霧，氧化鋯分析儀在這種工況環(huán)境下使用壽命短，測量不穩(wěn)定；電化學原理主要用在高純度氣體中含微量氧的分析，不適合用在酸性氣體的工況；順磁式樣分析對樣氣質(zhì)量和預處理單元要求非常高，因此也不適合。根據(jù)現(xiàn)場實際工況，選擇激光氧分析儀檢測二氧化硫鼓風機出口煙氣中的氧氣濃度。
通過分析儀系統(tǒng)獲取的氣體濃度數(shù)據(jù)，以4-20mA信號傳輸進入DCS進行監(jiān)控，DCS根據(jù)濃度測量值通過運算，調(diào)節(jié)干燥塔入口稀釋風閥門開度來控制二氧化硫，將氧硫比保持在合理范圍內(nèi)。
河南某工程項目投產(chǎn)后，氣體分析儀系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)運行一年多，氧氣濃度基本保持在12%-15%之間，二氧化硫濃度基本控制在9.4%-9.8%之間。氧硫比保持在1.25左右。技術(shù)人員多次將測量值和化驗值進行比對，誤差非常小，在可接受范圍以內(nèi)。激光氣體分析儀系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度、氧硫比的控制均能滿足轉(zhuǎn)化工序的工藝要求。
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