激光测氧气体分析仪在硫酸装置的应用

   0　引　言

    硫酸装置焚硫系统是将硫磺和H₂S焚烧转化成SO₂烟气,其转换率的高低决定了硫酸的产量、 质量和生产过程中的物耗指标。通过对烟气混合气体中的氧体积分数进行实时测量换算成转化率调整入炉的喷磺量和空气量达到最佳的燃烧效果。氧体积分数指标非 常直观地反映了焚烧炉的燃烧状况,对生产调优起着关键的指导意义,所以混合烟气中氧体积分数是一项非常重要的工艺指标。该装置原设计的氧体积分数测量系统 是由采样管道加预处理和哑铃球氧表组成如图1所示。

    工作过程:采集的样气进预处理系统后经过洗涤罐洗涤,去除样气中的杂质,洗涤后的样气含有水汽,进排液器进行一级水汽分离,去除部分水汽的样气再进旋 风冷却器冷却,进一步冷却干燥进二级排液器水汽分离,样气再进硅胶干燥器充分干燥,经膜塑过滤器过滤后进入分析仪分析测量。上述分析可以看出这是一套很完 善的氧体积分数测量分析仪系统。但是,由于H2SO4制酸工艺的复杂和特殊性,实际使用过程中存在各种缺陷,导致仪表无法正常运行,情况如下:

    a)取样阀门和管道容易堵塞。取样口阀门安装在烟气管道的顶部,H2S燃烧后的水分和未充分燃烧的硫磺形成了一种稀泥状的酸泥,将取样阀门和管道堵满。

    b)设备腐蚀损坏。酸性样气对预处理系统腐蚀大,一级排液器受潮湿的酸性样气腐蚀经常损坏。

    c)测量误差大。样气经洗涤罐洗涤后,带走了易溶于水的气体,改变了样气部分组分导致测量误差。

    d)环境污染。洗涤罐、排液器、分析仪尾气均露天排放,造成环境污染,有时看到分析仪表柜旁边总是青烟缭绕。

    e)系统响应时间较长。这是采样预处理系统的通病。

    为了克服以上缺陷,用户选用了国际上近几年开发出来的基于可调谐半导体激光吸收光谱(DLAS)气体分析仪,响应速度快且预处理装置非常简单。

    1　激光测氧气体分析仪的原理及性能

    激光原位氧气分析仪的基本测量原理^[1-2]如图2所示: LGA-4100半导体激光气体分析仪由激光发射模块发出激光束穿过被测烟道,被安装在直径方向上的光电传感模块中的探测器吸收,分析控制模块对获得的测 量信号进行数据采集和分析,得到被测气体的浓度。在扫描激光波长时,由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化,且此变化仅仅是来自激光器与光电传感模 块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的衰减与探测光程之间的被测气体体积分数成正比。因此,通过测量激光强度的衰减就可以分析获得被测气 体的浓度。