SO₂氣體濃度分析儀在銅冶煉廠的應(yīng)用

楊倩

摘? 要：通過對SO2氣體濃度分析儀的組成原理、分析流程、標(biāo)定、操作運用及其故障處理過程進行具體的闡述，讓我們對其有了一定的了解認(rèn)識，而為日后維護檢修提供一定的幫助。在我們垣曲冶煉廠的底吹、轉(zhuǎn)爐、硫酸車間都有應(yīng)用到SO2分析儀，通過對該廠分析儀系統(tǒng)化的描述和分析后，就可以大體地了解其基本概況和思路，進而提升氣體濃度的精確度。

關(guān)鍵詞：SO2分析儀? 組成原理? 故障處理

中圖分類號：TH89 ? ?文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（c）-0052-02

1? SO2分析儀系統(tǒng)的組成原理

該系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：樣氣取樣裝置、樣氣管道吹掃裝置、樣氣傳輸裝置、樣氣冷凝裝置、冷凝物排放裝置、分析儀器等。

系統(tǒng)中取樣探頭的類型為PP1170探頭組件，此探頭過濾器為雙層復(fù)合式結(jié)構(gòu)，過濾精度：0.3μm，過濾能力 ≤2000g/Nm3，過濾純度：99.6%，適應(yīng)溫度≤700℃，其取樣探頭過濾精度很高。

取樣探頭吹掃是采用目前國際上先進的內(nèi)、外脈沖式振動吹掃技術(shù)，整個吹裝置（帶反吹柜）靠近取樣探頭現(xiàn)場安裝。內(nèi)裝：（1）壓縮氮氣過濾器，用以除去壓縮氮氣中的油、水、粉塵;（2）壓縮氮氣儲氣罐，用以確保反吹時有足夠的壓力和流量，反吹效果極好;（3）壓縮氮氣分配單元，完成對取樣探頭的內(nèi)、外脈沖式振動吹掃，確保不堵塞;（4）反吹氣壓力低報警壓力表，并輸出報警信號。反吹管道與取樣管道完全獨立，以便于安裝與維護。反吹氣源采用壓縮氮氣（無油、無水、無塵），氣源壓力為0.4～0.6MPa。整套反吹裝置都裝在一臺反吹柜內(nèi)，反吹柜可安裝在室外，且盡量靠近取樣探頭，與取樣探頭的距離最好不超過5m。

2? SO2分析儀系統(tǒng)的調(diào)試及分析過程

2.1 SO2分析儀系統(tǒng)的調(diào)試

吹掃氣源用壓縮空氣（氮氣）主要用于探頭過濾器的自動吹掃清洗，和某些特殊部件的清洗保護。過程中提供的壓縮空氣（氮氣）壓力不得小于0.4MPa，流量不低于10m3/h，壓縮空氣（氮氣）中不得含有水分和油污。

分析儀器柜準(zhǔn)備：依次閉合以下電源開關(guān)：總電源、電加熱取樣管電源、探頭加熱器電源、冷凝器電源、分析儀器電源。

設(shè)備的預(yù)熱：分析系統(tǒng)內(nèi)的電器設(shè)備需要一定的預(yù)熱時間，根據(jù)設(shè)備的不同、環(huán)境溫度的不同預(yù)熱時間也不盡相同。在室溫25℃時，冷凝器需預(yù)熱約30min，若低于25℃時，分析儀器需預(yù)熱約90min。

分析儀器的調(diào)試：分析儀器在預(yù)熱后，需要對其進行標(biāo)定。首先把氣瓶減壓器螺桿旋開，然后把氣瓶總閥完全打開，最后慢慢旋緊減壓器螺桿，將標(biāo)氣接在“樣氣入口”上。分析儀內(nèi)部裝有壓力傳感器，最大承受壓力為0.3MPa，所以必須使輸出壓力小于0.3MPa，保證氣樣流量在60L/h，此時方可對分析儀器進行校準(zhǔn)操作。標(biāo)定時，需將系統(tǒng)內(nèi)部五通切換閥放在“校正”位置上，通上標(biāo)準(zhǔn)氣體，進行標(biāo)定。根據(jù)分析儀量程的不同，我們要選用不同的標(biāo)氣。標(biāo)定完畢后應(yīng)及時把標(biāo)準(zhǔn)氣氣瓶總閥關(guān)閉，防止標(biāo)準(zhǔn)氣的泄漏，造成不必要的浪費。

系統(tǒng)的工作模式：分析系統(tǒng)有兩個工作模式，分別為待機/維護模式、運行模式。運行模式又分為手動和自動兩種模式。系統(tǒng)通電后，設(shè)備在自檢完后自動進入待機/維護模式。進入此模式意味著系統(tǒng)可以立刻投入使用（必須手動切換到運行模式），或者存在嚴(yán)重故障（系統(tǒng)報警指示燈會亮）。系統(tǒng)進入待機/維護模式有以下幾種情況：在第一次通電;人為通過關(guān)閉“啟動”按鈕;系統(tǒng)濕度報警在采樣狀態(tài)下;延時15s后仍然出現(xiàn)樣氣流量低于10L/h 分析儀器出現(xiàn)嚴(yán)重故障報警;壓縮空氣（氮氣）氣壓低于0.4MPa報警 ;冷凝器出現(xiàn)嚴(yán)重故障。

2.2 SO2分析儀系統(tǒng)的分析過程

系統(tǒng)在正常供電且無嚴(yán)重故障時，手動閉合“啟動”按鈕，系統(tǒng)將進入自動模式。當(dāng)系統(tǒng)處于采樣分析狀態(tài)時，在PLC啟動下，系統(tǒng)會自動采樣，采樣結(jié)束后，反吹開始工作，系統(tǒng)每隔一定的時間自動排水，并輸出采樣無源觸點，被測氣體在抽氣泵的作用下進入分析系統(tǒng)，首先經(jīng)過探頭過濾器進行一級過濾，然后通過取樣電磁閥進入預(yù)處理系統(tǒng)，再然后在冷凝器中除水進行干燥處理，最后通過三通切換閥（三通切換閥處于采樣位置）和報警模式過濾器，經(jīng)膜式過濾器精細(xì)過濾后，在浮子流量計的調(diào)解下進入分析儀器進行分析。系統(tǒng)中的冷凝水可以通過蠕動泵，以手動或自動的方式排出分析柜。

在運行模式下，我們可以通過手動觸發(fā)開關(guān)（啟停F1、反吹F2、采樣F3、排水F4）來改變當(dāng)前的程序運行邏輯，即手動模式。

3? SO2分析儀系統(tǒng)的故障分析及處理

該廠共有5套PS7000系列過程分析成套系統(tǒng)，分別于底吹爐高溫風(fēng)機出口一套，轉(zhuǎn)爐高溫風(fēng)機出口兩套，硫酸風(fēng)機入口一套，尾氣脫硫系統(tǒng)入口一套。操作人員需要通過觀察其變化趨勢，來及時調(diào)節(jié)風(fēng)機導(dǎo)葉的開度，保證二氧化硫濃度維持穩(wěn)定，并且及時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化工序的冷激閥，使轉(zhuǎn)化器的溫度在控制指標(biāo)內(nèi)，為硫酸的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供條件。自從2014年3月份這5套設(shè)備投入使用之后，系統(tǒng)就頻繁發(fā)生故障，經(jīng)常造成無法使用，使得工作人員不能準(zhǔn)確操作，影響硫酸車間效率，究其原因，大致分為以下幾方面。

（1）系統(tǒng)設(shè)計及工藝狀況：系統(tǒng)設(shè)計時考慮的不夠全面，造成無法避免的系統(tǒng)性故障，從而使整個系統(tǒng)無法正常工作。例如，尾氣脫硫系統(tǒng)入口的一套設(shè)備，SO2分析儀的量程設(shè)計是0～800ppm，但實際上早已超出許多，經(jīng)常出現(xiàn)爆表情況，這樣長期性的超量程就大大縮短SO2分析儀的使用壽命，這樣的情況下必須更換分析儀器。5套分析儀系統(tǒng)在使用時，由于反吹電磁閥設(shè)計選的型號小，導(dǎo)致反吹氣路經(jīng)常不通，在采樣之后無法對探頭進行吹掃，探頭堵塞無樣氣進入，無流量，故障報警，這時就需拆下探頭清洗過濾器或更換，更換電磁閥。

（2）樣氣預(yù)處理系統(tǒng)：樣氣氣路上的部件發(fā)生阻塞或泄漏現(xiàn)象，導(dǎo)致SO2濃度偏低。從煙氣進入取樣探頭開始，一直到分析儀氣室之前這段都屬于樣氣預(yù)處理系統(tǒng)。各個元件之間以及取樣管線上的任何一個小小的堵塞泄露都會造成測出來的值不準(zhǔn)確。例如，底吹爐高溫風(fēng)機出口的一套設(shè)備在起初安裝時，由于現(xiàn)場安裝人員的過失，將取樣管道交叉疊放，導(dǎo)致SO2濃度一直偏低，最終重新更換新管路，整個系統(tǒng)才能正常使用。取樣探頭使用時間過長導(dǎo)致酸泥堵塞，蠕動泵工作效率低，冷凝器內(nèi)凝液無法正常排出，導(dǎo)致系統(tǒng)里有水蒸汽，采樣電磁閥使用時間長導(dǎo)致堵塞;抽氣泵不能正常工作產(chǎn)生負(fù)壓或負(fù)壓不夠，等等;各組件之間的氣密性不佳都會造成SO2濃度一直偏低，從而影響工作人員做出正確的判斷，導(dǎo)致效率降低。所以模式過濾每月需更換一次，定期檢查柜內(nèi)有無漏氣現(xiàn)象，氣路是否有堵塞現(xiàn)象;檢查反吹柜、儀表柜內(nèi)樣氣管道線是否有異物;檢查抽氣泵能否正常工作都是解決此類問題的方法。

（3）SO2分析儀自身的問題：使用一段時間零點、量程會漂移，這就需要經(jīng)常標(biāo)定樣氣流量保持在60L/h，以保證SO2濃度值穩(wěn)定。

4? 結(jié)語

SO2分析儀作為該廠重要的工藝檢測儀表，其運行情況直接關(guān)系著生產(chǎn)能否正常運行。為了避免系統(tǒng)故障頻繁發(fā)生，我們必須加強日常巡檢，制定有效的維護措施，提高維護人員的責(zé)任心和維修水平，保證系統(tǒng)安全、可靠、準(zhǔn)確的運行，以提高我廠生產(chǎn)效率。

參考文獻

[1] 莊焰.電能分析儀在特種鋼鐵冶煉廠的應(yīng)用[J].電氣時代，2008（3）：88-89.

[2] 吳文祥.濕法銅冶煉廠自動化系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計與研究，2018，39（3）：46-48.

[3] 陳建華.銅火法冶煉廠安全設(shè)施設(shè)計研究[J].世界有色金屬，2017（12）：12-13.