SO₂氣體濃度分析儀在銅冶煉廠的應用

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、轉爐、硫酸車間都有應用到SO2分析儀，通過對該廠分析儀系統化的描述和分析后，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。

關鍵詞：SO2分析儀? 組成原理? 故障處理

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

1? SO2分析儀系統的組成原理

該系統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。

系統中取樣探頭的類型為PP1170探頭組件，此探頭過濾器為雙層復合式結構，過濾精度：0.3μm，過濾能力 ≤2000g/Nm3，過濾純度：99.6%，適應溫度≤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、外脈沖式振動吹掃技術，整個吹裝置（帶反吹柜）靠近取樣探頭現場安裝。內裝：（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、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，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分析儀系統的調試及分析過程

2.1 SO2分析儀系統的調試

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。

分析儀器柜準備：依次閉合以下電源開關：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。

設備的預熱：分析系統內的電器設備需要一定的預熱時間，根據設備的不同、環境溫度的不同預熱時間也不盡相同。在室溫25℃時，冷凝器需預熱約30min，若低于25℃時，分析儀器需預熱約90min。

分析儀器的調試：分析儀器在預熱后，需要對其進行標定。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，將標氣接在“樣氣入口”上。分析儀內部裝有壓力傳感器，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操作。標定時，需將系統內部五通切換閥放在“校正”位置上，通上標準氣體，進行標定。根據分析儀量程的不同，我們要選用不同的標氣。標定完畢后應及時把標準氣氣瓶總閥關閉，防止標準氣的泄漏，造成不必要的浪費。

系統的工作模式：分析系統有兩個工作模式，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。系統通電后，設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可以立刻投入使用（必須手動切換到運行模式），或者存在嚴重故障（系統報警指示燈會亮）。系統進入待機/維護模式有以下幾種情況：在第一次通電;人為通過關閉“啟動”按鈕;系統濕度報警在采樣狀態下;延時15s后仍然出現樣氣流量低于10L/h 分析儀器出現嚴重故障報警;壓縮空氣（氮氣）氣壓低于0.4MPa報警 ;冷凝器出現嚴重故障。

2.2 SO2分析儀系統的分析過程

系統在正常供電且無嚴重故障時，手動閉合“啟動”按鈕，系統將進入自動模式。當系統處于采樣分析狀態時，在PLC啟動下，系統會自動采樣，采樣結束后，反吹開始工作，系統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，首先經過探頭過濾器進行一級過濾，然后通過取樣電磁閥進入預處理系統，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，經膜式過濾器精細過濾后，在浮子流量計的調解下進入分析儀器進行分析。系統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開關（啟停F1、反吹F2、采樣F3、排水F4）來改變當前的程序運行邏輯，即手動模式。

3? SO2分析儀系統的故障分析及處理

該廠共有5套PS7000系列過程分析成套系統，分別于底吹爐高溫風機出口一套，轉爐高溫風機出口兩套，硫酸風機入口一套，尾氣脫硫系統入口一套。操作人員需要通過觀察其變化趨勢，來及時調節風機導葉的開度，保證二氧化硫濃度維持穩定，并且及時調節轉化工序的冷激閥，使轉化器的溫度在控制指標內，為硫酸的持續穩定生產提供條件。自從2014年3月份這5套設備投入使用之后，系統就頻繁發生故障，經常造成無法使用，使得工作人員不能準確操作，影響硫酸車間效率，究其原因，大致分為以下幾方面。

（1）系統設計及工藝狀況：系統設計時考慮的不夠全面，造成無法避免的系統性故障，從而使整個系統無法正常工作。例如，尾氣脫硫系統入口的一套設備，SO2分析儀的量程設計是0～800ppm，但實際上早已超出許多，經常出現爆表情況，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套分析儀系統在使用時，由于反吹電磁閥設計選的型號小，導致反吹氣路經常不通，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）樣氣預處理系統：樣氣氣路上的部件發生阻塞或泄漏現象，導致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處理系統。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確。例如，底吹爐高溫風機出口的一套設備在起初安裝時，由于現場安裝人員的過失，將取樣管道交叉疊放，導致SO2濃度一直偏低，最終重新更換新管路，整個系統才能正常使用。取樣探頭使用時間過長導致酸泥堵塞，蠕動泵工作效率低，冷凝器內凝液無法正常排出，導致系統里有水蒸汽，采樣電磁閥使用時間長導致堵塞;抽氣泵不能正常工作產生負壓或負壓不夠，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，導致效率降低。所以模式過濾每月需更換一次，定期檢查柜內有無漏氣現象，氣路是否有堵塞現象;檢查反吹柜、儀表柜內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，這就需要經常標定樣氣流量保持在60L/h，以保證SO2濃度值穩定。

4? 結語

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

參考文獻

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