尾气分析仪在硫磺回收装置中的应用

郑 忠 云
(四川.江油.川西北气矿天然气净化厂技术室 621709)
摘 要：BRM-942-TGX分析仪在其结构、设计的优越性，解决了克劳斯硫磺回收装置中快速、平稳、准确的过程控制要求。为我厂的尾气排放达标起到积极的作用，无论从经济角度还是社会效益均作出了巨大贡献。
关键词：BRM-942-TGX分析仪 硫磺回收装置 风气比 过程控制
一、概述
在硫磺回收装置中，空气量与酸气量之比称为风气比。在燃烧炉中由于复杂的化学反应，包括H2S的少量裂解，使总包的风气比略低于化学计算的要求。在转化器内，H2S和SO2则是按物质的量比2/1反应的。因此，风气比应保证尾气中H2S/ SO2比在2左右。对于装置后衔接有低温克劳斯尾气处理装置的情况而言，严格控制风气比则更是一个致命的问题。当风量相差5%时，硫回收率将由99%降至95%。为此，我厂于2002年引进BRM-942-TG尾气分析仪，这是我国首次引进该型号产品。它是专门用于对尾气中H2S和SO2等气体的浓度检测。根据《工业自动化仪表工程施工和验收规范——GBJ93-86》、《BRM-942-TGX Operating Manual》中的有关规定：为了保证正确的分析结果，分析的取源部件的安装位置应选在压力稳定、灵敏能反映真实成份且应安在水平管线上，具有代表性的被分析介质的地方。在系统安装中，根据我厂安装的具体情况对分析仪的安装位置予以确定。
二、BRM-942-TGX尾气分析仪的性能分析
1、分析仪使用高稳定性能Hamamatsu(滨松重氢灯)Deuterium灯。光谱仪具有2048CCD光束，能够提供从200nm至300nm范围内整个光谱的分析。能够对多达320个波长进行分析，包括除硫族光谱外的几百种波长如暗电流、散射光等，进行准确的补偿（这种暗电流、散射光等将会产生干扰误差）。因而具有很高的精确度。
　2、分析仪将硬件和所有系统电子器件与热腐蚀性采样单元区域隔离以确保系统长寿命和高稳定性，且系统利用光纤电缆来传输光至整个系统。提高测量的精度同时也为系统的维护降低了难度。
3、分析仪采样直接与工艺管线匹配，特殊的采样管能够从采样气中去除硫蒸气，而仍在工艺管线中，这样无需将样气移出工艺管线，从而不会造成进一步维护、安全以及堵塞问题。
4、系统使用蒸汽（0.345MPa）加热蒸汽夹套喷嘴，取样管从中通过。利用（1.0 MPa）蒸汽用于整个取样箱的加热。取样单元箱同时也具备3个电加热器，这一“额外”的蒸汽加热使得取样箱能够很快地被加热（1小时内）到所需的温度即系统在蒸汽不稳定或不适合保持温度，分析仪随即自动启动电加热器，这样能够有效的对尾气除湿。蒸汽质量和稳定性与测量的结果毫无关系，同时提高了分析仪的分析精度和紫外灯的寿命，更加有效的消除系统的堵塞问题。
5、分析仪配有一个系统温度控制系统，该系统使用一个“0”（零）维护Vetex冷却器，这使系统在任何天气环境下工作无需进一步控制温度的棚室（即分析小屋）。
6、分析仪使用工业Xycom计算机进行分析计算。为用户提供了良好的操作界面使其便于观察分析结果，状态和进行常规维护。另外，配有一套National Instrument SCXI系统，该系统具有一个微计算机用于低层系统控制和信号处理。经一年的使用系统具有良好的稳定性，故障率为零。
三、控制方案
把H2S、SO2、Sigma s/cos Conc浓度和状态报警以及空气需求量等信号上传至上位机，便于观察和维护。其中空气需求量信号用于微调控制。
空气需求量信号:
Air Demand=F×([H2S]-ROP[SO2])
F=plant specific gain factor
[H2S]=concentration of H2S
[SO2]= concentration of SO2
ROP=operating ratio(typically 2)
空气需求量信号上传至上位机经过采样控制预处理对信号进行预估判断后，与10%空气量信号进行串级控制10%空气流量调节阀，以达到对酸空配比起到微调的作用。通过一年的运行，控制平稳，完全满足系统的控制要求。
四、投运情况
系统于2002年9月安装、调试、投运一次成功且平稳、安全、准确运行至今。下面我们对其在投运前后我厂排放尾气中H2S和SO2浓度作如下比较：


通过以上近一周的对比，H2S平均浓度降低了0.39ppm而SO2浓度降低了0.37ppm。有效的降低硫的排放量，提高我厂的硫磺回收率。使我厂尾气排放达到《大气污染物综合排放标准》。
五、措施改进
BRM-942-TGX尾气分析仪具有防爆、防水性能，但是在我们实际安装过程中，对其安装防雨棚以保护部件免受雨、雷和太阳直射等。特别减少太阳和雨水对Xycom计算机显示器的损坏以及对系统维护带来方便。在“Prob Access Vent Side Connection”和“Access Sample Side Connection”两处引入蒸汽，在系统正常期间关闭两处阀门。当样品室和样品取样管道发生堵塞，打开阀门对其进行反吹，降低了维护的强度。
六、结论
由以上分析可知，BRM-942-TGX分析仪在其结构、设计的优越性为解决了克劳斯硫磺回收装置中快速、平稳、准确的过程控制要求。为我厂的尾气排放达标起到积极的作用，，无论从经济角度还是社会效益均作出了巨大贡献。
参考文献：
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 .

作者简介：
郑忠云，男，1975年2月，在读四川大学控制工程硕士
(2004-9-16 10:52:09)