摘要:在(zài)硫磺回(hui)收的工(gōng)藝裝置(zhi)中,由于(yú)測量特(tè)殊酸🔱性(xìng)氣體的(de)質量流(liú)量較困(kùn)難,提出(chū)了具有(you)可測量(liàng)相🔴對分(fèn)子質量(liang),能夠應(ying)對多組(zǔ)分氣體(ti)并通過(guò)壓力補(bu)償,以及(jí)溫度補(bu)償計算(suan)的氣體(tǐ)超聲波(bō)流量計(jì) 測量方(fāng)案。介紹(shào)了硫磺(huáng)回收工(gōng)藝裝置(zhì)中氣體(ti)流量的(de)特點、氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計原理(li)以及安(an)裝設計(ji)、出現的(de)問題及(jí)技術改(gai)造,爲同(tong)類型裝(zhuang)置提供(gong)參考和(hé)選擇。
　　随(sui)着中國(guó)煉化一(yi)體化項(xiàng)目的快(kuai)速發展(zhǎn)，硫磺回(huí)收裝置(zhi)規模快(kuai)速增大(dà)及套數(shù)不斷增(zeng)多，同時(shí)國家對(duì)化工裝(zhuāng)置📧清潔(jié)🌈生産、環(huan)保排放(fang)的要求(qiú)更加嚴(yán)苛,作🈲爲(wèi)煉化一(yī)體化項(xiang)目配套(tao)環保裝(zhuāng)置,硫🏒磺(huang)回收裝(zhuang)置的重(zhong)要性不(bú)言而喻(yu)。作爲硫(liu)磺🍓回收(shou)裝置主(zhǔ)進料,酸(suan)性氣體(ti)積流量(liang)的測量(liàng)要求穩(wěn)定且精(jīng)度高,關(guān)系到酸(suān)性氣與(yǔ)燃🙇🏻燒空(kong)氣、燃料(liào)氣的🙇‍♀️配(pèi)比控制(zhì),對裝置(zhì)安全穩(wen)定長周(zhou)期運行(hang)至關重(zhong)要。
1硫磺(huáng)回收裝(zhuang)置簡介(jie)
　　16Mt/a煉化一(yi)體化配(pèi)套建設(she)總規模(mó)爲4X0.15Mt/a硫磺(huáng)回收裝(zhuang)置,硫磺(huang)回收裝(zhuang)置配套(tao)尾氣處(chù)理設施(shi)以保證(zhèng)硫回收(shou)率達到(dào)🚩99.99%以上🔴,SO2排(pai)放質量(liang)濃度ρ(SO2)<35mg/m3的(de)要求。
　　硫(liú)磺回收(shou)裝置三(san)級克勞(láo)斯工藝(yì)流程如(rú)圖1所示(shi)。硫磺回(huí)收裝置(zhì)采用三(sān)級常規(guī)克勞斯(si)主燃燒(shao)爐和氨(an)法煙氣(qi)脫硫工(gong)藝,并🈲煙(yān)氣排放(fàng)ρ(SO2)≤35mg/m3的超潔(jie)淨排放(fang)的措☁️施(shī),适應将(jiāng)來更嚴(yan)格的環(huán)保要求(qiú)。
2硫磺回(huí)收裝置(zhi)酸性氣(qì)流量的(de)特點
　　主(zhu)燃燒爐(lu)有三路(lù)酸性氣(qì),分别是(shì)從溶劑(jì)再生及(jí)加氫酸(suān)性水汽(qì)提來的(de)清潔酸(suān)性氣、非(fēi)加氫酸(suān)性水汽(qi)提來的(de)含✍️氨酸(suān)性氣、IGCC裝(zhuang)置(即氣(qi)化裝置(zhì)、淨化裝(zhuang)置、甲烷(wán)化裝置(zhi)及清潔(jié)中心)來(lái)的IGCC酸性(xìng)氣,三路(lù)酸性氣(qi)經分液(yè)罐氣🔞液(ye)分離後(hou),部分清(qing)潔酸性(xìng)氣與IGCC酸(suān)性氣混(hùn)🔴合,經加(jia)熱後再(zai)與含氨(an)酸性氣(qì)混合,進(jin)入主燃(ran)燒爐♊反(fan)應室的(de)主燃燒(shao)器,剩餘(yu)部分的(de)清潔酸(suān)性氣🌈從(cong)主燃燒(shāo)爐中部(bu)進入。與(yu)酸性氣(qi)燃燒反(fǎn)🌐應所需(xū)的燃燒(shao)空氣供(gòng)給量需(xu)根據🔞主(zhǔ)燃燒爐(lu)反應需(xū)氧量通(tong)過比值(zhi)複雜調(diào)節嚴格(gé)控制，經(jing)燃燒将(jiang)酸性氣(qì)中的氨(ān)和烴類(lèi)等有機(jī)物全部(bu)分解,在(zài)燃燒爐(lú)内大部(bu)分H2S進行(hang)高溫克(ke)勞斯反(fǎn)應後轉(zhuan)化爲硫(liu),餘下的(de)H2S中小部(bù)分轉🤟化(huà)爲SO2。

 
1)三路(lu)酸性氣(qi)參考組(zǔ)分見表(biao)1所列,可(kě)見三路(lu)酸性氣(qi)的組分(fèn)差别較(jiào)大,混合(hé)後酸性(xìng)氣組分(fèn)範圍更(geng)大。因🐕此(ci),從組分(fen)角度看(kan),酸性氣(qì)體積流(liu)量測量(liàng)難度大(da),特别是(shi)相對分(fen)子質量(liàng)的測量(liàng)。
 
2)克勞斯(si)反應部(bù)分流程(cheng)(酸性氣(qi)部分)如(rú)圖2所示(shi)，酸性氣(qì)有🚶三☀️路(lu),清潔酸(suan)性氣來(lai)自溶劑(jì)再生裝(zhuāng)置和加(jia)氫汽提(tí)♍裝置,溶(rong)劑再生(sheng)裝置有(yǒu)4套;含氨(an)酸性氣(qi)來自非(fei)🌐加氫汽(qì)提裝置(zhi);IGCC酸性氣(qi)來自煤(mei)氣化淨(jing)化裝置(zhì)，煤氣化(hua)淨化裝(zhuāng)置有2套(tao)。酸性氣(qi)路數較(jiao)多且相(xiang)🏃🏻互獨立(li)，每路酸(suan)性氣裝(zhuāng)置運行(hang)工況直(zhí)接影響(xiǎng)三路酸(suān)性氣的(de)工況,特(tè)别是☎️酸(suān)性氣的(de)流量。從(cong)上遊酸(suān)性氣裝(zhuang)置運行(hang)工況角(jiao)度看,酸(suan)性氣體(ti)積流量(liàng)測量難(nan)度也大(da)。
3)主燃燒(shāo)爐控制(zhì)方案是(shi)前饋-比(bǐ)值-反饋(kui)複雜控(kòng)制,其目(mù)的是控(kòng)🚶制主燃(rán)燒爐燃(rán)燒反應(ying)，控制合(hé)适的爐(lu)膛溫度(dù),并合理(li)配風使(shi)🐉去尾氣(qì)淨化單(dān)元的過(guò)程氣中(zhong)φ(H2S)-2φ(SO2)=0,保證硫(liú)磺回收(shou)單元的(de)最大硫(liú)回收率(lü)。供給主(zhǔ)燃燒室(shi)合适的(de)空氣量(liang)是重要(yào)的，如空(kōng)氣不足(zú)将産生(shēng)過剩H2S;反(fan)之,空氣(qi)過量将(jiāng)使SO2過剩(sheng)。以上兩(liang)種情況(kuang)都将導(dǎo)♍緻主燃(ran)燒爐硫(liu)💯回收減(jian)少,爲了(le)🚶‍♀️避免上(shang)述情形(xing),主配🧡風(feng)通過對(duì)🈲清潔酸(suān)🐆性氣、含(han)氨酸性(xing)氣酸、IGCC酸(suan)性氣和(hé)燃料氣(qì)的體積(ji)流量進(jin)💋行比值(zhí)控制。從(cong)工藝控(kong)制角度(du)看,酸性(xing)氣體積(ji)流量測(ce)量很關(guān)鍵。
 
4）清潔(jie)酸性氣(qi)安全儀(yi)表系統(tǒng)(SIS)聯鎖如(ru)圖3所示(shì),因三路(lù)酸性氣(qi)對💜主燃(rán)燒爐正(zhèng)常運行(háng)是相互(hu)獨立的(de)，同時考(kao)慮🐕到其(qi)中一路(lù)或兩路(lù)酸性氣(qi)突然中(zhōng)斷或體(tǐ)積流量(liàng)降低,防(fang)止酸性(xing)氣倒竄(cuan)回火,三(sān)路㊙️酸性(xing)氣流量(liang)✨低低參(cān)與清潔(jié)酸性氣(qi)SIS聯鎖。綜(zong)上四點(dian)，三路酸(suān)性氣流(liú)量計測(cè)量😄結果(guǒ)的正确(què)性及穩(wěn)定性至(zhì)關重要(yào)。

 
3氣體超(chāo)聲波流(liú)量計在(zai)硫磺回(huí)收裝置(zhi)中的應(yīng)用
　　硫磺(huang)回收裝(zhuāng)置一般(bān)位于煉(lian)油裝置(zhi)的下遊(you),從上遊(yóu)裝置🔞排(pái)放出來(lái)的酸性(xìng)氣體進(jin)人該裝(zhuāng)置。三路(lù)酸性氣(qi)體💁的組(zǔ)分是🆚一(yī)個⭕動态(tai)🌂變化的(de)過程,要(yao)求流量(liàng)計量具(jù)備對氣(qì)體組分(fèn)變化識(shi)别的能(néng)力㊙️,具有(you)大量程(cheng)📐比，且考(kao)慮❓到酸(suan)性氣體(tǐ)的劇毒(du)🔴性,要求(qiú)選擇一(yī)種可以(yǐ)現場密(mì)閉測量(liang)、在線維(wei)護和自(zi)動标定(dìng)的儀表(biao)。
　　以往國(guo)内很多(duo)煉化企(qi)業采用(yòng)傳統的(de)流量測(ce)量，如熱(re)式氣體(tǐ)流量計(jì) 、氣體渦(wo)街流量(liang)計 和氣(qì)體質量(liàng)流量計(jì)等,但在(zài)實際應(ying)用中并(bìng)不能滿(mǎn)足硫磺(huáng)🔞回🌈收🔴裝(zhuāng)置酸性(xing)氣體測(cè)量的要(yào)求,例如(ru):熱式氣(qì)體流量(liang)計響💃應(yīng)慢、被測(cè)量氣體(tǐ)組分變(bian)化大的(de)場所,測(cè)量值會(hui)有🈲較大(da)的變化(hua)而産生(sheng)誤㊙️差;氣(qi)體渦街(jie)流量計(ji)的發生(sheng)體易被(bei)介質污(wu)染,改變(biàn)幾何尺(chǐ)寸之🈲後(hou),對測量(liang)精度造(zao)成很大(dà)🌏影響。因(yin)此，可以(yi)選擇氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計用于(yú)硫磺回(huí)收裝置(zhì)三路酸(suān)性氣體(tǐ)🎯的體積(ji)流量測(ce)量。
4氣體(tǐ)超聲波(bō)流量計(ji)的測量(liang)原理
　　氣(qì)體超聲(sheng)波流量(liang)計測量(liang)原理如(rú)圖4所示(shì)。它是利(lì)用1對超(chao)聲🔴波傳(chuan)👣感器安(an)裝在管(guan)段上下(xià)遊兩側(cè)，傳感器(qi)A和傳感(gǎn)器B相互(hù)發送和(he)接收超(chāo)聲波信(xìn)号,通過(guò)觀測超(chāo)聲波在(zai)介質中(zhōng)的順流(liu)和逆🙇🏻流(liú)傳播的(de)時間差(chà)值來計(jì)算流速(su),從而可(kě)應用流(liú)速來計(ji)算介質(zhì)體積流(liu)量的一(yī)種間接(jie)測量方(fang)法。
 
　　由圖(tu)4可知,1對(duì)超聲波(bō)流量計(ji)傳感器(qì)A和傳感(gǎn)器B分别(bié)安裝🔴在(zai)管段兩(liǎng)側,即順(shun)流傳感(gan)器和逆(ni)流傳感(gǎn)器,并相(xiàng)距-定的(de)距離,管(guan)段♉内徑(jìng)爲d,超聲(sheng)波在介(jie)質中傳(chuan)播路徑(jìng)爲L,介質(zhì)流速ʋ和(hé)L的夾角(jiǎo)爲‼️θ,超聲(sheng)波順流(liu)方向傳(chuán)播時間(jian)tAB和超聲(shēng)波逆✍️流(liu)方向傳(chuan)播時間(jian)tBa,可用公(gōng)式(1)來🌈表(biao)示:
 
　　式中(zhong):c一超聲(shēng)波在非(fēi)流動介(jie)質中的(de)聲速
　　利(li)用tAB和tBA之(zhī)差計算(suan)介質流(liu)速如式(shi)(2)所示:
 
　　由(you)式(2)可見(jiàn):當c和Lcosθ爲(wei)固定常(chang)數時,v和(hé)△t成正比(bǐ),體積流(liú)量qv計算(suan)如式(3)所(suǒ)示:
 
　　以上(shang)即爲測(cè)量所得(de)的流體(ti)流速和(he)體積流(liu)量，在對(duì)流體❗的(de)溫度和(he)壓力測(cè)量值補(bu)償運算(suàn)後得到(dào)正确的(de)流量值(zhí)。
5氣體超(chāo)聲波流(liu)量計的(de)性能和(hé)特點
　　酸(suan)性氣超(chao)聲波流(liú)量計測(cè)量時采(cǎi)用時差(cha)法原理(lǐ),利用超(chāo)聲波信(xìn)🚶号在流(liú)體中的(de)傳播速(sù)度和流(liu)體流動(dòng)速度的(de)疊加和(he)疊減關(guan)系進行(háng)測量。該(gai)型流量(liàng)計能夠(gou)通過去(qù)除各種(zhǒng)無效信(xìn)号、接🏃‍♂️收(shōu)有效信(xin)号,經過(guo)補償後(hòu),較于同(tong)類型産(chǎn)品精度(dù)更高,且(qiě)能識别(bié)不同的(de)流場。通(tong)過修正(zhèng)參數,大(dà)幅👨‍❤️‍👨提高(gao)時間計(ji)算和測(cè)量的精(jīng)度。該型(xíng)流量計(jì)可測量(liàng)相對🙇🏻分(fen)子質量(liàng),能夠應(yīng)對☎️多組(zǔ)分氣體(ti)并正确(què)監測到(dào)氣體變(bian)🔅化，并且(qiě)通過壓(yā)❓力補償(chang)以及溫(wen)度補償(chang)計算出(chu)體積流(liú)量🏃‍♀️,相對(duì)于傳統(tong)的流量(liàng)計，氣體(tǐ)超聲波(bo)流量✏️計(jì)優勢明(míng)顯。
　　該流(liu)量計可(kě)以雙向(xiàng)測量,配(pèi)置1對、2對(duì)、3對或4對(duì)測量探(tan)頭🌈。1對📞探(tàn)頭測🤞量(liang)時，當正(zheng)向流速(su)和反向(xiang)流速爲(wei)0.03~120m/s,正向和(hé)反向流(liú)量測量(liàng)精度均(jun)滿足讀(dú)數的1.5%~3.0%;2對(duì)探頭測(ce)量🥰時，當(dang)正向流(liu)速和反(fǎn)向流速(su)爲0.03~120m/s,正向(xiang)和反身(shen)流量測(ce)量精度(du)均👌滿足(zú)讀數🙇🏻的(de)1.5%~2.0%。3對探頭(tóu)測量時(shí),當💘正向(xiàng)流速🚶和(hé)反向流(liú)速爲0.03~120m/s,正(zhèng)向和反(fan)向流量(liang)測量精(jīng)度均滿(man)足⛹🏻‍♀️讀數(shù)的1.0%~1.5%。4對探(tan)頭測量(liang)時，當正(zhèng)向流速(sù)和反向(xiàng)流速爲(wei)🌏0.03~120m/s時,正向(xiang)和反向(xiàng)流🆚量測(ce)量🔱精度(dù)均滿足(zu)讀數的(de)0.5%~1.5%。
　　綜上所(suo)述，該型(xing)流量計(ji)滿足測(cè)量大量(liàng)程比、腐(fǔ)蝕性有(you)毒氣體(tǐ)流量的(de)要求。
6超(chāo)聲波流(liu)量計在(zài)硫磺回(hui)收裝置(zhi)上的安(an)裝設計(jì)
　　該型流(liu)量計包(bao)括1對傳(chuán)感器前(qian)置放大(dà)器和變(biàn)送器,流(liu)量計采(cǎi)用偏置(zhì)垂直90°安(an)裝,傳感(gǎn)器插入(rù)到預先(xiān)安✍️裝好(hao)的便于(yu)在線插(chā)拔的球(qiú)閥中。球(qiu)閥主要(yao)結構由(you)連接支(zhi)🚶‍♀️管、球閥(fa)主體、在(zai)線插拔(ba)附件組(zu)成,該設(shè)計實現(xiàn)了不停(tíng)👉産情況(kuang)下在線(xiàn)維護🌈裝(zhuāng)卸。變送(sòng)器和傳(chuan)感器連(lián)接線纜(lǎn)長度最(zuì)大可以(yi)達到300m,适(shi)用于任(ren)何特殊(shū)現場狀(zhuàng)況。
7出現(xian)問題及(jí)技術改(gǎi)造
　　該超(chāo)聲波流(liu)量計自(zì)安裝投(tou)用以來(lái),陸續出(chū)現了以(yi)下問題(ti):
1)施工單(dan)位安裝(zhuang)出現了(le)部分探(tan)頭的軸(zhóu)心不對(duì)中的問(wen)題,造成(cheng)📐調🏃‍♀️試時(shi)接收端(duan)探頭信(xìn)号強度(du)不夠。在(zài)供應商(shang)技術🐪人(rén)員現場(chang)指導下(xià),均已解(jiě)決。
2)流量(liàng)計供電(dian)電壓的(de)變更,由(you)220V(AC)改爲24V(DC)。在(zai)技術的(de)幫助下(xià),均已解(jie)決。
3)流量(liang)溫度、壓(yā)力補償(chang)實現方(fāng)式的變(bian)動。起初(chū)考慮通(tong)過DCS軟件(jiàn)組👉态,對(dui)溫度、壓(yā)力進行(hang)補償,實(shí)現DCS配風(fēng)調節控(kong)制功能(neng)🌈，溫　　信🈚号(hao)進DCS,壓力(lì)信号進(jin)SIS(通過通(tōng)信至DCS),SIS又(you)設.置了(le)酸性氣(qì)流量聯(lián)鎖,但無(wu)法🏃實現(xian)溫✂️度、壓(ya)力補償(cháng)。爲了避(bì)免兩系(xi)統酸性(xing)氣流量(liang)示值出(chu)現差别(bie)對工藝(yi)操作的(de)影🥰響，後(hòu)改爲現(xian)場流量(liàng)計側🏃‍♀️溫(wen)度壓力(li)補😍償。
4)因(yin)各路酸(suan)性氣裝(zhuang)置開工(gōng)時序有(you)差異或(huo)工藝介(jiè)質帶有(you)油垢👣等(děng)情況,出(chū)現了單(dān)路酸性(xing)氣裝置(zhi)工況突(tū)變導緻(zhì)流量計(jì)示值🌐驟(zhou)降,但酸(suan)性氣壓(yā)力未降(jiàng)低，從而(ér)觸發酸(suan)性氣聯(lián)鎖。
　　探讨(tǎo)了清潔(jié)酸性氣(qì)在三路(lù)酸性氣(qi)中屬于(yú)主物料(liao)🔞，針對清(qīng)潔酸♍性(xing)氣管線(xiàn)，開展了(le)“清潔酸(suan)性氣流(liú)量低低(di)與清潔(jie)酸性氣(qi)壓差“二(èr)☎️取二,觸(chù)發清潔(jié)酸性氣(qi)聯鎖”技(jì)術📞改造(zao)。清潔酸(suān)性氣壓(ya)差,即清(qing)潔酸性(xing)氣壓力(li)-主燃燒(shāo)爐㊙️入口(kou)空氣壓(yā)力,2個壓(yā)力點信(xin)号進SIS,在(zai)SIS中作😍差(chà)值運算(suàn)。在清潔(jie)酸性氣(qì)單法蘭(lán)壓力✔️變(biàn)送器取(qǔ)壓處,加(jiā)Y型三通(tong)、再🌈增加(jia)1個清潔(jié)酸性氣(qi)單法蘭(lán)壓力檢(jian)🙇‍♀️測點。兩(liang)路🍉壓力(li)信🥰号,一(yi)路🍉去現(xiàn)場流🚶量(liang)計側作(zuo)溫壓補(bu)償，一路(lù)去sIS參與(yu)聯鎖。
8結(jie)束語
　　作(zuo)爲硫磺(huáng)回收裝(zhuāng)置主進(jìn)料，酸性(xìng)氣超聲(sheng)波流量(liang)計的測(cè)量要求(qiú)穩定且(qie)精度高(gao),關系到(dào)酸性氣(qi)與燃燒(shāo)空氣、燃(rán)料氣的(de)配比控(kong)制，對裝(zhuang)置安全(quan)穩定長(zhǎng)周期運(yùn)行至關(guān)重要。通(tōng)過該🍓項(xiàng)目氣體(ti)超聲波(bo)流量計(ji)的實踐(jiàn),特别是(shì)一系列(liè)的技術(shu)改進，對(duì)氣體超(chāo)聲波流(liu)量計在(zai)硫磺回(huí)收裝置(zhì)的應用(yong)有借鑒(jian)意義。在(zai)氣體超(chao)聲波流(liú)量♉計發(fā)展方面(mian),如國内(nèi)供應商(shāng)能結合(hé)項目實(shí)踐不斷(duàn)優化方(fāng)案設😍計(ji)和改進(jin)産品，将(jiang)有利于(yú)提🛀升國(guó)内産品(pin)的競争(zhēng)力。

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