摘要：簡要介(jie)紹硫磺回收(shou)裝置反應燃(rán)燒系統的基(jī)本工藝原理(li),重點對多孔(kong)平衡流量計(jì) 結構、特點和(he)工作原理進(jin)行系統性闡(chan)述,并針對硫(liú)磺裝置含氨(ān)酸性氣流量(liang)特點提出了(le)針對性的處(chu)理措施。長期(qī)穩定運行結(jié)🔱果表明,平衡(héng)流量計穩定(dìng)準确測量性(xing)能👉在提高硫(liú)磺回收硫産(chǎn)率的同時,爲(wei)滿足超清⛱️潔(jie)排放的苛刻(ke)要求奠定了(le)堅實基礎,對(duì)📐實際生産具(jù)有一定的指(zhǐ)導作用。
0 引言(yan)
　　近年來,随着(zhe)人們對環保(bǎo)要求的日益(yì)提高,,同時國(guo)🈲家也制定了(le)更爲嚴格的(de)《GB31570-2015石油煉制工(gong)業污染物排(pai)放标準》,該标(biāo)準🐪規定了作(zuò)爲人口密集(jí)區域的硫磺(huang)回收裝置的(de)SO2排放值必🚶‍♀️須(xū)控制不大于(yu)💯100mg/m3,硫磺回收裝(zhuāng)💚置也由原先(xian)相對粗✍️放性(xìng)操作轉變爲(wèi)精細化調節(jiē)。因此,隻有采(cai)用更爲合理(li)🐅成熟的工藝(yì),确保設備運(yùn)✍️行正常,才能(neng)在滿足新的(de)環保排放要(yao)求的同時,最(zuì)大限度地🏃‍♀️保(bao)證硫回收率(lü)。作爲硫磺回(hui)收裝置來說(shuo),酸性氣流量(liàng)測量的😘準确(que)性至關重要(yao),它直接關系(xì)到整個裝置(zhì)硫磺的轉💋化(hua)效率以及後(hòu)路尾氣達标(biao)排放。因此,測(ce)量酸♌性氣流(liú)量的儀表應(yīng)具備較高的(de)可靠性、穩定(ding)性和測量精(jīng)度。而傳統的(de) 差壓流量計(jì) 以 孔闆流量(liàng)計 和 楔形流(liú)量計 爲主流(liu)的測量儀表(biǎo),由于其結構(gou)簡單、安裝技(jì)術成熟以及(jí)技術📱性能穩(wen)定可靠,是目(mù)前國内測量(liàng)流量✨選用差(cha)壓🚶‍♀️式流⛹🏻‍♀️量計(ji)的儀表設備(bei)。但是,傳統式(shì)差壓流量計(jì)也有其固有(you)的技術缺陷(xiàn)：對儀表安裝(zhuang)位置的前後(hòu)直✏️管段有嚴(yan)格要求,至少(shǎo)要保證前10D～15D,後(hou)5D～10D（D爲儀表設備(bei)安裝的管道(dào)直徑🔴）,儀表測(cè)量的精度比(bi)較低,永久壓(yā)力損失大和(hé)量程比太窄(zhai)[1]。由于裝置現(xian)場各種因素(su),一般來講直(zhí)管段都難以(yi)滿足要求,矛(máo)盾更🔞加突出(chū)的就是在大(da)管徑的管道(dào)上安裝🥰此類(lei)儀表設備。由(yóu)于硫磺裝置(zhì)現場空間的(de)局限性,造成(chéng)原來🌈直管段(duàn)無法滿足要(yao)求,進而引起(qǐ)儀表測量的(de)穩定㊙️性和準(zhun)确性♉不高,從(cong)而造成裝置(zhì)的硫磺轉化(huà)效率不理想(xiang),甚至有時候(hou)造成環保排(pai)放超标情況(kuang)。因此✉️,涉及的(de)硫🐅磺裝置酸(suān)性氣流量計(jì)更新就是根(gēn)據現場前後(hou)直管段限制(zhi)和流量計測(ce)量本體的安(ān)全性要求選(xuan)取了新型的(de)差壓流量測(cè)量儀表即多(duo)孔平衡流量(liang)計,從目前使(shi)用情況來看(kan),多孔平🏃🏻衡流(liú)量計♈徹底解(jie)決了🎯酸性氣(qì)流量特别是(shì)含氨酸性氣(qi)的測🚶‍♀️量問題(ti),爲裝置的平(ping)♈穩生産和環(huán)保達标排放(fang)提供有力的(de)技術支撐。
1 硫(liu)磺回收裝置(zhi)反應燃燒系(xi)統工藝原理(li)
　　硫磺回收裝(zhuang)置的作用就(jiu)是對煉油過(guò)程中産生的(de)含有H2S的酸性(xing)氣（清潔酸性(xing)氣、含氨酸性(xing)氣）,采用适當(dang)☔的工🌈藝方法(fǎ)回收硫磺,實(shi)現清潔生産(chǎn),達到化害爲(wei)利,變廢爲寶(bǎo),降㊙️低污染,保(bao)護環境的目(mu)的,并同時滿(mǎn)足産品質量(liàng)要求,降🐉低腐(fu)蝕,實現裝置(zhì)長周期安全(quan)生産等諸多(duo)方面要求[2]。國(guo)🏒内大多數硫(liu)磺回收采用(yòng)常規克勞斯(si)工藝,常規克(kè)勞斯硫磺回(hui)收工藝是由(yóu)一個熱反✨應(ying)段和若幹個(gè)催化反應段(duàn)組成。即含H2S的(de)酸性氣在反(fan)應燃燒🈲爐内(nèi)用空氣進行(háng)不完全燃燒(shāo),嚴格控制風(fēng)量,使H2S燃燒後(hòu)生成的SO2量滿(man)足H2S/SO2分子比等(deng)💋于或接近2,H2S和(he)SO2在高溫下反(fan)應生成元素(su)硫,生成的元(yuán)素硫經冷凝(ning)分離,達到回(hui)收的目的。
主(zhǔ)要工藝反應(yīng)方程：
H2S +3/2O2→SO2 + H2O?? （1）
2H2S +SO2→3/2S2 + 2H2O （2）
2NH3 + 3/2O2→ 3H2O + N2 （3）
硫磺回(hui)收酸性氣反(fǎn)應燃燒爐的(de)工藝流程如(ru)圖1所🔴示。

2　多孔(kǒng)平衡流量計(ji)原理及技術(shù)特點
　　多孔平(ping)衡流量計采(cai)用了國際先(xian)進的對稱多(duō)孔結構設計(ji),是👌目前先進(jin)的差壓式流(liu)量計。多孔平(píng)衡流量計除(chú)具有标🐅準節(jiē)流裝置簡單(dān)、可靠、安全、适(shi)用面☔廣等優(yōu)🐪點之外,還具(jù)有精度高、直(zhi)管段要求低(di)、量程比寬、永(yǒng)久壓損小等(děng)優點；同時還(hái)克服了标準(zhǔn)節流裝置的(de)雜物滞留、堵(dǔ)塞和邊緣易(yì)磨損🔴、維護和(hé)檢定成本高(gao)等缺☔點。
2.1 多孔(kǒng)平衡流量計(jì)基本原理
　　多(duō)孔平衡流量(liàng)計和其它差(chà)壓式流量計(ji)都是基于能(néng)🔴量轉換㊙️的基(jī)本工作原理(lǐ),也就是多孔(kǒng)平衡流量計(ji)是在标📐準孔(kong)闆流🏃量計的(de)技術基礎上(shang)發展演變🏃‍♀️而(er)來的一項新(xin)型節流式流(liú)量計。像标準(zhǔn)傳統孔闆流(liú)量計一樣,多(duō)孔平衡流量(liang)計遵循流體(tǐ)🙇🏻力學定律🍓和(he)伯努利方程(chéng),即在理想工(gōng)作狀态下,流(liú)體在管道中(zhōng)的流量和差(cha)壓的平方根(gen)呈線性關系(xì),然後根據伯(bó)努利方程結(jié)合測得的🥰前(qian)後差壓值就(jiu)可以得到流(liú)體在管道中(zhong)的流💜量。通常(chang)而言,傳統标(biao)準的孔闆流(liu)量計采用單(dān)孔設計的節(jiē)流模式,這樣(yàng)經過孔闆♌節(jiē)流後的流體(ti)流場難以達(dá)到理想的平(píng)衡狀态[3]。然㊙️而(er),多孔平衡流(liú)量計結合了(le)多孔整流器(qì)和标準孔闆(pan)的測量原理(li),多孔整流器(qi)在🐉節👨‍❤️‍👨流闆中(zhong)心一個圓孔(kǒng)的基礎上,對(duì)稱分布數量(liàng)不等的圓孔(kǒng),這些圓孔🌈的(de)分布和尺寸(cùn)是根💃🏻據測試(shì)數據而特殊(shū)設計的,當介(jie)質流過圓孔(kǒng)時,流體被平(píng)衡調整,渦流(liú)被最小化,形(xíng)成🔱近似理想(xiǎng)流體,從而将(jiāng)傳統的差壓(yā)🐉式流量計的(de)優勢發揮到(dào)極緻狀态,并(bìng)通✏️過取壓裝(zhuāng)置和變送器(qi),可獲得穩定(ding)的差壓信号(hào),然後根據伯(bo)努利方程計(jì)算出流體流(liu)過管道的體(ti)積流量或質(zhì)量流量📱。而MBF系(xi)列多孔平衡(héng)流量計的流(liu)出系數☁️、傳感(gan)器多孔孔📧徑(jing)位置、形狀設(she)計和開孔數(shu)量通過獨特(tè)的✌️研發數據(jù)演算,并對各(gè)種工況進🌈行(háng)優化,使測量(liang)💁精度、重複性(xing)、量🏃🏻程比、永久(jiǔ)壓損等綜合(hé)指标達到最(zui)佳,成爲目前(qian)先進的差壓(ya)式流量計。
2.2 多(duo)孔平衡流量(liang)計技術特點(dian)
　　測量範圍寬(kuān)：多孔平衡流(liu)量計采取對(dui)稱多孔設計(jì)🐕的技術,突🎯破(pò)标準節流裝(zhuang)置的測量局(ju)限,可以根據(jù)💛流體介質的(de)特性進行靈(líng)活多變的結(jié)構設計。一般(ban)來說,多孔平(píng)衡🈚流量計的(de)量程比達到(dao)10:1,最高可達30:1的(de)量程比,雷🈲諾(nuò)數拓寬爲200～10000000,用(yong)在高流速度(du)段節流特性(xìng)💜更佳。
　　短的直(zhí)管段要求：由(yóu)于能将流場(chang)快速整流成(cheng)近似理想🚩體(tǐ),所以多孔平(píng)衡流量計對(duì)管道的前後(hòu)直管段的要(yao)求也大大降(jiang)低。同其它傳(chuan)統差壓流量(liang)計相比,多孔(kǒng)平衡流量計(jì)的前直管㊙️段(duan)要求🌏爲0.5D～2D,後直(zhi)管段要求爲(wei)0.5D～1D（見圖2）,從而使(shǐ)得現場安裝(zhuāng)位置的選定(ding)更加🔞容易。因(yīn)此,多孔平衡(heng)流量計簡化(hua)了現場配管(guǎn)的難度,特别(bie)适合大🌈口徑(jing)管道的介質(zhì)流體流量的(de)⭐測量使用。

　　高(gao)精度的測量(liàng)性能：由于多(duō)孔平衡流量(liàng)計采取對稱(cheng)多孔設計🍉的(de)技術,使通過(guò)圓孔後的流(liu)體的流場達(da)到平衡💃,降低(di)了孔闆流🛀量(liàng)計的渦流、振(zhen)動和信号噪(zao)聲的缺點,從(cóng)而能基本消(xiāo)除單孔節流(liu)原件帶來的(de)死區效應,降(jiàng)低了取壓區(qu)域渦流,也提(ti)高了取壓點(dian)的差壓信号(hào)信噪比,從而(er)也大大提高(gāo)了流場穩🧑🏽‍🤝‍🧑🏻定(dìng)性,傳感器檢(jian)測精度也提(tí)高了數倍；多(duō)孔平衡流量(liang)計的線性度(dù)達到傳統✍️孔(kong)闆流量計的(de)10倍以上,多孔(kǒng)平衡流量計(ji)經實🥰際流量(liang)标定,儀表✂️的(de)測量精度可(ke)達到0.3%～0.5%精度等(děng)級,完全滿足(zu)煉油裝置苛(ke)刻生産工況(kuang)的介質流量(liàng)測量需求💘。
　　永(yong)久性壓損少(shao)：多孔平衡流(liu)量計采取對(duì)稱多孔設計(ji)的🈲技術,結構(gòu)設計無死區(qu)效應,這種設(shè)計減少了紊(wen)流🏃‍♀️剪切🛀力和(hé)渦流的形成(cheng),在相同的差(cha)壓值情況下(xià),多孔平衡流(liu)量計能将标(biao)準👅孔闆流量(liang)計因死區渦(wō)流帶來永久(jiǔ)壓損💞降低2～3倍(bèi),可以大量節(jie)省裝置運㊙️行(háng)過程中的🛀流(liú)體輸送能🌈源(yuan)（見圖3）。

　　雙向流量(liang)檢測功能：多(duo)孔平衡流量(liàng)計結構上采(cai)用🌈雙🔞向直孔(kong)的設計技術(shù),左右完全對(duì)稱結構,可方(fang)便測量雙向(xiàng)流（見圖4）。并且(qiě)節流件厚度(dù)突破了标準(zhun)孔闆的限♍制(zhì),比标準孔闆(pǎn)🚶‍♀️結構更✨安全(quan),使用壽命更(geng)長👅,還可以進(jin)行氣液兩相(xiang)、漿料、含少量(liang)固體❄️顆粒介(jie)質的測量。

　　高穩定(dìng)性能：多孔平(ping)衡流量計采(cai)取對稱多孔(kǒng)設計的技術(shù)💔,使通過圓孔(kong)後的流體的(de)流場達到平(ping)衡,平衡後的(de)流場大♻️幅度(dù)降低了流體(tǐ)介質與節流(liu)原件的直接(jie)摩擦。因🔴此,流(liu)體介質在通(tōng)過圓孔節流(liu)後下☎️遊形成(chéng)的渦流小,從(cóng)而信号穩定(ding)性好。相😍比于(yu)多孔平衡流(liú)量計,其它類(lèi)型的标準差(chà)壓式⭐節流儀(yi)表在節流件(jian)後形成的渦(wō)流較長,容🈲易(yì)産生高幅和(he)低頻波動信(xìn)号🈲幹擾,這⭐些(xie)幹擾信号會(huì)對節流原件(jiàn)的差壓變送(song)器的測量值(zhí)造成幹擾。
　　自(zì)清潔、耐髒污(wu)介質：多孔平(píng)衡流量計采(cai)取對稱多孔(kǒng)設計的技術(shu)原理,這種平(ping)衡設計減少(shǎo)了紊流剪切(qie)力和渦流的(de)形成📐,從而大(da)大降低了滞(zhì)留死區的現(xiàn)象,保證髒污(wū)介質可🌐以順(shùn)利通過多個(ge)孔,減小了🌍流(liu)體孔被堵塞(sāi)的機會。因此(cǐ),多孔平衡流(liu)量計基本🏃🏻上(shang)無需任何維(wei)護,就可以🔱保(bao)持高精度的(de)測量效果,而(ér)傳統标準孔(kong)♻️闆流量計則(ze)需要定期維(wéi)護清洗的🔆繁(fán)重工作量。
　　經(jing)濟節能：多孔(kǒng)平衡流量計(jì)由于具有較(jiào)高的測量精(jing)度,所以可作(zuo)爲貿易計量(liàng)結算使用,從(cong)而節約了因(yīn)計量不準确(què)而造成的貿(mao)易結算損失(shi)；多孔平衡🤟流(liú)量計的永久(jiǔ)性壓損✂️小。因(yin)此,就節約♍了(le)流體介質在(zài)輸送過程中(zhong)的能量損失(shi),從而也就降(jiàng)低了成本；前(qian)後管道的直(zhí)管段長度要(yào)求比較短,也(ye)就節省了工(gong)藝管道材料(liao)和施工費用(yong)；長期穩定性(xìng)運行,無邊緣(yuán)磨損,延長了(le)檢定周期🏃🏻,節(jie)約了檢定費(fèi)用。
3　多孔平衡(heng)流量計在酸(suan)性氣測量中(zhōng)的應用
　　酸性(xing)氣流量測量(liàng)的準确性對(duì)硫磺回收裝(zhuang)置至關重要(yao),它直接關系(xi)到整個裝置(zhi)硫磺的轉化(huà)效率以及後(hòu)路尾氣達🈲标(biāo)排放。但是,在(zài)實際應用中(zhong),對酸性氣（特(te)别是含氨酸(suān)性氣）的流量(liang)測量始終是(shì)硫磺裝置的(de)難點問題。由(yóu)于含氨酸性(xìng)氣的工藝組(zu)分的特殊性(xing),H2S組分僅占到(dào)總量的三分(fèn)之一不到,剩(sheng)下的三分之(zhi)二主要是水(shui)汽、氨氣以及(jí)少量的氫烴(tīng)類✔️物質組分(fèn),并且NH3在接近(jìn)85℃有水分存在(zai)的情況下,極(ji)容易形成铵(an)鹽結晶。常規(guī)标🤟準孔闆流(liu)量計對👈含氨(ān)酸性氣進行(háng)測量💃🏻時,孔闆(pan)節流孔對含(hán)氨酸性氣進(jìn)行⛷️阻攔,極易(yì)在孔闆節流(liú)孔中心産生(shēng)铵鹽集結現(xian)象；并且🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,含氨(ān)酸性氣⭕在管(guan)道壁由于受(shou)到管道阻力(li)的影響,流體(ti)🛀介質在靠近(jìn)管壁附近流(liú)速減慢,這樣(yang)也極易形成(cheng)铵鹽集結現(xiàn)象,從而,孔闆(pan)流量計的⭐正(zhèng)取壓口附近(jìn)産生的铵😄鹽(yan)就會對取壓(yā)信号㊙️形成幹(gàn)擾,含氨酸性(xìng)氣流過節流(liú)孔⭐後,産生的(de)渦流也向管(guan)壁作波動性(xing)發散,也會對(duì)孔闆流量計(jì)的負取壓♍口(kǒu)信号産生幹(gàn)擾。因此,孔闆(pan)流量計的測(cè)量精度也就(jiù)☂️會大打折扣(kou)。而多孔平衡(heng)流量計采用(yòng)多孔對稱設(she)計技術,使得(de)含氨酸性氣(qi)能夠順利通(tōng)過節流孔流(liú)過,從而避免(miǎn)了铵鹽集結(jie)的可能性,铵(ǎn)鹽無法集結(jié)也就對多孔(kǒng)平衡流量計(ji)取壓信号的(de)幹擾大大降(jiàng)低,也提高了(le)酸性氣流量(liang)測量的精度(du)。

　　含氨酸性氣(qì)測量所采用(yong)多孔平衡流(liú)量計的正負(fu)💃取壓口都是(shi)DN25的法蘭連接(jie)形式,一旦引(yin)壓管線出現(xian)故障,可以直(zhí)接和測量本(ben)體部分隔離(lí)開來,并且上(shang)端的引🥰壓管(guan)線也采用特(tè)定傾斜自流(liú)角度設計理(lǐ)念,即使含氨(an)酸性氣存在(zài)氣液兩相情(qíng)況下也不會(huì)聚集,再加上(shang)多孔平衡流(liu)🥰量計測量部(bu)分本體以及(jí)💋引壓管線都(dōu)用🔞蒸汽伴熱(rè)形式,從而保(bǎo)證含氨酸性(xing)✨氣一直保🐅持(chí)在氣相狀态(tai)💃🏻,含氨酸性👉氣(qì)也就無法形(xíng)成铵鹽結晶(jīng)的可能性。另(lìng)外,爲了便于(yú)日後維護方(fang)🏃🏻便和人員的(de)安全性出❌發(fā),在多孔平衡(héng)流量計的正(zheng)🚶‍♀️負引壓管線(xiàn)上設📱置有三(san)通,一路爲引(yǐn)壓管線,一路(lù)爲日常吹掃(sǎo)維護管線,這(zhe)樣設計既有(you)利于儀表日(ri)常維護,也不(bu)影響裝置日(rì)常正常生産(chan)。最後,也是最(zui)關鍵的一個(ge)決定性因素(sù),就是含氨酸(suan)性氣流量測(ce)量的流量計(jì)的前後直管(guan)段受現場場(chang)地的限制,原(yuan)設計的前後(hou)直管段相當(dang)短（前5D,後2D）,再加(jia)上當初含氨(ān)酸性氣流量(liàng)測量選用的(de)是 V 錐流量計(jì) ,而由于V錐流(liú)量計先天設(she)計缺陷,測量(liàng)本體的錐體(tǐ)容易脫落,存(cun)🈲在很大的安(ān)全風險。因此(ci),對含氨酸性(xìng)氣流🐅量測量(liang)的V錐流量計(ji)進行更新,就(jiu)必須考慮前(qian)後直管段限(xiàn)制和流量計(ji)測量本體的(de)安全性,經過(guo)🐉綜合性技術(shù)分析和㊙️安全(quan)評估,更新含(hán)氨酸性氣流(liu)量測量的V錐(zhuī)流量計進行(hang)重新選型,最(zui)終決定選用(yòng)多孔平衡流(liu)量計,多孔平(ping)衡流🐕量計的(de)技術特點既(ji)滿足流量計(ji)前後直管段(duàn)限制,又能👨‍❤️‍👨确(que)保流量計測(cè)量本體的安(an)全性,還能滿(man)足新的環保(bao)排🔞放标準對(dui)⛱️硫磺裝置含(han)氨酸性氣流(liu)量測量的可(kě)靠性、穩定性(xing)和測量精度(dù)的苛✨刻性能(neng)要求。
4 結束語(yǔ)
　　酸性氣流量(liàng)測量的準确(què)性,特别是含(hán)氨酸性氣的(de)流量✨準确測(cè)🚩量對硫磺回(hui)收裝置至關(guan)重要,它直接(jiē)關系到整個(ge)裝🛀置硫磺的(de)轉化效率以(yi)及後路尾氣(qì)達标排放。正(zheng)是基于含氨(ān)酸性氣的工(gōng)藝特性以及(ji)現場對儀表(biǎo)設備的㊙️特殊(shū)要求,采用了(le)多孔平衡流(liu)量計,徹底解(jie)決了硫磺裝(zhuang)置含氨酸性(xing)氣流量難以(yi)準确測量的(de)難點。通過一(yi)年多的實踐(jiàn)證明,硫磺回(hui)收裝置反應(ying)燃燒爐在采(cai)用合理成熟(shú)的工藝流程(cheng),并結合含氨(ān)酸性氣流量(liàng)的穩定準确(que)性測量數值(zhi)作保障,裝置(zhi)硫磺的轉化(hua)效率得到了(le)大大地提升(shēng)📱,同時裝置尾(wěi)氣也能夠長(zhang)期保持穩定(ding)的達标排放(fàng)。

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