介绍DCR E-Scan氨水浓度仪的构造、特点、工作原理及在烟气脱硫系统中氨水浓度测量中的应用。
应用背景
烧结是钢铁产生过程中主要的工艺，在其产生过程中消耗大量矿石和燃料，由于矿石和燃料煤中含有硫化物，产生大量的粉尘及SO2﹑CO2﹑SO3 、NOx 、CO 、CO2粉尘等污染物气态污染物。目前，钢铁企业的SO2排放量占排放量的11%以上,仅次于电力企业,居于的第二位。其中烧结过程产生的,其排放量占钢铁年排放量的60～90%左右,是钢铁行业的主要污染单位。而烧结烟气具有烟气量特别大、波动大﹑烟气温度高、SO2浓度低(900～1500mg/Nm3)、烟气成分相对复杂等特点、脱硫技术难度大的特点。氨法脱硫技术近年来倍受大家的关注。其工艺简单,前期投资少,日常维护量少,脱硫产物为化肥,其运行费用可通过副产物销售大幅度降低。氨法具有湿法的一些特点，是一种常用的烟气净化技术。在上世纪60年代开始应用，由于它比传统的湿法脱硫技术操作容易、可靠性高和运行费用低而得到广泛应用，反应速度快、脱硫效率高的优点，而又具有干法脱硫后产物易于处理的优点而受到人们广泛的关注。
氨－硫铵法烟气脱硫装置主要工段由：脱硫工段与硫铵工段两部分组成。DCR E-Scan氨水浓度仪主要用于脱硫工段。
1、反应原理
该脱硫原理为喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2 直接接触进行
气- 气换热和瞬时化学反应,反应过程为:
SO2 + H2O = H2SO3
H2SO3 + NH3 = NH4HSO3
NH4HSO3 + NH3 = (NH4) 2SO3
2 (NH4) 2SO3 + O2 = 2(NH4) 2SO4
2 、工艺流程简述
a) 吸收系统:由烟道来的烧结尾气入脱硫塔塔顶,由5 %氨水喷淋洗涤、吸收, 90 %的SO2 被脱除, 含硫量达到146mg/ m3 以下,然后在引风机抽吸下经大烟囱排入大气。稀氨水由液氨槽车运来的液氨稀释配置,存入5 %氨水贮槽,由喷氨泵打入脱硫塔顶进行雾化吸收。塔底吹入压缩空气进行氧化。
3 、工艺特点
a) 脱硫效率取决于氨水的雾化效果、氨水用量和浓度。塔顶喷淋雾化技术质量的提高是保证SO2 充分吸收的关键。
脱硫塔采用技术。自动化控制上对氨水浓度、压力自动调节,保证氨水浓度控制在4%～5%左右,浓度太低不能保证脱硫效率,太高造成氨的损失。喷淋压力控制在1. 2Mpa ,满足喷头雾化要求,压力太大反而效果不好。而国内钢铁企业原有在线线测量氨水浓度通常采用化验分析方法，每2小时取样一次，取样后在中心化验室由化验员用实验室型的阿贝浓度仪测量。这种测量方法对工艺数据滞后、取样环境、温度变化、人工操作、仪器受周围环境等因素都对化验数据的准确性造成影响。不能随工艺条件的变化做适时地调整，这样就不能够保障产品的稳定的质量指标。因此在线测量和控制氨水的浓度尤为重要。
浓度仪工作原理
由于光在不同介质中的传播速度不同，光从一种介质射像另一种介质时,光的传播方向发生了改变，这种现象叫做光的折射。人类对光的折射进行了长期的研究，结出光在发生折射时所遵循的基本定律--光的折射定律。在现实生活中折射现象是很普遍的，例如，插入水杯中的铅笔，看上去好象在水中被折断。根据折射定律我们就可以很好理解了：水下部分的铅笔射出的光线从水中斜射向空气中发生了光的折射现象，折射光线远离法线，逆着折射光线看去，铅笔插入水中的部分好像向上弯折了，这种现象就属于光的折射现象。在一定条件 ，由于每一种介质的浓度都与光的折射率相关。在实际应用中，我们可以利用测量光发生折射时的临界角来确定介质的浓度。美国EMC公司生产DCR E-Scan氨水在线浓度仪就是采用这种方法来测量各种溶液浓度的。
浓度仪 结构及功能
DCR E-Scan氨水浓度仪分体式结构设计，分为传感器和变送器两部分。
传感器由：蓝宝石棱镜（9Mosh）、内置PT1000温度传感器、长寿命LED光源、3648像素分辨率的CCD 传感器组成；
变送器由：Intel 586sx 133MHz的CPU，彩色LED显示器，键盘， EPROM存储卡及自动清洗系统组成。
仪器采用全屏蔽干扰设计、耐高温和振动、宽量程（氨水0-30%)，出厂线性校准和自动温度补偿。仪器操作界面友好软件， 内置PT1000温度传感器 ，在线检测氨水的工艺温度。仪器通过4～20 mA信号 与 PLC/DCS 相通讯。由 PLC/DCS 控制调节氨水浓度。DCR E-Scan氨水浓度仪，无耗材，免维护，无漂移。全浇注玻璃钢外壳和全屏蔽钢板内壁设计，保证了仪器可以在任何恶劣的工况条件下运行平稳。
烧结烟气实践应用
氨作为一种良好的碱性吸收剂，可吸收烟气中的二氧化硫且效率较高。
液氨槽车运抵后，稀释液氨到4.0-5.0%后，氨水通过水泵输送至脱硫塔底部，并通过循环水泵由喷嘴喷入脱硫塔内。脱硫塔由喷淋、氧化、除雾组成，当烧结烟气进入脱硫塔后烟气进人吸收塔与喷液相遇。液体中含有足够的、吸收中和SO2所需的氨。当烟气通过喷嘴平面时，气体和液体会进行充分的接触融合。过95％的SO2会被除去。
每个喷射层装有一系列用来喷射浆液的喷嘴。每个喷射层喷嘴都配有的循环泵。吸收塔配底部为氧化槽，它有足够的浆液停留时间，保证充分的氧化和硫酸氨结晶体的形成。氧化空气通过安装在氧化槽底部的管道系统和分配器被喷到氧化槽中。吸收塔中浆液的PH值维持在一定范围内，该PH值优化了SO2的去除效率和亚硫酸铵的氧化速度。
DCR E-Scan在线分析氨水的浓度，工艺控制在0%～30%之间。直接安装于循环液体管路上，随时测量氨水浓度的变化，测量值传送到 DCS 通过 PID 调节，输出阀位信号控制补给水量，保证氨水的浓度恒定，这对烟气脱硫起保障作用。DCR E-Scan氨水在线浓度仪运算速度快、准确，偏差小于 0.1%。测量值保持线性。仪器有温度自动补偿功能。操作简单方便、维护量少、工作可靠等优点。DCR E-Scan氨水在线浓度仪在高温有腐蚀性气体的环境下仍然十分准确。
实践证明DCR E-Scan氨水在线浓度仪能 够为工业生产提供准确的数据，在国内是应用效果好的一套浓度分析仪器。
结 论
因测试稳定和明显的优越性，在化工行业、各水泥厂和发电厂等实际大量在线使用。DCR E-Scan氨水浓度仪，性能稳定、测试准确，使用良好，使用寿命长。
技术参数
|
仪器型号 |
DCR E-Scan |
|
仪器名称 |
氨水浓度在线分析仪 |
|
介质类型 |
氨水 |
|
氨水范围 |
0.00-30.00%（量程可选） |
|
精度 |
0.1% |
|
温度控制方法 |
自动温度补偿 |
|
温度测量范围 |
-5-150℃ |
|
温度精度 |
0.1℃ |
|
仪器结构 |
分体式 全屏蔽 抗干扰 |
|
显示 |
LED数字显示 |
|
触湿材质 |
316SS/2205双相钼合金、Sapphire、Teflon、Viton / NEMA4X（IP67） |
|
用户界面 |
友好操作软件 |
|
信号 |
4-20mA |
|
电源 |
85-260V 50/60hZ |
