淺析如何對飽和蒸汽流量計進行局部的控（kòng）製及優（yōu）化

摘（zhāi）要：介紹了加拿大 CANSOLV 飽和蒸汽流量計（jì）的原理和技術特點。 以甘肅稀土焙燒尾氣深度處理項（xiàng）目為例，在原工藝控製基礎上，對飽和蒸汽流（liú）量計離子交換及堿（jiǎn）液衝洗過程控製進行的局部優化。 項目投產運行後（hòu），沒有出現胺液誤排現象，同時也節約了除鹽水（shuǐ）的用量。
甘肅稀土新材料股份有限公司 204 車間稀（xī）土焙燒尾氣深度處（chù）理項目采用 CANSOLV 有機胺洗滌工藝脫硫。 CANSOLV SO2 洗滌工藝是可（kě）再生工藝（yì），采（cǎi）用胺（àn）溶液作為二（èr）氧化硫吸收劑。 煙氣在吸收塔內與CANSOLV 貧胺液接觸，SO2 被（bèi）選擇性地吸收。 然後， 含 SO2 的富胺液在一個稱之為“汽提”的過程中加熱，使吸收反應逆轉，從而解析出純淨的（de）高濃度 SO2氣體。
胺液作為吸收劑在循（xún）環（huán）使用過（guò）程中會反應生成熱穩定性鹽，這類鹽無法通（tōng）過加熱去除。由於累積的熱穩定性鹽會對係（xì）統（tǒng）造（zào）成損害，因此需（xū）要定期對胺液進行過濾和淨（jìng）化，去除溶液中聚積的熱穩定性鹽。
1 飽（bǎo）和蒸汽流量（liàng）計的原理及控（kòng）製
1.1 原理
飽和蒸汽（qì）流量計（APU）采用離子交換技術（shù）去除（chú）熱穩定性鹽，其主要工作（zuò）原理：陽離子交換樹脂選擇性地吸附胺（àn）液中的熱穩定（dìng）性鹽陰離子，在稀堿溶液（yè）中熱穩定性鹽陰離子又能從樹脂上脫附（fù），從而使樹脂得到再生（shēng）。
1.2 過程控製
APU 的運行按照事先設定的程序運行（háng），即嚴格遵循設定的步驟順序。 APU 的正確運行依（yī）賴於每（měi）個步驟的順利完成。 按照預先設定好的步（bù）驟完成 1 個（gè）任務即視為完成 1 個 APU 運行的“周期”。 離子交換的（de）主周期被（bèi）稱為“離子交換周期”。除此之外，整個控製程序還包含另外 5 個輔（fǔ）助周（zhōu）期， 分別為反衝洗周期、調節周期、胺液衝洗（xǐ）周期、水衝洗周期、回流液衝洗周期。 這 5 個周期在（zài）維護和（hé）非計劃停車後重新啟（qǐ）動時使用。 PLC 控製各個周期的說明見表 1。

流量參數（shù）是由 CANSOLV 工藝包給定的， 介質體積總（zǒng）量通過（guò） 離（lí）子交換柱 的體積以 及配管計算 得出，從而推算出每個周期運行所需要的時間。
1.3 各運行周（zhōu）期（qī）說明
APU 工藝流（liú）程（chéng）見圖 1。
1） 離子交換周期。 離子交換周期通過（guò）電導率（AT01 和 AT02）、流量（FT01）參（cān）數以及定時器來控製（zhì）每一步的體積和流量。整個周期重複運行，直至完（wán）成預先設定的每日離子交換周期運行次數。 運行次數（shù）通過（guò）每日（rì）抽樣檢測貧胺液中的（de） HSS 含量是否 到達 CANSOLV 工藝包要求來設定。 離子交換周期中包含如下 4 個步驟：（1）離子交換階段（duàn）：*先，自貧（pín）胺液過濾泵來（lái）的貧胺液從下至上充入離子交（jiāo）換（huàn）柱。 在樹脂內進（jìn）行 HSS 脫除（chú），經處理後貧胺液輸送返回貧胺罐（guàn）。 （2）胺液衝（chōng）洗（xǐ）階段：步驟（zhòu）（1）完成後，除鹽水從上至下引入離子交換柱中， 衝洗（xǐ）掉殘留在樹脂床中（zhōng）的胺液（yè）。 離（lí）開離（lí）子交換柱（zhù）的洗滌水因含有胺液，所以須輸送返回至貧（pín）胺罐中（zhōng）。 （3）樹脂（zhī）再生階段：步驟（2）完成後，堿液自上向（xiàng）下引入離子交換柱，對飽和樹脂進行再生。 洗滌完離子交換柱的堿液作為廢水排至廢水處（chù）理係統。 （4）堿液衝洗階（jiē）段：步驟（3）完成後，自（zì）上向下向離子交換柱（zhù）充入除鹽水，衝洗掉殘留在樹脂床中的堿液。 至此，離子交換周期完畢。

2）反衝洗周期。 離子交換柱在正常運行期間持續出現高壓（yā）降時（PdT01 值高於設（shè）定值），手動啟動反衝洗周期，衝洗掉可能會堵塞離子交換柱的微（wēi）粒。本周期中（zhōng）除鹽水自下向上流（liú）經離子交（jiāo）換柱（zhù）， 將微粒（lì）作為廢物衝洗到廢水處理（lǐ）工序。該周期應重複進行，直到樹脂床的壓力降（PdT01）回歸到正常範圍。
3）調節周期。樹脂* 1 次投入（rù）使用時，需對樹脂進（jìn）行“激活”處理。 一般來說，為保持其穩定性，新購樹脂通常結（jié）合了 1 個羥基（jī）。 為保（bǎo）證其活性和在陰離子交換柱中的使用，需先使（shǐ）用堿液對其（qí）進行“激活”。該周期所（suǒ）產（chǎn）生的廢（fèi）液（yè）送至廢（fèi）水處理（lǐ）係統。
4）胺液衝洗和水衝（chōng）洗周期。 PLC 中的胺液衝洗周期和水衝（chōng）洗周期， 主要用於 APU 發生非計劃（huá）停車事件時的重新啟動恢複程序。 發生非計劃停車事件（jiàn）時，如果離子交換柱中有胺液（yè），使用胺（àn）液衝洗周期程序來回收殘留的胺液（yè）。 該周期將水引入離子交換柱，將胺液衝洗到貧胺罐。 如果離子交換（huàn）柱中裝有水或堿液，應使用水衝洗周期程序將滯留的液體作為廢（fèi）液衝洗至廢水處理係統。
5）回流衝（chōng）洗周期。 胺液每天都需取樣化驗，如果發現胺液中有不溶或懸浮的過渡金（jīn）屬聚集，則每天運行周期結束後需利用回流液對樹脂進行清洗，以防止腐蝕和樹脂（zhī）損壞。 如果選擇了此選（xuǎn）項（xiàng），PLC程序會在每（měi）天完成目標數（shù）量的離子交換周期後，自動執行回流液清洗周期。 各（gè）周期閥門對應開關（guān）情況，如表 2 所示。

圖 1 中的閥（fá）門 FV01 是用於調節流量（liàng）的，與流量計 FT01 共同作用，確保管道介質按照要求的流速流動。 閥門 FV01 一直處於一定開度的狀態（tài）。
2 過程控（kòng）製的局部優化
整個 APU 都是通過 PLC 程序自動控製的。程序通過控製閥門的（de）開關使不同的液體按順序進入離子（zǐ）交換柱，使離子交換柱中的液（yè）體按順序排出。
2.1 離子（zǐ）交換過程的控製優化
正常的離子交換周期開（kāi）始後，胺液經閥門HV02、HV05 及 HV08 直接進入貧胺液罐（guàn）。這會使得上個周期殘留在離子（zǐ）交換柱及管道（dào）中的（de）液體（主要是除鹽水）進入貧胺罐內，會對胺液造成“汙（wū）染”，過多的除鹽水（shuǐ）進入胺液會（huì）增加整個（gè）係統的負擔。因此，胺液進入後（hòu）需先將（jiāng）離子交換柱及（jí）管道中殘留（liú）液排（pái）入廢水。先打開閥門 HV02、HV05 及 HV07，由於胺（àn）液與除（chú）鹽水是不溶的，當胺液進入後，除鹽水會被“擠出”管道，排（pái）入廢水。 當殘留液排出後，關閉 HV07，打 開HV08。 此時（shí），經離子交換（huàn）後的“幹淨”胺液（yè）直接進入貧（pín）胺罐使用。整個（gè）過程都是自動（dòng）運行。閥門 HV07 的關（guān）閉和閥門 HV08 的開啟是通過（guò）流量計來控製的。殘留在離子交（jiāo）換柱（zhù）中的液體及管道中（zhōng）的液體總量 Q可（kě）以通過計算（suàn）得出， 當流量計的累積值為 Q 時，認為殘留液已排完，此時關閉（bì） HV07，打開（kāi） HV08。 該過程存在一個問題：假如流量計有故障時，累積量將無法達到設定值 Q。 閥（fá）門（mén） HV07 將不會關閉， 閥門HV08 也不會打（dǎ）開。 價格昂貴的胺液將經過閥門HV07 當作廢水直接排出，造（zào）成經（jīng）濟損失。 同時，由（yóu）於程序是自動運（yùn）行（háng），操作（zuò）工也不容易（yì）發現（xiàn）該問題（tí）。
通過在程序中設定（dìng）一時間值 T=t +△t 可以預防流量計發生故障造成的胺液誤排。 每次排放（fàng）廢水的時間 t 是一個定（dìng）值（正常流量排完所需時間，可（kě）以計算得出），△t 的取值為 5~10 s，累積值與 T 進行運算。如果流量計正常運行，達到累積值（zhí）所需（xū）時間為 t，程序正常運行。 當（dāng）流量（liàng）計有故（gù）障（zhàng），累積值無法在 t 時間內（nèi）達到設定值， 時間（jiān）值達（dá）到 T 後自動關閉閥門HV07，打開閥門 HV08，這樣（yàng）可以有效預防流量計故障（zhàng）造成的誤（wù）排。 同時，將流量計故障信號上傳至 PLC係統，可以幫助操作人員及時發現問題。
2.2 堿液衝洗過程的控製（zhì）優化
除鹽水自上向下向進入離子交換柱，衝洗掉殘留在樹脂床中的堿液，該過程的液體（tǐ）直接排入廢水。為了節約除鹽水的用量，工程實際（jì）操作如下：*先，開啟閥門 HV03、HV06 和 HV07。 將（jiāng）衝洗液（除鹽水及堿液）排至廢水。 剛開始時，衝洗液（除鹽水（shuǐ）及堿液）經過 AT02（電導率分析儀）是有讀數的；當（dāng）堿液（yè）被衝洗幹淨，隻剩除（chú）鹽水經過 AT02 時（shí），讀數很小，趨近於零。可在程（chéng）序中設定電導率值，當電導率低於該值時，程序自動關閉閥門 HV07，打開閥門 HV09，將幹淨的除鹽水排至堿液（yè）製備槽繼續利用。
3 總結
本文闡述了 CANSOLV 有機胺洗滌工藝中飽和蒸汽流量計（jì）的過程控製，並在實際工程中對離子交換周期中的離子交換及堿液衝洗的過程控製進行了改進。 項目投產運（yùn）行（háng）後，沒有出現（xiàn）胺（àn）液誤排現象，同時（shí）也（yě）節約了除鹽水的用量。

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