摘要：废液焚烧装置采用可燃气体将废液进行焚烧处理的方法，往往对炉内的氧气含量要求较高，尤其是装置点火开车阶段最为重要，但此处理方法的特点是炉内温度高、粉尘大，对氧分析仪的选型有很大的影响，装置建设时，采用的氧化锆分析仪，在实际运行过程中，经常出现探杆烧毁、引流管堵塞等问题，给装置运行和日常维护带来很多麻烦，于是借鉴工厂硫酸装置激光氧分析仪的运行案例，将氧化锆分析仪更换为激光氧分析仪，在安装、调试后，目前运行良好。
关键词：激光氧分析仪；废液焚烧；高温；粉尘
1 引言
随着国家对环保越来越重视，化工装置对废气、废液的处理也越来越重视，以往经过简单焚烧处理后直接排放的装置已经开始陆续被关停。目前国内丙烯腈行业废液焚烧炉除了采用直筒炉焚烧外，其余全部采用美国PCC公司的废液焚烧技术，该技术采用特有的双阶段（即还原段和氧化段）低NOx热氧化技术。其中，还原段通过控制空燃比，保证还原段的“还原性环境”，抑制了NOx的生成；氧化段实现有机物的完全氧化，达标到焚烧去除率。氧化风经助燃空气预热器预热到260℃后进入热氧化器氧化段，与高温烟气混合，使尾气中的有机物完全氧化分解。助燃空气风机提供的一次、二次助燃风和氧化风充分将废物流中和燃料中的有机、有害物质完全氧化，在氧化段出口设置激光氧分析仪，通过监测氧含量，调节进入氧化段的空气量，确保在氧化段出口形成3%的过氧量（体积百分比、湿基）。
2 实际应用
2.1 工作原理
激光氧分析仪采用可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术，在发射端从发光二极管发射一束激光，在接收端测量激光能量，通过计量吸收信号（即透光率）来反应目标气体的浓度。
原理描述：安装在过程管道一侧激光发射器发射出在近红外波段内的激光，并被安装在管道另一侧的激光接收器所接收。接收器接收到的激光强度与发射器发射的激光强度存在明显的不同。这个不同是由管道中的存在的被检测气体对激光的吸收而产生的。大多数气体只吸收特定波长的光，产生吸收线即吸收光谱。不同气体吸收不同波长的近红外激光，有不同的吸收线即吸收光谱不同。激光强度的衰减在压力和温度不变的条件下，在光路中被测成分气体的浓度存在一定的比例关系，可以根据比尔朗伯吸收定律的方程反应气体浓度情况。为了增强敏感性，采用了波长调制技术，即在被测成分气体吸收线的附近对所发射激光的波长进行调节，发射的激光成为波长在一定范围内连续变化的光波。第二谐波用于测量吸收气体的浓度，由于在特定波长下，其他组分的吸收线不存在，也就是不存在其他组分的直接干扰。被测气体的浓度与气体的吸收线的振幅是成比例的。还存在着另一种类型的干扰，就是来自气体分子的碰撞扩大了吸收线的宽度，激光气体分析仪能够自动补偿其他气体导致的吸收线变宽，补偿的方法是使用先进的数字滤波技术，从被测气体的第二谐波信号中提取出线宽信息。这使得激光气体分析仪对测量区域中存在的其它气体完全地不敏感，也就是说，完全不受任何类似的干扰。激光气体分析仪测量的是被测气体的自由气体分子的浓度，而对绑定在其他分子上成为复合体的分子和附着在或溶解在微粒和小液滴中的被测气体分子是不敏感的。
计算方法：由测量出来的透光率通过比尔-朗伯定律计算公式，计算出目标气体的浓度。
该测量技术具有如下优点：
a.待测气体的吸收光谱具有高分辨率、高选择性、不受粉尘、水汽和其他气体的影响；
b.快速响应，灵敏度高、无需预处理，实时在线监测；
c.测量数据准确，维护简单方便。
2.2 测量仪器
本项目采用国外某知名品牌的激光氧分析仪，该品牌的分析仪在工厂硫酸装置运行十多年来，具有很好的稳定性，且易损件少、维护量小。该分析仪由发射端、接收端、专用连接电缆、管道焊接法兰短管、膨胀节、球阀、调整法兰、吹扫箱等组成。
2.3设备安装
2.3.1 开孔位置选择
为了尽量避免在测量点过程气体出现紊流，应顺气体流动方向在测量点前留出 3倍于管道直径的距离，在测量点后留出 2倍于管道直径的距离。在被测管道直径相对位置上开两个φ 108的孔，用于连接的标准法兰是内径 50mm、外径 165mm的 DN50/PN10型真空法兰。把焊接法兰的短管插进焊接圆孔内，深度在耐火砖里，用水平管找到另一侧开孔位置。以保证两侧法兰的中心尽可能同轴。调好位置后将短管焊接到管道上。焊接应符合焊接技术要求。
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若测量点无法满足直管段要求，则尽可能在测量点前留出尽量长的直管段也可。
2.3.2 安装步骤
安装前通过在图纸确认现场安装位置，管道开孔并安装套管，确认好位置两侧开孔位置同轴度，可以采用水平坐标激光尺确定两侧的安装点是否在同一水平。
a.开孔前准备工作在选择好的两侧开直径为?108的孔确保有足够的空间安装固定管组装件。
b.在两侧拔去保温的烟道壁上画出开孔的大小（按具体的尺寸）再用气割沿画好的孔切割成形，如下图：
c.在一侧开好孔（孔径108），另一侧对应位置也开好孔（孔径108），然后将焊好的法兰短管分别装进两侧已开好的孔内，由厂家技术人员用红外对准仪确定好法兰短管位置后，点焊定位，满焊密封。如图：
d.法兰短管焊好后，安装分析仪，然后安装吹扫箱，配置吹扫管线及专业连接电缆，上电，调试，透光率调整好后，紧固调整法兰螺丝。安装后的效果图如下：
e.安装结束后，使用专用的连接线把分析仪和计算机连接起来，使用专用服务软件对分析仪的各项工作参数进行设置。这些参数主要有过程气的温度和压力、仪表的报警设置、4mA和20mA输出所对应的气体浓度、气体浓度的平均方式、仪表的反应时间、气体浓度的单位、光路参数等。
2.4 设备的保护与维护
2.4.1 法兰吹扫
为防止过程气体中含有污染物污染或腐蚀光学视窗，发射单元和接收单元上都配备了气体吹扫接口，使用气体进行连续吹扫。吹扫气体通过吹扫箱中的过滤器过滤后，进入发射单元和接收单元的吹扫气入口，进入被测管道。此气流可在视窗前形成气雾，起到阻止过程气中粉尘或其他腐蚀性成分污染视窗的作用。吹扫气体要求是干净且无油、无水的压缩氮气。氮气质量要达到99.99%以上.吹扫箱有4个挂耳，应就近安装在检测点发射单元附近，预制支架安装。由用户将0.3-0.8Mpa的压缩氮气管道敷设至现场测量点平台旁边1m范围内。
2.4.2仪表吹扫
焚烧炉附近仪表处环境温度比较高，且环境中可能有易燃易爆易腐蚀气体，为了保证仪表能够正常工作在仪表发射端和接收端进行吹扫。
结束语
目前，该废液焚烧装置已经投料开车，两台激光氧分析仪已投入运行，目前运行良好。唯一不足的是该激光分析仪未配置温度补偿，受介质的温度变化影响，在点火开车升温过程中，实际温度与分析仪中设定的温度有差，导致测量值存在误差，但在装置正常运行后，温度达到设定值及工艺控制指标范围内时，误差消除。如果想要解决上述问题，可以选择同一品牌带温度补偿的型号。
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论文作者:何祥有
论文发表刊物:《文化时代》2019年19期
论文发表时间:2020/3/18
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