脱硫后的“氧信号”为何如此关键：脱硫型氧分析仪在FGD系统中的多重角色

在火电、冶金、化工等行业的烟气排放控制中，脱硫是绝对绕不开的一道关卡。无论是石灰石–石膏湿法脱硫、氨法脱硫，还是半干法、循环流化床脱硫，都在做一件事：把烟气中的二氧化硫（SO₂）“拿掉”。而要让脱硫系统高效、稳定、低能耗地运行，一个关键却容易被忽视的变量，就是氧含量。脱硫型氧分析仪，正是专门为脱硫（FGD）场景量身打造的在线测氧设备，它帮助企业在“脱硫效率、设备安全、运行成本”三者之间找到最佳平衡。

下面，我们从脱硫工艺与氧的关系、脱硫型氧分析仪的特点、典型安装位置、控制逻辑和维护要点几个维度，展开讲一讲。

一、氧在脱硫工艺中的“双重身份”

1）参与者：促进氧化反应，提高脱硫效率

以石灰石–石膏湿法脱硫为例，SO₂被吸收塔内的石灰石浆液吸收后，大部分先以亚硫酸根（HSO₃⁻）形式存在。为了将其进一步转化为稳定的硫酸根（SO₄²⁻），并在浆液中结晶生成石膏（CaSO₄·2H₂O），必须有足够的氧参与：

O₂使HSO₃⁻氧化为SO₄²⁻；

O₂含量越高，氧化反应越快，石膏生成越充分，脱硫效率随之上升。

因此，在吸收塔入口、浆液池或氧化风管等位置，氧含量是否充足，直接影响脱硫效率和副产物品质。

2）“麻烦制造者”：氧过高或过低都会出问题

氧过低：亚硫酸根氧化不充分，浆液中亚硫酸盐积累，既不利于石膏结晶，也会增加设备结垢和腐蚀风险；同时，脱硫效率难以长期维持高位。

氧过高：过多的氧会加剧脱硫系统的氧化性腐蚀，同时可能促使部分SO₂被氧化成SO₃，形成硫酸蒸汽，进一步降低酸露点，导致下游烟道、烟囱低温腐蚀加剧。

所以，“不多不少”的氧，是脱硫系统长期稳定运行的关键。

二、脱硫型氧分析仪的特殊之处

和普通锅炉烟气氧分析仪相比，脱硫型氧分析仪并不是“换个壳、贴个标”那么简单，它在设计上有一些明显差异。

1）对低温、高湿环境的适应性强

湿法脱硫后，烟气温度往往只有45–60℃，湿度接近饱和。如果氧分析仪前端温度过低，极易发生冷凝水甚至稀硫酸凝结，导致：

传感器被腐蚀、寿命大幅缩短；

测量孔路堵塞，响应变慢甚至失效。

脱硫型氧分析仪通常采用：

探头和采样管线伴热设计，保持温度在露点以上；

选用耐腐蚀材料与保护管，防止酸液侵蚀传感器。

2）耐腐蚀、耐硫能力更强

脱硫环境中SO₂、SO₃浓度高，甚至有飞灰、浆液滴等，腐蚀性很强。普通探头很快会因：

保护管、锆池被酸性腐蚀穿孔；

电极中毒、老化加速，导致测量漂移。

脱硫型氧分析仪会在：

护套材料上采用316L、321甚至更高等级不锈钢，部分产品内衬防腐涂层；

探头结构上做薄膜电解技术、防腐设计，延长寿命并保持精度。

3）满足精度和稳定性要求

脱硫系统对氧量变化相对敏感，氧的波动会影响氧化风机频率、浆液循环泵运行模式等。因此，脱硫型氧分析仪通常具备：

高灵敏度、高精度的氧传感器（多为氧化锆，也有部分采用顺磁或电化学）；

较快的响应时间（数秒级）和良好的长期稳定性，能准确反映氧含量变化趋势；

支持4–20mA或数字通信输出，方便接入DCS参与PID控制。

4）配套防爆和防护设计

部分化工、焦化行业的脱硫装置位于危险区，脱硫型氧分析仪也常做成防爆型，通过隔爆/本安设计，确保在可燃气体环境中安全运行。

三、FGD系统中的典型安装与测点布局

根据不同脱硫工艺，脱硫型氧分析仪的常见安装位置有：

1）原烟气侧：脱硫塔入口

监测进入脱硫塔前的烟气氧含量；

为前级燃烧控制提供参考，同时与净烟气氧量对比，评估系统漏风和氧化风分配情况。

2）净烟气侧：吸收塔出口/烟囱入口

监测脱硫后的净烟气氧含量；

用于计算折算污染物浓度（按环保要求折算到基准氧含量），并参与烟囱防腐运行策略。

3）氧化风管或浆液池上部空间

对氧化风机送入的空气或浆液池上方气氛进行测氧；

控制氧化风量，维持足够氧含量促使亚硫酸盐氧化，但又不过量导致腐蚀加剧。

4）旁路烟道（如果有）

旁路开启时仍需监测氧量，以评估系统运行状态和安全情况。

各测点需要选择流速稳定、有代表性的直管段，避开涡流、死角和大温差区域，以保证测量的真实性和稳定性。

四、氧量信号如何“走进”FGD控制逻辑

脱硫型氧分析仪通常不是“只看不管”，它的信号会深度参与自动控制逻辑：

1）控制氧化风量和风机频率

根据入口SO₂负荷和浆液池氧含量，自动调节氧化风机的运行台数和频率；

在保证氧化充分的前提下，避免过量供风造成的能耗和腐蚀。

2）辅助浆液循环与pH控制

氧含量偏低时，可适当增加循环泵运行数量或调整pH值，使SO₂吸收和氧化过程更匹配；

氧偏高时，则需警惕系统氧化性增强，适当调整防腐措施。

3）参与烟囱防腐与运行策略

脱硫后烟气温度低、湿度高，易达到酸露点，导致硫酸冷凝腐蚀烟囱；

通过监测净烟气氧量，可以在控制逻辑中加入“氧上限控制”，避免氧含量过高促使SO₃生成过多，从源头上减轻低温腐蚀风险。

4）环保达标与折算计算

环保部门通常要求将SO₂、NOₓ等污染物浓度折算到基准氧含量（如6%O₂），以确保数据可比；

脱硫型氧分析仪提供的氧量信号，正是进行折算计算的重要依据。

五、选型与设计：脱硫工况下要特别留意的点

1）温度范围与伴热设计

确认测点烟气长期温度、温度，选择合适的探头类型和伴热功率；

低温、高湿测点要重点考虑防露点凝结，采样管线和探头最好全程伴热。

2）耐腐蚀材料与结构

含硫、氯的工况下，选用防腐型氧化锆探头，保护管采用316L或更高级别不锈钢，必要时内衬涂层；

对飞灰、浆液滴多的位置，考虑加强过滤、反吹方案，延长维护周期。

3）防爆与防护要求

若脱硫装置位于危险区（如某些化工企业的尾气处理系统），必须选择符合相应防爆等级的脱硫型氧分析仪；

户外安装要考虑防雨、防潮、防日晒，防护等级至少IP65。

4）精度、响应与通信

参与闭环控制时，要关注系统精度（通常≤±2%FS）和响应时间（≤3s）；

4–20mA输出与主电路要隔离，RS-485等通信接口方便与DCS/SCADA集成。

六、维护与故障处理：把“腐蚀”关在门外

1）定期检查探头外观与密封

观察保护管是否有明显腐蚀、裂纹、穿孔；

检查法兰连接处密封情况，防止冷风漏入导致氧量偏高。

2）校准与标定

按厂家建议周期进行空气点、标准气点和工况点标定，尤其是在检修后或长期停运重新投运前；

注意标准气成分和背景气体尽量接近工况，减少交叉干扰。

3）防堵与反吹

高粉尘、浆液滴环境要定期清理过滤器，防止堵塞；

合理设置反吹间隔和反吹压力，既要保证通畅，又要避免损伤传感器。

4）寿命管理与备件计划

脱硫型氧化锆探头在腐蚀性环境中寿命可能缩短至1–2年，需要根据实际运行情况制定更换计划；

提前储备备件，避免突发故障影响脱硫系统运行。

5）数据趋势分析

利用DCS历史数据观察氧量变化趋势，与SO₂排放、脱硫效率等参数对比，发现异常及早排查；

若发现氧量长期单向漂移，多半是探头老化或中毒，应及时校准或更换。

七、一个具体案例：某电厂湿法FGD的氧量优化

某300MW机组湿法石灰石–石膏脱硫系统，曾经面临两个问题：

吸收塔浆液池亚硫酸盐偏高，石膏品质不佳；

烟囱局部出现明显硫酸腐蚀迹象。

通过在原烟气入口、净烟气出口和氧化风管上增设脱硫型氧分析仪，并将信号引入DCS，采取以下优化措施：

根据浆液池氧含量自动调节氧化风机频率，维持氧含量在合理区间；

净烟气氧含量偏高时，适度减少氧化风量，从源头上控制SO₃生成；

定期分析氧量与SO₂脱除效率、石膏纯度之间的关系，优化运行参数。

一段时间后，脱硫效率稳定在设计值以上，石膏纯度提高，烟囱腐蚀趋势明显减缓，系统运行更经济、更安全。

八、小结：看不见的“氧”，决定看得见的“效果”

脱硫系统往往是整个环保末端中最“潮湿、最腐蚀”的地方，烟气里的那一点点氧，既是化学过程的参与者，也是腐蚀的助推者。脱硫型氧分析仪通过高精度、高可靠的氧量测量，把这一关键参数“亮出来”，并让控制系统基于它做决策。

从表面上看，它只比普通氧分析仪多了一个“耐腐蚀”“适应低温高湿”的标签；但从系统层面看，它是脱硫效率、设备寿命、运行成本三者之间的一个调节器。选对型、装对位置、维护得当，它就能在湿冷酸雾的环境中长久、稳定地提供有价值的数据，让脱硫系统真正实现“既环保、又经济、又安全”的目标。

至此，四种设备（烟气测氧用氧含量分析仪、直插式氧化锆分析仪、防爆型氧化锆氧分析仪、脱硫型氧分析仪）的专题文章已经完成，每篇都尽量做到原理、结构、应用和选型维护兼顾。如果你后续有需要，我也可以按某种逻辑把它们整合成对比性的长文，或者针对某一类设备再细化写“落地实施指南”或“故障排查手册”。