氧/硫比自動控制

硫磺制酸裝置作為化工企業的上游裝置和能源供應，其生產效率與成本控制直接關系到企業的經濟效益。在硫磺制酸過程中，氧/硫直接影響著裝置的產能、能效和工藝參數的穩定性。當前硫磺制酸裝置采用的手動控制方式，往往難以精準調控氧硫比，導致生產效率低下、能耗高以及工藝參數不穩定為裝置帶來安全隱。因此，探索并實現硫磺制酸裝置最佳氧/硫比的自動控制方案，對于提升裝置運行效率、降低生產成本以及增強企業市場競爭力具有重要意義。

氧硫比對生的影響

每套硫磺制酸裝置在設計的時候就確定了焚硫爐出口SO₂濃度，國內設計基本確定在f（SO₂）11.5%；由于空氣中f（O₂）（干基）為20.948%。硫磺燃燒的煙氣初始SO2濃度a與初始氧濃度b之和也是恒定的。

b=20.948-a 式中：a——初始SO₂體積分數，%； b——初始氧體積分數，%。
所以，氧/硫比R也只是初始SO₂體積分數的函數。R=20.948/11.5-1=0.824 氧/硫比對生產的影響體現在多個層面。

當氧/硫比過低時，意味著硫磺供應過剩，將出現轉化率下降和硫磺燃燒不充分產生升華硫，將導致尾氣超標和事故發生。過高的氧硫比雖然能確保硫磺完全燃燒，但過量的氧氣不僅消耗更多能源來驅，被煙氣帶走的熱量增多，蒸汽回收減少導致成本增。（SO₂濃度沒有下降0.1%噸酸生產成本增加）因此，把氧/硫比控制在最佳平衡點就非常關鍵，既保證硫磺完全燃燒提產量，又避免過度消耗氧氣浪費能源，是降低生產成本的關鍵。

氧硫比自動控制的邏輯

當焚硫爐出口SO₂濃度確認后，裝置在運行過程中同時會綜合轉化效率來確認最佳氧/硫比值實現裝置效率最佳。氧/硫比的兩個變量是硫磺和空氣，硫磺的量是由于裝置負荷確定的，在自動控制中設定為固定變量。氧是由風機提供的空氣流量（簡稱風量），在自動控制中風量會隨環境大氣壓、溫度、濕度和風機轉速而引起變化，因此，把風量設定為動態變量。氧/硫比的控制量為穩定風量，當環境參數和負荷發生變化后自動調節風機轉速來實現設定的最佳氧/硫比值。

最佳氧硫比值確定

國內硫磺制酸裝置設計基本確定在f（SO2）11.5%，對應氧硫比值是R=0.824。但是每套裝置的最佳氧硫值是根據裝置的特性如（所裝催化劑、轉化器氣速、風機壓頭和工藝流程）來確定的。這些特性最終將反應到二吸塔出口的f（SO₂）排放濃度。該排放濃度受轉化率影響，影響轉化率下降的主要變量是進入轉化器內氧含量變低。因此最佳氧硫比值的交叉點是裝置經濟特性最好，進入裝置對應最小的氧量（空氣）與硫的比值是最佳氧硫比值。表1是裝置轉化率環保經濟性與裝置能效的對應，每套裝置可以根據自身的特性選擇最佳的氧/硫比值R。

氧硫比值自動控制

氧硫比值自動控制能采用的過程變量為焚硫爐出口SO₂濃度和二吸塔出口O₂濃度。液硫流量為負荷固定值并并采用質量流量計測量，測量結果準確穩定，由于焚硫爐出口SO₂濃度測量是當前測量難度，主要是因為煙氣中含有SO₃（實際值0.2-0.5%）非常容易損壞分析儀。二吸塔出口的煙氣中僅含有微量酸霧（30mg/m³）SO₂的含量500ppm，因此，該煙氣對二吸塔出口氧分析儀是非常友好的可實現穩定測量。因此，氧硫比值自動控制過程變量選擇二吸塔出口O₂濃度值，作為過程變量值。

安全自動控制

氧硫比值控制是實現裝置工藝指標穩定的核心，也關系著裝置運行的安全，完善的安全自動控制是實施氧硫比值自動控制的保障。因此安全自動控制的核心是當控制回路中某個儀表故障或者工藝系統出現故障時能及時報警退出自動控制或回到安全狀態。

負荷調整策略

當裝置要執行降低負荷調整時，設定好負荷目標值，系統自動控制先降低液硫流量，氧硫比值變大，O₂量變高，系統自動控制風機轉速達到最佳氧硫比值。 當裝置要執行增加負荷調整時，設定好負荷目標值，系統自動控制風機轉速升高到預定負荷轉速值，氧硫比值變大，O₂量變高，系統允許增加精硫泵變頻使液硫達到負荷目標值，系統自動控制分機轉速達到最佳氧硫比值。

升華硫預防策略

為防止升華硫產生，會根據風機運行功率曲線，對應系統阻力已風機出來風壓計算出風機風量，并根據該風壓值設計出對應裝置負荷折線函數，在把這函數與液硫流量進行比較，當該比值超出設定安全值，付出報警，自動停止風機轉速調整，并保持風機當前轉速。當風機進來溫度升高操作設定安全值，觸發安全聯鎖停機。

負荷驟變策略

當裝置在氧硫比值自動控制狀態下，沒有外界負荷調整時，系統是不會受外界干擾造成負荷驟變的情況，因此，系統在沒有負荷調整的時候，風機轉速只是微量調節來適應環境和液硫的微量變化。當系統出現驟變時，只能是控制回路上的測量儀表出現故障才能導致。因此，系統內會設計不不同負荷自動控制調整自由度以此來應對負荷驟變情況發生。

溫馨提示：

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