前言

作為化工產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵的上游設(shè)施和能源供應(yīng)單元，硫磺制酸裝置的生產(chǎn)效率和成本管理直接決定了企業(yè)的經(jīng)濟收益。在硫磺制酸的生產(chǎn)過程中，氧氣與硫的配比對裝置的產(chǎn)能、能效以及工藝參數(shù)的穩(wěn)定性起著決定性作用。然而，目前硫磺制酸裝置普遍采用的手動控制方法難以實現(xiàn)對氧硫比的精確調(diào)節(jié)，這不僅降低了生產(chǎn)效率，增加了能耗，還使得工藝參數(shù)的穩(wěn)定性受到影響，給裝置的安全運行帶來了隱患。因此，研究并實施硫磺制酸裝置中氧硫比的自動控制策略，對于提高裝置的運行效率、減少生產(chǎn)成本以及提升企業(yè)的市場競爭力具有至關(guān)重要的意義。

一、控制方案背景與目標

在硫磺制酸的工藝流程中，氧/硫比率（即硫磺與空氣中的氧氣反應(yīng)的比例）是至關(guān)重要的工藝參數(shù)。這一比率的精細調(diào)整會直接影響到硫酸的產(chǎn)出、蒸汽的生成效率以及整個生產(chǎn)過程的能耗和成本。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中，通常依賴人工手動調(diào)節(jié)來控制氧/硫比率，但這種方法反應(yīng)遲緩、調(diào)節(jié)精度不足，往往無法達到現(xiàn)代硫酸行業(yè)所倡導(dǎo)的自動化、自主化運行以及對工藝指標穩(wěn)定性和實時性的嚴格要求。因此，迫切需要開發(fā)一套安全、先進、穩(wěn)定且適應(yīng)性強的氧/硫比率自動控制方案。該方案基于工藝流程原理、自動化技術(shù)和穩(wěn)定測量儀表的結(jié)合，實現(xiàn)對氧/硫比率的實時監(jiān)測和自動控制，確保在生產(chǎn)過程中精確控制空氣與硫磺的配比，從而最大化地提升硫酸的產(chǎn)出和蒸汽的生成效率，顯著減少不必要的能耗和生產(chǎn)成本，進一步增強企業(yè)的經(jīng)濟效益和市場競爭力。同時，通過自動化控制的實施，還能有效減少人為因素對生產(chǎn)工藝的干擾，確保工藝參數(shù)的一致性和穩(wěn)定性，是實現(xiàn)硫磺制酸裝置自動化運行所必需的核心功能。

二、氧硫比對生產(chǎn)的影響

在設(shè)計每套硫磺制酸設(shè)備時，焚硫爐出口的SO2濃度便已設(shè)定，國內(nèi)標準通常定為11.5%。鑒于空氣中氧氣的體積分數(shù)（干基）為20.948%，硫磺燃燒產(chǎn)生的煙氣中初始SO₂濃度與初始氧濃度之和為一恒定值。

由此得出公式：b=20.948-a，其中a代表初始SO₂體積分數(shù)（%），b代表初始氧體積分數(shù)（%）。

因此，氧/硫比R實際上僅是初始SO2體積分數(shù)的函數(shù)。計算得出R=20.948/11.5-1=0.824。

氧/硫比對生產(chǎn)過程的影響是多方面的。若氧/硫比偏低，則表明硫磺供應(yīng)過量，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低和硫磺燃燒不徹底，從而產(chǎn)生升華硫，引起尾氣超標和生產(chǎn)事故。盡管較高的氧/硫比能確保硫磺完全燃燒，但過多的氧氣消耗將導(dǎo)致能源浪費，煙氣帶走的熱量增多，蒸汽回收減少，進而增加成本。（SO₂濃度每降低0.1%，噸酸生產(chǎn)成本將增加）因此，將氧/硫比控制在最佳平衡點至關(guān)重要，這不僅能確保硫磺的完全燃燒以提高產(chǎn)量，還能避免過度消耗氧氣造成能源浪費，是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。

三、氧硫比自動控制的邏輯

在確認焚硫爐出口的SO₂濃度之后，裝置在運行過程中會同時考慮轉(zhuǎn)化效率，以確定最優(yōu)的氧/硫比例，從而實現(xiàn)裝置效率的最大化。氧/硫比的兩個關(guān)鍵變量是硫磺和空氣。硫磺的量由裝置的負荷決定，并在自動控制系統(tǒng)中被設(shè)定為一個固定值。而氧的供應(yīng)則依賴于風機提供的空氣流量（即風量），這個風量會隨著環(huán)境的大氣壓力、溫度、濕度以及風機的轉(zhuǎn)速變化而變化，因此在自動控制中，風量被設(shè)定為一個動態(tài)變量。氧/硫比的控制目標是保持風量的穩(wěn)定，當環(huán)境參數(shù)或負荷發(fā)生變化時，通過自動調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速來維持設(shè)定的最佳氧/硫比值。

備注：下期將分享《最佳氧硫比自動控制的方案》敬請關(guān)注