數(shù)字硫酸之硫酸裝置自動(dòng)運(yùn)行
數(shù)字硫酸系統(tǒng)由禮正來(lái)公司開(kāi)發(fā)，旨在重新定義硫酸生產(chǎn)的控制流程，實(shí)現(xiàn)裝置管理的數(shù)字化、生產(chǎn)過(guò)程的智能化以及狀態(tài)的透明化。本文將探討硫酸裝置如何達(dá)成自動(dòng)化的負(fù)荷指令運(yùn)行、自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停車以及緊急停車。硫酸裝置的自動(dòng)運(yùn)行是數(shù)字硫酸系統(tǒng)的核心功能之一。這種自動(dòng)運(yùn)行模式已超越了傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)技術(shù)人員操作的依賴。數(shù)字硫酸系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行功能允許實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的自動(dòng)操作，僅需少量設(shè)備維護(hù)技術(shù)人員即可。通過(guò)數(shù)字硫酸自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，硫酸生產(chǎn)過(guò)程可以完全交由自動(dòng)化技術(shù)來(lái)完成。
一、硫酸裝置工藝流程
大規(guī)模生產(chǎn)硫酸主要通過(guò)兩種方法：冶煉煙氣制酸和硫磺制酸。冶煉煙氣制酸利用冶煉過(guò)程中副產(chǎn)的二氧化硫（SO2），通過(guò)轉(zhuǎn)化反應(yīng)釋放的熱量來(lái)維持系統(tǒng)所需溫度。在這一過(guò)程中，關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)包括煙氣的凈化、二氧化硫的轉(zhuǎn)化以及三氧化硫（SO3）的吸收。另一方面，硫磺制酸則是通過(guò)燃燒液態(tài)硫磺產(chǎn)生二氧化硫，并釋放大量熱量，隨后利用余熱鍋爐移除煙氣中的熱量，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。煙氣接著通過(guò)轉(zhuǎn)化器和吸收塔完成制酸過(guò)程。盡管煙氣制酸和硫磺制酸都采用相同的二氧化硫轉(zhuǎn)化和三氧化硫吸收工藝，但它們?cè)谠仙珊陀酂徨仩t的使用上存在差異。冶煉煙氣制酸的凈化工藝控制流程中沒(méi)有危險(xiǎn)化學(xué)反應(yīng)和高溫高壓環(huán)境。相比之下，硫磺制酸在二氧化硫生成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高溫?zé)煔夂椭袎哼^(guò)熱蒸汽，這使得其自動(dòng)控制難度高于冶煉煙氣制酸。因此，本文所討論的硫酸裝置自動(dòng)運(yùn)行，是以硫磺制酸裝置為例進(jìn)行闡述的。工藝流程圖見(jiàn)圖1
圖1
二、硫酸裝置自動(dòng)運(yùn)行
1.指令自動(dòng)開(kāi)車
自動(dòng)開(kāi)車指令涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟，包括硫磺的焚燒、二氧化硫（SO2）的轉(zhuǎn)化、三氧化硫（SO3）的吸收以及余熱的回收利用。脫鹽水精制和液硫精制各自構(gòu)成獨(dú)立的子系統(tǒng)。自動(dòng)開(kāi)車指令意味著裝置的各項(xiàng)工藝參數(shù)，例如溫度和壓力等，已經(jīng)調(diào)整至滿足啟動(dòng)要求，并且已經(jīng)通過(guò)自動(dòng)開(kāi)車自檢程序，確認(rèn)符合啟動(dòng)條件。通過(guò)指令，風(fēng)機(jī)得以啟動(dòng)，硫磺的焚燒過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行，同時(shí)自動(dòng)控制裝置的負(fù)荷增長(zhǎng)曲線，確保所有工藝參數(shù)均符合安全和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。這一過(guò)程旨在平穩(wěn)且經(jīng)濟(jì)地完成啟動(dòng)，隨后順利過(guò)渡到正常生產(chǎn)狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
2.指令自動(dòng)運(yùn)行
在啟動(dòng)指令后，各層催化劑的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了平衡狀態(tài)，余熱回收系統(tǒng)開(kāi)始產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的蒸汽，吸收系統(tǒng)也產(chǎn)出合格的硫酸，標(biāo)志著開(kāi)車過(guò)程的完成。此時(shí)，裝置自動(dòng)切換至指令自動(dòng)運(yùn)行模式。自動(dòng)運(yùn)行模式意味著裝置能夠自動(dòng)適應(yīng)外部環(huán)境和負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行工藝參數(shù)，以保持裝置在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行。此外，裝置還具備關(guān)鍵控制點(diǎn)的儀表故障診斷功能，能夠有效預(yù)防因控制儀表故障而引發(fā)的安全事故。在負(fù)荷保持不變的情況下，如果環(huán)境溫度發(fā)生改變，裝置將通過(guò)在線分段轉(zhuǎn)化率分析儀系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化能源使用。當(dāng)裝置與下游蒸汽消耗裝置配套運(yùn)行時(shí)，可以將蒸汽負(fù)荷作為自動(dòng)運(yùn)行的指令。
3.指令停車緊急停車
在自動(dòng)運(yùn)行期間，裝置可能因外部環(huán)境影響、設(shè)備健康狀況或下游需求而需要執(zhí)行計(jì)劃性停車檢修或緊急停車。裝置的指令停車遵循特定的邏輯順序，主要分為系統(tǒng)蓄熱停車和吹出停車兩種方式。蓄熱停車適用于裝置的短期檢修，而更長(zhǎng)時(shí)間的檢修則確保焚硫爐及各層催化劑的溫度能夠滿足重新啟動(dòng)的要求。吹出停車則用于創(chuàng)造干燥塔和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的檢修條件，旨在減少SO2和SO3的泄漏，從而降低對(duì)環(huán)境和檢修工作的干擾。至于緊急停車，它是在裝置面臨安全危機(jī)或核心設(shè)備發(fā)生故障時(shí)采取的緊急措施。
三、自動(dòng)運(yùn)行核心控制
1.指令開(kāi)車核心控制
裝置啟動(dòng)分為初始狀態(tài)和飽和狀態(tài)兩種情況。初始狀態(tài)啟動(dòng)指的是裝置首次啟動(dòng)或每次停車后進(jìn)行熱吹降溫檢修，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)不存在SO2和SO3，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加熱以建立余熱鍋爐的壓力。而飽和狀態(tài)啟動(dòng)則是指裝置在運(yùn)行期間因計(jì)劃性或緊急性停車檢修而未進(jìn)行降溫處理，焚硫爐的溫度滿足噴磺條件，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的各層催化劑溫度處于點(diǎn)燃范圍內(nèi)，并且已經(jīng)建立了余熱鍋爐的壓力。在初始狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)，裝置的各個(gè)設(shè)備仍處于膨脹和移動(dòng)狀態(tài)，需要對(duì)各層催化劑進(jìn)行溫度場(chǎng)的建立。余熱鍋爐則需建立水汽循環(huán)平衡。因此，初始狀態(tài)啟動(dòng)相較于飽和狀態(tài)啟動(dòng)需要更長(zhǎng)的時(shí)間，本文主要介紹初始狀態(tài)啟動(dòng)的核心控制要點(diǎn)。
2.指令自動(dòng)運(yùn)行核心控制
硫磺制酸的生產(chǎn)負(fù)荷通常保持穩(wěn)定，僅在蒸汽負(fù)荷出現(xiàn)顯著波動(dòng)時(shí)，才會(huì)對(duì)運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。因此，自動(dòng)運(yùn)行負(fù)荷控制主要依據(jù)下游蒸汽需求負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)接收到下游負(fù)荷調(diào)整的指令后，會(huì)自動(dòng)調(diào)整裝置的運(yùn)行負(fù)荷。圖2展示了這種自動(dòng)運(yùn)行負(fù)荷控制的方式。蒸汽用戶W發(fā)出負(fù)荷指令，通過(guò)PID控制器輸出控制目標(biāo)，調(diào)節(jié)硫磺F和空氣Q的流量。風(fēng)磺比例器根據(jù)不同的負(fù)荷需求進(jìn)行風(fēng)磺分配，以實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行效率。通過(guò)轉(zhuǎn)化率φ的優(yōu)化器調(diào)整當(dāng)前負(fù)荷的風(fēng)量，以達(dá)到最佳轉(zhuǎn)化率和經(jīng)濟(jì)效益的平衡點(diǎn)。
圖2
3.指令停車和緊急停車核心控制
裝置停車涉及停止向系統(tǒng)輸送能源，包括“硫磺”和“風(fēng)量”，同時(shí)確保裝置恢復(fù)至安全狀態(tài)。這一過(guò)程還包括關(guān)閉其他動(dòng)力設(shè)備，例如“鍋爐上水泵”和“酸循環(huán)泵”。根據(jù)停車指令的不同，裝置停止的具體狀態(tài)也會(huì)有所差異。例如，正常停車指令可能要求對(duì)裝置進(jìn)行保溫處理，或者需要進(jìn)行吹掃操作，而應(yīng)急停車則具有不同的停止功能。因此，停車控制可以細(xì)分為指令順序停車和應(yīng)急停車兩種類型。
四、結(jié)語(yǔ)
硫磺制酸裝置的自動(dòng)運(yùn)行依賴于各個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同工作。為了確保裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行以及自動(dòng)停止，必須精通各個(gè)階段的關(guān)鍵控制原理。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的控制技術(shù)，在控制系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建相應(yīng)的控制模型，可以對(duì)裝置在不同工作狀態(tài)下的行為進(jìn)行精確控制，從而實(shí)現(xiàn)硫磺制酸裝置的全自動(dòng)運(yùn)行。
