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(jì)收益。在硫磺制酸的生產(chǎn)過(guò)程中，氧氣與硫的配比對(duì)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(dòng)控制方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yùn)行帶來(lái)了隱患。因此，研究并實(shí)施硫磺制酸裝置中氧硫比的自動(dòng)控制策略，對(duì)于提高裝置的運(yùn)行效率、減少生產(chǎn)成本以及提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有至關(guān)重要的意義。

一、控制方案背景與目標(biāo)

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(xì)調(diào)整會(huì)直接影響到硫酸的產(chǎn)出、蒸汽的生成效率以及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)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(wú)法達(dá)到現(xiàn)代硫酸行業(yè)所倡導(dǎo)的自動(dòng)化、自主化運(yùn)行以及對(duì)工藝指標(biāo)穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的嚴(yán)格要求。因此，迫切需要開發(fā)一套安全、先進(jìn)、穩(wěn)定且適應(yīng)性強(qiáng)的氧/硫比率自動(dòng)控制方案。該方案基于工藝流程原理、自動(dòng)化技術(shù)和穩(wěn)定測(cè)量?jī)x表的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)氧/硫比率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，確保在生產(chǎn)過(guò)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(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)化控制的實(shí)施，還能有效減少人為因素對(duì)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(shí)現(xiàn)硫磺制酸裝置自動(dòng)化運(yùn)行所必需的核心功能。

二、氧硫比對(duì)生產(chǎn)的影響

在設(shè)計(jì)每套硫磺制酸設(shè)備時(shí)，焚硫爐出口的SO2濃度便已設(shè)定，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)通常定為11.5%。鑒于空氣中氧氣的體積分?jǐn)?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?jǐn)?shù)（%），b代表初始氧體積分?jǐn)?shù)（%）。

因此，氧/硫比R實(shí)際上僅是初始SO2體積分?jǐn)?shù)的函數(shù)。計(jì)算得出R=20.948/11.5-1=0.824。

氧/硫比對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響是多方面的。若氧/硫比偏低，則表明硫磺供應(yīng)過(guò)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(biāo)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(guò)多的氧氣消耗將導(dǎo)致能源浪費(fèi)，煙氣帶走的熱量增多，蒸汽回收減少，進(jìn)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(diǎn)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(guò)度消耗氧氣造成能源浪費(fèi)，是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。

三、氧硫比自動(dòng)控制的邏輯

在確認(rèn)焚硫爐出口的SO₂濃度之后，裝置在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)同時(shí)考慮轉(zhuǎn)化效率，以確定最優(yōu)的氧/硫比例，從而實(shí)現(xiàn)裝置效率的最大化。氧/硫比的兩個(gè)關(guān)鍵變量是硫磺和空氣。硫磺的量由裝置的負(fù)荷決定，并在自動(dòng)控制系統(tǒng)中被設(shè)定為一個(gè)固定值。而氧的供應(yīng)則依賴于風(fēng)機(jī)提供的空氣流量（即風(fēng)量），這個(gè)風(fēng)量會(huì)隨著環(huán)境的大氣壓力、溫度、濕度以及風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，因此在自動(dòng)控制中，風(fēng)量被設(shè)定為一個(gè)動(dòng)態(tài)變量。氧/硫比的控制目標(biāo)是保持風(fēng)量的穩(wěn)定，當(dāng)環(huán)境參數(shù)或負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)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(dòng)控制的方案》敬請(qǐng)關(guān)注