前言

作为化工产业中关键的上游设施和能源供应单元，硫磺制酸装置的生产效率和成本管理直接决定了企业的经济收益。在硫磺制酸的生产过程中，氧气与硫的配比对装置的产能、能效以及工艺参数的稳定性起着决定性作用。然而，目前硫磺制酸装置普遍采用的手动控制方法难以实现对氧硫比的精确调节，这不仅降低了生产效率，增加了能耗，还使得工艺参数的稳定性受到影响，给装置的安全运行带来了隐患。因此，研究并实施硫磺制酸装置中氧硫比的自动控制策略，对于提高装置的运行效率、减少生产成本以及提升企业的市场竞争力具有至关重要的意义。

一、控制方案背景与目标

在硫磺制酸的工艺流程中，氧/硫比率（即硫磺与空气中的氧气反应的比例）是至关重要的工艺参数。这一比率的精细调整会直接影响到硫酸的产出、蒸汽的生成效率以及整个生产过程的能耗和成本。在传统生产模式中，通常依赖人工手动调节来控制氧/硫比率，但这种方法反应迟缓、调节精度不足，往往无法达到现代硫酸行业所倡导的自动化、自主化运行以及对工艺指标稳定性和实时性的严格要求。因此，迫切需要开发一套安全、先进、稳定且适应性强的氧/硫比率自动控制方案。该方案基于工艺流程原理、自动化技术和稳定测量仪表的结合，实现对氧/硫比率的实时监测和自动控制，确保在生产过程中精确控制空气与硫磺的配比，从而最大化地提升硫酸的产出和蒸汽的生成效率，显著减少不必要的能耗和生产成本，进一步增强企业的经济效益和市场竞争力。同时，通过自动化控制的实施，还能有效减少人为因素对生产工艺的干扰，确保工艺参数的一致性和稳定性，是实现硫磺制酸装置自动化运行所必需的核心功能。

二、氧硫比对生产的影响

在设计每套硫磺制酸设备时，焚硫炉出口的SO2浓度便已设定，国内标准通常定为11.5%。鉴于空气中氧气的体积分数（干基）为20.948%，硫磺燃烧产生的烟气中初始SO₂浓度与初始氧浓度之和为一恒定值。

由此得出公式：b=20.948-a，其中a代表初始SO₂体积分数（%），b代表初始氧体积分数（%）。

因此，氧/硫比R实际上仅是初始SO2体积分数的函数。计算得出R=20.948/11.5-1=0.824。

氧/硫比对生产过程的影响是多方面的。若氧/硫比偏低，则表明硫磺供应过量，这将导致转化率降低和硫磺燃烧不彻底，从而产生升华硫，引起尾气超标和生产事故。尽管较高的氧/硫比能确保硫磺完全燃烧，但过多的氧气消耗将导致能源浪费，烟气带走的热量增多，蒸汽回收减少，进而增加成本。（SO₂浓度每降低0.1%，吨酸生产成本将增加）因此，将氧/硫比控制在最佳平衡点至关重要，这不仅能确保硫磺的完全燃烧以提高产量，还能避免过度消耗氧气造成能源浪费，是降低生产成本的关键。

三、氧硫比自动控制的逻辑

在确认焚硫炉出口的SO₂浓度之后，装置在运行过程中会同时考虑转化效率，以确定最优的氧/硫比例，从而实现装置效率的最大化。氧/硫比的两个关键变量是硫磺和空气。硫磺的量由装置的负荷决定，并在自动控制系统中被设定为一个固定值。而氧的供应则依赖于风机提供的空气流量（即风量），这个风量会随着环境的大气压力、温度、湿度以及风机的转速变化而变化，因此在自动控制中，风量被设定为一个动态变量。氧/硫比的控制目标是保持风量的稳定，当环境参数或负荷发生变化时，通过自动调节风机的转速来维持设定的最佳氧/硫比值。

备注：下期将分享《最佳氧硫比自动控制的方案》敬请关注