前言

硫磺制酸装置的氧硫比自动控制是实现自动化运行的关键功能。今天，我们将探讨如何安全且稳定地实现最佳氧硫比的自动控制。实施最佳氧硫比自动控制的前提是确保装置始终处于安全可控的状态。我们不能允许由于仪表测量误差、人为干预或设备故障等因素，导致装置出现升华硫、风机损坏、负荷骤降或负荷陡升等严重事故。装置必须能够平稳运行。在仪表测量出现故障时，装置应具备自诊断功能；在遭受外界干预或设备故障时，装置应能自动脱离氧硫比自动控制模式，并发出警告，以便进行人工干预，确保装置的安全可控。

一、最佳氧硫比值确定

国内硫磺制酸装置的设计通常设定在二氧化硫浓度f（SO2）为11.5%，这对应着一个特定的氧硫比值R=0.824。然而，每套装置的理想氧硫比值实际上取决于装置的特定属性，包括所使用的催化剂类型、转化器的气体流速、风机的压力以及工艺流程等因素。这些因素最终决定了二吸塔出口的二氧化硫排放浓度。该排放浓度受转化率的影响，而转化率下降的主要因素是转化器内氧含量的降低。因此，最佳氧硫比值的确定点是装置经济性能最优的时刻，此时装置所需的最小氧量（空气）与硫的比值即为最佳氧硫比值。图2展示了装置转化率的环保经济性与装置能效之间的对应关系，每套装置都可以根据自身的特性来选择最适宜的氧/硫比值R。

图1

图2

所需测量仪表：

二、氧硫比值自动控制

通过分析图2，我们可以发现，实现氧硫比值自动控制的关键在于选取合适的两个过程变量：焚硫炉出口的SO2浓度和二吸塔出口的O2浓度。液硫流量作为固定的负荷值，通过质量流量计进行精确且稳定的测量。尽管如此，焚硫炉出口SO2浓度的测量面临一定挑战，主要问题在于烟气中SO3的存在（实际含量介于0.2~0.5%），这会显著提高分析仪损坏的风险。相对而言，二吸塔出口的烟气中仅含有极少量的酸雾（30mg/m³）和SO2（含量为500ppm），因此，该烟气对二吸塔出口的氧分析仪更为温和，能够保证测量的稳定性。鉴于这些因素，氧硫比值自动控制过程变量的选择更倾向于二吸塔出口的O2浓度值。氧硫比值自动控制的具体操作步骤可参考图3。

图3

三、安全自动控制

氧硫比值的精确控制是确保装置工艺指标稳定的关键，同时它也直接关联到装置运行的安全性。一个完善的安全自动控制系统是实现氧硫比值自动控制的坚实后盾。因此，安全自动控制的核心在于，当控制回路中的某个仪表发生故障或工艺系统出现异常时，系统能够及时发出警报，并迅速退出自动控制模式，确保装置能够安全地切换到一个稳定状态。

1.负荷调整策略

当设备需要执行降低负荷调整时，设定好负荷目标值后，系统将自动控制以先降低液硫流量，导致氧硫比值增大，O2量升高，随后系统自动调整风机转速以达到最佳氧硫比值。 当设备需要执行增加负荷调整时，设定好负荷目标值后，系统将自动控制风机转速提升至预定的负荷转速值，氧硫比值随之增大，O2量升高。接着，系统允许增加精硫泵的变频，以使液硫流量达到负荷目标值，最终系统自动调整分机转速以实现最佳氧硫比值。

2.升华硫预防策略

为了避免升华硫的产生，我们会根据风机的运行功率曲线和系统阻力，计算出风机的出风压对应的风量。然后，根据这个风压值设计出相应的装置负荷折线函数。接着，将这个函数与液硫流量进行比较，一旦比值超过设定的安全值，系统将发出报警，并自动停止风机转速的调整，同时保持风机当前的转速不变。此外，如果风机进来的温度升高超过操作设定的安全值，将触发安全联锁停机。

3.负荷骤变策略

在氧硫比值自动控制模式下，若无外部负荷调整，系统将不会受到外界干扰导致负荷突变。因此，在无负荷调整的情况下，风机转速仅需进行微小调节以适应环境和液硫的微小变化。若系统出现突变，这通常是因为控制回路上的测量仪表发生故障。因此，系统设计中会包含不同负荷下的自动控制调整自由度，以应对可能出现的负荷突变情况。

温馨提示：礼正来科技（重庆）有限公司专注于硫酸装置的智能化与数字化，致力于为硫酸行业提供自动化、智能化以及自主运行的解决方案。我们愿意提供最佳的氧/硫比值控制咨询和实施技术服务。