- 大型硫磺制酸裝置一鍵開車設計
前言
隨著國家推行自改數轉，硫酸行業正掀起一場智能化改造與數字化轉型的熱潮[1]。各方都在積極探討如何提升硫酸裝置的自動化水平，以及如何實現其數字化轉型，以適應社會快速發展的需求[2]。目前，禮正來科技致力于推動硫酸裝置的數字化轉型。我們廣泛聽取了多家大型硫酸生產企業的意見，深入了解他們對硫酸裝置智能化改造與數字化轉型的需求。行業共識表明，一鍵開車是衡量智能化改造成功與否的關鍵標準，我們運用研究數字硫酸積累的理論知識，并結合硫酸生產操作的實際經驗，設計大型硫酸裝置一鍵開車方案，旨在助力企業實現智能化改造和數字化轉型[3]。
1、總體思路
硫磺制酸裝置開車大體可分為開車前檢查，開車準備，裝置開車，指標控制，正常運行五大步驟。開車前檢查主要是檢查工藝條件、設備、儀表、電氣是否滿足開車條件，這個以現場檢查為主，可以用電子OK表確認；開車準備主要是針對裝置工藝流程是否已經打通、各基礎控制點是否具備開車條件，這個可以利用開車導航來最終確認如圖1；裝置開車主要以進風噴磺為主，控制風磺比是其中的重點及難點，這個通過物料平衡為切入點達到精準控制；指標控制主要針對各工序工藝指標控制，可以通過自動調節來實現；正常運行是指各控制點達指標后能自主運行，并可根據需求增減負荷，負荷增減也可以通過物料平衡來實現。
硫酸裝置一鍵開車導航圖
2、總體要求
為達到一鍵開車，設備、電氣、儀表的可靠性和自動運行要求較高，運轉設備運行要平穩可靠，同時滿足自動啟停需求，對于關鍵機泵設備，要有熱備用設計，設置安全連鎖，可以自動切換。儀表性能可靠，能準確顯示物料的溫度、流量、壓力等參數，對于關鍵控制點需要冗余設計，可三選二或者兩個全部同時滿足。調節閥根據其實際位置和調節功能實現有效、精準、穩定控制。
3、開車邏輯
3.1焚硫轉化工段邏輯
電子OK表確認后各工段開車準備自建，DCS點擊開車準備按鈕，焚硫工段開車準備自動建立。
建立蒸汽保溫系統：精硫槽保溫蒸汽自動打開，磺管保溫蒸汽自動打開，磺槍保溫蒸汽出口導淋閥自動打開。
建立硫系統：以保溫蒸汽壓力和精硫槽溫度為觸發點系統自動選擇高液位液硫儲罐（或人工選擇）打開其底部閥，再開大精硫槽液位調節閥，控制精硫槽液位，液位維持65%左右設置自動；
建立硫循環：以精硫槽液位為觸發點可延遲三分鐘精硫泵出口閥打開，磺管回流閥打開，三個磺槍隔離閥關閉，精硫泵自動啟動，變頻自動增加，流量計正常顯示至60%裝置負荷流量；
預噴磺：以管道保溫蒸汽壓力和磺管流量計為觸發點磺槍隔離閥自動打開，磺管回流閥自動關閉，焚硫爐火檢信號觸發，3秒鐘后磺管回流閥自動打開，磺槍隔離閥自動關閉。三支槍自動切換，保證每支磺槍通暢。
焚硫轉化閥門自動設置：以預噴磺火檢信號和鍋爐上水流量為觸發點風機出口放空閥全開、焚硫爐進口閥全關、鍋爐出口蝶閥全開、鐘罩閥開80%、一段進口蝶閥全開、高溫過熱器煙氣旁路全開、熱熱換熱器煙氣旁路全關、省煤器2出口蝶閥全開、冷熱換熱器旁路全關。（轉化升溫使用兩個閥門關閉）。
3.2干吸工段邏輯
電子OK表確認DCS點擊開車準備按鈕，干吸工段開車準備自動建立。
灌母酸：自動打開干燥、二吸、HRS灌母酸閥門，罐區自動打開泵進、出口閥，人為選擇使用哪個大罐啟動泵，干燥循環酸槽、二吸循環酸槽、HRS循環酸槽液位灌至85%液位根據實際情況設定，停泵，關閉閥門。
循環水循環：循環水池自動補水到達液位，酸冷器循環水進出口閥門自動打開，循環水泵自動啟動，泵出口閥自動打開，水進入酸冷器，給水壓力、流量、酸冷器出口PH至均正常（循環水系統也單獨做開車準備邏輯）。
低溫熱回收系統上水：（除氧器液位為觸發點）HRS蒸發器放空閥打開，產汽閥關閉，進加熱器調節閥打開，HRS蒸發器給水泵自動啟動，鍋爐出口閥打開，蒸發器上水，液位至75%（根據實際情況定），蒸發器上水量減小至10 m3/h,鍋爐定排打開，控制鍋爐液位穩定。低溫熱回收系統也單獨做開車準備邏輯。
建立單獨酸循環：
干燥循環：以干燥酸槽液位為觸發點干燥酸冷器旁路閥打開，HRS產干燥酸閥關閉，干燥串二吸循環酸槽閥門關閉，干燥循環酸泵自動啟動，控制上塔酸量到指標值850 m3/h。液位維持55%左右，液位不足可再次補母酸。
二吸循環：以二吸酸槽液位為觸發二吸酸冷器旁路打開包括HRS酸旁路，產酸閥門關閉，HRS產二吸循環酸槽閥門關閉，HRS二吸酸進口閥門關閉，二吸循環酸泵自動啟動，控制上塔酸量到指標值800 m3/h。液位維持55%左右，液位不足可再次補母酸。
HRS酸循環：以干燥酸槽液位和鍋爐液位為觸發點HRS產酸閥關閉，HRS酸泵冷卻水和軸封風氣自動打開軸封空氣控制壓力和流量，HRS酸泵自動啟動，控制一級上塔酸量到指標值（1200m3/h）。液位維持60%左右，液位不足可再次補母酸。
建立串酸：以二吸上塔和HRS一級酸流量為觸發點HRS二級酸閥門打開，控制上塔酸量60m3/h，HRS產二吸循環酸槽閥門打開，控制HRS循環酸槽液位穩定。建立HRS和二吸酸循環。
4、結語
本文針對硫磺制酸裝置一鍵開車技術進行了深入的研究和分析，通過本文設計模擬驗證的一鍵開車技術方案，可成功實現硫磺制酸裝置的快速平穩啟動，以及高效穩定的生產過程。這一技術方案的實際應用，可為硫磺制酸行業未來的發展帶來革命性的變革，不僅能大幅提升硫酸生產效率和能源利用效率，還能有效降低生產成本和安全風險，此方案不僅展現出廣泛的應用前景和重要的社會價值，還為硫酸工業的數字化轉型提供新示范。
參考文獻
[1] 楊林國. 數字化轉型為傳統工業賦能添翼[N]. 貴陽日報. 2022-05-26(004).
[2] 陳心怡, 張 華, 賈君君等. 數字經濟下工業生產標準數字化轉型探索研究[J]. 中國標準化, 2023, 48-52.
[3] 范小祥. 新技術新設備在硫磺制酸裝置中的應用[J]. 化工安全與環境, 2020, 15-17.