数字硫酸系统由礼正来公司开发，旨在重新定义硫酸生产的控制流程，实现装置管理的数字化、生产过程的智能化以及状态的透明化。本文将探讨硫酸装置如何达成自动化的负荷指令运行、自动启动、自动停车以及紧急停车。硫酸装置的自动运行是数字硫酸系统的核心功能之一。这种自动运行模式已超越了传统自动控制系统对技术人员操作的依赖。数字硫酸系统的自动运行功能允许实现无人值守的自动操作，仅需少量设备维护技术人员即可。通过数字硫酸自动运行系统，硫酸生产过程可以完全交由自动化技术来完成。

一、硫酸装置工艺流程

大规模生产硫酸主要通过两种方法：冶炼烟气制酸和硫磺制酸。冶炼烟气制酸利用冶炼过程中副产的二氧化硫（SO2），通过转化反应释放的热量来维持系统所需温度。在这一过程中，关键控制环节包括烟气的净化、二氧化硫的转化以及三氧化硫（SO3）的吸收。另一方面，硫磺制酸则是通过燃烧液态硫磺产生二氧化硫，并释放大量热量，随后利用余热锅炉移除烟气中的热量，产生过热蒸汽。烟气接着通过转化器和吸收塔完成制酸过程。尽管烟气制酸和硫磺制酸都采用相同的二氧化硫转化和三氧化硫吸收工艺，但它们在原料生成和余热锅炉的使用上存在差异。冶炼烟气制酸的净化工艺控制流程中没有危险化学反应和高温高压环境。相比之下，硫磺制酸在二氧化硫生成过程中会产生高温烟气和中压过热蒸汽，这使得其自动控制难度高于冶炼烟气制酸。因此，本文所讨论的硫酸装置自动运行，是以硫磺制酸装置为例进行阐述的。工艺流程图见图1

图1

二、硫酸装置自动运行

1.指令自动开车

自动开车指令涉及多个关键步骤，包括硫磺的焚烧、二氧化硫（SO2）的转化、三氧化硫（SO3）的吸收以及余热的回收利用。脱盐水精制和液硫精制各自构成独立的子系统。自动开车指令意味着装置的各项工艺参数，例如温度和压力等，已经调整至满足启动要求，并且已经通过自动开车自检程序，确认符合启动条件。通过指令，风机得以启动，硫磺的焚烧过程自动进行，同时自动控制装置的负荷增长曲线，确保所有工艺参数均符合安全和环保标准。这一过程旨在平稳且经济地完成启动，随后顺利过渡到正常生产状态，并实现自动运行。

2.指令自动运行

在启动指令后，各层催化剂的转化率达到了平衡状态，余热回收系统开始产出符合标准的蒸汽，吸收系统也产出合格的硫酸，标志着开车过程的完成。此时，装置自动切换至指令自动运行模式。自动运行模式意味着装置能够自动适应外部环境和负荷的变化，自动调整运行工艺参数，以保持装置在最经济的状态下运行。此外，装置还具备关键控制点的仪表故障诊断功能，能够有效预防因控制仪表故障而引发的安全事故。在负荷保持不变的情况下，如果环境温度发生改变，装置将通过在线分段转化率分析仪系统来优化能源使用。当装置与下游蒸汽消耗装置配套运行时，可以将蒸汽负荷作为自动运行的指令。

3.指令停车紧急停车

在自动运行期间，装置可能因外部环境影响、设备健康状况或下游需求而需要执行计划性停车检修或紧急停车。装置的指令停车遵循特定的逻辑顺序，主要分为系统蓄热停车和吹出停车两种方式。蓄热停车适用于装置的短期检修，而更长时间的检修则确保焚硫炉及各层催化剂的温度能够满足重新启动的要求。吹出停车则用于创造干燥塔和转化系统的检修条件，旨在减少SO2和SO3的泄漏，从而降低对环境和检修工作的干扰。至于紧急停车，它是在装置面临安全危机或核心设备发生故障时采取的紧急措施。

三、自动运行核心控制

1.指令开车核心控制

装置启动分为初始状态和饱和状态两种情况。初始状态启动指的是装置首次启动或每次停车后进行热吹降温检修，此时系统内不存在SO2和SO3，需要对系统进行加热以建立余热锅炉的压力。而饱和状态启动则是指装置在运行期间因计划性或紧急性停车检修而未进行降温处理，焚硫炉的温度满足喷磺条件，转化系统中的各层催化剂温度处于点燃范围内，并且已经建立了余热锅炉的压力。在初始状态启动时，装置的各个设备仍处于膨胀和移动状态，需要对各层催化剂进行温度场的建立。余热锅炉则需建立水汽循环平衡。因此，初始状态启动相较于饱和状态启动需要更长的时间，本文主要介绍初始状态启动的核心控制要点。

2.指令自动运行核心控制

硫磺制酸的生产负荷通常保持稳定，仅在蒸汽负荷出现显著波动时，才会对运行负荷进行调整。因此，自动运行负荷控制主要依据下游蒸汽需求负荷进行调节。当自动运行系统接收到下游负荷调整的指令后，会自动调整装置的运行负荷。图2展示了这种自动运行负荷控制的方式。蒸汽用户W发出负荷指令，通过PID控制器输出控制目标，调节硫磺F和空气Q的流量。风磺比例器根据不同的负荷需求进行风磺分配，以实现最经济的运行效率。通过转化率φ的优化器调整当前负荷的风量，以达到最佳转化率和经济效益的平衡点。

图2

3.指令停车和紧急停车核心控制

装置停车涉及停止向系统输送能源，包括“硫磺”和“风量”，同时确保装置恢复至安全状态。这一过程还包括关闭其他动力设备，例如“锅炉上水泵”和“酸循环泵”。根据停车指令的不同，装置停止的具体状态也会有所差异。例如，正常停车指令可能要求对装置进行保温处理，或者需要进行吹扫操作，而应急停车则具有不同的停止功能。因此，停车控制可以细分为指令顺序停车和应急停车两种类型。

四、结语

硫磺制酸装置的自动运行依赖于各个子系统的协同工作。为了确保装置能够实现自动启动、稳定运行以及自动停止，必须精通各个阶段的关键控制原理。通过运用先进的控制技术，在控制系统内构建相应的控制模型，可以对装置在不同工作状态下的行为进行精确控制，从而实现硫磺制酸装置的全自动运行。