1、硫磺回收裝置中復雜控制方案的設計與組態隨著煤碳、石油等能源的逐漸枯竭，各行業都將節能工作提到了前所未有的高 度，通過節能降耗降低企業運營成本已經成為當前行業關注的熱點節能降耗是伴隨我國經濟發展的一個老話題， 也是一個長遠的戰略課題，是實現可持續 發展的基本要求.我國十一五規劃明確提出了 “十一五”期間單位 GDP能 耗下降2 0 %的約束性指標.科技創新和制度創新是落實節能降耗政策的兩條腿，而在科技創新中，自動化技 術和產品正在并將發揮越來越重要的作用節能涉及到眾多領域，如：新能源/循 環能源/可再生能源、風機/水泵節能、機械設備節能、電能質量管理以及系統 節能管理等。其中分布在各行業的風機水

2、泵是主要耗電設備， 變頻器尤其是高 壓變頻器已經廣泛應用于電力、冶金、石化、建材、市政等行業，節能效果顯 著。變頻器在許多機械設備中發揮工藝調速作用的同時，也直接或間接地達到了節能目的.而電能質量管理是節能降耗的另一種體現，通過減少暫態沖擊、 瞬時搖擺、電力中斷、諧波畸變、電壓閃變等措施可以顯著提高電能效率。此 外，在綜合自動化控制系統中，通過優化的系統設計和管理，更能能達到節能 目的。1引言為適應環保要求的不斷提高，硫磺回收裝置在石油化工生產中越來越受到 重視。2X104噸/年硫磺回收裝置是石化的重點環保裝置，其 生產原理是 將酸性氣中大部分化合態硫元素轉化成硫磺回收利用，并將尾氣中極少 量

3、剩余的硫化氫焚燒，生產二氧化硫后排放。該裝置采用SI EMENS的 PCS7作為過程控制系統,對生產過程實施監控，獲得了良好的效果。2工藝流程簡介？硫磺回收裝置的工藝過程分為硫磺回收部分和尾氣處 理部分，參見圖1.Asf料軒汛圖1工藝流程簡圖經過預熱后的酸性氣和空氣以一定的比例進入主燃燒爐混合燃燒，產生 的高溫過程氣（其中SO2和H2 S的比例為2: 1）經廢熱鍋爐和冷卻器冷卻后進入反應器，在催化劑的作用下，發生CLA U SE反應，捕集分離產 生的液態硫后，尾氣進入尾氣處理部分。？尾氣進入還原爐發生次化學 當量反應后進入SCOT反應器，在催化劑作用下，尾氣中的S02被還原 為H2S,經過降溫

4、后的尾氣進入吸收塔，大部分H2 S和少量 CO 2被 乙醇胺溶液吸收，凈化后的尾氣（H2S的體積濃度為40 0 ppm）送入焚燒 爐，經焚燒后,尾氣中殘留的H2S及其它硫化物幾乎完全轉化為S 02,經 廢熱鍋爐冷卻后,送入煙囪排放。3系統組成及特點3.1?系統組成？某石化公司2X104噸/年硫磺回收裝置 選用PCS7系統作為過程控制系統，其系統結構見圖2。根據設計規范配置了3個控制器（AS），2個操作站（O S） ,1個工程師站（ES ）。系 統總線的通訊介質采用5類屏蔽雙絞線。系統通過數據采集接口站（OPC Serve r）與全廠管理信息網連接。操作站和工程師站的操作系統 都采用微軟公司的

5、Wind ow s X P,配置了 PC S7系統軟件包，用于實 現過程監控和組態功能。圖2 2 X! 04噸/年硫磺回收裝置PC S7系統結構圖系統的I/O卡件根據該裝置儀表信號類型和數量進行配置， 參見表1。通 訊網絡、控制站的控制器、數據轉發卡及重要性高的I /O卡件都采用冗 余配置，提高了系統的可靠性，參見表 2。表1硫磺回收裝置儀表信號類型匯總表膜擬量輸人管號20H1ADC105H1U信號（熱電儒鵬脈沖信號3膜擬量輸出信號ZtalADC人信號35出倩號融點表2硫磺回收裝置I/O卡件類型匯總表卡件名稱型號卡件名怫型號電離信號輸人卡SM331觀字悟號處理卡SM321電壓信號輸人卡軸電囂輸

6、由卡SM322模擬信號輸出卡脈沖壇輸人卡3.2系統特點？PC S7系統具有如下幾個主要特點：？( 1)高速、可靠、 開放的通訊網絡系統總線采用1 : 1冗余的工業以太網，總線型或星型拓撲結構，曼徹斯特 編碼方式，遵循開放的T C P/IP協議和IE EE80 2. 3標準，通訊速率 為100Mbps。? (2)規模可變、配置靈活的自動化站？自動化站通過 CPU、I M1 5 3 2和I /O卡件實現現場過程信號的采集、處理、控制 等功能。系統配置規模可以根據現場要求的不同配置.控制站的電源、CP U卡、IM153 -2卡及模擬量卡都可按冗余或不冗余的要求配置，既保證了系統的可靠性,也增強了配置

7、的靈活性，使價格更趨合理。(3 )簡單易用的組態手段和工具PC S7系統的組態軟件包包括：基本組態軟件St ep 7和流程圖制作軟件 WinCC.軟件界面友好，功能豐富，支持各種控制方案的組態。(4)實用的實時監控界面和豐富的事件記錄功能 ？實時監控軟件Win C C 具備分組顯示、趨勢圖、動態流程、報警管理、報表及記錄、存檔等監 控功能，完全滿足操作人員進行生產過程監控的功能；而系統的事件記 錄、操作記錄和報警記錄等功能對于事故分析和加強管理提供了很好的 幫助。4主燃燒爐控制系統設計？4。1主燃燒爐控制方案？在硫磺回收部分中， 發生CLA USE反應的條件是將高溫過程氣中 SO2和H2S的比

8、例控制 為2： 1,而主燃燒爐則是創造這一條件的主要設備.為了達到反應條件， 設計了如圖3所示的主燃燒爐控制方案。圖3主燃燒爐控制方案原理圖主燃燒爐控制方案說明如下：（1）當自保聯鎖系統（E SD）送來一個觸點信號時，把相應的PID點置到 手動位置，并且該PID回路輸出一個預先指定的值 （可調），確保裝置的 安全。（2） 開工期間，酸性氣還沒有進入爐內，為使主燃燒爐達到所需溫度，燃料氣流量和空氣（主）流量組成雙閉環變比值控制系統，根據燃料氣流量調節所需空氣量，由于有兩個流量閉合回路（燃料氣和主空氣），可以克服各自的外界干擾，使主、副流量都比較平穩 ，流量間的比值通過比 值計算器實現，因此系統的

9、總負荷也將是平穩的，這種控制方案的優點是在主流量（燃料氣）受干擾作用開始到重新穩定在設定值這段時間內發揮作用，比較安全，而當系統中出現除流量干擾外的其它干擾引起主參數變化時，可以通過修改比值來保持主參數穩定。3（?）在裝置正常生產的情況下,爐內只燒酸性氣，酸性氣流量和空氣（主）流量組成單閉環變比 值控制系統，根據酸性氣流量調節所需空氣量，其優點是兩種物料流量 的比值精確，實施方便，而當系統中出現除流量干擾外的其它干擾引起主 參數變化時，可以通過 修改比值來保持主參數穩定.（4）為了保證高溫過程氣中SO2和H 2S的比例控制達到2： 1,過程 氣比值分析和空氣（微）流量組成串級控制系統，過程氣比值分析作為主回 路，空氣（微）流量作為副回路。根據比值分析的結果微調所需的空氣量。 4.2主燃燒爐控制方案組態？所 有的控制方案都是由CFC （Continual Fun ction Ch art）完成的。C FC是一種簡潔的圖形組態工具，它采用 了 IEC61131的標準.用CFC有助于節省時間和費用,同時大大地簡化了 系統的組態和維護。用CF C進行組態時是以功能塊為基礎的，系統配 置了很多預編程的功能塊 .這些功能塊以庫的形式體現。每個功能塊都有 一個參數表，可根據實際工藝要求 選擇不同的參數功能塊在CF C中 的連接直接用鼠標器點接。每個 CFC