1、煙氣制備硫酸生產工藝的多工位控制技術設計、一、前言硫酸是一種重要的基本化工原料，廣泛使用于各工業部門，硫酸 的產量常常被用作衡量一個國家工業發展水平的標志。硫酸主要用干 生產磷肥。合成纖維、涂料、洗滌劑，制冷劑、飼料添加劑、石油精 煉、有色金屬冶煉，鋼鐵、醫藥和化學工業等，也都離不開硫酸。隨著我國高濃度磷復肥和有色金屬工業的發展，我國的硫酸工業 也得到了迅速發展。2003年達到創記錄的3371萬七，產量超過美國位 居世界第一。2006年我國硫酸產量5044 同比增長9. 0%，其中 硫磺制酸產量2233萬七，同比增長13. 1%；冶煉煙氣制酸產量l 163 萬七，同比增長18. 6%，硫鐵礦制

2、酸產量1 593萬七，同比減產1. 2%； 其他原料制酸產量55 同比減少6. 9%。截止到2007年9月，全國 硫酸累計產量3 957萬們 同比增長10. 2%。第一章硫酸生產概述1.1工業制備硫酸的常用方法目前，工業上硫酸生產方法為接觸法硫酸生產工藝，接觸法硫酸 生產工藝的核心是通過SO2氣體與V2O5，催化劑接觸，您02轉化為SO3。 根據生產原料的不同，硫酸的生產方法有以下幾種：硫磺制酸、硫鐵 礦制酸、冶煉煙氣制酸和硫酸鹽（磷石膏、硫酸亞鐵）制酸等類型。在 接觸法硫酸工藝生產過程中，有三個基本的化學反應和與之相聯系的 工序：SO2氣體的制取；SO2的轉化；SO3的吸收。1、硫鐵礦制酸硫

3、鐵礦制酸經過原料工段處理過的硫鐵礦原料，送入焙燒工序進 行硫鐵礦的沸騰焙燒，氣體經廢熱鍋爐回收熱量再經旋風除塵器和電 除塵器送入氣體凈化工序，經凈化工序的氣體進入干燥塔對氣體進行 干燥后送入轉化工段，進行SO 2的催化氧化，反應生成的SO3氣體送吸 收塔吸收產出硫酸。圖I典型硫鐵礦制酸工藝流程圖2、硫磺制酸硫磺制酸以固體硫磺為原料，采用快速熔硫、液硫過濾、液體硫 磺燃燒、余熱回收以及“3+1”兩轉兩吸生產工藝（如圖2所示）。為盡 量利用液體硫磺焚燒產生的高溫位熱能和二氧化硫轉化產生的中溫 位熱能，在焚硫爐后設置中壓火管廢熱鍋爐，在轉化工序一段觸煤層 后設置高溫過熱器，二段設置換熱器，三段設置換

4、熱器和省煤器，四 段設置低溫過熱器和省煤器。系統產生中壓過熱蒸汽并入蒸汽管網， 可送至發電裝置；大型裝置空氣風機多用蒸汽透平驅動。循環禪卻回水成叫水 成品硫酸r &cfe373WMP& 4疝去蒸注曾網必鋸爐始-端冷能水, /郵器圖2典型硫磺制酸工藝流程圖（1）SO氣體的制取21）生產S02氣體的最簡單方法是燃燒熔融硫磺S+O2S02+Q，反應 放出的高溫位熱能用于生產中高壓蒸汽。2）SO：的第二個來源是焙燒硫化物礦石產生的煙氣（硫鐵礦制酸或冶煉煙氣制酸）2FeS +50 +1 / 30 =2 / 3Fe 0 +4S0 +Q.或2FeS +50 +12223 4222/ 20Fe203+4S02

5、+Q，反應放出的高溫位熱能同樣用于生產中高壓蒸 汽。3）磷石膏（石膏）焦炭還原煅燒反應2CaSO4+C=2CAO+2S02+C02。4）硫化氫與空氣燃燒反應：H2S+O2+1 / 202=H20+S02+Q。（2）SO2的轉化2S02+O2=2S03+Q,該反應是接觸法硫酸生產工藝的 核心，它是一個可逆放熱反應，在V2O5，催化劑的存在下，高于起燃 溫度時，反應得以進行。然而，隨著反應的進行，氣體溫度升高，平 衡向反應式左移，即阻止生成SO3。為了提高SO2轉化為SO3的總轉化率， 必需使經過部分反應的氣體通過數段催化劑床層，并且在氣體從上一 段床層流向下一段時進行中間冷卻。SO3的吸收轉化工

6、序生成的SO3在填料吸收塔中被循環的濃 硫酸(98. 5%)吸收，從氣體中除去。反應式S03+H20H2S04+Q。1.2煙氣制備硫酸在冶煉行業，冶煉產生了大量污染空氣的尾氣二氧化硫。制酸廠 的任務就是把二氧化硫回收利用制成硫酸，這既解決了環境污染物 體，又能為工廠創造巨大的經濟效益。1.2.1、煙氣凈化在有色金屬冶煉過程中，產生的尾氣中含有SO2和其他雜質，因 此需要進一步凈化煙氣，降低煙氣含塵量，以防止煙塵沉淀而造成管 道、設備、觸媒層堵塞。煙氣凈化可采用干洗凈化、水洗凈化、稀酸 洗滌、熱濃酸洗滌等方法。1.2.2、煙氣干吸吸收塔的中心任務是用濃度為98%的酸吸收經轉化后生成的 SO3煙氣

7、生產成品酸，吸收工段就是把SO3加工成硫酸。在工業生產 中不是用水來吸收SO3氣體，而是采用濃度為98%的濃硫酸作吸收 劑，它吸收SO3的效果最好，SO3經濃硫酸吸收后成為高濃度硫酸， 用干燥塔出來的稀硫酸稀釋，得到濃度為98%的硫酸。冶煉廠采用了 兩轉兩吸的工藝流程。干吸流程中有98酸生產和93酸生產，兩種生 產控制方法不同。第二章煙氣制備硫酸的一般工藝與設備2.1 一般工藝流程一、原料預處理1、硫鐵礦的粉碎機理硫鐵礦的粉碎，是由于硫鐵礦料受到機械力作用而發生的一種粉 碎現象。綜合起來，機械力的種類有：壓力、彎曲力、剪切力、劈力、 研磨力、打擊與沖擊力等。2、硫精砂的干燥根據公司地域情況、氣

8、候等。采用自然晾曬或其他方法，晾曬后 通過鏟車或其他工具推入庫房。3工藝流程根據實際情況可采用兩次粉碎流程。硫鐵礦石經鏟車、皮帶機傳 送到PE400X600鄂式破碎機，經鄂式破碎機破碎后由HL300X15m提 升機提升到70m3的粗料庫。然后由B500X15m皮帶機傳送到 PF107O1000X700反擊式破碎機，經反擊式破碎機破碎后由 B500X25m皮帶機傳送到3000X1500篩網的震動篩，經篩選后 W3s4mm的礦粉由HL300X25m的提升機提升至200m3的細料庫，以 被下道工序使用。4、控制標準工序質量控制點質量控制項日控制標準原料預處理硫礦石礦含硫 28%礦含水 5%粉碎后粒度

9、/3s4mm硫精砂干燥后含水量Z6% 二、二氧化硫氣體的制取1、原理硫鐵礦經過沸騰爐的焙燒生產硫，然后氧化成二氧化硫。這個反映比較復雜，反映如下：2FeS =2FeS+S ,S+2O =2SO ,4FeS+7O =2Fe O+4SO2222222 322、沸騰爐的開停車開車前的準備、烤爐：一般來說新建爐第一次投產前要經過烤爐，還有剛經過 大修重砌的爐，第一次開車前也要經過烤爐。其余情況沒有必要進行。烤爐的日的，主要是為了除去筑爐或修爐過程中耐火材料與縫隙 中多余的水分。、鋪料：一般對爐子鋪料工作的要求是粒度細且均勻，礦料水分 小與2%，含硫1 2%s18%。另外，礦斗內要準備一些開車礦，對開車

10、況的要求，一般是：S2 0%s25%、水W4%、平均粒度要小于正常生產時的平均粒度 約3 0%左右。升溫、開車首先，在清理好的爐膛內，有里向外，均勻的鋪上300mm左 右高度的礦渣，然后再礦渣上堆放木柴。然后，蓋好爐門，打開防空 煙囪，料斗打進開車礦和點火用料。第三步，在轉化一、二段和末段 觸媒溫度達到4 15笆左右時，沸騰爐開始點火，爐溫升高幅度用爐 底進風量來調節，約半個小時左右，當爐溫高達9oor以上并有下 降的趨勢時，即通知轉化崗位開始抽爐氣，在爐子形成負壓時立即防 空煙囪、增大爐底進風量開始投料。最后，根據轉化升溫情況、逐步 調節爐底進風量和投料量，使沸騰爐轉入正常操作。停車短期停爐

11、時要注意這幾點情況：爐內不要維持黑渣黑灰，使殘 硫不高；爐溫不宜太高，不要到10 ooc時停爐，宜在8 0 0 s 9 0 0 C之間停下；爐底壓力不易太低；不要讓水進入爐內。計劃大檢修前停車，一般要做到：將爐子吹熄把爐溫降下來； 盡量設法大量排渣降低爐內礦層，以減少清理工作量；停車前盡 可能使礦斗內料用完。如果是由于冷卻設備大量漏水或鍋爐泄漏，則 應立即停止讓其自行熄滅，否則可能會產生蒸氣爆炸將爐體或爐頂炸 壞。3、工藝流程來自原料工段的硫鐵礦經B650皮帶喂料機加入沸騰爐，焙燒產 生的二氧化硫濃度約13%、溫度900-95OC的爐氣經爐氣冷卻器移熱 降溫到380-42OC之間，進入旋風除塵

12、器，經兩級旋風除塵使塵含量 降至W15g/Nm3,溫度降至350C左右進入凈化工序。焙燒所需空氣， 由空氣鼓風機從爐底送入。沸騰爐排出的礦渣，爐氣冷卻器和兩級旋 風除塵器除下的礦塵進入冷卻滾筒，經增濕后進入膠帶輸送機送至渣 場。三、爐氣凈化1、凈化原因從沸騰爐出來的爐氣中含有礦塵及神、硒等的化合物，這些礦塵 和雜質會引起催化劑中毒，水蒸氣會腐蝕設備。故進入接觸室之前須 對原料氣進行凈化處理。2、爐氣凈化的基本方法A、利用機械力的作用，是爐氣中的懸浮雜質沉降分離。B、利用爐氣通過液體層或用液體來噴灑氣體，使爐氣中的雜質得到 分離。C、利用爐氣通過一種多孔的物質，使爐氣中的懸浮雜質截流分離下 來。

13、3、工藝流程我廠根據實際情況采用“文泡電”式封閉酸洗流程。來自焙燒工段的 400C的爐氣進入內噴文式管，與噴淋s10%的稀硫酸接觸降溫，除去 大部分礦塵及其它雜質，然后進入泡沫塔，與1s2%的稀硫酸噴淋接 觸進一步除塵和其它雜質，使溫度降至40C，在經電除霧器除去酸 霧，使酸霧降至0.03g/Nm3后進入干燥塔，除去爐氣中的水份。內噴 文式管流出的稀酸溫度約為60C65C，進入斜管沉降器，清液溢 流到循環槽循環使用，斜管沉降器排出的酸泥，與礦灰混在一起，賣 給水泥廠。泡沫塔排出的1%s2%的稀硫酸入泡沫塔循環槽，并經稀 酸泵送至板式換熱器換熱，經冷卻后的稀酸進入泡沫塔使用，增多的 稀酸串入文式

14、管循環槽。4、控制標準工序質量控制點質量控制項日控制標準爐氣凈化水分含量Z0.1g/m3酸霧含量Z0.03g/m3塵含量 Z0.005g/m3四、二氧化硫氣體的轉化1、觸媒轉化過程a）觸媒表面的活性中心吸附氧分子，使氧分子中原子間的鍵斷裂成為活潑的氧原子0；b）觸媒表面的活性中心吸附二氧化硫分子；c）被吸附了的二氧化硫和氧原子之間進行電子的重新排列，化合成為三氧化硫分子：S02.0.觸媒一so3.觸媒d）三氧化硫分子從觸媒表面脫附下來，進入氣相。2、工藝流程運用“3+2”兩次轉化換熱III、IV、W、II換熱方式，兩 次轉化流程。經凈化、干燥后的爐氣S02濃度約8%,由S02風機來的 約60C

15、潔凈S0爐氣，送入轉化系統Illa-IIIb-I換熱器（管外）依 2次與三段、一段出來的高溫轉化氣（S03 ）換熱，余熱至4 2 0 C進 入轉化器一段，一段出來的高溫轉化器氣（S03）I換熱器（S02） 換熱冷卻至4 6 0 C進入二段，二段出來的高溫轉化器氣（S0與 II換熱器（S02 ）換熱冷卻至4 4 0 C進入三段，三段出來的高溫轉 化器氣(SO3 )依次與IllbIIIaSO,換熱冷卻至18 0r進入第一吸收 塔，SO3被9 8. 3硫酸吸收未被吸收的SO2和少量SO3從一吸塔出來 依次進入Va、Vb管外與五段、四段、二段、出來的高溫轉化氣(SO)換熱進入四段、五段進入第二次轉化，

16、五段出來的高溫轉化氣(SO3)依次進入Vb、Va(管內)最后進入第二吸收塔(S160P )被 398.3%硫酸吸收，未被吸收的微量SO2及SO3尾氣經二吸塔金屬絲網除 沫器最后排入大氣(s60C,s300PPM)。轉化器開工升溫，為了開車時轉化器能快速達到催化劑起燃溫度，分別在轉化器一、四段氣體進口處分別設置了電爐I和電爐II。3、控制標準工序質量控制點質量控制項日控制標準SO2氣體的轉化 濃度 入口 SO2氣體的濃度8%溫度一段進口 420C二段進口 460C三段進口 440C第一吸收塔進口 180C第二吸收塔進口 160C五、三氧化硫的吸收1、SO3吸收過程和反應使用硫酸來吸收轉化后氣體中

17、的三氧化硫。三氧化硫被吸收后于 其中的水化合成硫酸。硫酸吸收SO3氣體的過程，大體按下述5個步驟進行：a）、氣體中的三氧化硫從氣體中向界面擴散。b）、穿過界面的三氧化硫在液相中向反映去擴散。c）、與三氧化硫起反應的水分，在液相主體中向反應區擴散。小、三氧化硫和水在反應區進行化學反應。e）、生成的硫酸向液相主體擴散。2、硫酸硫酸為無色、吸水性粘稠液體，是強氧化劑，遇金屬能產生可燃 性氫氣，溶于水中產生大量熱，腐蝕眼睛、皮膚和呼吸道粘膜。對鋼 平臺、混凝土基礎及電氣設備有腐蝕作用。3、工藝流程采用兩次吸收法對SO3進行吸收轉化成硫酸。自凈化工段來的爐 氣與脫吸氣混合后二氧化硫濃度約8%進入干燥塔，

18、經噴淋93%硫酸干 燥時水分降至0.1g/Nm3然后進入轉化階段。干燥塔內以93%硫酸噴淋，吸收水份后的硫酸流入干燥塔循環槽與一 吸塔循環系統串入的98%硫酸相混合維持其93%的濃度，經干燥塔循 環泵送入干燥塔酸冷卻器降溫后入二燥塔，多出的93%的硫酸，經計 算后送成品酸貯罐。來自轉化工段的一次轉化氣進入第一吸收塔，吸收三氧化硫并經 塔頂絲網除沫器除去酸沫后經第V換熱器、第W換熱器、第II換熱器 后進入四段、五段進行二次轉化。第一吸收塔用98%硫酸噴淋，吸收三氧化硫后濃度升高的硫酸進 入第一吸收塔循環槽，原串入93%相混合維持98%的濃度，經循環酸 泵送入一吸收塔冷卻器冷卻降溫后入一吸塔噴淋。

19、增多的98%硫酸一 部分串入干燥塔循環槽，一部分作為成品酸經計量送入98%成品酸罐。 來自轉化工序的第二次轉化氣進入第二吸收塔，吸收三氧化硫并經塔 頂絲網除沫器除去酸沫后由尾氣煙囪放空。第二吸收塔以98%硫酸噴淋，吸收三氧化硫后濃度升高的硫酸， 流入第二吸收塔循環槽，加入清水調節其濃度為98%，經第二吸收塔 循環酸泵，送入二吸塔酸冷卻器，降溫后入第二吸收它噴淋。增多的 98%硫酸如一吸收循環槽，或作為成品酸經計量送入98%成品酸泵。4、控制標準工序質量控制點質量控制項日控制標準98(%)吸收塔干燥塔三氧化硫的吸收 氣溫 進口 220s250C 32s40C出口 60s65C 34s44C酸溫進

20、口 60s70C 35s45C出口 90s110C 45s55C酸濃度 濃度 98.1s98.5% 92.5s93.0%噴淋密度12si6m3/(m2.h) 12si6m3/(m2.h)氣速 0.80.2m/s 0.80.2m/s吸收率 99.95%出氣含水六、“三廢”處理1、廢氣處理2、廢水處理3、廢渣處理 2.2工藝設備。硫酸生產中主要的設備動設備1.風機硫酸裝置風機主要有以硫鐵礦為原料的焙燒爐爐底風機；冶煉煙 氣制酸和硫鐵礦制酸SO2鼓風機；硫磺制酸的空氣風機等。大型裝置 中重點需要解決的是SO2鼓風機。離心鼓風機冶煉煙氣制酸中的鼓風機早期使用的煙氣制酸工藝流程中的鼓 風機主要為D460

21、1 1、D70013等低速直聯型離心鼓風機。D460 一 1 1離心鼓風機為開式90。百葉片葉輪，其主要設計思想為防止 酸泥在葉輪上沉積；D700 一 l 3離心鼓風機為閉式后彎型葉輪，比 D460ll提高了效率。到了 20世紀七八十年代，S100011單級高 速離心鼓風機應用于冶煉煙氣制酸工藝中，并相繼開發出S60011、 S80011、S120011、S 1 4001 1. S 1 8001 1、S245 卜 11 等系列，適用于年產3萬25萬t冶煉煙氣制酸工藝流程。其機組 的基本形式為：S型鼓風機+變速機+液力偶合器+主電動機，采用液 力偶合器主要是為滿足冶煉煙氣制酸工藝流程中煙氣不均，

22、為節能而 設置的。S型鼓風機基本結構為：葉輪采用雙進氣閉式葉輪，其葉形為二 元、后彎形葉形，葉輪運轉線速度250m / s左右，材質為高強度不 銹鋼，主軸為35GrMo,葉輪與主軸的裝配為過盈裝配，轉子設計為 剛性軸轉子，其工作轉速低于一階臨界轉速，機殼為水平中分式，除 s245011外（其為型材焊接機殼），均為鑄造機殼，氣體密封形式為： 葉輪17圈密封為梳齒式密封，軸端密封為梳齒式密封加充氣密封； 變速箱體為鑄造箱體，齒輪為圓弧齒形齒輪，支撐軸承均為橢圓瓦軸 承，采用強制潤滑方式潤滑，高位油箱用于事故停車；儀表除可配置 一、二次儀表外，還可在鼓風機主軸上加設非接觸式軸振動探頭。泵1）高溫濃硫

23、酸泵高溫濃硫酸泵適應大型硫酸的發展。泵的插入深度（泵底座至葉輪 出口中心線距離）由傳統工藝的1 500mm增加至2100mm以上，循環酸 溫由傳統工藝的W80C提高至100132C，如果熱回收技術（HRS ）在 硫酸生產中的推廣，循環酸溫度將達200220C而導致腐蝕速率升 高，對泵的可靠性設計提出了更高的要求，增加了泵設計的難度。昆 明嘉和、大連長城在大型濃硫酸泵工業化應用做了很多工作。2）稀硫酸泵稀酸泵主要應用于硫鐵礦制酸及冶煉煙氣制酸工程中，需要使用泵的 場合有：動力波酸循環泵（15%H2SO4，含礦塵67C）、冷卻塔酸 循環泵（2%H2SO4、含礦塵、60C）、污水污酸泵（5%15%H

24、2SO4、 最大含礦塵20%、常溫-55.6C）等。電除塵器電除塵器為臥式、單室和三電場，每個電場中有許多與氣體流動 方向平行的板式收塵電極。收塵電極之間，懸吊等距分布的放電電極。 電除塵器進口處裝設氣流分布板，使氣流均勻分布到整個截面。由于 電場的作用，塵粒被充電并在收塵電極分離；粘附于收塵電極和放電 電極的塵粒由電動振打裝置周期性振打排至電除塵器底部的灰斗內， 通過星形閥和灰塵輸送機連續排出。40萬t/a硫鐵礦制酸電除塵外 形尺寸為25. 4m X 10. 2m X11. 6m,通道面積96m2，總有效面積 7 680m2，極板為400mm等間距布置。靜設備1.換熱器氣體換熱器是用來將溫度

25、較高的SO氣體和溫度較低的SO2氣體 進行換熱以維持轉化系統的熱量平衡、促進轉化與吸收的關鍵設備， 工作特點是壓力低、溫度高。換熱器殼程介質為SO2氣體，管程介質 為SO、SO2氣體。目前多選用碟壞式帶孔折流板換熱器，在換熱管正 三角形中間布置IML，以增加軸向氣流量，同時在折流板中心部分開 設一定直徑的泄流孔；部分氣體將由管隙處及泄流孔短路而過，這必 然使氣體通過殼程的壓降明顯下降。由于泄流的影響，增加了氣體的 湍動程度，同時改變了原蝶環形板造成的死區，從而有利于傳熱系數 的提高。華南理工大學鄧先和等開發了空心環管殼式換熱器，它是采用雙 面強化傳熱管與空氣環網板間支撐而成，這種換熱器傳熱性能

26、好，流 體阻力低。干燥塔、吸收塔干燥塔與吸收塔是內裝填料的設備。在干燥塔中，使用濃硫酸把 以二氧化硫為主要成份的爐氣中水份吸收掉。使其通過轉化工段觸媒 層時，能較容易地氧化為三氧化硫，并減少對設備的腐蝕。在吸收塔中, 用硫酸吸收三氧化硫，生成濃硫酸，硫酸工藝采用了兩轉兩吸流程。干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔內徑均為6600mm。三塔均采 用瓷質球拱作為填料支撐，設備底部均為碟形，分酸裝置均采用美國孟 山都的插管槽式分酸器。熱管省煤器以徑向熱管為傳熱元件組合而成的徑向熱管省煤器是我國自主 開發研制的一種新型的換熱設備（專利號ZL002 19436. 8）,在國內 硫酸的熱能綜合利用中得到廣泛的應

27、用，具有以下優點3。1）徑向熱管換熱器內的熱管管內是布有吸液芯的，流體回流是靠毛細 泵力實現的，因此熱管的工作位置和流體的流動不受任何限制，可以 全方位工作，硫磺制酸中煙氣是垂直方向流動，如使用軸向熱管就較 難布置。2）徑向熱管換熱器與重力熱管換熱器相比，在處理量相同的情況下， 其占據空I日J較小，一般體積可縮小30%-40%，重量可減輕15% 20%。3）徑向熱管能更有效地控制壁面溫度，由于其熱側的面積遠遠大于冷 側的面積，所以能更好的提高壁面溫度，硫磺制酸的氣體中SO2、SO3 含量較高，一般要求壁溫應大于140-160C，徑向熱管很容易達到這 些要求。4）徑向熱管具有很高的等溫性能，不凝

28、性氣體對其影響極小，其傳熱性能相對較好，工作穩定可靠。5）徑向熱管省煤器水是在管內流動，因此具有很好的承壓能力，且水路的焊接點均在省煤器外側，維修方便第三章煙氣制備硫酸的工位控制3.1工藝控制、煙氣凈化工藝圖3煙氣凈化工藝流程由吸塔來串酸管筆二、H01 F 1 ?1礦潸去污水 處理站囚X波作ML1$.ih蒸汽、煙氣干吸工藝圖4煙氣干吸工藝流程干燃塔來的屈氣去成品酸罐f集酸折3.2帶點控制工藝（PID）:目前工業自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個 重要志。同時，控制理論的發展也經歷了古典控制理論、現代控 制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全 自動洗衣機等。自動控制系

29、統可分為開環控制系統和閉環控制系 統。一個控制系統包括控制器、傳感器、變送器、執行機構、輸 入輸出接口。控制器的輸出經過輸出接口、執行機構，加到被控 系統上；控制系統的被控量，經過傳感器，變送器，通過輸入接 口送到控制器。不同的控制系統，其傳感器、變送器、執行機構 是不一樣的。比如壓力控制系統要采用壓力傳感器。電加熱控制 系統的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能 PID控制器(儀表)已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛 的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發了具有 PID參數自整定功能的智能調節器 (intelligent regulator)，其中 PID控

30、制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應 算法來實現。有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控 制器，能實現PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現 PID控制的PC系統等等。可編程控制器(PLC)是利用其閉環控制 模塊來實現PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與 ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現 PID 控制功能的控制器，如Rockwell的Logix產品系列，它可以直接 與ControlNet相連，利用網絡來實現其遠程控制功能。硫酸生產中的沸騰爐帶控制點工藝流程圖3.3工位控制的DCS實現首先，DCS的骨架一系統網絡

31、，它是DCS的基礎和核心。由于網 絡對于DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用， 因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對于DCS的系統網絡來 說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳 送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息 傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過 程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網絡性能的指標并不是網絡 的速率，即通常所說的每秒比特數（bps），而是系統網絡的實時性， 即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網絡還必須非常 可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷，因此多數廠家的DC

32、S均采用雙總線、環形或雙重星形的網絡拓撲結構。為了滿足系統 擴充性的要求，系統網絡上可接入的最大節點數量應比實際使用的節 點數量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節點，另一方面也 可以使系統網絡運行于較輕的通信負荷狀態，以確保系統的實時性和 可靠性。在系統實際運行過程中，各個節點的上網和下網是隨時可能 發生的，特別是操作員站，這樣，網絡重構會經常進行，而這種操作 絕對不能影響系統的正常運行，因此，系統網絡應該具有很強在線網 絡重構功能。其次，這是一種完全對現場I/O處理并實現直接數字控制（DDC） 功能的網絡節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站，用以分擔 整個系統的I/O和控制功能

33、。這樣既可以避免由于一個站點失效造成 整個系統的失效，提高系統可靠性，也可以使各站點分擔數據采集和 控制功能，有利于提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切 與運行操作有關的人機界面功能的網絡節點。DCS分為制酸站和焙燒站，制酸站是兩機兩柜，焙燒站上是兩機 一柜，既要各自獨立工作又要相互監視，因此我們采用在四臺操作站上同時建立以太網進行連接，現場控制站網絡結構圖如下：圖5現場控制站網絡結構圖控制組成。DCS的硬件配置為：制酸站：FB-2001NS2 塊,FB-2005NS 網卡 2 塊,FB-2010NST3 塊,FB-SC14NST3 塊；FB-2020NS-6 塊，FB-SC20NS

34、 -6 塊；FB-2030NS-7 塊，FB-SC30NS-7 塊；FB-2040NS-4塊，FB-SC43NS -4塊。這樣就構成了一套分布式 數據采集與控制系統。另外現場有一臺10KVA和一臺3KVA 一共兩臺 在線式不間斷電源UPS，備品備件有：FB-2001NS主控制器2塊。焙燒站：FB-2001NS2 塊，FB-2005NS 網卡 2 塊，FB-2010NS-6 塊，FB-SC14NS-6 塊；FB-2020NS-3 塊，FB-SC20NS -3 塊；FB-2030NS-3 塊，FB-SC30NS-3 塊；FB-2040NS-2塊，FB-SC43NS -2塊。這樣就構成了一套分布式

35、數據采集與控制系統。另外現場有一臺10KVA在線式不間斷電源UPS, DCS系統規模制酸站：AI： 208 個AOU： 24 個DIN： 112 個DOUT： 64 個焙燒站：AI： 97 個AOU： 12 個DIN： 48 個DOUT： 32 個3.4工位控制的失效模式第四章主要工段設備與關鍵設備維護4.1設備的選擇根據生產工藝條件和工藝流程，設備既要先進，又要成熟可靠， 裝備水平達到國內一流、國際先進，同時要考慮工程投資和效益。4.2凈化工段設備凈化工段為兩段動力波稀酸洗滌凈化，兩段電除霧。動力波洗滌 器為美國孟山都公司技術，國內轉化設計并在國內制造，噴嘴和部分 關鍵配件從美國孟山都公司進

36、El； 3臺冷卻洗滌稀酸的板式換熱器進 口瑞典falava公司的產品；7臺稀酸泵從美國Ash公司進口； 6臺 玻璃鋼電除霧國內制造。4.2.1 一級動力波洗滌器一級動力波洗滌器用于冶煉煙氣降溫除塵，煙氣從豎直煙道的頂部進 入并與大口徑的噴嘴向上噴射的洗滌液發生碰撞，形成一個劇烈喘動 的泡沫區，在這一區域大量液體表面被更新，有效地使煙氣冷卻到它 的絕熱飽和溫度并除去一部分塵和SO3酸霧。同時一部分循環酸從噴 嘴上方溢流堰溢流，形成一層水膜，防止煙塵出現過熱和煙氣中SO3 的腐蝕。逆噴管采用哈氏合金G30材質；貯液槽為立式玻璃鋼槽體， 自支撐，槽體為平底；出口設除沫器，材質為聚乙烯；采用一級逆噴，

37、 3個噴嘴材質為F4 ；煙氣進口設有溢流堰，加入稀硫酸溢流；設置緊 急噴淋裝置，以保護玻璃鋼設備。4.2. 2煙氣冷卻塔煙氣通過自由堆放的塑料填料與循環稀硫酸對流接觸進行冷卻， 同時，部分水分在煙氣冷卻過程中分離出來。煙氣冷卻塔為立式玻璃 鋼填料塔，鋼包玻璃鋼梁支撐柵板，填料為490亂堆聚丙稀鮑爾環， 分酸裝置為管槽式分酸器。二級動力波洗滌器煙氣離開冷卻塔后進入二級動力波洗滌器，其噴淋系統由兩組噴 嘴構成，進一步除去煙氣中的雜質顆粒。逆噴管為玻璃鋼，貯液槽為 立式玻璃鋼槽體，平底，自支撐；采用二級逆噴，每級3個噴嘴，材 質為F4。電除霧器兩級導電玻璃鋼電除霧器以確保凈化系統的出15酸霧含量低于

38、 規定指標（W5 mg/ m3）。電除霧器殼體和陽極管均為導電玻璃鋼材質， 陰極線為特種不銹鋼（或鈦合金）刺線；陽極管為正六方形蜂窩式，內 切圓4360 mm，L=4500 mm，共156管；供電方式采用高壓恒流直流電 源；頂部設連續噴淋和間斷噴淋裝置。4.3干吸、轉化工段設備干吸轉化工段采用雙轉雙吸流程，引進美國孟山都公司的技術， 其特點是轉化吸收效率高，設備體積小。主要設備包括干燥塔、一吸 塔、二吸踏、轉化器、換熱器和循環槽，均由美國孟山都公司提供基 本設計，中國有色工程設計研究總院消化設計提供制造圖在國內制 造。從美國孟山都公司引進了先進的分酸裝置和捕沫器（裝在干吸塔 內），以及轉化器內

39、的觸媒；干燥塔的4臺循環濃硫酸泵從美國路易斯 公司進15； 1臺S02風機從德國KK&K公司進15；濃酸冷卻器采用國產陽 極保護管殼式冷卻器。干燥塔煙器從塔下部進入，與從塔上部噴淋下的93. 5%的濃硫酸接觸，除 去煙氣中的水分。殼體為碳鋼內襯耐酸瓷磚，蝶形塔底。采用瓷條梁支撐格柵及填 料；主填料為75矩鞍環，高度2400 mm；捕沫層為38矩鞍環，高 度200 mm。分酸裝置為ZECOR合金槽式分酸器，分酸點43個/ m3。塔 上部安裝SX材質金屬絲網捕沫器。進口煙道為碳鋼搪鉛并襯耐酸瓷磚 用于防止稀酸腐蝕。4.3.2 一吸塔經過一次轉化的煙氣從塔下部進入，與從塔上部噴淋下的98. 5% 的

40、濃硫酸接觸，吸收轉化后的SO生成硫酸。3結構形式類似干燥塔。分酸裝置為310M合金槽式分酸器，分酸點 43個/m2；塔上部的除霧采用ES型纖維除霧器，33個纖維元件置于316 不銹鋼框中，吊掛在塔頂部花板下，除霧器排污進入分酸槽。二吸塔經過二次轉化的煙氣從塔下部進入，與從塔上部噴淋下的98. 5% 的濃硫酸接觸，吸收轉化后的SO生成硫酸。3結構形式類似干燥塔。分酸裝置為310M合金槽式分酸器，分酸點 43個/m2；塔上部的除霧采用CSII ?型玻璃纖維除霧器，10個纖維 元件置于316不銹鋼框中，安裝在塔頂部花板上，除霧器花板排污通 過液封杯溢流進入填料層。轉化器轉化器用于SO2氣體轉化S03

41、氣體，其操作大致是：經加熱物02煙 氣從轉化器頂部進入，經催化劑層反應生成SO氣體去吸收，轉化采 3用二次吸收，即1、2、3層為一次轉化，4層為二次轉化，總轉化率99. 7%。碳鋼殼體和球形碳鋼頂蓋，為防止高溫變形，第一層殼體內襯耐 火磚；內部采用耐熱鑄鐵立柱支撐同材質的柵板。第一、二層隔板為 耐熱鑄鐵材質，第三層隔板為碳鋼，與殼體滿焊連接。底部支撐為雙 層工字鋼，溫度變化時可自由滑動。4.3.5 S02M 機單級懸臂離心式鼓風機，由德國KK&K公司設計制造，采用KK&K 公司專利技術三元流葉輪及入口導葉調節裝置，并配有國內設計制造 的控制和軟啟動系統。入口導葉可根據一級動力波洗滌器進口壓力來

42、 自動調節葉片的開度，從而調節風機風量，風機運行效率較高。4.4關鍵設備的維修高溫濃硫酸泵震動故障的原因：軸承腐蝕。酸液腐蝕 酸泵瞬間停車時，還有一定的轉動慣性,此時酸槽內 液位高，工藝管道內的硫酸回流，填料函內的填料磨損后，回流的酸 在壓力的作用下，酸液沿著泵軸上行，使軸承出現點狀腐蝕。而且， 在軸承座表面生成灰白色硫酸亞鐵。填料使用壽命為600個小時。酸霧入侵 酸槽的人孔蓋板關閉不嚴密，98%的濃硫酸暴露在空 氣中，容易形成酸霧，在空氣濕度大的情況下，生成稀酸，經過軸承 壓蓋間隙與軸承發生氧化反應，使軸承腐蝕。軸承磨損。軸承在運轉過程中有雜音發出，表現為間斷音，表明軸承已經疲 勞磨損。無故

43、障軸承的聲音為連續、均勻的輕快聲音。軸承燒毀。軸承發生故障時，溫度急劇升高。軸承在潤滑良好的情況下，溫 度最高值為80C, 一般情況下溫度值為4565C。消除軸承引起震動的方法在更換新軸承的前提下：首先，清洗軸承座，檢查軸承座的內孔幾何尺寸，是否達到過渡 配合公差要求。同時，仔細觀察，在軸承座的內壁，有無跑外圓的痕 跡，如果存在這種痕跡，表明軸承座被破壞，不能使用，必須更換軸 承座。如果繼續使用，泵運行時將會震動。其次，清洗泵軸的軸頸，檢查軸承位的幾何尺寸，是否達到過渡 配合公差要求。同時，仔細對比觀察軸承內圈與軸承位的軸頸，有無 跑內圓的痕跡。另一方面，仔細觀察軸眉有無損傷，如果存在這些痕

44、跡，表明泵軸被破壞，不能使用，必須更換泵軸。如果繼續使用，泵 運行時將會震動。更換新軸承的要求：必須使用質量合格的軸承。推薦使用ZWZ、SKF、NSK等廠家的軸承。更換的新軸承保持架為金屬保持架。面對面垂直安裝新軸承后，潤滑脂填充量為軸承座內腔的1/2左 右。在維修過程中，細致的作好這些準備工作，設備故障不僅能排除，更重要的是恢復設備原有性能，降低維修成本和人員工時消耗。正確裝配泵軸的方法：泵軸的貯藏與運輸。JHB濃硫酸泵采取撓性軸傳動方式泵軸細而長。泵軸在倉貯 中懸掛存放，運輸中固定后轉運，這些措施能有效避免泵軸變形。泵軸裝配。泵軸與軸承座的軸承單點定位后，才能按順序裝配軸套、葉輪等 零件。

45、在裝配過程中，嚴禁敲打軸身。在給泵軸施加預緊力時，允許 使用銅棒敲擊軸的端面。安裝基礎調整方法：基礎加固與二次找平：基礎加固。調整設計方案，或者改變加強筋的分布受力點。基礎二次找平。設備吊裝在酸槽上的安裝基礎時，把水平尺放在 電機安裝底座上，確定設備的安裝高差而進行調整，才能保證設備 與基礎的安裝垂直度。在這個工作基準完成后，選擇工藝配管，才 能達到事半功倍的效果。硫酸干燥塔硫酸干燥塔爆炸事故圖6干燥塔結構引起爆炸的直接原因：由于清塔作業完成后立即封閉人孔干燥塔 內的氫氣無法外 泄，經長時間的積聚，與塔內空氣混合成爆炸性氣 體，當切割到最后一顆法蘭螺栓時，氫氣混合氣從法蘭密封面逸出遇 明火發生爆炸。事故教訓硫酸屬強酸。濃度小于78的硫酸與鐵發生化學反應生成硫酸鐵 并釋