制酸系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化實踐

許遠洋

（江西銅業(yè)集團有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

江西銅業(yè)集團有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴冶）歷經(jīng)多次擴建、改造，目前陰極銅生產(chǎn)能力達到1 300 kt/a，成為世界特大型煉銅工廠，配套的制酸系統(tǒng)硫酸產(chǎn)能也達到了1 900 kt/a。硫酸車間負責(zé)處理銅冶煉過程產(chǎn)生的二氧化硫煙氣，是工廠主流程生產(chǎn)工序，與冶煉生產(chǎn)緊密相關(guān)，制酸系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響到銅冶煉系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

貴冶硫酸車間二系統(tǒng)（包括制酸三、四系列）于2007年8月投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模為306 kt/a[1]，兩個系列共用一套凈化工序，轉(zhuǎn)化工序使用高濃度二氧化硫轉(zhuǎn)化技術(shù)[2]。硫酸二系統(tǒng)是在總結(jié)一系統(tǒng)硫酸生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進一步利用科技進步成果，依據(jù)節(jié)省投資的原則進行設(shè)計和建設(shè)。筆者就硫酸二系統(tǒng)運行過程中存在的問題及系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化措施進行了介紹。

1 系統(tǒng)運行過程中存在的問題

1.1 儀表參數(shù)受信號干擾

貴冶制酸工藝主要分為五部分：凈化、干吸、轉(zhuǎn)化、廢酸處理和廢水處理[3]，制酸系統(tǒng)的操作基本由DCS自動控制。而對于硫酸二系統(tǒng)生產(chǎn)區(qū)域，其儀表信號受電焊等施工干擾性較強，在無參數(shù)調(diào)整的情況下，關(guān)鍵儀表數(shù)值會頻繁出現(xiàn)異常波動，且多次排查未能完全解決，導(dǎo)致系統(tǒng)易聯(lián)鎖停車，影響生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

1.2 風(fēng)機啟停聯(lián)絡(luò)遺漏存在安全隱患

對硫酸車間而言，二氧化硫風(fēng)機是硫酸車間的核心設(shè)備。而二氧化硫風(fēng)機屬于總公司直接管控，啟動前必須與調(diào)度室、熔煉車間、動力車間等相關(guān)單位聯(lián)絡(luò)確認(rèn)相關(guān)條件，稍不注意會出現(xiàn)聯(lián)絡(luò)遺漏。倘若出現(xiàn)聯(lián)絡(luò)遺漏而開啟風(fēng)機，輕則風(fēng)機立即跳車，重則引起全廠停電停產(chǎn)，因此存在重大安全隱患。

1.3 轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)風(fēng)量波動大

貴冶采用銅冶煉“閃速爐熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉”工藝。二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐為單爐作業(yè)，轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)為周期性操作，風(fēng)量波動大。當(dāng)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)時，一系列風(fēng)量約160 000 m3/h，二系列風(fēng)量約 110 000 m3/h，三系列風(fēng)量約 180 000 m3/h，四系列風(fēng)量約 80 000 m3/h ；當(dāng)轉(zhuǎn)爐停風(fēng)時，一系列風(fēng)量約130 000 m3/h，二系列風(fēng)量約 90 000 m3/h，三系列風(fēng)量則只有約 90 000 m3/h，四系列風(fēng)量只有約50 000 m3/h。由上述數(shù)據(jù)可以看出，三、四系列轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)時風(fēng)量波動大，對制酸系統(tǒng)的操作有較高要求。

1.4 壓力異常波動聯(lián)鎖停車

由于二系統(tǒng)三、四系列共用一套凈化系統(tǒng)，因此當(dāng)煙氣壓力出現(xiàn)異常波動時易導(dǎo)致兩個系列同時聯(lián)鎖停車。2019年曾出現(xiàn)過電除霧器入口閥突然全關(guān)導(dǎo)致風(fēng)機入口負壓聯(lián)鎖事故。

2 改進優(yōu)化方案

2.1 增加聯(lián)鎖參數(shù)，實現(xiàn)聯(lián)鎖雙保險

為降低因信號干擾引起的設(shè)備停車事故，在三、四系列一級動力波洗滌器入口增加壓力聯(lián)鎖點，同時增加動力波洗滌器入口兩個壓力點的壓差報警，且對二氧化硫風(fēng)機外部聯(lián)鎖邏輯也作了相應(yīng)優(yōu)化。一級動力波洗滌器入口壓力上上限報警（2 000 Pa）和低低限報警（-2 500 Pa）兩個聯(lián)鎖值增加到4個，即要同時滿足2個上上限報警或低低限報警才能觸發(fā)聯(lián)鎖。同理，對干燥塔、吸收塔的入塔酸壓連鎖點也作相應(yīng)優(yōu)化，將干燥塔、一吸塔和二吸塔的入口酸壓表增設(shè)至2個，同時滿足2個下下限報警（5 000 Pa）觸發(fā)聯(lián)鎖。

2.2 增加風(fēng)機啟停確認(rèn)事項表

為了確保二氧化硫風(fēng)機啟停確認(rèn)事項無遺漏，根據(jù)風(fēng)機啟動條件的邏輯關(guān)系圖對二系統(tǒng)三、四系列增加開車前需要確認(rèn)的事項表，全部確認(rèn)后才可以進行下一步操作。將設(shè)備的運行信號直接接入邏輯程序，設(shè)備啟動后信號燈直接點亮；而電除霧器等進出口閥開需要儀表和室外確認(rèn)的事項則設(shè)置手動勾選。圖1為三、四系列風(fēng)機啟動條件表，圖2為三系列開車前確認(rèn)事項示意。

圖1 三、四系列風(fēng)機啟動條件表

圖2 三系列開車前確認(rèn)事項示意

根據(jù)日常停車后的各項操作內(nèi)容，在DCS系統(tǒng)增加三、四系列“分別緊急停車”和“同時緊急停車”確認(rèn)事項表，防止出現(xiàn)單系列急停后影響另一系列，以及2個系列急停后影響到全廠生產(chǎn)的情況。制酸三、四系列緊急停車確認(rèn)事項見圖3。

圖3 三、四系列緊急停車確認(rèn)事項

儀表人員對事項表逐條確認(rèn)，未完成確認(rèn)的項目用紅叉標(biāo)注，已完成確認(rèn)的項目則用綠勾標(biāo)注，防止出現(xiàn)未確認(rèn)事項而引發(fā)不必要的事故。

2.3 增加轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)信號及參數(shù)

為了降低轉(zhuǎn)爐送、停風(fēng)時風(fēng)量異常波動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，將轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)信號、送風(fēng)量和用氧量等相關(guān)參數(shù)接入DCS控制程序，操作人員可以根據(jù)參數(shù)的變化及時作出調(diào)整，保證系統(tǒng)風(fēng)量平穩(wěn)。

3 優(yōu)化效果評價

對硫酸二系統(tǒng)的控制進行優(yōu)化改進后，生產(chǎn)系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)，未出現(xiàn)誤報導(dǎo)致的聯(lián)鎖停車事件。根據(jù)儀表操作記錄，二系統(tǒng)四系列一吸塔的入塔酸流量曾受信號干擾從1 050 m3/h瞬間降至0，并在0～1 050 m3/h來回波動，但由于增加了酸壓作為聯(lián)鎖，且啟用了雙聯(lián)鎖，避免了發(fā)生系統(tǒng)停車事故。硫酸二系統(tǒng)聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的完善，可保障設(shè)備安全運行，提高制酸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，2020年制酸系統(tǒng)工藝作業(yè)率每個月都達到100%，基本實現(xiàn)了生產(chǎn)目標(biāo)。

4 結(jié)語

貴冶從增加聯(lián)鎖參數(shù)、增加風(fēng)機啟動和緊急停車確認(rèn)事項表，以及增加轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)信號及相關(guān)參數(shù)等方面對硫酸二系統(tǒng)進行優(yōu)化，實現(xiàn)了儀表操作人員對制酸系統(tǒng)的精細化管理，降低了系統(tǒng)重要參數(shù)波動對聯(lián)鎖的影響，為銅冶煉及制酸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有利支撐，同時可間接產(chǎn)生相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益。