浅谈硫磺回收装置中酸性气燃烧炉的控制

浅谈硫磺回收装置中酸性气燃烧炉的控制

冯晨 郭雪姣

陕西长青能源化工有限公司 陕西宝鸡 721000

摘 要：在硫磺回收装置中，酸性气燃烧炉是其中重要的设备，对于其相关参数的控制会影响工艺硫回收率的大小。在煤化工生产时，煤气处理的过程中，会产生酸性气，而酸性气作为硫磺回收装置中的原料，在其中经过一系列的反应后生成硫，可以实现硫的回收。因此，对于酸性气燃烧炉的控制非常关键，本文主要对酸性气燃烧炉的控制方案进行了分析，以供参考。

关键词：酸性气燃烧炉；硫磺回收装置；控制

随着设备不断先进化，现代煤化工企业在煤气处理方面的能力逐渐的提高，而且随着原料种类的不断丰富，产生的含有硫化氢的酸性气组成成分在逐渐发生变化。经过一系列工序的处理将气体进行分离，然后再经过脱硫处理，现代煤化工煤气净化会分离产生40%浓度的硫化氢酸性气体，在硫磺回收装置中经过高温热反应以及催化反应，能够实现硫的回收。考虑到硫化氢气体的特点，在回收过程中要严格的控制工艺，确保安全可靠。

1.对酸性气燃烧炉的控制分析

1.1控制方案

从常用的硫磺回收工艺角度考虑，主要是涉及一系列的热反应和催化反应，在酸性气燃烧炉中，对于含有硫化氢的酸性气通过空气进行不完全燃烧，通过控制风量对空气量进行有效的控制，其中三分之一的硫化氢经过燃烧后生成二氧化硫，并且能够达到n（H₂S）/n（SO₂）大约为2，剩余硫化氢与二氧化硫在高温环境下反应生成硫，还有部分没发生反应的经过催化后生成硫。再经过冷凝以及分离处理后实现成品硫的回收。对于硫磺回收工艺的控制优化最主要就是对酸性气燃烧炉进行有效控制，也就是对其中的反应环境以及反应物数量参数进行合理的控制。在控制酸性气燃烧炉时，利用主串级控制系统对相关的设定值进行控制，以确保装置中的反应环境条件能够达到最好，这样能够使硫回收率得到较好的提升，而且对尾气净化工序也起到减轻负担的作用。对于燃烧炉中燃烧器的空气量供给要控制在合理的范围内，使硫化氢的量和二氧化硫的量正好反应完全，空气不足或者过量都会降低硫回收率。对于空气量的合理控制主要利用主空气流量比值控制和副空气流量串级控制的相互结合实现的。

1.2比值控制

对于燃烧炉中燃烧器空气流量的准确控制，在空气管道中主要设置了主副两路进行并联处理，并且都设置了流量测量系统。在主路中，流量会根据酸性气和燃料气的质量流量变化而产生改变，形成比值控制系统，在副路中，空气流量会根据尾气中φ（H₂S）-2φ（SO₂）的值变化而产生改变，形成串级控制系统。为了能够更好的掌握流量变化，在装置的入口处设置酸性气混合总管流量测量系统，同样在燃烧炉的燃烧器燃料管道处设置流量测量系统。在系统中，使用燃料气流量计主要是对燃料气的体积流量进行测量，在系统中手动输入燃料气的摩尔质量。在燃烧器中燃料气控制阀设置一个最小停止位置限位，对燃料气的流量最小值进行控制，防止出现燃烧器灭火。在主空气管道中设置温度计、压力计以及体积流量计，对主空气的质量流量进行测量计算，副空气管道中同样的设置，对副空气的质量流量进行测量计算。按照理论计算燃烧1kg/h燃料气所需空气流量，将燃料气的质量流量输入，计算燃料气燃烧需要的空气质量流量，按照同样的理论计算酸性气燃烧需要的空气质量流量，这两个计算值加起来就是理论上燃烧炉中燃烧器需要的空气总和。通常副管道流量理论值在总空气流量的7.6%左右就能够满足工艺控制要求，不过受酸性气组成成分变化影响，燃烧酸性气时需要的空气量会发生改变，因而空气总量也会改变。要想确保副空气管道中空气流量能够满足正常范围变化，需要有偏置值，如果操作过程出现异常使空气总流量发生变动，如果副管道流量与总空气流量的比值保持不动，可以适当的调节副空气管道中的空气流量偏置值。

1.3串级控制

装置中操作人员对空气与酸性气比值的理论值设置与实际值之间存在一定的差异，所以燃料气控制回路中，计算的比值和实际值之间也会存在一定的差异。如果理论值与实际值之间的差异没有进行修正，就会使燃烧炉中硫化氢燃烧不够理想，进而影响硫磺回收率，同样使尾气中含有较多的二氧化硫和硫化氢。在串级控制器中，根据计算得出的空气流量差异值设置一个适当的修正值进行输出，对副空气管道中空气流量的设定值进行调整，以使燃烧炉中的反应能够达到理想的效果。对副空气流量设置极限报警，在流量值过高或者是过低时会发出警报，进而提醒操作人员对空气与酸性气的比值进行相应的调整。根据硫磺回收装置尾气处理中二氧化硫和硫化氢浓度，需要设置安装比值分析仪，对SO₂、H₂S以及硫蒸汽的体积分数进行测量。在安装时，要确保样品管线中没有凝固硫，分析仪的探管需要穿过蒸汽夹套球阀的内孔。同时注意对空间的合理规划，以便后期的维护。

2.酸性气燃烧炉的安全联锁

硫化氢在酸性气燃烧炉中是最主要的原料，这种气体的特点是有毒，具有较强的刺激作用，如果出现硫化氢泄漏，会产生较为严重的后果，因此在硫磺回收装置中，要对酸性气燃烧炉的安全进行有效的控制。在硫磺回收处理的过程中，不管酸性气燃烧炉出现火熄灭、酸性气流量低、燃料气压力不足、空气流量不足等的哪一种情况，都会影响装置回收的安全性，因此，需要进行安全联锁控制。在发生异常情况时，能够将相关的切断阀快速及时关闭，这样能够使酸性气燃烧炉在紧急情况下安全停止，以确保回收装置燃烧炉的安全运行。

结束语：

总而言之，在资源充分利用和环保问题越来越受关注的今天，对于硫磺回收工艺需要进行不断的改善和优化，而作为其中重要的设备，酸性气燃烧炉的有效控制能够使硫回收率得到较好的提升，而且对于尾气排放量的减少也起到积极作用，积极探索燃烧炉控制的有效方案，可以为煤化工企业带来较大的经济效益，同时使社会实现长久的发展。

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