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，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)，設計規(guī)模為306 kt/a[1]，兩個系列共用一套凈化工序，轉化工序使用高濃度二氧化硫轉化技術[2]。硫酸二系統(tǒng)是在總結一系統(tǒng)硫酸生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的基礎上，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計和建設。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 風機啟停聯(lián)絡遺漏存在安全隱患

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

1.3 轉爐送停風風量波動大

貴冶采用銅冶煉“閃速爐熔煉+轉爐吹煉”工藝。二系統(tǒng)轉爐為單爐作業(yè)，轉爐送停風為周期性操作，風量波動大。當轉爐送風時，一系列風量約160 000 m3/h，二系列風量約 110 000 m3/h，三系列風量約 180 000 m3/h，四系列風量約 80 000 m3/h ；當轉爐停風時，一系列風量約130 000 m3/h，二系列風量約 90 000 m3/h，三系列風量則只有約 90 000 m3/h，四系列風量只有約50 000 m3/h。由上述數(shù)據(jù)可以看出，三、四系列轉爐送停風時風量波動大，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)，因此當煙氣壓力出現(xiàn)異常波動時易導致兩個系列同時聯(lián)鎖停車。2019年曾出現(xiàn)過電除霧器入口閥突然全關導致風機入口負壓聯(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，且對二氧化硫風機外部聯(lián)鎖邏輯也作了相應優(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優(yōu)化，將干燥塔、一吸塔和二吸塔的入口酸壓表增設至2個，同時滿足2個下下限報警（5 000 Pa）觸發(fā)聯(lián)鎖。

2.2 增加風機啟停確認事項表

為了確保二氧化硫風機啟停確認事項無遺漏，根據(jù)風機啟動條件的邏輯關系圖對二系統(tǒng)三、四系列增加開車前需要確認的事項表，全部確認后才可以進行下一步操作。將設備的運行信號直接接入邏輯程序，設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的事項則設置手動勾選。圖1為三、四系列風機啟動條件表，圖2為三系列開車前確認事項示意。

圖1 三、四系列風機啟動條件表

圖2 三系列開車前確認事項示意

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事項見圖3。

圖3 三、四系列緊急停車確認事項

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

2.3 增加轉爐送停風信號及參數(shù)

為了降低轉爐送、停風時風量異常波動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，將轉爐送停風信號、送風量和用氧量等相關參數(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。

4 結語

貴冶從增加聯(lián)鎖參數(shù)、增加風機啟動和緊急停車確認事項表，以及增加轉爐送停風信號及相關參數(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)生相當可觀的經(jīng)濟效益。