制酸系统稳定性优化实践

许远洋

（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂（以下简称贵冶）历经多次扩建、改造，目前阴极铜生产能力达到1 300 kt/a，成为世界特大型炼铜工厂，配套的制酸系统硫酸产能也达到了1 900 kt/a。硫酸车间负责处理铜冶炼过程产生的二氧化硫烟气，是工厂主流程生产工序，与冶炼生产紧密相关，制酸系统的稳定性直接影响到铜冶炼系统的平稳运行。

贵冶硫酸车间二系统（包括制酸三、四系列）于2007年8月投产，设计规模为306 kt/a[1]，两个系列共用一套净化工序，转化工序使用高浓度二氧化硫转化技术[2]。硫酸二系统是在总结一系统硫酸生产实践经验的基础上，进一步利用科技进步成果，依据节省投资的原则进行设计和建设。笔者就硫酸二系统运行过程中存在的问题及系统稳定性优化措施进行了介绍。

1 系统运行过程中存在的问题

1.1 仪表参数受信号干扰

贵冶制酸工艺主要分为五部分：净化、干吸、转化、废酸处理和废水处理[3]，制酸系统的操作基本由DCS自动控制。而对于硫酸二系统生产区域，其仪表信号受电焊等施工干扰性较强，在无参数调整的情况下，关键仪表数值会频繁出现异常波动，且多次排查未能完全解决，导致系统易联锁停车，影响生产系统平稳运行。

1.2 风机启停联络遗漏存在安全隐患

对硫酸车间而言，二氧化硫风机是硫酸车间的核心设备。而二氧化硫风机属于总公司直接管控，启动前必须与调度室、熔炼车间、动力车间等相关单位联络确认相关条件，稍不注意会出现联络遗漏。倘若出现联络遗漏而开启风机，轻则风机立即跳车，重则引起全厂停电停产，因此存在重大安全隐患。

1.3 转炉送停风风量波动大

贵冶采用铜冶炼“闪速炉熔炼+转炉吹炼”工艺。二系统转炉为单炉作业，转炉送停风为周期性操作，风量波动大。当转炉送风时，一系列风量约160 000 m3/h，二系列风量约 110 000 m3/h，三系列风量约 180 000 m3/h，四系列风量约 80 000 m3/h ；当转炉停风时，一系列风量约130 000 m3/h，二系列风量约 90 000 m3/h，三系列风量则只有约 90 000 m3/h，四系列风量只有约50 000 m3/h。由上述数据可以看出，三、四系列转炉送停风时风量波动大，对制酸系统的操作有较高要求。

1.4 压力异常波动联锁停车

由于二系统三、四系列共用一套净化系统，因此当烟气压力出现异常波动时易导致两个系列同时联锁停车。2019年曾出现过电除雾器入口阀突然全关导致风机入口负压联锁事故。

2 改进优化方案

2.1 增加联锁参数，实现联锁双保险

为降低因信号干扰引起的设备停车事故，在三、四系列一级动力波洗涤器入口增加压力联锁点，同时增加动力波洗涤器入口两个压力点的压差报警，且对二氧化硫风机外部联锁逻辑也作了相应优化。一级动力波洗涤器入口压力上上限报警（2 000 Pa）和低低限报警（-2 500 Pa）两个联锁值增加到4个，即要同时满足2个上上限报警或低低限报警才能触发联锁。同理，对干燥塔、吸收塔的入塔酸压连锁点也作相应优化，将干燥塔、一吸塔和二吸塔的入口酸压表增设至2个，同时满足2个下下限报警（5 000 Pa）触发联锁。

2.2 增加风机启停确认事项表

为了确保二氧化硫风机启停确认事项无遗漏，根据风机启动条件的逻辑关系图对二系统三、四系列增加开车前需要确认的事项表，全部确认后才可以进行下一步操作。将设备的运行信号直接接入逻辑程序，设备启动后信号灯直接点亮；而电除雾器等进出口阀开需要仪表和室外确认的事项则设置手动勾选。图1为三、四系列风机启动条件表，图2为三系列开车前确认事项示意。

图1 三、四系列风机启动条件表

图2 三系列开车前确认事项示意

根据日常停车后的各项操作内容，在DCS系统增加三、四系列“分别紧急停车”和“同时紧急停车”确认事项表，防止出现单系列急停后影响另一系列，以及2个系列急停后影响到全厂生产的情况。制酸三、四系列紧急停车确认事项见图3。

图3 三、四系列紧急停车确认事项

仪表人员对事项表逐条确认，未完成确认的项目用红叉标注，已完成确认的项目则用绿勾标注，防止出现未确认事项而引发不必要的事故。

2.3 增加转炉送停风信号及参数

为了降低转炉送、停风时风量异常波动对系统稳定性的影响，将转炉送停风信号、送风量和用氧量等相关参数接入DCS控制程序，操作人员可以根据参数的变化及时作出调整，保证系统风量平稳。

3 优化效果评价

对硫酸二系统的控制进行优化改进后，生产系统运行更加平稳，未出现误报导致的联锁停车事件。根据仪表操作记录，二系统四系列一吸塔的入塔酸流量曾受信号干扰从1 050 m3/h瞬间降至0，并在0～1 050 m3/h来回波动，但由于增加了酸压作为联锁，且启用了双联锁，避免了发生系统停车事故。硫酸二系统联锁保护系统的完善，可保障设备安全运行，提高制酸系统的稳定性，2020年制酸系统工艺作业率每个月都达到100%，基本实现了生产目标。

4 结语

贵冶从增加联锁参数、增加风机启动和紧急停车确认事项表，以及增加转炉送停风信号及相关参数等方面对硫酸二系统进行优化，实现了仪表操作人员对制酸系统的精细化管理，降低了系统重要参数波动对联锁的影响，为铜冶炼及制酸系统的稳定运行提供了有利支撑，同时可间接产生相当可观的经济效益。