SU874607A1 - Способ автоматического управлени процессом получени сернистого газа - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам автоматического управлени  процессом получени  сернистого газа и может быть использовано в химической и других отрасл х промышленности.

Известен способ автоматического управлени  процессом получени  сернистого газа, предусматривающий одновременное регулирование KOHueHTpiaции сернистого ангидрида в печном газе изменением подачи сырь  и температуры газа, изменением подачи воздуха в печЬ; {1 .

Однако способ имеет низкую устойчи вость системы управлени , обусловленную тесной взаимосв зью регулируемых величин.

Известен также способ автоматического управлени , предусматривающий стабилизацию концентрации сернистого газа путем поддержани  посто нной температуры газа изменением подачи колчедана в печь и стабилизацию подачи воздуха в печь 2.

Недостатком данного способа  вл етс  низка  статическа  точность стабилизации концентрации сернистого газа, обусловленна Г неоднозначностью св зи между концентрацией и температурой газа.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ, при котором стабилизаци  концентрации сернистого ангидрида в газе осуществл етс  путем изменени  подачи колчедана в печь по измеренной с помощью автоматическрго газоанализатора концентрации газа и стабилизации подачи воздуха в печь 3.

10

Общим недостатком всех известных способов  вл етс  то, что при управлении процессом с их использованием не достигаетс  максимальна  степень

15 сгорани  серы в печи, что приводит к увеличению проскоков несгоревшей серы и, как следствие, к снижению тлхо & продукта, увеличению расходных коэффициентов по сырью, увеличе20 нию затрат на ремонт оборудовани . Дл  максимизации степени сгорани  сырь  необходимо поддерживать расход воздуха в печь не на посто нном значении , как в приведенных спосовах,

25 а на оптимальном значении, завис щем от общего расхода воздуха на печной агрегат, заданной концентрации сернистого газа в печном газе и максимально допустимого значени  темпера30 туры в печи. Цель изобретени  - максимизаци  степени сгорани  серы в печи, увеличение выхода продукта, снижение расходных коэффициентов по сырью, снижение затрат на ремонт оборудова ни . Поставленна  цель достигаетс  тем, что расход воздуха в печь изме н ют в зависимости от общего расхо воздуха на печной агрегат, заданной концентрации сернистого ангидрида в газе после печного агрегата и макси мально допустимого значени  температуры в печи. При определении оптимального значени  расхода воздуха в печь . учитывают также ограничение на тем пературу в печи, верхний предел которой зависит от материала и состо  ни  футеровки. На фиг. 1 представлена функциональна  схема автоматической систем управлени ; на фиг. 2 - блок-схема алгоритма управлени . Устройство, реализующее предлага мый способ, содержит печной агрегат 1, первичный измерительный преобразователь 2 общего расхода воздуха, измерительный Злемент 3 общего расхода воздуха с дистанционной переда чей, вторичный прибор 4 измерител  общего расхода воздуха, первичный измерительный преобразователь 5 рас хода воздуха в печь, измерительный элемент б расхода воздуха в печь с дистанционной передачей, регулирующ прибор 7 измерител  расхода воздуха в печь, измеритель 8 концентрации сернистого ангидрида в печном газе с дистанционной передачей,регулирую щий прибор 9 газоанализатора, задат чик 10 концентрации сернистого анги рида, задатчик 11 максимально допус тимой температуры в печи, управл ющую вычислительную машину 12, испол нительный механизм 13 изменени  подачи жидкой серы в печь, исполнител ный механизм 14 дл  изменени  расхода воздуха в печь. Управл юща  вычислительна  машина 12 определ ет оптимальное значение расхода воздуха в печь по алг ритму, блок-схема которого представ лена на фиг. 2. Алгоритм построен на основе математического описани  циклонной печи, представл ющего собой следующую систему уравнений матерйального и теплового балансов и уравнений кинетики ft . . 64-УвоС5оа. ,., S- 44.8-Х У-Оу,)СОД4вС5Ъ$-ИЭ,Я6 д1 -1-22ЬС|5Х ПС1в(1-)0 гУ ЛВС В По,« пвс - в.,.2ехр(): 1-expLK.tr(b-2Q)3 2a-bexpi:kt;(b-2ct)3 расход жидкой серы в печь, кг/Ч} общий расход воздуха, концентраци  02 в газе после печного агрегата, доли по объему; степень сгорани  серы в печи; температура печного газа ,С; дол  потерь тепла в окружающую среду; теплоемкость жидкой серы , ккал/кг/град; температура жидкой серы , С; теплоемкость воздуха, ккал/мЗ. град; -расход воздуха в печь, температура воздуха. С; тепловой эффект сгорани  серы, ккал/кг; теплота испарени  серы, ккал/кг; средн   теплоемкость , печного газа, ккал/м град; г средн   теплоемкость паров серы,ккал/кгград; расход паров серы в начале зоны горени , мольный объем серы; молекул рный вес серы; расход паро-воздушной смеси в начале зоны горени , м V4; начальна  концентраци  паров серы в зоне горени ; начальна  концентраци  кислорода; среднее врем  пребывани  смеси в зоне горени ,с; объем зоны горени , константа скорости реакции горени  серы. ьный процесс определени  расхода воздуха в печь

(Vg) носит циклический характер. Каждый внешний цикл расчета (М) начинаетс  с изменени  значени  расхода воздуха в печь с шагом , определ емым требуемой точностью поиска оптимального расхода воздуха в печь и прин тым равным 50, и заканчиваетс  определением соответствующего . значени  степени сгорани  расхода воздуха в печи, которое осуществл етс  при нарушении ограничени  по температуре в печи или при снижении степени сгорани  серы. Кроме того, учитыва  взаимосв зь- между температурой в печи и степенью сгорани  серы , дл  расчета статического режима печи при каждом значении расхода воздуха в печь предусмотрен внутренний цикл расчета, номер .которого обозначен N. Выход из внутреннего цикла осуществл етс  при достижении требуемой сходимости результатов соседних циклов расчета значений расхода жидкой серы на печь.

Автоматическа  система работает следующим образом.

Непрерывный выходной сигнал с измерител  8 (фиг. 1), соответствующий истинному значению концентрации сернистого ангидрида в печном газе, поступает в качестве переменной на вход регулирующего устройства 9 вторичного прибора газоанализатора, где сравниваетс  с сигналом задани , устанавливаемым задатчиком

10.В зависимости от отклоне1ни  концентрации сернистого ангии ида от заданного значени  регулирующий прибор 9 вырабатывает командный сигнал, воздействующий на исполнительный механизм 13, который, измен ет подачу жидкой серы в до тех пор,, пока концентраци  сернистого ангидрида не станет равной заданному значению. С задатчика 10 сигнал задани , который измен етс  при необходимости изменить производительность агрегата (например,, когда необходимо увеличить производительность при достижении верхнего предельного значени  общего расхода воздуха на агрегат),- поступает на вход управл ющей вычислительной машины 12, куда также пост тупает выходной сигнал с задатчика

11,соответствующий максимально допустимой температуре в печи и измен ющийс  в зависимости от состо ни  футеровки печи.

Значение общего расхода воздуха, который измен етс  случайно при изменении сопротивлени  воздушного тракта производства серной кислоты или производительности воздухо-на- гнетател , или целенаправлено дл  изменени  производительности агрегата при постр нной концентрации сернис-того ангидрида в печном газе, преобразуетс  с помощью первичного иэмерительного преобразовател  2 в сигнал, поступающий на измерительное устройство 3. Пропорциональный истинному значению общего расхода воздуха сигнал с выхода устройства 3 передаетс  дл  регистрации на вторичный прибор 4 и на вход управл ющей вычислительной машины 12. Значение расхода воздуха в печь преобразуетс  с помощью первичного измерительного преобразовател  5 .в сигнгш, посту0 пающий на измерительный элемент 6. С выхода его сигнал, пропорциональный истинному значению расхода воздуха в печь, передаетс  на регулирующий прибор 7 расходомера, где

5 регистрируетс  и сравниваетс  с сигналом задани , соответствующим оптимальному расходу воздуха в печь и поступающим с выхода управл ющей вычислительной машины 12. В зависимос0 ти от рассогласовани  регулирующий прибор 7 вырабатывает командный сигнал , воздействующий на исполнительный механизм 14, который измен ет расход воздуха в печь до тех пор, пока он не станет равным заданному оптималь5 ному значению.

Оптимальный расход воздуха в печь рассчитываетс  управл ющей вычислительной машиной 12 по следующему гшгоритму . (После выполнени  очеред0 ной операции следующа  операци , которую нужно выполн ть, указываетс  стрелкой). В блоке 15 форкетруеТс  исходна  информаци  на основе поступающих от внешних устройств сигна5 лов переменных - общего расхода воздуха VPQ, заданного значени  концентрации сернистого ангидрида в печном газе С и максимально допустимого значени  температуры газа

0 в печи , и вводимых значений констант: tg , tg, Q|,, V.

в блоке 16 номеру внешнего цикла М присваиваетс  значение, равное единице. В блоке 17 в зависимости от общего расхода воздуха на агрегат

5 VgpH номера внешнего цикла М рассчитываетс  значение расхода воздуха в печь Vg. В блоке 18 каждый раз перед входом во внутренний цикл степейи угорани  серы X присваиваетс 

0 значение равное единице. В блоке 19 номеру внутреннего цикли N также присваиваетс  значение, равное единице . Далее в блоках 20-28 после«довательно .. рассчитываютс  значени 

5 величин Gg, t, Vy У„вс a,b,rk,x по соответствующим уравнени м (1-9).

В блоке 29 сравниваетс  юмер внутреннего цикла N с единицей. Если N 1, т.е. выполн етс , первый внутренний цикл расчета, то вычисли0 тельный процесс продолжаетс  в блоке 30, где номеру внутреннего цикла N присваиваетс  очередное новое зна- , чение и операции, начина  с блока 20, повтор ютс . Если N 1, то в

5

блоке 31 рассчитываетс  величина GS2, представл юща  собой разность между значени ми расхода серы в печь в текущем и предшествующем внутренни циклах расчета. В блоке 32 величина GS2 сравниваетс  с выбранной точностью -расчета расхода серы в печь 6 , равной 5. Если требуема  сходимость не достигнута, т.е. GS2 6 , S блоке 30 номеру внутреннего цикла N присваиваетс  очередное новое значение и операции, начина  с блока 20, повтор ютс . Если условие GS2 6 не выполн етс , т.е. требуема  точность расчета достигнута, осуществл етс  выход из внутреннего цикла и вычислительный процесс продолжаетс  в блоке 33, где провер етс  соблюдение ограничени  по температуре в печи, сравниваетс  рассчитанное значение температуры печных газов в печи t (М) с максимсьльно дЬпусти1«ым -rwa)c ограничение нарушено, т.е. t(М) , расчет заканчиваетс  и через блок 34 осуществл етс  вывод оптимального значени  расхода воздуха в печь, которым  вл етс  значение предшествующего цикла расчета, т.е. Vg(M-l). Если ограничение по температуре в печи не нарушено , т.е. если условие t(M) 7 t rmax не выполн етс , то в блоке 35 сравни ваетс  значение степени сгорани  серы в печи текущего и предшествующего внешних циклов расчета. Если степень сгорани  повысилась, т.е. если х(М) х(М-1), то в блоке 36

гномеру внешнего цикла М присваиваетс  очередное новое значение и операций , начина  с блока 17, повтор ютс  Если же степень сгорани  не повысилась , что соответствует невыполнению услови  х(М) х(М-1), то расчет заканчиваетс  и через блок 34 осуществл етс  вывод оптимального значени 

расхода воздуха в печь, которым  вл етс  значение предшествующего цикла расчета, т.е. Vg.(М-1). Это значение направл етс  в качестве задани  регулирующему прибору i7. Предлагаемой способ позвол ет повысить степень сгорани  серы на 0,001, при зтом возрастает объем производства на 0,1%, уменьшаетс  расходный коэффициент по сере на 0,0004 и снижаютс  затраты на текущ и капитальный ремонты оборудовани  на 0,05-0,075 руб/т.

Claims (3)

1.Бернштейн И.М. и др. Автоматизаци  управлени  сернокислотным производством. М., Хими  , 1975, с. 65.

2.Авторское свидетельство СССР 135472, кл. С 01 В 17/54, 1961.

3.Амелин А.Г. Производство серной кислоты. М., Хими , 1967, с. 397.

Воз8у%

/If. .М« ./Ч,ад ЛУ l 1

Bffoff данных

1.9.вп/гг1

20

21

29.

 - -V

(и;/хГи1