前言：硫磺回收指将含硫化氢等有毒含硫气体中的硫化物转变为单质硫，从而变废为宝，保护环境的化工过程。因各类含硫气体对人体以及工作环境内的设备存在危害，回收活动多需要借助性能较为理想的作业装置、工业炉，相关设备的设计也因此得到普遍关注，尝试加强设计分析，有助于后续相关工作的有效开展。

1.主体设备设计

1.1燃烧炉

现代工业企业，尤其是化工企业，在生产过程中可能产生各类含硫气体，处理的过程中，要求考虑安全因素、作业能力因素，这要求提升燃烧炉的设计。燃烧炉在是硫磺回收装置工业炉的核心结构，强调向含硫气体中注入可燃烧的其他气体（一般为空气），实现两种气体的混合，之后进行混合气体的燃烧，使其在燃烧炉内完成化学反应，去除含硫气体中的其他成分（如氢和其他可燃物），产生氧化硫，再对氧化硫进行脱氧，生成单质硫^[1]。设计上，为保证燃烧炉的作业能力，要求采用耐腐蚀材料并借助能够提升封闭效果的辅助结构保证安全性。燃烧炉主要设计结构见图1：

图 1 燃烧炉主要设计结构

    从结构设计上看，燃烧炉的花墙以混凝土或砖结构为主，以保证对所有设备的承重效果。由于混凝吐、砖石均有可能出现小缝隙、空洞，在花墙外围额外设置三层结构，炉衬使用耐高温陶瓷制成，炉衬之外，使用刚度条件较理想的合金金属作为围护结构，保证燃烧炉的整体性能。燃烧炉最外层，放置防雨设备，以防金属水蚀破坏。

1.2尾炉

    尾炉即尾气燃烧炉，置于主燃烧炉后方，负责收集主燃烧炉燃烧后产生的各类废气，对其进行二次处理。尾炉在安全性上具有更复杂的要求，强调有效处理有害气体，同时也强调保证作业安全。其设计见图2：

图 2 尾炉设计图

    尾炉设计上，主要结构与燃烧炉类似，但反应空间相对较小，设计废气入口和空气入口，保证两类气体可在炉体内充分混合。之后予以燃烧处理，使硫的氢化物变为氧化物，之后以活性炭进行杂质吸附，使气体中有害物质达到国家要求的排放标准，最后排入大气、尾炉的炉衬也采用耐高温陶瓷制备，以避免气体溢出，壳体以金属材料为主，外覆雨罩控制水蚀破坏^[2]。

2.参数设计

硫磺回收装置工业炉参数设计上，依然主要考虑燃烧炉和尾炉的需求，其设计参数主要考虑作业需求，结合企业（也可以是其他组织）的含硫气体产量以及处理要求具体确定。以30kt/a等级的硫磺回收装置工业炉为例，其燃烧炉和尾炉的设计参数见表1：

表 1 燃烧炉和尾炉的设计参数（等级为30kt/a）

注：温度下限中，x/x表达炉膛内和炉壳温度

此外，企业在进行工业炉参数分析的过程中，需考虑炉内处理物的分析，燃烧炉和尾炉内均需要进行酸性物质处理，不能使用金属材料。在炉内进行燃烧作业时，还应考虑分层设计，分别考虑借助活性炭等吸附物质，处理气体中的小水滴以及烟尘杂质，提升气体混合后的燃烧效果。在燃烧炉内，分层设计分为两层，第一层以活性碳为主，将初步收集、尚未混合的气体推入活性炭反应室，清除液体和杂质，之后关闭吸附室，将处理后的气体推入燃烧炉内。尾炉也采用类似设计，对初步燃烧后的气体进行液体和杂质的吸除，再进行燃烧反应。

3.控制结构设计

为保证硫磺回收装置工业炉工作能力和安全性，设计上应强调智能化，思路上强调以安全参数为基础，通过传感器进行反应过程中关键参数的收集，与安全参照进行对照，评估作业安全性。评估过程以计算机控制进行，强调以有线设备进行信息的高效率传递。以燃烧炉的封闭性控制为例，将具有较高敏感性的气体传感器置入燃烧炉边缘，其收集的直接对象为燃烧炉周边气体成分的变化，在安全作业模式下，燃烧炉周边的空气成分不变，默认空气中的含硫气体的参数为X，实际工作中，燃烧炉周围空气中含硫气体的具体值，应围绕X出现小幅波动，表现为一个具有模糊线性加减特点的数集：

[S……FA、FOE、HR、U3、77、X、38N、FSH……GU]

    上述参数的变化不影响系统安全。当传感器收集的信息表明，当前空气中含硫气体的总量以及超过数集中的最大值GU，则表明工业炉有可能出现了气体外泄的问题，由计算机发出警报，提醒人员进行检修和处理。为实现上述功能，主要支持技术包括单片机技术、传感器技术、通信技术、智能训练技术等，其中智能训练技术为核心。拟设计随机森林法进行计算机智能训练，可借助大数据，持续进行若干工作日内空气中含硫气体水平参数收集，获取安全工作状态下，燃烧炉周围空气成分信息。根据信息情况生成若干“决策树”。再获取非安全状态下的若干信息（如硫含量超标），将其带入计算机中进行信息记忆，根据信息情况生成若干“决策树”。信息数目越多，决策树的数目越多。具体工作中，传感器收集所获的空气含量水平信息，通过有线设备传输至计算机处，由计算机进行该信息的读取和转化，生成可能被“决策树”识别的计算机语言，此时决策树对该信息进行分析，如果大部分决策树认为该信息满足“硫含量超标”标准，则表明当前燃烧炉可能出现气体外泄问题，反之表明燃烧炉工作无异常，以此保证硫磺回收装置工业炉作业安全。

总结：综上，硫磺回收装置工业炉设计需要考虑的因素较多，应在现有基础上考虑工作安全性、稳定性。主体设备设计上，燃烧炉应具有稳定、耐高温、耐腐蚀的特点，尾炉应强调与主燃烧炉参数的匹配，且保证安全性。具体工作中要求借助可靠参数为依据进行工业炉建设，并以现代技术控制作业过程，保证工作效果。

参考文献：

[1]曾云东,伍强,刘军.超优克劳斯硫磺回收工艺停产除硫的优化措施[J].天然气技术与经济,2019,13(06):51-55.

[2]常刚,王宾,刘彦昌.自动化控制系统PCS 7助力硫磺回收装置安稳优运行[J].石油化工安全环保技术,2019,35(06):48-53+6.