基于Rockwell PLC的氨氧化炉控制系统设计(2)
1.1. 我国氨氧化炉控制系统的现状和水平
1.2. 氨氧化炉控制系统
1.2.1. 我国氨氧化炉控制系统改进发展的目的和意义
随着我国经济的迅速发展，能源短缺已成为制约我国工业发展的重要阻碍，社会各界都对此积极关注。近年来由于各企业重视节源效益，对氨氧化炉生产工艺的不断完善和优化，氨氧化炉生产自动化控制水平也相应提高和不断深入。目前面向节能降耗、提高产品质量和产量设计的氨氧化炉工程控制计算机系统已广泛应用于硝酸生产中。设计一套完善可行的氨氧化炉系统有其巨大的经济价值、环保意义，既能达到节能，资源的有效利用，又可以更好地利用原料，从而得到跟好的产品。
氨氧化炉是硝酸生产中的关键设备，其工艺流程：氨气和空气的混合气体经净化后，进入氨氧化炉内，在压力0.35MPa（表压）、温度800-830℃的工况条件和铂金网的作用下，将氨氧化成一氧化氮气体。氨气氧化生成一氧化氮的过程是一种放热反应过程，反应的同时放出大量的热量，在这样高温和压力的工况条件下，如果原料氨的体积分数达到14%的爆炸极限，或者反应热量不能及时带走，氧化炉就会存在爆炸危险，可能造成贵重催化剂铂金网损坏或人员伤亡事故。
其中，氨氧化炉的氨气及空气的配比比例关系到反应能否正常进行，而且氨和空气比例超过一定极限将会引起爆炸，因而该装置中的重点就是控制好氨气和空气的比例。因为一氧化氮是后续生产的原料，所有一氧化氮的生产关系到最终产品的效益，所以一氧化氮的产量和质量也是整套装置的关键所在。
氨氧化炉其中蒸发器、水冷壁，过热器等主要部件具有结构复杂、管子弯曲半径小、成形组装难度大的特点，保证上述部件的制造和组装质量，对氨氧化炉安全稳定运行具有重要意义。
通过对原有装置控制方案的分析，为了控制好氨气的氨氧率并使产量平稳，主要是控制好炉内温度及氨氧化炉中氨气和空气的配比。
氨气在氧化过程中产生一氧化氮的同时释放大量的热，这些热量使氨氧化炉触媒催化层的温度出现波动，从而影响氨氧化效果。影响触媒催化层温度的原因很多，诸如：进入氨氧化炉的氨气、空气初始温度的干扰；进入氨氧化炉的氨气、空气的压力变化；负荷的变化；触媒的活性变化、大气温度、压力变化等。因此，稳定一氧化氮生产的关键是控制好氨氧化炉触媒催化层的温度，可通过调节进入氨氧化炉的氨气和空气体积流量的比值来实现。当温度受其他干扰而发生变化时，则可通过主控制器（此处为温度控制器）改变氨气与空气的比值来补偿，以满足工艺的要求。
1.2.2. 我国同国外的氨氧化炉控制系统的对比
1973年的中东战争导致石油价格暴增，这次的石油危机直接导致各国的工业发展，但也间接促使各发达国家进行工业改造，美国首当其冲，其在接下来的几年中大力发展改造氧化炉，从原料的节省，效率的提升，温度的精确控制及严密的监控设备大大加快了工业生产的步伐，并且通过计算机的帮助，减少了人工控制中无法避免的全时效监控，让计算机来进行安全控制，这一改良让计算机控制系统引入到工业自动化控制系统中，为随后以PLC为主导的计算机控制奠下基础。
自第1次石油冲击以来，氧化炉的炉型改变、设备改造，是围绕着提高产品质量、节能、环保、自动化操作进行的。然而在70年代我国的氧化炉技术还是非常落后，尽管有石油冲击，但对于我国来说，最主要的燃料还是煤炭。虽然不用考虑经济的冲击，但用煤燃烧不仅效率低，而且对于环境的破坏是巨大的，在氨氧化炉控制过程中要考虑到原料的反应比例，在原料比例控制方面也有很大差距不能做到很准确，氨的氧化反应为4NH3+5O2=4NO+6H20，此反应为可逆反应，因此必须考虑到温度和氨空比，随着80年代和90年代改革开放，我国大量引进国外的先进技术，在氨氧化炉控制方面取得了很大的进步。随着控制计算机的出现，在控制方面得到了进一步的优化使得氨的氧化反应最大程度的向着有力的方面进行尤其是对温度及氨空比的控制更加得心应手。