氣噴旋沖煙氣脫硫裝置運(yùn)行關(guān)鍵控制
摘要:氣噴旋沖濕式石灰石－ 石膏法燒結(jié)煙氣脫硫裝置(XPB) 是寶鋼針對(duì)燒結(jié)煙氣特性自主研發(fā)的新型脫硫技術(shù)，較詳細(xì)論述該系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵控制:增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)門或葉輪的控制、吸收塔進(jìn)氣箱溫度的控制、吸收塔反應(yīng)池 pH 值的控制、曝氣管浸沒深度的控制等。
關(guān)鍵詞:燒結(jié)機(jī),煙氣脫硫,穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,控制
0 引言
我國(guó)鋼鐵行業(yè)SO2 的排放總量占全國(guó)SO2 排放總量的3. 7% 左右，其中燒結(jié)工序SO2 排放量約占整個(gè)鋼鐵企業(yè)排放SO2 總量的40% ～ 60% ，因此減少燒結(jié)尾氣中SO2 含量是鋼鐵工業(yè)減少環(huán)境污染的重中之重［1-2］。
寶鋼作為中國(guó)最先進(jìn)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，一直把樹立綠色寶鋼的公眾形象，協(xié)調(diào)好環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益作為企業(yè)發(fā)展的重要原則之一。寶鋼集團(tuán)內(nèi)部的梅鋼3 號(hào)燒結(jié)機(jī)、不銹鋼1 號(hào)燒結(jié)機(jī)、寶鋼分公司3 號(hào)燒結(jié)機(jī)已先后增設(shè)了由寶鋼自主研發(fā)的氣噴旋沖濕式石灰石－ 石膏法燒結(jié)煙氣脫硫裝置( XPB)。目前三套脫硫裝置已全部投運(yùn)，運(yùn)行狀況穩(wěn)定，脫硫效率高。
本文就寶鋼3 套投運(yùn)的脫硫裝置調(diào)試、運(yùn)行情況，對(duì)XPB 關(guān)鍵控制指標(biāo)進(jìn)行探討。
1 脫硫裝置簡(jiǎn)介
燒結(jié)尾氣由增壓風(fēng)機(jī)升壓后經(jīng)冷卻器進(jìn)入吸收塔，反應(yīng)后煙氣經(jīng)除霧器除霧后通過煙囪排放大氣。工藝流程如圖1 所示。吸收劑采用250 目的石灰石粉，副產(chǎn)物為石膏。
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XPB 吸收塔由三部分組成:進(jìn)氣箱、反應(yīng)池和出氣箱( 圖2)。
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煙氣進(jìn)入進(jìn)氣箱后通過浸沒在反應(yīng)池中的曝氣管噴入漿池中，與石灰石漿液充分接觸，使氣液兩相高度旋沖混合，煙氣中SO2 與碳酸鈣進(jìn)行反應(yīng)，生成亞硫酸鈣。
一部分亞硫酸鈣與煙氣中的氧作用轉(zhuǎn)化成 CaSO4·2H2O，大部分亞硫酸鈣在吸收塔漿液池中與氧化風(fēng)機(jī)供給的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成石膏。
石膏漿液在脫硫塔底部駐留一定時(shí)間生成石膏晶體。
凈煙氣則通過上升管進(jìn)入出氣箱。
2 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵控制
2. 1 增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)門或葉輪的控制
燒結(jié)機(jī)鋪料厚度對(duì)煙氣排放量有很大影響，鋪料厚度不均勻會(huì)引起煙氣量的頻繁波動(dòng)。若采用電廠脫硫裝置中增壓風(fēng)機(jī)復(fù)合回路的自動(dòng)控制模式［3］，則會(huì)引起風(fēng)門( 靜調(diào)風(fēng)機(jī)) 或葉輪( 動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)) 的頻繁動(dòng)作，這樣不但容易產(chǎn)生機(jī)械故障，還嚴(yán)重影響了燒結(jié)機(jī)和脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
因此在燒結(jié)脫硫系統(tǒng)里增壓風(fēng)機(jī)的控制宜采用手動(dòng)方式。對(duì)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力進(jìn)行在線監(jiān)控，設(shè)置有效的上下限報(bào)警值，通過手動(dòng)調(diào)整風(fēng)門或葉輪的角度，使增壓風(fēng)機(jī)入口壓力在一個(gè)合適的范圍內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)壓力出現(xiàn)瞬間或短時(shí)超限情況時(shí)僅記錄，不操作，在超限情況持續(xù)10 min以上，才進(jìn)行風(fēng)門或葉輪角度的調(diào)整。這樣既保證燒結(jié)和脫硫工況的穩(wěn)定，又避免了過頻動(dòng)作可能引起的機(jī)械故障。
2. 2 吸收塔進(jìn)氣箱溫度的控制
在濕法脫硫工藝中，吸收塔內(nèi)襯均采用非金屬的防腐材質(zhì)( 如丁基橡膠、玻璃鱗片膠泥) ，而這些材料的耐溫性能較差，一般都只能在80 ℃ 以下正常使用。另一方面，高溫也會(huì)引發(fā)吸收塔內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象。因此吸收塔入口煙氣溫度是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)之一。
一般在電廠脫硫裝置中，采用GGH 設(shè)備對(duì)原煙氣進(jìn)行降溫，但該設(shè)備故障頻率很高，一旦電除塵出現(xiàn)故障，脫硫裝置入口煙氣中粉塵含量超過 200 mg /m3 ，就會(huì)導(dǎo)致GGH 嚴(yán)重結(jié)垢，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
XPB 系統(tǒng)中取消了采用冷卻器對(duì)煙氣進(jìn)行降溫以保障吸收塔的熱安全和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
冷卻器采用二級(jí)冷卻，一級(jí)為氣霧蒸發(fā)冷卻，二級(jí)為漿液換熱冷卻，因此冷卻器內(nèi)彌漫著水、氣、漿液，常規(guī)的測(cè)溫儀表是無法進(jìn)行精確測(cè)量來判斷煙氣溫度的，只有當(dāng)煙氣進(jìn)入吸收塔進(jìn)氣箱后，其真實(shí)溫度才能被反應(yīng)出來。
吸收塔進(jìn)氣箱溫度有波動(dòng)性、滯后性的特點(diǎn)，因此，吸收塔進(jìn)氣箱宜設(shè)置2 ～ 3 個(gè)的測(cè)溫儀表，便于更精確全面地獲知煙氣溫度。此外應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算繪制出煙氣工況－ 冷卻水量曲線圖( 圖3) ，當(dāng)溫度有明顯上升趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)提前調(diào)整一級(jí)冷卻噴水量( 該曲線在運(yùn)用中需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正)。溫度報(bào)警值也應(yīng)比允許值低2 ～ 3 ℃。
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2. 3 吸收塔反應(yīng)池pH 值的控制
吸收塔反應(yīng)池pH 值低，脫硫效率也低，無法滿足環(huán)保要求;pH 值高，脫硫效率也高，但易引起結(jié)垢。 pH 值的控制是由送入吸收塔的石灰石漿液的流量來進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，也就是所謂的石灰石漿液補(bǔ)充控制。
由于吸收塔的持漿量很大，相對(duì)于煙氣量變化的速率，漿液pH 值發(fā)生變化的速率要緩慢得多，因此 pH 值的延滯與慣性較大。為克服該缺點(diǎn)，在電廠脫硫中一般將鍋爐負(fù)荷和SO2 濃度作為pH 值控制的前饋信號(hào)參與控制［3］，但燒結(jié)煙氣的波動(dòng)頻繁、幅度大，不宜采納該方法，而應(yīng)采用縮小pH 值控制范圍，留足安全余量的方式來解決( 圖4)。
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2. 4 曝氣管浸沒深度的控制
曝氣管浸沒深度是決定系統(tǒng)脫硫效率和能耗的一項(xiàng)重要指標(biāo)。曝氣管浸沒深度越淺，脫硫效率越低，另一方面增壓風(fēng)機(jī)的電流也越小，整個(gè)系統(tǒng)的能耗也越低。浸沒深度越深，脫硫效率越高，但增壓風(fēng)機(jī)的電流也越大，整個(gè)系統(tǒng)的能耗也越高？梢，通過調(diào)整曝氣管浸沒深度，找出既經(jīng)濟(jì)又能滿足環(huán)保要求的運(yùn)行工況是很有必要的。表1 為某燒結(jié)脫硫工程中曝氣管浸沒深度與脫硫效率、增壓風(fēng)機(jī)電流關(guān)系表。
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從表1 可以看出，第2 種和第3 種工況，是該項(xiàng)目中既經(jīng)濟(jì)又能滿足環(huán)保要求的運(yùn)行工況。在該系統(tǒng)運(yùn)行中，曝氣管浸沒深度控制在200 ～ 210 mm是比較合理經(jīng)濟(jì)的。
3 結(jié)論
氣噴旋沖濕式石灰石－ 石膏法燒結(jié)煙氣脫硫裝置(XPB) ，是寶鋼自主研發(fā)的脫硫技術(shù)，從中試設(shè)備到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，到脫硫裝置投運(yùn)，到現(xiàn)在穩(wěn)定運(yùn)行已 1 年多，一共歷經(jīng)了4 年多摸索實(shí)踐過程。
一套系統(tǒng)運(yùn)行是否安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理，是由該系統(tǒng)運(yùn)行控制決定的。對(duì)于XPB 脫硫裝置來說，增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)門或葉輪的控制、吸收塔進(jìn)氣箱溫度的控制、吸收塔反應(yīng)池pH 值的控制、曝氣管浸沒深度的控制等正是其關(guān)鍵所在。
參考文獻(xiàn)
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