摘要:氣(qi)噴旋(xuan)沖濕式石灰石－ 石膏法(fa)燒結煙氣(qi)脫(tuo)硫裝(zhuang)置(XPB) 是寶鋼針對燒結煙氣(qi)特性自主研發的(de)(de)新型脫(tuo)硫技術，較詳細論述(shu)該系(xi)統穩定(ding)、經濟運行(xing)的(de)(de)關鍵控(kong)(kong)制:增壓(ya)風機(ji)風門或葉輪的(de)(de)控(kong)(kong)制、吸收塔(ta)進氣(qi)箱溫度的(de)(de)控(kong)(kong)制、吸收塔(ta)反應(ying)池 pH 值的(de)(de)控(kong)(kong)制、曝氣(qi)管浸沒深度的(de)(de)控(kong)(kong)制等。

關鍵詞:燒結機,煙氣脫(tuo)硫,穩定、經(jing)濟(ji)運行,控制

0 引言

我國(guo)鋼鐵行業SO2 的排(pai)放總量(liang)占全國(guo)SO2 排(pai)放總量(liang)的3. 7% 左右，其中燒(shao)結(jie)工(gong)序SO2 排(pai)放量(liang)約(yue)占整個鋼鐵企業排(pai)放SO2 總量(liang)的40% ～ 60% ，因此減少燒(shao)結(jie)尾氣(qi)中SO2 含(han)量(liang)是(shi)鋼鐵工(gong)業減少環境污染(ran)的重中之(zhi)重［1-2］。

寶(bao)(bao)鋼(gang)作為中國最先進的(de)鋼(gang)鐵(tie)聯合企業(ye)，一直把樹立(li)綠色(se)寶(bao)(bao)鋼(gang)的(de)公眾形象，協調(diao)好環(huan)境(jing)效益和經(jing)濟效益作為企業(ye)發展的(de)重要原則之(zhi)一。寶(bao)(bao)鋼(gang)集團內部(bu)的(de)梅鋼(gang)3 號燒(shao)(shao)結機、不銹鋼(gang)1 號燒(shao)(shao)結機、寶(bao)(bao)鋼(gang)分公司3 號燒(shao)(shao)結機已(yi)先后增設(she)了由寶(bao)(bao)鋼(gang)自主研發的(de)氣噴旋沖濕式(shi)石灰石－ 石膏法燒(shao)(shao)結煙(yan)氣脫(tuo)硫裝(zhuang)置(zhi)( XPB)。目(mu)前三套脫(tuo)硫裝(zhuang)置(zhi)已(yi)全部(bu)投運(yun)，運(yun)行(xing)狀況穩定，脫(tuo)硫效率高。

本文就寶鋼(gang)3 套投運(yun)的脫硫裝置調(diao)試、運(yun)行情況，對(dui)XPB 關鍵控制指標進行探討。

1 脫硫裝置簡介

燒結尾氣(qi)由增壓風(feng)機升壓后經冷卻器(qi)進入吸(xi)收塔，反應后煙氣(qi)經除霧器(qi)除霧后通過煙囪排放大氣(qi)。工藝流程如圖1 所示(shi)。吸(xi)收劑采用250 目的(de)石灰石粉(fen)，副產物為石膏。

XPB 吸(xi)收塔由(you)三部分組(zu)成:進氣(qi)箱、反應(ying)池和出氣(qi)箱( 圖2)。

煙(yan)氣(qi)進入(ru)進氣(qi)箱后(hou)通過浸(jin)沒在反應池中(zhong)的(de)曝氣(qi)管噴入(ru)漿池中(zhong)，與石灰石漿液充(chong)分接觸，使氣(qi)液兩(liang)相(xiang)高度旋(xuan)沖(chong)混合，煙(yan)氣(qi)中(zhong)SO2 與碳酸鈣進行反應，生(sheng)成亞硫酸鈣。

一部(bu)分亞(ya)硫(liu)酸鈣(gai)與(yu)煙氣中的氧作用轉化(hua)成 CaSO4·2H2O，大部(bu)分亞(ya)硫(liu)酸鈣(gai)在吸收塔漿(jiang)液池中與(yu)氧化(hua)風機供給的氧氣發生反應，生成石膏。

石膏漿液在脫(tuo)硫塔底部駐留一定時間(jian)生成石膏晶體。

凈煙氣則通(tong)過上升管進入出氣箱。

2 系統穩定運行的關鍵控制

2. 1 增壓風機風門或葉輪的控制

燒結機(ji)(ji)鋪料厚(hou)(hou)度對(dui)煙氣排放量有很大(da)影響(xiang)，鋪料厚(hou)(hou)度不均勻會(hui)(hui)引起煙氣量的頻(pin)繁波動(dong)。若采(cai)用(yong)電廠脫(tuo)硫(liu)裝置中增壓風(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)復合(he)回路的自動(dong)控制模式［3］，則會(hui)(hui)引起風(feng)(feng)(feng)門( 靜調(diao)風(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)) 或葉輪( 動(dong)調(diao)風(feng)(feng)(feng)機(ji)(ji)) 的頻(pin)繁動(dong)作，這樣不但容易產(chan)生機(ji)(ji)械故障，還嚴(yan)重影響(xiang)了燒結機(ji)(ji)和脫(tuo)硫(liu)系統的穩定運行。

因此在(zai)燒結脫硫系統里增壓(ya)風(feng)機(ji)的控制宜采(cai)用手(shou)動方(fang)式。對增壓(ya)風(feng)機(ji)入(ru)口壓(ya)力進(jin)行(xing)在(zai)線監控，設置(zhi)有效的上(shang)下限報(bao)警(jing)值，通過(guo)(guo)手(shou)動調整風(feng)門或(huo)葉(xie)輪的角度，使(shi)增壓(ya)風(feng)機(ji)入(ru)口壓(ya)力在(zai)一個合適的范圍內波(bo)動。當(dang)壓(ya)力出現瞬間或(huo)短時超(chao)限情況(kuang)(kuang)時僅記(ji)錄，不操作(zuo)，在(zai)超(chao)限情況(kuang)(kuang)持續10 min以上(shang)，才進(jin)行(xing)風(feng)門或(huo)葉(xie)輪角度的調整。這樣既保(bao)證(zheng)燒結和脫硫工(gong)況(kuang)(kuang)的穩(wen)定，又避免了(le)過(guo)(guo)頻動作(zuo)可能引(yin)起的機(ji)械故障。

2. 2 吸收塔進氣箱溫度的控制

在(zai)濕法脫硫(liu)工藝中，吸(xi)收(shou)塔(ta)內襯均采用非(fei)金屬的防腐材(cai)質( 如(ru)丁基橡膠、玻璃鱗片膠泥) ，而這些材(cai)料的耐溫性能較(jiao)差，一般都只能在(zai)80 ℃ 以下正(zheng)常使用。另一方面(mian)，高溫也會引發吸(xi)收(shou)塔(ta)內結垢現(xian)象。因(yin)此(ci)吸(xi)收(shou)塔(ta)入口煙氣溫度是系統穩(wen)定(ding)運行的關鍵指(zhi)標之(zhi)一。

一般在電廠(chang)脫硫裝置中，采用GGH 設(she)(she)備對原煙氣(qi)進(jin)行降溫(wen)，但該設(she)(she)備故(gu)障頻率(lv)很高，一旦電除塵出現故(gu)障，脫硫裝置入口煙氣(qi)中粉塵含量超過 200 mg /m3 ，就會導致GGH 嚴重結垢，影響系統的安(an)全(quan)穩定運行。

XPB 系統中取消了(le)采用冷(leng)卻器對煙氣(qi)進行降溫以(yi)保障吸收(shou)塔(ta)的熱安全和系統的穩(wen)定運行。

冷(leng)(leng)卻(que)器采(cai)用二(er)級(ji)冷(leng)(leng)卻(que)，一級(ji)為氣霧蒸發冷(leng)(leng)卻(que)，二(er)級(ji)為漿(jiang)液換熱冷(leng)(leng)卻(que)，因此冷(leng)(leng)卻(que)器內彌漫著水(shui)、氣、漿(jiang)液，常規的(de)測溫儀表是無法進(jin)行精確測量來(lai)判斷煙氣溫度的(de)，只有當煙氣進(jin)入吸收塔進(jin)氣箱后，其(qi)真(zhen)實(shi)溫度才能被反應(ying)出來(lai)。

吸收塔(ta)進氣(qi)箱溫(wen)度(du)有波動(dong)性(xing)(xing)、滯后(hou)性(xing)(xing)的(de)特點(dian)，因此(ci)，吸收塔(ta)進氣(qi)箱宜設置2 ～ 3 個(ge)的(de)測(ce)溫(wen)儀表，便于(yu)更精確全面地獲(huo)知煙氣(qi)溫(wen)度(du)。此(ci)外應根(gen)據理論計算繪制出煙氣(qi)工況－ 冷(leng)卻水(shui)量曲線(xian)圖(tu)( 圖(tu)3) ，當溫(wen)度(du)有明顯上升(sheng)趨勢時，應提前調(diao)整一(yi)級冷(leng)卻噴水(shui)量( 該曲線(xian)在運用中需(xu)根(gen)據實際情況進行(xing)修正)。溫(wen)度(du)報警值也應比允許值低2 ～ 3 ℃。

2. 3 吸收塔反應池pH 值的控制

吸(xi)收(shou)塔反應池(chi)pH 值低(di)，脫硫(liu)(liu)效率(lv)也低(di)，無法(fa)滿足環保要求;pH 值高(gao)，脫硫(liu)(liu)效率(lv)也高(gao)，但易引(yin)起結垢。 pH 值的控制(zhi)(zhi)是由送入吸(xi)收(shou)塔的石灰石漿(jiang)液(ye)的流量來(lai)進行調節與(yu)控制(zhi)(zhi)，也就是所謂的石灰石漿(jiang)液(ye)補充控制(zhi)(zhi)。

由于(yu)吸收塔的(de)(de)持漿量很大(da)，相對于(yu)煙氣量變化(hua)的(de)(de)速(su)率(lv)，漿液pH 值發生變化(hua)的(de)(de)速(su)率(lv)要緩(huan)慢得多(duo)，因此 pH 值的(de)(de)延滯與慣(guan)性較大(da)。為克(ke)服該缺點，在(zai)電(dian)廠脫硫(liu)中一般將鍋爐負荷和SO2 濃度(du)作為pH 值控制(zhi)的(de)(de)前(qian)饋信號參與控制(zhi)［3］，但燒結煙氣的(de)(de)波動頻(pin)繁(fan)、幅度(du)大(da)，不宜(yi)采納該方(fang)法，而應采用縮小pH 值控制(zhi)范(fan)圍，留足安全余量的(de)(de)方(fang)式來解決( 圖4)。

2. 4 曝氣管浸沒深度的控制

曝(pu)(pu)氣管浸(jin)(jin)沒(mei)深(shen)度(du)是決定系(xi)統(tong)脫(tuo)硫(liu)(liu)效(xiao)率(lv)(lv)和能耗(hao)的(de)(de)一項重要(yao)(yao)指標。曝(pu)(pu)氣管浸(jin)(jin)沒(mei)深(shen)度(du)越(yue)(yue)淺，脫(tuo)硫(liu)(liu)效(xiao)率(lv)(lv)越(yue)(yue)低(di)，另(ling)一方面增(zeng)壓(ya)風機的(de)(de)電流(liu)也(ye)(ye)越(yue)(yue)小，整(zheng)個系(xi)統(tong)的(de)(de)能耗(hao)也(ye)(ye)越(yue)(yue)低(di)。浸(jin)(jin)沒(mei)深(shen)度(du)越(yue)(yue)深(shen)，脫(tuo)硫(liu)(liu)效(xiao)率(lv)(lv)越(yue)(yue)高，但增(zeng)壓(ya)風機的(de)(de)電流(liu)也(ye)(ye)越(yue)(yue)大，整(zheng)個系(xi)統(tong)的(de)(de)能耗(hao)也(ye)(ye)越(yue)(yue)高。可見，通過調(diao)整(zheng)曝(pu)(pu)氣管浸(jin)(jin)沒(mei)深(shen)度(du)，找出既經(jing)濟又(you)能滿足環保要(yao)(yao)求的(de)(de)運(yun)行工況是很有必要(yao)(yao)的(de)(de)。表1 為某(mou)燒結脫(tuo)硫(liu)(liu)工程中曝(pu)(pu)氣管浸(jin)(jin)沒(mei)深(shen)度(du)與脫(tuo)硫(liu)(liu)效(xiao)率(lv)(lv)、增(zeng)壓(ya)風機電流(liu)關(guan)系(xi)表。

從表1 可以看出，第2 種(zhong)(zhong)和第3 種(zhong)(zhong)工況(kuang)，是該項目中既經濟又能滿(man)足環保要求的(de)運(yun)行工況(kuang)。在該系統運(yun)行中，曝氣管浸沒深(shen)度(du)控制在200 ～ 210 mm是比較合理(li)經濟的(de)。

3 結論

氣(qi)噴(pen)旋沖濕(shi)式石灰(hui)石－ 石膏法燒結煙氣(qi)脫硫裝置(XPB) ，是寶鋼自主研發的脫硫技術，從中(zhong)試設(she)備到產(chan)業化應用，到脫硫裝置投運，到現在穩定運行已 1 年多，一共歷經了4 年多摸索實踐過程。

一套(tao)系統運行(xing)是否安全穩定、經濟(ji)合理，是由該系統運行(xing)控(kong)制決定的。對于XPB 脫硫裝(zhuang)置(zhi)來(lai)說，增壓風機風門或葉輪的控(kong)制、吸(xi)收塔進氣(qi)箱(xiang)溫度的控(kong)制、吸(xi)收塔反應(ying)池pH 值的控(kong)制、曝氣(qi)管浸沒深度的控(kong)制等(deng)正是其(qi)關鍵所(suo)在。

參考文獻

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［3］ 閻(yan)維(wei)平，劉忠，王春波，等. 電站燃(ran)煤鍋爐(lu)石灰石濕法煙(yan)氣脫硫裝(zhuang)置運行與控制［M］. 北京:中國電力(li)出版(ban)社(she)，2005.

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