气喷旋冲烟气脱硫装置运行关键控制.pdf

烟 气 污 染 治 理 气喷旋冲烟气脱硫装置运行关键控制 羊韵李勇刘旭华 上海宝钢工程技术有限公司， 上海 201900 摘要 气喷旋冲湿式石灰石 － 石膏法烧结烟气脱硫装置 XPB 是宝钢针对烧结烟气特性自主研发的新型脱硫技术， 较 详细论述该系统稳定、 经济运行的关键控制 增压风机风门或叶轮的控制、 吸收塔进气箱温度的控制、 吸收塔反应池 pH 值的控制、 曝气管浸没深度的控制等。 关键词 烧结机; 烟气脱硫; 稳定、 经济运行; 控制 THE KEY TO CONTROL OF SWIRL JET FLUE GAS DESULFURIZER Yang YunLi YongLiu Xuhua Shanghai Baosteel Engineering ＆ Technology Co. ， Ltd， Shanghai 201900， China AbstractSwirl jet limestone-gypsum wet flue gas desulfurizer XPB is a new desulfurization technology developed by Baosteel for sintering flue gas. This paper discusses the key to control of XPB that can make this system run stably and economically the throttle or the impeller control for booster fan;the temperature control for absorber inlet box;the pH control for absorber slurry tank;the immersion depth control for aeration tube. Keywordssintering machine; flue gas desulfurization; stable ＆ economic operation; control 0引言 我国钢铁行业 SO2的排放总量占全国 SO2排放 总量的 3. 7 左右， 其中烧结工序 SO2排放量约占整 个钢铁企业排放 SO2总量的 40 ～ 60 ， 因此减少 烧结尾气中 SO2含量是钢铁工业减少环境污染的重 中之重 ［ 1- 2］。 宝钢作为中国最先进的钢铁联合企业， 一直把树 立绿色宝钢的公众形象， 协调好环境效益和经济效益 作为企业发展的重要原则之一。宝钢集团内部的梅 钢 3 号烧结机、 不锈钢 1 号烧结机、 宝钢分公司 3 号 烧结机已先后增设了由宝钢自主研发的气喷旋冲湿 式石灰石 － 石膏法烧结烟气脱硫装置 XPB 。目前 三套脱硫装置已全部投运， 运行状况稳定， 脱硫效 率高。 本文就宝钢 3 套投运的脱硫装置调试、 运行情 况， 对 XPB 关键控制指标进行探讨。 1脱硫装置简介 烧结尾气由增压风机升压后经冷却器进入吸收 塔， 反应后烟气经除雾器除雾后通过烟囱排放大气。 工艺流程如图 1 所示。吸收剂采用 250 目的石灰石 粉， 副产物为石膏。 图 1工艺流程 XPB 吸收塔由三部分组成 进气箱、 反应池和出 气箱 图 2 。 烟气进入进气箱后通过浸没在反应池中的曝气 管喷入浆池中， 与石灰石浆液充分接触， 使气液两相 高度旋冲混合， 烟气中 SO2与碳酸钙进行反应， 生成 亚硫酸钙。 一部 分 亚 硫 酸 钙 与 烟 气 中 的 氧 作 用 转 化 成 CaSO42H2O， 大部分亚硫酸钙在吸收塔浆液池中与 氧化风机供给的氧气发生反应， 生成石膏。 36 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期 图 2吸收塔内部结构 石膏浆液在脱硫塔底部驻留一定时间生成石膏 晶体。 净烟气则通过上升管进入出气箱。 2系统稳定运行的关键控制 2. 1增压风机风门或叶轮的控制 烧结机铺料厚度对烟气排放量有很大影响， 铺料 厚度不均匀会引起烟气量的频繁波动。若采用电厂 脱硫装置中增压风机复合回路的自动控制模式 ［ 3］， 则会引起风门 静调风机 或叶轮 动调风机 的频繁 动作， 这样不但容易产生机械故障， 还严重影响了烧 结机和脱硫系统的稳定运行。 因此在烧结脱硫系统里增压风机的控制宜采用 手动方式。对增压风机入口压力进行在线监控， 设置 有效的上下限报警值， 通过手动调整风门或叶轮的角 度， 使增压风机入口压力在一个合适的范围内波动。 当压力出现瞬间或短时超限情况时仅记录， 不操作， 在超限情况持续10 min以上， 才进行风门或叶轮角度 的调整。这样既保证烧结和脱硫工况的稳定， 又避免 了过频动作可能引起的机械故障。 2. 2吸收塔进气箱温度的控制 在湿法脱硫工艺中， 吸收塔内衬均采用非金属的 防腐材质 如丁基橡胶、 玻璃鳞片胶泥 ， 而这些材料 的耐温性能较差， 一般都只能在80 ℃ 以下正常使用。 另一方面， 高温也会引发吸收塔内结垢现象。因此吸 收塔入口烟气温度是系统稳定运行的关键指标之一。 一般在电厂脱硫装置中， 采用 GGH 设备对原烟 气进行降温， 但该设备故障频率很高， 一旦电除尘出 现故 障，脱 硫 装 置 入 口 烟 气 中 粉 尘 含 量 超 过 200 mg/m3， 就会导致 GGH 严重结垢， 影响系统的安 全稳定运行。 XPB 系统中取消了采用冷却器对烟气进行降温 以保障吸收塔的热安全和系统的稳定运行。 冷却器采用二级冷却， 一级为气雾蒸发冷却， 二 级为浆液换热冷却， 因此冷却器内弥漫着水、 气、 浆 液， 常规的测温仪表是无法进行精确测量来判断烟气 温度的， 只有当烟气进入吸收塔进气箱后， 其真实温 度才能被反应出来。 吸收塔进气箱温度有波动性、 滞后性的特点， 因 此， 吸收塔进气箱宜设置 2 ～ 3 个的测温仪表， 便于更 精确全面地获知烟气温度。此外应根据理论计算绘 制出烟气工况 － 冷却水量曲线图 图 3 ， 当温度有明 显上升趋势时， 应提前调整一级冷却喷水量 该曲线 在运用中需根据实际情况进行修正 。温度报警值 也应比允许值低 2 ～ 3 ℃ 。 图 3烟气工况 － 冷却水量曲线 2. 3吸收塔反应池 pH 值的控制 吸收塔反应池 pH 值低， 脱硫效率也低， 无法满 足环保要求; pH 值高， 脱硫效率也高， 但易引起结垢。 pH 值的控制是由送入吸收塔的石灰石浆液的流 量来进行调节与控制， 也就是所谓的石灰石浆液补充 控制。 由于吸收塔的持浆量很大， 相对于烟气量变化的 速率， 浆液 pH 值发生变化的速率要缓慢得多， 因此 pH 值的延滞与惯性较大。为克服该缺点， 在电厂脱 硫中一般将锅炉负荷和 SO2浓度作为 pH 值控制的 前馈信号参与控制 ［ 3］， 但烧结烟气的波动频繁、 幅度 大， 不宜采纳该方法， 而应采用缩小 pH 值控制范围， 留足安全余量的方式来解决 图 4 。 图 4 pH 值控制示意 2. 4曝气管浸没深度的控制 曝气管浸没深度是决定系统脱硫效率和能耗的 一项重要指标。曝气管浸没深度越浅， 脱硫效率越 低， 另一方面增压风机的电流也越小， 整个系统的能 46 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期 耗也越低。浸没深度越深， 脱硫效率越高， 但增压风 机的电流也越大， 整个系统的能耗也越高。 可见， 通过调整曝气管浸没深度， 找出既经济又 能满足环保要求的运行工况是很有必要的。 表 1 为某烧结脱硫工程中曝气管浸没深度与脱 硫效率、 增压风机电流关系表。 表 1浸没深度与脱硫效率、 增压风机电流关系 序号浸没深度 /mm脱硫效率 /增压风机电流 /A 119087153. 1 220090154. 2 321092155. 9 422094158. 1 526096160. 7 630597165. 0 从表 1 可以看出， 第 2 种和第 3 种工况， 是该项 目中既经济又能满足环保要求的运行工况。在该系 统运行中， 曝气管浸没深度控制在 200 ～ 210 mm是比 较合理经济的。 3结论 气喷旋冲湿式石灰石 － 石膏法烧结烟气脱硫装 置 XPB ， 是宝钢自主研发的脱硫技术， 从中试设备 到产业化应用， 到脱硫装置投运， 到现在稳定运行已 1 年多， 一共历经了 4 年多摸索实践过程。 一套系统运行是否安全稳定、 经济合理， 是由该 系统运行控制决定的。对于 XPB 脱硫装置来说， 增 压风机风门或叶轮的控制、 吸收塔进气箱温度的控 制、 吸收塔反应池 pH 值的控制、 曝气管浸没深度的 控制等正是其关键所在。 参考文献 ［ 1］ 朱廷钰. 烧结烟气净化技术［M］ . 北京 化学工业出版社， 2009. ［ 2］ 王晓泳. 我国烧结脱硫现状分析［J］ . 工业安全与环保， 2007， 33 12 25- 27. ［ 3］阎维平， 刘忠， 王春波， 等. 电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫 装置运行与控制［M］ . 北京 中国电力出版社， 2005. 作者通信处羊韵201900上海市宝山区铁力路 2510 号宝钢工 程技术有限公司节能环保部烟气脱硫室 电话 021 66786678- 3212 E- mailyangyun baosteel. com 2009 － 11 － 20 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 收稿 上接第 59 页 4 焦化废水中含有卤素、 硫或磷基团或分子的 有机物含量越高， 反应后出水的 pH 值越低， 在反应 器后增加出水调节装置， 可以使反应后出水水质达 标， 但酸性水质对反应器的腐蚀问题需要引起足够的 重视， 在反应器的选材上应选用耐酸、 耐温、 耐压材 质， 可以解决反应器的腐蚀问题。 5 本实验装置材质以 316 不锈钢材质为主， 实验 过程中发现， 在超临界水氧化状态下， 不锈钢材质很 不稳定， 经常被腐蚀、 泄露， 需要采用耐蚀材料制造超 临界水氧化装置。有资料表明镍基超合金表面能形 成抗蚀保护膜， 耐腐蚀能力明显优于 316 不锈钢， 采 用镍基超合金制备超临界水氧化装置是我们下一步 研究的内容。另外铂等贵金属性质稳定， 完全适应超 临界水氧化环境， 尽管价格昂贵， 也可以考虑在关键 部位使用。 6 SCWO 过程要在高温、 高压， 且含有氧气和其 他腐蚀性离子的环境中进行， 目前缺乏相应的在线监 测和检测技术， 发展相应的在线检测仪器和技术是非 常必要的。 7 超临界水氧化处理技术因其反应条件苛刻、 具有高温、 高压、 氧化的特性， 因此采用该技术的基础 投资较大， 以日处理量 3 ～ 5 t焦化废水计， 设备投资 大约 需 要 200 万元; 焦化废水吨水 处 理 成 本 约 为 100 ～ 200元; 操作时还需要有特殊的安全保护措施， 使得该技术目前仅停留在小型实验阶段， 随着我国绿 色化学发展的不断深入， 相信越来越多的人会关注这 项技术并推进这项技术进一步发展。 参考文献 ［1 ］ 杜新， 张荣， 毕继诚. 焦化废水处理技术研究进展［J］ . 太原科 技， 2007 11 83- 86. ［2 ］ 毕继诚， 陈瑞勇， 张荣， 等. 一种使用超临界水氧化处理废水的 方法［P］ . 中国专利 10012579， 2005. ［3 ］李春和， 申英俊， 刘雪冬. 超临界水氧化技术处理焦化废水或 有机废水的系统［P］ . 中国专利 200720187465， 2008. ［4 ］陈新宇， 董秀芹， 张敏华. 焦化废水在超临界水中的催化氧化 研究［J］ . 高校化学工程学报， 2007，21 6 1065- 1071. 作者通信处刘彦华100124北京朝阳区大效亭中街华腾国际 2 号楼 9 层 2009 － 10 － 19 收稿 56 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期