莱钢银前烧结脱硫自控系统的研究与应用

随着钢铁工业的发展, 环境污染问题也越来越严重, 对环境的治理就显得尤为重要。烧结工序SO2排放量占钢铁企业总排放的75%, 较好的对烧结烟气进行脱硫排放对钢铁行业的可持续发展和生态环境具有重要的意义。

1 工艺简介

此次烟气脱硫主要技术采用加拿大CANSOLV公司生产的贫胺液对SO2进行充分的、选择性的吸收, 加热解析后, 送入转换部分, 经由催化剂的作用转换为SO3, 再与硫酸反应生成浓度为98%的浓硫酸。

烟气脱硫自动化系统分为:顺序控制部分和仪表自动化部分 (半气改造部分、烟气部分、喷淋洗涤部分、脱硫部分、制酸部分、循环水部分、其他部分) 。

1.1 半气改造部分

银前265m2烧结机配有27个风箱, 2个大烟道和2台引风机。根据测量的各个风箱的实际温度和SO2浓度, 将27个风箱分为两部分后分别引入2个大烟道和2台引风机。

10#～23#风箱的烟气温度高SO2浓度高, 经改造引入脱硫的大烟道, 排放烟气SO2浓度大于200mg/m3, 烟气温度140℃～170℃。该部分烟气引入脱硫系统进行脱硫。

1.2 烟气部分

从半气改造部分来的约140℃～170℃的高温烟气, 经增压风机加压后进入再沸器, 与解吸塔底贫胺液换热后进入喷淋洗涤部分进行降温并脱除烟气中的大部分粉尘。

1.3 喷淋洗涤部分

来自烟气部分的烧结烟气从喷淋洗涤塔下部进入, 由下向上流动, 循环洗涤液自上而下流动与烟气逆向接触, 进行洗涤和传热, 从而实现烟气的降温和部分粉尘的脱除。温度降至42℃～50℃的烟气进入脱硫部分。

1.4 脱硫部分

烟气脱硫由SO2吸收、解吸、除盐和过滤等工艺过程组成。其中SO2吸收主要完成贫胺液对烟气中的SO2选择性吸收, 实现达标排放。主要有SO2吸收塔、富胺外排泵等组成。

1.5 制酸部分

制酸分为干/吸部分、转化部分和酸库部分。

1.5.1 干/吸部分

来自脱硫部分解吸塔顶气液分离器的SO2气体与吸入空气混合, 使SO2浓度达到10%, 进入干燥塔内, 在干燥塔内混合气与塔顶喷淋下来的95%硫酸逆流充分接触, 脱除水分后, 经金属丝网捕沫器捕沫, 控制出口混合烟气含水≤0.1g/Nm3, 出塔后送至转化部分SO3风机入口。SO3气体进入吸收塔, 与塔顶喷淋下来的96%的浓硫酸逆流充分接触, 生成98%的浓硫酸。

1.5.2 转化部分

转化部分将来自干/吸部分干燥塔的浓度为10%的SO2气体依次经转化器内三段触媒的作用, 转化为SO3气体, 送回干吸部分的吸收塔。

1.5.3 酸库

酸库部分接受干/吸部分送来的98%硫酸, 并通过计量槽装汽车外运。

1.6 循环水部分

脱硫系统设有循环水泵房, 为喷淋洗涤部分、脱硫部分和制酸部分提供冷却水。

2 系统配置

2.1 PLC硬件

PLC系统选用施奈德自动化控制系统, CPU选用先进的CPU65150, 同时I/O模板支持热插拔、各通道之间相互隔离, 温度检测模块不经过温度变送器, 直接进入模板。同时PLC具有与变频器之间实现MB+数据通信的功能。

2.2 网络

网络采用100Mb工业以太网 (TCP/IP协议) , 传输速率为10/100M自适应。

2.3 软件配置

PLC编程软件采用Unity Pro 5.3。

上位机监控软件采用iFIX4.5, 带软件狗。

上位机操作系统采用windows xp sp3专业版。

3 自动化控制的实现

3.1 控制方式

(1) PLC手动控制。

设备正常运行时采用控制方式。将现场操作箱上的转换开关打到“PL C”/AUTO位置上, 这时设备处于PLC控制状态下, 通过操作上位机画面上的按钮对设备进行起、停控制。

(2) PLC顺序控制。

启动顺序:准备工作—半气改造部分—原烧结系统—循环水部分—喷淋洗涤部分—脱硫部分—烟气部分—制酸部分。

停止顺序:制酸部分—烟气部分—脱硫部分—喷淋洗涤部分—循环水部分。

(3) 连锁控制。

正常生产启动时按照启动顺序依次启动, 当前面设备由于故障未能启动, 则后面设备不能启动, 需检查故障的设备。当处于后面的设备因故障停机时, 由于连锁关系前方相关联的设备马上停机。

3.2 关键技术研究方案

在转化系统中对温度的精确控制将直接决定着SO2转换成SO3的效果, 对降低硫排放和SO3的增产起到关键作用。

(1) 设定合适的比例系数、积分系数, 经反复试验最终确定参数。

(2) 设置动态的死区范围:根据测量温度的大小来动态调节死区的范围。固定的死区在温度较大和较小时是固定不便的, 容易产生精度不够准确, 影响调节精度。而动态的死区, 能根据测量参数的具体值大小自动选择一定比例的死区值, 特别是在温度PID调节上显得尤为重要。

(3) 手自动无扰切换:当自动转换成手动模式时, 需将当前反馈值赋值给YMAN。取手自动转换时的上升沿信号激活MOVE模块。

4 结语

本脱硫工艺上采用国外先进技术, 在副产品回收利用 (成品98%浓硫酸) 理论上取得不错效果, 有效地利用了烧结烟气, 真正德实现了变废为宝的效果。为国内同行业烟气治理提供了标杆作用。目前, 此次烧结烟气脱硫工程在试运行阶段中, 自动化控制方面安全可靠, 为今后顺利投产, 取得盈利打下了坚实的基础。

摘要：随着对环境认识的逐步提高, 对钢铁企业提出了更高的废气排放要求。烧结机烟气又是钢铁企业的最主要排放源之一。烧结烟气中含有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、焦油和各种粉, 特别是烟尘中的SO2对环境危害尤为严重。本文阐述了莱钢银前烧结烟气脱硫主要工艺。

关键词：烧结烟气,脱硫,自动化控制

参考文献

[1] 林澄勇.环保企业烟气脱硫技术发展方向[J].机电技术, 2006 (1) .

[2] 钢铁厂烧结烟气脱硫技术的探讨[EB/OL].中国脱硫防腐网, 2009-11-06.