郝艷強

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司天津 301500）

0 引言

目前國家對大氣環(huán)境治理和保護工作不斷加強，減少工業(yè)氣體排放中SO2的含量已成為當今大氣環(huán)境治理的當務(wù)之急，而燃氣鍋爐煙氣脫硫是鋼鐵企業(yè)環(huán)境治理的重要內(nèi)容。根據(jù)天津市《火電廠大氣污染物排放標準》DB12/810-2018的要求，自2019年7月1日起，現(xiàn)有燃氣鍋爐煙氣要達到SO2≤20 mg/Nm3、顆粒物≤5 mg/Nm3的超低排放標準。

天鋼聯(lián)合特鋼現(xiàn)有5臺燃氣鍋爐，為實現(xiàn)燃氣鍋爐煙氣的超低排放，滿足國家環(huán)保要求，公司配套實施了燃氣鍋爐煙氣脫硫工程。本文介紹了天鋼聯(lián)合特鋼燃氣鍋爐脫硫項目的工藝流程、技術(shù)特點和實施效果，對脫硫系統(tǒng)調(diào)試、運行過程中存在的問題進行了分析總結(jié)，為今后鍋爐煙氣脫硫工程的完善提出了改進方向。

1 小蘇打干法脫硫技術(shù)原理及設(shè)計指標

通過對國內(nèi)各鋼鐵企業(yè)燃氣鍋爐煙氣脫硫工藝運行情況的分析、研究、比較，天鋼聯(lián)合特鋼燃氣鍋爐脫硫工藝確定選用先進、成熟的SDS小蘇打干法脫硫技術(shù)，實現(xiàn)對燃氣鍋爐煙氣SO2含量的控制和消除，實現(xiàn)鍋爐煙氣的超低排放標準。

1.1 小蘇打干法脫硫工藝簡介

小蘇打干法脫硫噴射技術(shù)是將粒徑20～25 um的高效脫硫劑（主要成分為NaHCO3）均勻噴射在煙氣管道內(nèi),脫硫劑在煙氣管內(nèi)被熱的煙氣激活，其表面積增大后與煙氣中的酸性物質(zhì)充分接觸并進行化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的酸性物質(zhì)被吸收凈化[1]。然后被吸收酸性物質(zhì)的凈化煙氣進入布袋除塵系統(tǒng)，對煙氣中的脫硫產(chǎn)物殘留進一步凈化，最后凈煙氣由增壓引風機抽至煙囪排放。在增壓風機出口處安裝CEMS煙氣監(jiān)測系統(tǒng)用于檢測脫硫效果，CEMS檢測系統(tǒng)可以對煙塵中的SO2、NOx和顆粒物濃度進行連續(xù)在線監(jiān)測。

1.2 小蘇打干法脫硫的化學(xué)反應(yīng)

（1）主要化學(xué)反應(yīng)：

（2）與其他酸性物質(zhì)（如SO3等）的反應(yīng)：

1.3 燃氣鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及指標

燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)如表1所示，燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)計指標如表2所示。

表1 燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

表2 燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵設(shè)計指標

2 SDS脫硫系統(tǒng)的組成

SDS脫硫系統(tǒng)根據(jù)功能可以分為三部分：小蘇打制備站（即磨機系統(tǒng)）、除塵系統(tǒng)、煙氣輸送系統(tǒng)。SDS脫硫系統(tǒng)的總流程圖如圖1所示。

圖1 SDS脫硫系統(tǒng)的總流程圖

2.1 制備站系統(tǒng)

制備站系統(tǒng)是將以純度≥98%，最大含水量≤0.5%，粒徑小于500μm的碳酸氫鈉原料經(jīng)給料裝置送入磨機進行研磨，研磨后粒徑為20～25μm的碳酸氫鈉粉經(jīng)給料風機連續(xù)吹入煙氣管道。制備站是整個脫硫系統(tǒng)的原料制備系統(tǒng)，工序復(fù)雜，控制繁瑣。

為將該系統(tǒng)的控制做的更加完善，經(jīng)反復(fù)的實驗，實現(xiàn)了該系統(tǒng)的計算機自動控制。系統(tǒng)在運行過程中，操作人員可以直接監(jiān)測設(shè)備啟動、停止時間和運行狀態(tài)，當某一個設(shè)備出現(xiàn)故障時自動控制系統(tǒng)將自動停止設(shè)備運行，待故障清除后再次啟動系統(tǒng)。制備站計算機操作界面如圖2所示。

圖2 制備站計算機操作界面

2.2 除塵系統(tǒng)

除塵系統(tǒng)主要由四部分組成：機體、濾袋組裝、清灰系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。除塵器機體分為若干個倉室，倉室之間是相互隔離的，每個倉室安裝有進口手動閥門和出口提升閥。倉室內(nèi)裝有濾袋用于收集煙塵，通過倉室進出口閥門可以將倉室從除塵系統(tǒng)中隔離，實現(xiàn)濾袋在線檢修更換。

倉室入口手閥打開，含塵氣體在除塵風機的吸力進入下灰斗，自重較大的粉塵顆粒落入灰斗，細小粉塵隨氣流進入中箱體，經(jīng)濾袋凈化處理后的煙氣由除塵風機送入煙囪排放。當濾袋上的粉塵積壓超過設(shè)定的除塵阻力時，電控系統(tǒng)發(fā)出信號啟動電磁脈沖閥，高壓氣體反吹振打濾袋，促使濾袋上的積塵落入灰斗，灰斗中的積塵經(jīng)卸料器進入灰倉儲存。操作人員可以根據(jù)實際運行狀況更改除塵反吹振打參數(shù)，在箱體反吹振打運行時，為保護煤氣發(fā)電系統(tǒng)不受影響，要時刻監(jiān)視反吹氣源壓力，當氣源壓力下降時，按下暫停按鈕，停止反吹操作。除塵器參數(shù)設(shè)定畫面如圖3所示。

圖3 除塵器參數(shù)設(shè)定畫面

2.3 煙氣輸送系統(tǒng)

煙氣輸送系統(tǒng)是整個脫硫系統(tǒng)的核心部分，主要設(shè)備為增壓風機，它將通過除塵系統(tǒng)凈化的煙氣抽出，通過煙氣管道送至煙囪排至大氣中?；I建過程中根據(jù)負荷大小選擇增壓風機的類型：20T鍋爐以新的低壓增壓引風機取代了原引風機，其余幾套脫硫系統(tǒng)分別在原引風機后增加了高壓增壓引風機，投入使用后效果良好。

3 提高SDS脫硫功效的保障措施

為了更好的發(fā)揮SDS脫硫系統(tǒng)的功能，達到脫硫設(shè)計指標，實現(xiàn)燃氣鍋爐煙氣超低排放的目標，需著重從兩方面進一步完善。

3.1 搭建通訊網(wǎng)絡(luò)

鑒于該工程為原鍋爐發(fā)電的后期配套工程，設(shè)備安裝場地有限，控制流程較多，又是在鍋爐發(fā)電生產(chǎn)過程中建設(shè)，如何建立一套既能達到環(huán)保要求又能高效運轉(zhuǎn)，且不影響原發(fā)電系統(tǒng)的正常運行的煙氣脫硫自控系統(tǒng)是本項目研究的重點。由于該項目為發(fā)電項目的后續(xù)工程，要充分考慮與原發(fā)電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊。為方便系統(tǒng)配置及后期維護，選擇了與發(fā)電系統(tǒng)相同的DCS系統(tǒng)作為煙氣脫硫系統(tǒng)的控制平臺，通過TCP/IP協(xié)議與原發(fā)電系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，建立了高效的冗余網(wǎng)絡(luò)通訊。網(wǎng)絡(luò)通訊圖如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)通訊圖

該網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了原鍋爐發(fā)電系統(tǒng)與新建的脫硫系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時共享，使用雙網(wǎng)絡(luò)通訊將新建的脫硫系統(tǒng)與原鍋爐發(fā)電系統(tǒng)組成在同一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中，使脫硫與發(fā)電之兩個系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)更加便捷，相互之間的聯(lián)鎖得到保障。

3.2 脫硫自動化控制的實現(xiàn)

在四套發(fā)電燃氣鍋爐脫硫項目中，在投料控制上使用了原始的PID控制，即通過測量出口SO2濃度控制卸料閥電機頻率的大小，進而控制小蘇打投入量的快慢；對于20T/h的燃氣鍋爐，由于在實際運行過程中煙氣量小，PID調(diào)控困難、控制滯后，給料卸料閥電機以正常頻率運行時SO2含量會迅速降至0，當卸料閥電機停止時SO2含量會迅速升高，這種狀況在環(huán)保數(shù)據(jù)顯示上就出現(xiàn)了極大的誤差，而且出現(xiàn)卸料閥電機頻繁啟?，F(xiàn)象，雖然電機功率小，但是頻繁啟停也會對整個磨機系統(tǒng)造成很大的影響，基于這種狀況我們拋開了傳統(tǒng)的PID控制，使用了根據(jù)SO2含量不同分頻率控制卸料器的控制模型，該方案實施后，20 T/h的鍋爐脫硫系統(tǒng)卸料器的啟停次數(shù)明顯下降，SO2含量一直在控制范圍內(nèi)。具體控制方案如表3所示。

表3 不同SO2含量卸料器頻率控制方案

4 結(jié)語

隨著SDS小蘇打干法脫硫的投運，天鋼聯(lián)合特鋼5臺燃氣鍋爐煙氣排放達到SO2≤20 mg/Nm3、顆粒物≤5 mg/Nm3的超低排放標準。而完善的網(wǎng)絡(luò)對接，使發(fā)電和脫硫的數(shù)據(jù)銜接達到無延時傳輸，在連鎖控制上做到了事半功倍的效果。但在系統(tǒng)調(diào)試和運行過程中也出現(xiàn)了一些問題。

（1）由于自動投料控制尚不成熟，使煙氣出口SO2的含量值波動大，為實現(xiàn)超低排放，人工干預(yù)現(xiàn)象時有發(fā)生。

（2）在20T/h鍋爐脫硫系統(tǒng)卸料器使用的分頻率模型控制，由于SO2分頻段數(shù)值還在進一步實驗中，離預(yù)期的效果還有一定的差距，需要后期不斷的對歷史數(shù)據(jù)進行積累和比對，力求達到更佳的效果。

上述問題需要在以后的生產(chǎn)中不斷研究、探索和改進，確保脫硫凈化系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定運行，將脫硫效果達到最佳。