气喷旋冲烟气脱硫装置运行关键控制
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
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。
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XPB 吸收塔由三部分组成:进气箱、反应池和出气箱( 图2)。
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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 CaSO4·2H2O，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。
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 ℃。
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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)。
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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。
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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.
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