董軍濤

(河鋼集團邯鋼)

摘要：半干法作為目前鋼鐵企業(yè)燒結(jié)脫硫工藝的一種，既具有濕法脫硫效率高的優(yōu)點，又具有干法脫硫產(chǎn)物易于處理的特點，是最為實用的一種脫硫工藝。本文主要介紹了一種旋轉(zhuǎn)噴霧半干法，該半干法的工藝過程是將燒結(jié)煙氣送入吸收塔，同時霧化器將制備好的石灰漿液霧化成30 μm～ 80 μm 霧滴，兩者進行化學(xué)反應(yīng)，由于石灰漿液為極細小的霧滴，增大了脫硫劑與SO₂接觸的面積，所以SO₂脫硫率很高，脫硫后的攜帶固體顆粒的煙氣氣流再進入到布袋除塵器進行氣固分離后，凈煙氣排入大氣; 并簡單介紹了基于西門子S7－400 系列PLC 開發(fā)的脫硫控制系統(tǒng)的硬件配置、軟件設(shè)計以及自動控制系統(tǒng)的組成。

關(guān)鍵詞：SDA 法；霧化器；脫硫

0 概述

有研究表明SO₂和NO_x是霧霾形成的原因之一，為了減少其排放量，國家要求燒結(jié)煙氣必須脫硫脫硝，并制定了嚴格的污染物排放標準。污染物在大氣中的濃度與排放量多少和氣象條件有關(guān)，所以為了藍天白云，環(huán)保設(shè)備的投入與運行勢在必行。

目前，燒結(jié)機煙氣脫硫工藝主要有干法、半干法和濕法。干法工藝主要有活性炭吸附法、ENS 法、GSCA雙循環(huán)流化床法等。濕法有石灰石－石膏法、硫銨法、雙堿液法等。半干法有NID 煙道循環(huán)法，LJS 循環(huán)流化床法、SDA 旋轉(zhuǎn)噴霧法^［1］。我國燒結(jié)煙氣脫硫， 95%以上都采用濕法或半干法脫硫。從技術(shù)、成本上考慮，半干法目前最為實用。半干法在濕態(tài)下脫硫，在干態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物，既具用濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點，又具有干法無廢水和廢酸排出污染等優(yōu)點、脫硫后產(chǎn)物易于處理的特點。其中旋轉(zhuǎn)噴霧半干法( 簡稱SDA) 是半干法其中一種。該工藝先進、成熟、可靠、實用，應(yīng)用比較廣泛。SDA 法適用的工藝操作彈性大，能適應(yīng)不同流量、溫度和煙氣成分; 能吸收煙氣中的酸性成分( HCI /HF /SO₂ /SO₃) ，流程簡單，環(huán)節(jié)少，占地面積小，工藝布置靈活性相對較高，投資和運行成本都要比濕法低，而且不需增設(shè)煙氣再加熱系統(tǒng)，可使用低質(zhì)量生石灰; 水耗低，可使用廢水，實現(xiàn)綜合利用，且脫硫不產(chǎn)生廢水。不足之處為價格昂貴且易磨損的旋轉(zhuǎn)霧化器目前仍需從國外進口; 脫硫用的吸收劑為液態(tài)漿液，易發(fā)生注入管道堵塞、結(jié)垢等問題。

1 SDA 法工藝原理與流程

燒結(jié)機機頭煙氣經(jīng)過電除塵器除塵后，由主抽風(fēng)機直接送入旋轉(zhuǎn)噴霧干燥( SDA) 吸收塔，與被霧化的石灰漿液接觸，經(jīng)過物理、化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下所述:

(1) SO₂與漿液主要反應(yīng): SO₂ + Ca ( OH)₂ →CaSO₃+H2O;

(2) 部分反應(yīng): SO₂+1 /2O₂+ Ca(OH)₂→CaSO₄+H2O;

(3) 與其他酸性物質(zhì)( 如HF / HCI /SO₃) 的反應(yīng): 2HCI+Ca(OH)₂→CaCI+H₂O，2HF+Ca(OH)₂→CaF₂+H₂O。

反應(yīng)之后，氣體中的SO₂被吸收凈化，達到脫硫效果。參與反應(yīng)的石灰漿液由漿液制備系統(tǒng)完成。

首先由外送罐車輸送到石灰倉中，根據(jù)配比加入到消化罐并加水配制而成，石灰漿液經(jīng)振動篩篩分后流入石灰漿液罐，配制成合格的石灰漿液。然后根據(jù)原煙氣SO₂濃度由漿液泵定量送入置于吸收塔頂部的漿液頂罐，頂罐內(nèi)漿液流入吸收塔頂部霧化器內(nèi)，經(jīng)霧化器霧化成30 μm ～80 μm 的霧滴，與吸收塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO₂的作用，由于石灰漿液為極細小的霧滴，增大了脫硫劑與SO₂接觸的面積，所以，SO₂脫硫率很高( 如圖1 所示) 。脫硫并干燥的粉狀顆粒部分沉入塔底排出并由罐車外運，其余顆粒隨氣流進入布袋除塵器進一步凈化處理。除塵器除下的粉塵灰因含有未反應(yīng)的生石灰，采用刮板輸送機、罐車送至循環(huán)灰倉，由循環(huán)灰系統(tǒng)制備成漿液繼續(xù)使用。經(jīng)吸收SO₂并干燥的含粉料煙氣出吸收塔進入布袋除塵器進行氣固分離，凈煙氣由增壓風(fēng)機抽引到煙囪排入大氣。

2 控制系統(tǒng)

2．1 硬件配置

以400 m² 燒結(jié)機煙氣脫硫崗位為例: 自動控制系統(tǒng)選用兩臺操作站，一臺工程師站，并采用光纖通訊與燒結(jié)主控制室內(nèi)設(shè)有一臺操作站。另采用網(wǎng)絡(luò)通訊與燒結(jié)控制系統(tǒng)進行連鎖設(shè)置及數(shù)據(jù)交換。1套西門子S7－400 系列PLC，操作站之間通過以太網(wǎng)交換機與PLC 連接，共計11 個ET200M 遠程站，使用17 個AI 模塊，3個AO 模塊，33 個DI 模塊，12個DO 模塊。

2．2 軟件設(shè)計

SDA 脫硫系統(tǒng)控制軟件包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、用戶界面模塊等。PLC軟件部分采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想，整個功能分為若干具有一定獨立性的模塊，包括制漿系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、霧化器系統(tǒng)、輸灰清灰系統(tǒng)、風(fēng)機系統(tǒng)、公輔系統(tǒng)等子系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)軟件使用Wincc 監(jiān)控程序軟件設(shè)計，主要包括數(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)處理及保存、順序控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)等。

2．2．1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要采集于脫硫設(shè)備狀態(tài)信號( 開關(guān)量值) ，監(jiān)視脫硫裝置運行情況。當設(shè)備出現(xiàn)故障及異常情況發(fā)生時，畫面以燈光、色變、閃爍等形式向崗位人員報警提示。主要畫面包括流程圖畫面、報警畫面、趨勢圖畫面等。

2．2．2 數(shù)據(jù)處理和保存

該系統(tǒng)對一些過程量數(shù)值( 模擬量值) 進行采集及處理，崗位人員可根據(jù)采樣周期、保存時間長度來進行選擇數(shù)據(jù)的保存。

2．2．3 順序控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對設(shè)備的啟動、停止、連鎖選擇等要求，該系統(tǒng)以各個子功能組成，具備順控、自動、手動等控制方式。

2．2．4 閉環(huán)控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用PID 閉環(huán)控制功能，具有自動、手動控制方式，主要包括消化水流量控制、霧化器漿液流量控制、石灰漿液流量控制、漿液濃度控制等系統(tǒng)組成。

3 脫硫效果

國家頒布的《GB28662－2012 鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》規(guī)定要求，SO₂的排放限值為200 mg /m³，其中京津冀、長三角和珠三角特別限制為180 mg /m³。以400 m² 燒結(jié)機煙氣脫硫崗位為例，該燒結(jié)需處理煙氣量252×104 m³ /h，分別在脫硫進出口煙道安裝煙塵連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)( CEMS 系統(tǒng)) ，該崗位采用雪迪龍SCS－900 煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有氣體分析儀、在線粉塵煙度計、皮托管流速計等組成。檢測內(nèi)容包括: 煙氣流量、SO₂含量、O₂含量、溫度、壓力、NO_x含量、CO 等信號。其中，氣體分析儀采用西門子ULTＲAMAT 23 氣體分析儀，主要分析SO₂含量、NOx、O₂含量等?，F(xiàn)隨機抽取2018 年4 月其中10 天的每日SO₂含量進行對比分析，詳情見表1。從表1 可以看出，脫硫后日平均值遠低于180 mg /m³，脫硫效率平均值為93．24%，達到了良好的效果。

4 結(jié)語

目前，燒結(jié)凈化裝置主要以脫硫為主，但隨著國務(wù)院印發(fā)《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》出臺，強調(diào)以提高環(huán)境質(zhì)量為核心，實施最嚴格的環(huán)境保護制度，主要污染物排放總量大幅減少，全面推進達標排放和污染減排，二氧化硫、氮氧化物污染物排放總量減少。所以，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的脫硝工作應(yīng)逐步展開，鋼鐵行業(yè)單一脫硫面臨著調(diào)整工藝的要求，集脫硫、脫硝、脫二噁英、脫HF / HCI /SO₃等酸性氣體的一體化裝置將得到重視，目前可供鋼鐵行業(yè)選擇的燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的技術(shù)主要有: 低溫?zé)煔馔瑫r脫硫脫硝除塵技術(shù)、活性炭技術(shù)和煙氣氧化脫硝+濕法脫硝+濕電技術(shù)。相信隨著環(huán)保技術(shù)一步步成熟，鋼鐵行業(yè)終會實現(xiàn)綠色發(fā)展，從而實現(xiàn)國家的生態(tài)文明建設(shè)與小康社會目標相適應(yīng)的生活環(huán)境。

5 參考文獻

［1］ 翁慶強． 煙氣脫硫技術(shù)在燒結(jié)中的應(yīng)用分析［J］． 四川冶金，2011，33( 1) : 58－63．