400m2烧结机烟气脱硫（精选8篇）
1.400m2烧结机烟气脱硫 篇一
烧结烟气脱硫技术现状分析
摘要：钢铁工业生产过程中产生大量的SO2烟气,是环境空气污染的.重要来源之一.结合我国钢铁工业SO2的排放现状,概括了国内外烧结烟气脱硫技术进展.分析了我国烟气脱硫技术存在的问题,指出了烧结烟气脱硫的发展趋势.作 者：吴复忠 李军旗 金会心 WU Fu-zhong LI Jun-qi JIN Hui-xin 作者单位：贵州大学,材料科学与冶金学院,贵州,贵阳,550003期 刊：工业加热 ISTIC Journal：INDUSTRIAL HEATING年，卷(期)：2008,37(5)分类号：X511关键词：烧结 SO2 烟气脱硫
2.400m2烧结机烟气脱硫 篇二
1 烧结球团烟气脱硫工艺的选择
1.1 工艺要求
烧结球团烟气脱硫投资较大, 对设备和人员技术能力的要求都比较严格。我国钢铁企业在烧结球团烟气脱硫方面不适合完全引入国外烧结脱硫的技术路线, 在烧结球团烟气脱硫工艺路线选择上需要依照以下几点要求: (1) 技术必须成熟。如果技术不成熟对于烧结机工况不熟悉, 会导致烧结脱硫装置的不稳定运行, 很可能发生操作失误等安全事故, 给企业生产带来严重影响。 (2) 运营成本要低。对于烧结球团烟气脱硫工艺的使用必须考虑一次性投资和运行成本, 否则将会使得工程耗费的资金过大, 影响企业运营。 (3) 空间布置灵活。烧结球团烟气脱硫设施设备要尽量少占地, 要设计烧结工艺系统时要考虑预留烧结脱硫场地, 从而能够在必要时对现场工地进行灵活地布置。 (4) 综合利用价值要高。对于副产物的排放量以及副产物处置的费用要尽量低, 提高综合利用价值。 (5) 工艺具有可扩展性。从国家对烧结球团烟气脱硫工艺不断提高的要求标准来说, 结合烧结烟气多组分污染物特点, 要求脱硫工艺必须有很强的可扩展性。
1.2 工艺种类及特点
1.2.1 湿法工艺
烧结球团烟气脱硫湿法工艺种类主要包括石灰石—石膏湿法、钠碱法、双碱法、离子液湿法、硫铵湿法、氧化镁湿法等。
工艺特点:脱硫效率较高且比较稳定, 对排放浓度的控制达标, 工艺可操作性和可靠性较强, 成熟程度高。脱硫副产物能够迅速处理和利用, 对脱硫剂品质要求不严格, 价格不高。但是工艺投资特别大且运营成本过高, 占地面积大, 需要对脱硫产生的废水进行处理, 容易发生磨损、堵塞、泄露、腐蚀问题。另外, 湿法工艺排烟稳定低不利于烟气抬升扩散排放, 从而对烟囱造成严重的腐蚀。
1.2.2 干法工艺
烧结球团烟气脱硫干法工艺主要包括活性焦吸附干法、LJS烟气循环流化床多组分污染物协同净化工艺、GSCA双循环流化床干法等。
工艺特点:目前我国烧结球团烟气脱硫主要采用的是干法工艺, 脱硫效率和运行成本都比较理想。尤其是LJS烟气循环流化床多组分污染物协同净化工艺对烧结烟气二氧化硫浓度波动和烧结烟气量波动具有良好的适应能力, 由于吸收塔反应器多位空塔结构, 因而维护比较简便。同时LJS烟气循环流化床多组分污染物协同净化工艺具有协同脱除多组分污染物的能力, 脱硫系统性能指标高, 污染物排放浓度低, 不存在废水及二次污染, 并且脱硫副产物为干粉态易于保存和运输, 综合利用价值较高。
1.2.3 半干法工艺
烧结球团烟气脱硫半干法工艺主要包括NID烟道循环法、密相干塔法、ENS法、LEC法、SDA旋转喷雾法等。
工艺特点:技术易操作, 运行和维护管理比较简便, 占地面积小, 总图布置容易实施, 对防腐要求不高且不会产生废水, 脱硫效率较高, 但是脱硫副产物综合利用价值较低, 对脱硫剂的利用率较低, 工艺运行和适应能力不强。
2 目前我国烧结球团烟气脱硫存在的问题
从我国钢铁企业烧结球团烟气脱硫装置来看, 使用效果不太理想, 有的企业甚至存在严重的二次污染情况。现阶段, 烧结球团烟气脱硫工艺仍然不成熟, 许多承揽公司经验不足, 各项工艺要求指标不合格, 即便是采用理论上成熟的工艺技术, 但是还是没有真正掌握核心技术和操作细节, 在工序实施中往往出现诸多问题。再者, 我国钢铁企业没有充分地对国际烧结烟气脱硫市场进行调研, 就盲目地引进国外先进工艺或者重复引进一些并不先进的脱硫工艺, 使得我国烧结球团烟气脱硫总体效果不理想, 许多已建成的项目都无法正常运行。
3 我国烧结球团烟气脱硫的发展建议
(1) 从环保的角度将烧结球团烟气脱硫适宜选择干法或者半干法工艺, 尤其是采用先进的LJS烟气循环流化床多组分污染物协同净化工艺能实现多组分污染物协同净化效果, 大大减少对环境的污染, 并且该技术在国外和国内大型钢铁企业已经有了成功运用的经历。 (2) 目前我国许多钢铁企业在烧结球团烟气脱硫设施托运后仍然出现效率不高、运行不稳等问题, 这主要不是技术原因, 主要是企业运行管理控制存在漏洞。所以, 除了选择正确的脱硫工艺, 掌握技术核心和细节以外, 还需要加强企业的管控水平。
总之, 现阶段我国烟气脱硫工艺使用还比较混乱。钢铁企业在选择烧结球团烟气脱硫工艺时要结合自身实际, 依照国家提出的新标准, 合理选择适合自己烧结球团烟气脱硫工艺。
参考文献
[1]曲余玲, 毛艳丽, 张东丽.烧结烟气脱硫技术应用现状及发展趋势[J].冶金能源, 2010 (06) .
3.400m2烧结机烟气脱硫 篇三
关键词：烧结机 CFB装置 压力 消石灰
1 概述
抚顺罕王直接还原铁有限公司地处国家酸雨与二氧化硫控制区内，为促进经济和社会可持续发展，罕王铁厂60m2烧结机安装了一套半干法烟气脱硫装置。此脱硫装置采用循环流化床脱硫工艺（CFB），这是一种技术成熟、运行稳定、综合投资小的脱硫工艺。CFB装置运行状况直接影响到出口烟气中SO2排放浓度是否达标，为此对系统运行状况进行分析。
2 罕王铁厂CFB装置概述
CFB脱硫工艺（如图1）以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的多次循环，延长脱硫剂与烟气接触时间，提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。烟气由吸硫塔底部文氏管高速进入，穿过流化床层，与固相产生剧烈的摩擦和充分的混合，在此过程中脱硫剂颗粒与SO2接触反应，达到脱硫的目的。消石灰、水在床底部喷入，并附着在返料口返回的大量颗粒物上，造成较大的脱硫反应表面积。固体脱硫剂颗粒随烟气气流上升，部分进入边界层并回落，形成内循环，其他随烟气离开吸硫塔进入除尘器，净烟气经烟囱排放。除尘器收集的飞灰大部分通过返料器返回吸硫塔，其余作为灰渣排出。排出的灰渣主要成分为飞灰、氢氧化钙、亚硫酸钙和硫酸钙，系干态，可直接填埋处理或综合利用。
CFB装置包括石灰储运系统、烟气系统、SO2脱除系统、脱硫灰循环系统、布袋除尘器系统、工艺水系统、脱硫副产物系统、电气及控制系统等组成。
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罕王铁厂60m2烧结机工况烟气量为390000 m3/h，排烟温度平均120℃，烟气SO2含量500～600mg/Nm3，设计石灰粉最大耗量155kg/h，水耗量6t/h，引风机全压3450Pa。
3 CFB装置运行调试与分析
罕王铁厂烧结机运行过程中，设备检修周期约为10天，检修时间约为12小时。CFB装置运行与烧结机运行同步。
3.1 系统压力监测与分析
系统压力监测点设置在布袋除尘器前后。CFB装置初始运行时，布袋除尘器出口压力为-2.4kPa，进口压力为-1.1kPa。运行3周后，布袋除尘器出口压力为-1.4kPa，进口为-0.1kPa。此时，系统运行数据已偏离原始设计数值，在检修期间打开塔底人孔观察，发现塔底已经堆积大约10吨石灰粉。打开布袋除尘器检修孔，检查布袋时发现，布袋表面沾灰较厚。原始设计循环流化床吸收塔阻力为1600Pa，布袋除尘器阻力为1200Pa。从压力前后变化的对比分析可知，布袋除尘器阻力增大，导致引风机产生的负压不足以克服吸收塔阻力，循环流化床中的物料有部分落入塔底。
CFB装置再次投入生产前，布袋除尘器无载荷运行2小时，充分利用布袋除尘器反吹功能对布袋表面积灰进行清理。CFB装置再次投入生产后，布袋除尘器出口压力恢复到-2.4kPa，进口压力恢复到-1.1kPa。当检修时开启塔底人孔检查，发现塔底积灰量明显减少，达到使用要求。
3.2 运行过程中消石灰制备问题与分析
CFB装置中石灰经过称量后进入三级消化器，将石灰与水按比例加入第一级消化器，在第二、三级中进行充分反应，制备出含有12%水分的消石灰。最后将消石灰用气力输送方式送至吸收塔内。运行一周后，发现气力输送管路堵塞。拆开管路检查，造成堵塞的原因为湿态的石灰与管壁发生粘连，造成管路输送不畅，最后积灰堵塞。
将消石灰含水量降至8%后，运行几周没有再次发生管道堵塞现象。通过加大吸收塔内喷嘴补水量来弥补消石灰水分的减少量，对系统运行不产生不利影响。
4 结论
①通过对CFB装置运行及分析，罕王铁厂脱硫系统实际运行状况已达到原始设计预期；
②CFB装置运行的关键是系统压力能否满足物料在吸收塔内实现循环流化状态，引风机提供的负压除了克服布袋除尘器阻力、吸收塔阻力、烟道阻力，还应保证足够的裕量，用来避免由于布袋除尘器阻力增大对系统产生的不良影响；
③对于采用气力输送方式输送消石灰的CFB装置，应严格控制消石灰的含水量，以避免发生输送管道堵塞现象。
参考文献：
[1]沈应强.烧结烟气半干法脱硫实验研究[D].华中科技大学， 2009.
[2]沈晓林，刘道清，林瑜，石磊，王如意.宝钢烧结烟气脱硫技术的研发与应用[J].宝钢技术，2009（03）.
[3]刘君，庞俊香，刘新虎，程旭.400m2烧结机烟气脱硫[J].金属世界，2008（05）.
4.400m2烧结机烟气脱硫 篇四
烧结烟气氨法脱硫控制系统应用实例
摘要：介绍了某钢厂198平米烧结机氨法脱硫系统的工艺流程、DCS控制系统的硬件配置、主要模拟量控制、顺序控制及烟气监测系统,分析了控制系统配置的优缺点,提出系统改造的建议和方案.作 者：汪波 肖达 WANG Bo XIAO Da 作者单位：沈阳创思达自动化系统有限公司,沈阳,110004期 刊：中国环保产业 Journal：CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY年，卷(期)：,“”(2)分类号：X701.3关键词：脱硫装置 氨法脱硫 烧结烟气 控制系统
5.烧结烟气氧化镁法脱硫应用研究 篇五
江西某钢厂有两台烧结机, 其中一台为130m2烧结机, 另一台为245m2烧结机, 两台烧结机共用一套氧化镁法烟气脱硫系统, 氧化镁回收采用多效蒸发结晶回收系统。脱硫系统于2013 年底正式投入运行。
2 工艺原理
氧化镁法脱硫主要有三个反应过程:脱硫液制备、污染物吸收、终产物氧化。
脱硫液制备:
Mg O+H2O→Mg (OH) 2
污染物吸收:
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Mg (OH) 2→Mg SO3+H2O
H2SO3+Mg SO3+H2O→Mg (HSO3) 2
Mg (HSO3) 2+Mg (OH) 2→2Mg SO3+2H2O
终产物氧化:
2Mg SO3+O2→2Mg SO4
Mg (HSO3) 2+ O2→Mg SO4+ H2SO4
3 工艺流程图
氧化镁法脱硫工艺流程路线简单, 烧结烟气依次经过增压风机、浓缩降温塔、吸收塔后排放, 氧化镁制备成氢氧化镁浆液后依次在吸收塔、浓缩降温塔中与烟气中的SO2发生化学反应, 最终被氧化成硫酸镁浆液进入蒸发结晶系统回收七水硫酸镁, 工艺流程见图1。
4 设计性能指标
脱硫系统设计性能指标见表1。
5 系统构成
氧化镁法烟气脱硫系统主要由脱硫液制备系统、吸收系统、硫酸镁蒸发结晶系统、辅助系统构成。
5.1 脱硫液制备系统
脱硫剂制备系统主要由氢氧化镁制备、储存箱及氢氧化镁输送泵等其它附属设备组成, 该系统主要用于制备、储存氢氧化镁浆液, 按脱硫系统最大浆液消耗量的200%设计, 氢氧化镁制备箱、氢氧化镁输送泵均按一用一备设置, 氢氧化镁储存箱可储存8h脱硫液用量。
5.2 吸收系统
吸收系统主要由浓缩降温塔、浓缩降温塔循环泵、吸收塔 (含浆液池、喷淋层、除雾器) 、吸收塔循环泵、搅拌器、氧化风机、硫酸镁浆液排出泵等设备组成。
5.2.1 浓缩降温塔
浓缩降温塔在氧化镁脱硫系统中主要有两个作用, 一方面硫酸镁浆液可以在浓缩降温塔中与烧结热烟气接触反应, 硫酸镁浆液中的水分被热烟气蒸发, 硫酸镁浆液浓度可以大大提高, 从而可以节约后续蒸发结晶系统的能耗;另一方面烧结热烟气在浓缩降温塔中由于吸收了硫酸镁浆液中水分, 热烟气得到了冷却, 有利于后续吸收塔中吸收反应。浓缩降温塔设计直径为12m, 反应段设计烟气停留时间3s。
5.2.2 吸收塔
烧结烟气的污染物大部分在吸收塔中被去除, 吸收塔采用空塔喷淋技术, 并在浆液池配置有4 台侧进式搅拌器, 能有效防止浆液沉积堵塞管道。吸收塔设置有3 台浆液循环泵 (流量:3400 m3/h, 扬程:24m/26m/28m) , 并配套设置了3 层浆液喷淋层, 每层喷淋层都选用耐磨损、耐腐蚀的碳化硅喷嘴, 且喷嘴的布置保证浆液覆盖率达到200%以上, 保证系统能安全、稳定、高效运行。为了防止吸收塔出口烟气携带微小的脱硫液滴, 吸收塔顶部还布置有两层高效的屋脊式除雾器, 屋脊式除雾器能保证吸收塔出口粉尘达标排放。吸收塔设计直径为13.4m, 反应段设计烟气停留时间为4s。
5.3 硫酸镁蒸发结晶系统
硫酸镁蒸发结晶系统主要用于七水硫酸镁回收, 其回收原理为:用蒸汽加热硫酸镁浆液并蒸发部分水分, 然后在迅速冷却到一定的温度析出七水硫酸镁晶体, 并用离心机分离出晶体, 最后用干燥机烘干就达到了回收七水硫酸镁晶体的目的。硫酸镁蒸发结晶系统主要包括:1 座多效循环蒸发器;1 台涡旋分离稠厚器;2 台离心机 (一用一备) ;1 台振动流化床干燥机;1 台半自动成品包装机。
6 运行情况
烟气脱硫系统于2013 年12 月底正式投入运行, 系统能在设计工况下稳定运行, 各项性能指标均能达到设计要求, 脱硫效率可达95%以上, 烟囱出口粉尘浓度可满足排放要求。
7 存在的问题
脱硫系统正常运行几个月后发现整个系统阻力逐渐增加, 增压风机已不能满足系统正常运行要求, 停机检修发现系统存在一些湿法脱硫常见的问题。
7.1 浆液沉积
停机检修发现浓缩塔浆液池底部浆液沉积现象较严重, 吸收塔浆液池底部只有局部区域有少量沉积物。浓缩塔沉积物主要成份为亚硫酸镁、硫酸镁、粉尘、重金属等, 其中亚硫酸镁含量达60%以上。
7.2 蒸发结晶系统故障
蒸发结晶系统故障率偏高, 系统多次出现管道堵塞现象, 一旦出现管道堵塞现象, 结晶系统必须停运检修。在实际运行过程中, 结晶系统还出现过无晶体析出或只有少量晶体析出的现象, 严重影响氧化镁的回收效率, 氧化镁的回收效率不足50%。
7.3 烟囱雨
该脱硫系统烟囱雨现象控制相对较好, 只是在负荷高及其他自然条件较差的情况下有少量烟囱雨, 主要有如下几个原因: (1) 吸收塔出口除雾器采用屋脊式除雾器, 除雾效果较好; (2) 排烟筒烟气流速低于14m/s, 烟气中的水分大部分在烟囱内凝结后回流至塔内; (3) 排烟筒设计有旋流装置, 烟气在烟囱中旋流, 烟气中夹带的水分在离心力的作用下从烟气中分离出来, 排烟筒出口烟气夹带的水分大大减少。
7.4 腐蚀
由于烧结烟气中含有SO2、SO3、HCl、HF等酸性气体, 绝大部分的酸性气体能被脱硫液吸收后生成了稀酸, 在烟气脱硫系统中形成低p H值的强腐蚀环境, 会对烟气脱硫设备造成较强酸腐蚀。浓缩塔、吸收塔、箱罐等大型非标设备一般采用玻璃鳞片防腐, 鳞片防腐价格便宜, 防腐效果好, 但对施工要求较高。由于施工质量原因, 该脱硫塔塔壁发生过腐蚀穿孔现象。
7.5 磨损
氧化镁法烟气脱硫利用氢氧化镁浆液作为脱硫剂, 浆液浓度一般为25%~30%, 因此对管道及设备的磨损也较大。该钢厂管道大部分采用钢骨架PE管及衬胶钢管, 钢骨架PE管耐磨耐腐均较好, 衬胶钢管耐腐蚀较好, 但耐磨性相对较差, 管道弯头部位出现过磨穿的现象。
8 改进措施
8.1 防止浆液沉积的措施
浓缩塔中浆液浓度较高, 只设置有氧化空气管网, 浆液靠氧化空气鼓泡搅动, 没有配套设置气浮搅动泵或机械搅拌器。浆液搅拌强度很低, 这是导致浓缩塔浆液池底部沉积的最直接原因。针对这个问题, 停机检修时增加了4 台机械侧进式搅拌器, 后续运行基本解决了浆液沉积问题。
8.2 改善蒸发结晶系统的措施
蒸发结晶系统故障率偏高, 主要原因是多效循环蒸发器缺乏精确控制蒸发量的手段, 很难精确控制蒸发器出口硫酸镁浆液浓度, 当蒸发的水分过多时, 不仅造成了能源的浪费, 同时也会导致晶体在蒸发器内析出, 析出的晶体粘附在蒸发器管道壁上造成管道堵塞, 影响系统的正常运行。针对多效循环蒸发器目前存在的缺点, 适当增加一些控制仪表, 如密度计、温度计、流量计、调节阀等, 增加多效循环蒸发器控制手段, 强化多效循环蒸发器的可控性, 有利于蒸发结晶系统稳定运行。
8.3 预防烟囱雨的措施
目前控制烟囱雨的方法较多, 如降低排烟筒内烟气流速、排烟筒设置旋流装置、吸收塔采用除雾效果更好的屋脊式除雾器、屋脊式除雾器前加设预除雾装置等措施, 这些方法均可有效减少烟囱雨, 但都不能从根本上解决烟囱雨的问题, 目前一种新型的预防烟囱雨技术已悄然兴起, 火力发电行业已有多套应用湿式电除雾器成功杜绝烟囱雨的案例, 因此, 湿式电除雾器在不久的将来必将成为预防烟囱雨的重要手段。
8.4 防腐防磨
湿法烟气脱硫凡是与浆液接触的部位均需做防腐防磨处理, 根据设备所在位置的不同, 应采用不同的防腐防磨技术, 其主要的防腐防磨部位有如下几个:
8.4.1 浓缩塔入口区域
浓缩塔入口区域为干湿界面区, 工艺条件复制, 入口烟气粉尘浓度高, 该区域防腐防磨要求最高, 是湿法脱硫核心防腐防磨区域。该区域的防腐防磨材料一般采用耐腐蚀耐磨损较好的合金钢, 目前采用较多的为1.4529 镍钼合金钢、C276 哈氏合金钢。1.4529 镍钼合金钢成本远低于C276 哈氏合金钢, 完全能满足该区域的防腐耐磨要求, 因此, 1.4529 镍钼合金钢逐渐取代了C276哈氏合金钢在脱硫领域的应用。
8.4.2 浓缩塔、吸收塔、浆液箱等大型非标件内部
浓缩塔、吸收塔、浆液箱等大型非标件内部一般只与浆液或湿烟气接触, 与浆液或湿烟气接触的部位浆液或烟气流速均较少, 磨损强度随之减少, 因此可采用耐磨性能相对较差的橡胶衬里、玻璃鳞片衬里、FRP衬里等进行防腐防磨, 该区域的腐蚀主要为氯离子等酸性离子腐蚀, 而橡胶衬里、玻璃鳞片衬里、FRP衬里耐酸性离子腐蚀性能好。玻璃鳞片衬里由于具备防腐性能优良、施工方便、成本低廉、维护方便等诸多优点, 在脱硫脱硝领域的应用越来越广泛。
8.4.3 管道及管件
管道的防腐防磨应用较多的是橡胶衬里管, 衬胶钢管防腐性能好, 但受工艺条件限制, 橡胶衬里在温度变化较大时容易与钢管脱落, 因此衬胶钢管有被其他衬里管道替代的趋势, 较好的替代产品为钢骨架PE管, 钢骨架PE管为整体成型, 不存在衬里脱落的现象, 且防腐耐磨性能优越, 该钢厂所选用钢骨架PE管使用至今效果良好, 无因腐蚀磨损穿孔现象。
9 结语
氧化镁法烟气脱硫系统是一种资源回收型的新型脱硫技术, 具有脱硫效率高、运行稳定、副产物利用价值高等优点, 完全能适应烧结烟气的运行条件, 针对目前工程中出现的一些问题加以改进后, 烧结烟气脱硫系统基本可保证持续稳定运行, 脱硫效率可达95%以上。实际运行中浓缩塔浆液池未再出现浆液沉积现象, 除雾器部位也只有少量污垢, 处于合理范围内, 设备腐蚀及磨损也得到了有效控制, 氧化镁回收效率也有一定的提高, 但回收效率依然不高, 如能进一步提高氧化镁的回收效率, 氧化镁法烟气脱硫技术将成为颇具市场竞争力的烧结烟气脱硫技术之一。
摘要：为了解决石灰石-石膏法烟气脱硫的结垢问题, 镁法烟气脱硫技术应运而生, 本文通过简述江西某钢厂镁法烟气脱硫工程的设计、运行情况, 为烧结行业烟气脱硫技术提供一种备选方案。
关键词：氧化镁,烟气脱硫,烧结,吸收塔
参考文献
6.烧结烟气氨法脱硫DCS控制系统 篇六
钢铁行业是国家重要的基础产业, 又是高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业[1]。据2006年统计资料显示:在电力行业二氧化硫排放量持续下降的情况下, 钢铁行业作为工业二氧化硫排放的第二大户, 面临的减排压力日益突出[2]。控制烧结机生产过程SO2的排放, 已经成为钢铁企业S O 2污染控制的重点。而控制系统的设计是否合理, 直接关系到脱硫系统能否长期安全稳定运行的关键。
本文结合近年参与的我院该类EPC总承包工程, 针对玉溪新兴钢铁厂2×90m2烧结机氨法烟气脱硫系统 (FGD) 的控制策略中的关键问题进行了探讨。
2 脱硫工艺原理
从烧结机出来的原烟气, 经电除尘器除尘后, 通过增压风机加压引入脱硫系统, 烟气从中部进入洗涤塔冷却及除尘, 降温后烟气由洗涤塔顶部出来, 从中部进入吸收塔与吸收循环浆液逆流接触, 脱除SO2后的净烟气经除雾器后, 由吸收塔顶部进入新烟囱排入大气[3]。吸收塔底部反应生成的亚硫铵及亚硫酸氢铵由鼓入的压缩空气氧化成硫酸铵, 控制吸收塔内硫酸铵溶液浓度, 同时保持洗涤塔的溢流操作状态, 使硫酸铵溶液溢流至洗涤塔进行浓缩, 控制洗涤塔内硫铵浓度增加到接近饱和浓度, 通过浆液输出泵输出至蒸发结晶系统蒸发结晶, 达到一定固体含量后, 由泵引出, 通过离心分离、干燥、包装, 最终得到硫铵产品。净化后的烟气由烟囱排入大气。
3 脱硫DCS控制系统的组成及布置
本设计为2×9 0 m 2烧结机氨法烟气脱硫系统-FGD, 具体过程检测与控制范围包括:烟气系统、烟气洗涤吸收脱系统、硫铵制备系统、供氨系统等, 设备多且较为分散, 控制测量要求高。对以上各系统进行分析并结合实际情况设计本自动化系统。
脱硫D C S系统采用了和利时新一代的D C S系统—MACS:基于和利时集成化系统平台的大型综合管理系统。
依据工艺和自动化仪表系统的特点, D C S系统设计如下:
自动化系统的结构图如下所示, 控制室中设有M A C S控制机柜2台、2台操作员站和1台工程师站等设备。
3.1 DCS中央控制室的组成
中央控制室操作由2台监控主机和1台打印机组成。每台监控主机分别包括1 9”彩色液晶显示器、标准键盘、鼠标、UPS电源等;其中监控主机一台为工程师站, 另一台为操作员站。
在中央控制室能够显示整个系统的工艺流程、各类工艺参数的实时数据和机泵的运行状态;对于重要的工艺参数采用定值控制系统, 进行自动控制;能够定时或及时打印多种规格的生产报表;可以及时显示参数越限、生产事故或系统故障信息;具有自诊断功能, 并提供丰富的操作指导信息;能够显示历史趋势, 易于操作和维护;具有各种冗余措施, 可靠性高, 易于和计算机管理网络相连, 便于全厂优化及管理。
3.2 控制水平
以分散控制系统 (DCS) 的液晶显示器和键盘作为烟气脱硫系统的主要监视和控制中心, 并配以音响和控制设备 (布置在操作台上) , 在集控室内完成烟气脱硫系统的启停及正常工况的监视和调整, 异常工况的报警和紧急事故处理。
3.3 控制功能
D C S系统主要具备四个功能:数据采集和处理 (DAS) ;模拟量控制 (MCS) ;开关量顺序控制 (SCS) 和热工保护。
3.3.1 监视系统
脱硫装置的热工检测系统由分散控制系统D C S中的数据采集和处理系统 (DAS) 来完成。DAS系统的基本功能包括:数据采集、数据处理、屏幕显示、参数越限报警、事件序列、事故追忆、性能与效率计算和经济分析、打印制表、屏幕拷贝、历史数据存储等。
3.3.2 开关量顺序控制、联锁
脱硫装置的联锁保护和启停控制以及一些主要阀门的开闭控制由DCS中的开关量顺序控制系统 (SCS) 来完成, 实现功能组或子组级的控制, 以减轻运行人员劳动强度, 防止误操作。主要操作的对象有:洗涤塔和脱硫塔循环泵、洗涤塔与脱硫塔搅拌器、增压风机、密封风机、脱硫塔硫铵浆液排出泵、硫铵浆液输送泵、硫铵干燥包装、工艺水泵、氨水输送泵等。
(1) 顺序控制
脱硫装置 (FGD) 顺序控制的目的是满足装置的启动、停止及正常运行工况下的控制要求, 并实现脱硫装置在事故和异常工况下的控制操作, 保证装置的安全运行。
顺序控制的具体功能包括:1) 实现脱硫装置主要工艺系统的启停;2) 实现脱硫塔及辅机、阀门、烟气挡板的顺序控制、控制操作及试验操作;3) 实现辅机与其相关的冷却系统、润滑系统、密封系统的连续控制;4) 在发生局部设备故障跳闸时, 联锁启停相关设备;5) 实现脱硫车间用电系统的联锁控制。
(2) 保护与联锁
保护动作主要分四大类:1) 报警信号:向操作人员提示装置运行中的异常情况;2) 联锁保护:必要时按程序自动启动或自动切除某些设备及系统, 使脱硫装置保持原负荷运行或减负荷运行;3) 跳闸保护:当发生重大故障, 危及设备或人身安全时, 实施跳闸保护, 停止整个装置 (或某一部分设备) 运行, 避免事故扩大;4) 热工保护:脱硫系统的热工保护由D C S独立的分散处理单元来完成。主要实现的保护功能:脱硫装置的保护动作条件包括脱硫装置进口温度异常、进口压力异常、出口压力异常、烧结机主抽电机跳闸 (MFT) 、增压风机故障、循环浆泵投入数量不足、原烟气挡板或净烟气挡板未开等。当发生上述情况时, 脱硫装置停运并自动打开烟气旁路挡板, 通过关闭原烟气挡板和净烟气挡板来断开进入脱硫装置的烟气通道, 使用烟气旁路, 直达烟囱排放。
控制室操作员站设旁路挡板门联锁, 在紧急状态时, 可强制开关旁路挡板门, 保证烧结机安全运行。脱硫装置的DCS系统与烧结机的DCS控制系统之间的接口采用硬接线方式。主要信号:烧结机侧风量信号;烧结机状态 (MFT、火焰、吹扫等信号) ;烧结机运行 (或停止) 信号;烟道压力信号;电除尘电场投入状况信号等。脱硫侧:增压风机运行 (或停止) 信号;旁路挡板状态信号;脱硫装置运行 (或停止) 信号等。在烟气量减少的情况下, 根据吸收塔硫铵浆液的p H值及浆液浓度, 减少氨水的供应量。
3.4 仪表测量
3.4.1 主要检测仪表
为了防止原烟气中SO2溶于凝结水腐蚀烟道壁, 原烟气温度必须大于1 2 0℃;为了防止吸收塔内浆液温度过高, 且保证原烟气温度要小于180℃, 在脱硫装置原烟道和净烟道上均装有烟气温度测量元件, 而且采用三取二测量方式。
脱硫装置主要检测仪表有:出入口烟气压力、旁路挡板差压、原烟气SO2浓度、原烟气O2浓度、净烟气SO2浓度、净烟气O2浓度、净烟气NOX浓度、净烟气烟尘浓度、增压风机出入口压力、氨水罐液位、硫酸铵浆液密度、氨水流量、吸收塔液位、硫铵浆液p H值、塔底p H值、中间罐p H值、密度计等。
3.4.2 在线烟气分析测量 (CEMS)
烟气分析测量采用云南肯利环境公司多组分气体分析仪, 将测量信号送入DCS并在脱硫控制室中进行监测和控制。分析设备能自动完成机械控制、数据采集、初级计算、样品稀释、探头清洗切换的自动控制和校准。
3.4.3 仪表设置原则
为保证测量可靠, 重要保护用的过程状态信号和自动调节的模拟量信号等采用三重或双重测量方式。如吸收塔液位、脱硫装置进出口压力采用三取二测量方式, 硫铵浆p H值、氨水罐液位、中间罐液位、工艺水池液位等采用双重测量方式。
3.5 可靠性措施
3.5.1 冗余
控制器采用两个FM801控制器实现冗余配置;网络为以太网冗余;DCS的I/O机柜供电电源冗余 (一路来自脱硫岛UPS电源, 另一路来自脱硫岛工作电源) ;机柜内供电双重化;关键的模拟量参数冗余设置 (吸收塔液位和浆液p H值测量) ;DCS设置1台操作员站和1台工程师站 (兼操作员站) , 每个操作员站以两个结点与数据公路相连, 同时2台操作员站互为备用。
微处理器技术的控制系统, 均具有自诊断功能, 在内部故障还没有干扰生产过程之前, 即能在系统本身范围内探测到故障并实行防止故障扩大的措施, 同时也能进行报警和记录。
脱硫D C S与烧结机的D C S之间关键信号的交换采用硬接线的方式。
3.5.2 DCS的可靠性指标
系统可用率≥99.9%;系统精度:输入信号±0.1% (高电平) , ±0.2% (低电平) , 输出信号±0.25%;抗干扰能力:共模电压≥250V, 共模抑制比≥90d B, 差模电压≥60V, 差模抑制比≥60d B。
3.5.3 DCS系统裕量
最繁忙时, 控制器C P U的负荷不大于60%, 操作员站负荷率不大于4 0%;内部存储器占用容量不大于50%, 外部存储器占有容量不大于40%;每种I/O点裕量不少于15%;I/O模件槽裕量不少于15%;电源负荷裕量不少于30%;通讯总线的负荷率不大于30% (令牌网) , 20% (以太网) 。
4 主要控制方案说明
4.1 增压风机入口压力控制
控制描述:为保证烧结机的安全稳定运行。通过调节增压风机入口门的开度进行压力控制, 保证增压风机入口压力的稳定。现场采集来的三路增压风机入口压力信号经过滤波判断及三取二处理后变为一路压力信号, 作为反馈值, 烧结风机入口压力作为设定值, 两值比较, 调节增压风机入口风门的开度, 从而调节旁路挡板前后差压。烟道压力过低时限制旁路风门开, 过高时限制旁路风门关。
4.2 吸收塔p H值和出口SO2浓度自动控制
控制原理:吸收塔浆液p H值控制系统
由氨法脱硫工艺流程可以看出, 实际上是烟气流量和脱硫剂氨水流量成一定比例相互混合, 利用氨水除去烟气中的SO2, 并生成硫酸铵的生产过程。从控制机理来看, 该生产过程是烟气流量与氨水流量的比值调整过程, 保证二者之间的比例关系一定, 就可以保证吸收塔内浆液p H值基本不变。吸收塔浆液p H值控制系统采用比值控制原理进行设计, 如吸收液浆液p H值控制系统图。
该系统为串级比值控制系统, 进入吸收塔的烟气流量Q1为主动流量, 氨水流量Q2为从动流量。稳态时主动流量和从动流量恒定, 分别经各自的测量变送器后送至除法器 (÷) , 除法器的输出即为二者的比值, 送到副调节器 (FC) , 作为副调节器的测量值PV, (此时主参数p H值等于给定值) ;主调节器 (AC) 输出信号作为副调节器的给定值, P V与S V比较后, 输出M V控制氨水调节阀的开度, 副调节器的测量值相等, 副调节器的输出不变, 氨水调节阀开度一定。当主动流量或从动流量发生扰动时, 副回路可以很快动作, 调节氨水流量保持不变。消除主动流量或从动流量扰动的影响, 使两者比值保持不变 (进行比值粗调) , 避免主参数p H值进一步变化[5]。当烟气中的SO2的浓度发生变化时, 主参数p H值偏离给定值, 主回路动作M V改变, 即修改副回路的给定值SV (即两个流量的比值) , 通过副回路的动作, 消除烟气中S O 2浓度变化的影响, 使系统在新的比值上重新稳定 (进行比值细调) 。热工自动控制系统已经证明串级变比值控制系统对控制两个流量之间的比值关系, 此p H值控制系统比现今采用的单回路前馈, 反馈控制原理或串级前馈-反馈控制原理的p H值控制系统的控制质量要高。
吸收塔浆液的p H值必须控制在一定范围内 (5.6~6.0) 。若p H值太高, 氨逃逸严重;若p H值太低, 浆液的吸收能力下降, 影响到SO2的脱除率。
4.3 吸收塔密度及液位测量方法和控制
差压密度计的测量原理如图所示。假设浆液密度为ρ, 压力变送器0测得压力为P 0, 压力变送器1测得压力为P 1, 压力变送器2测得压力为P2, 压力变送器1距离吸收塔浆液液面高度为h1压力变送器2距离吸收塔浆液液面高度为h2, 压力变送器1与压力变送器2之间的距离为h, 则浆液密度[4]:
考虑到现场仪表精度, 可以适当增加h值, 使得浆液密度测量更加精确。
变送器通过不锈钢隔膜阀测量浆液的压力, 装置上设有工艺水冲洗装置, 可定期对压力变送器进行人工冲洗, 从而避免浆液沉淀物对测量器件的不良影响, 保证测量的精度。
当洗涤塔内液位到高值时, 不进行补水操作, 此时如除雾器的9个冲洗阀在执行冲洗程序, 则执行过程中如液位出现高值, 冲洗程序会因此而自动切断。当洗涤塔内液位“高-高”值时, 显示器产生报警, 说明塔内浆液即将通过溢流管溢出塔外, 停止补液。此过程一直持续到液位回落到中位, 除雾器冲洗程序在自动模式起动, 此过程一直持续到液位高于高值而停止冲洗。降到低值会发出报警, 提示液位在下降;当洗涤塔液位高于4米时, 允许启动洗涤塔循环泵和搅拌器。塔内液位“低-低”值 (4m) 时, 将导致洗涤塔循环泵及搅拌器停运, 同时报警, 此外, 控制浆液输出泵也处于停运状态, 以防液位进一步下降, 给运行设备造成损坏。
洗涤塔同样也进行液位控制, 存在高低位报警
4.4 除雾器冲洗的控制
除雾器冲洗的目的是防止除雾器结垢及补充因烟气饱和而带走的水分, 以维持吸收塔的液位。除雾器的冲洗由程序控制, 冲洗方式为脉冲式。为了防止除雾器因烟气带出的浆液液滴产生结垢, 最长的冲洗间隔时间依据除雾器本身要求的, 最短冲洗时间确定:最短的冲洗间隔时间依据吸收塔的液位确定, 即当液位越低时冲洗间隔时间就越短。
5 结束语
在工程实际应用过程中, 依照DCS的特点采用典型的方法来实现对烧结烟气脱硫工程中的控制, 可以保证不出现误操作事故, 并增加了相当部分的判据条件和I/O测点, 这种方式的优点是能较方便地对D C S进行检查, 同时也增大了控制的可靠性。在实际工作中, 玉溪新兴钢厂2×90m2烧结机作为我院新开发的一套烟气氨法脱硫技术的成功典范, SO2脱除效率为100mg以下, 达到国家环境保护部的要求, 同时生产出来的硫酸铵产品作为农业用化肥, 变废为宝。为我院作好氨法脱硫技术的深入研究迈出了坚实的一步。
摘要：本文介绍了某钢厂2×90m2烧结机氨法脱硫系统的工艺流程、DCS控制系统的硬件配置、主要模拟量SO2和pH的控制、系统的顺序控制及在线烟气监测系统 (CEMS) , 分析了控制系统配置的优缺点, 提出系统改造的建议和方案, 为进一步做好烟气脱硫控制系统打好坚实基础。
关键词：脱硫装置 (FGD) ,氨法脱硫,烧结烟气,硫铵生产,DCS控制系统
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7.400m2烧结机烟气脱硫 篇七
关键词：脱硫灰,水泥缓凝剂,凝结时间,力学性能
0 引言
烧结烟气脱硫灰主要是指使用钙基脱硫剂的干法、半干法烧结烟气脱硫工艺所产生的副产物,是由脱硫装置或除尘器排出的脱硫产物和粉煤灰的混合物[1]。脱硫灰不仅物理性质与普通粉煤灰相比有很大差别,化学组成也有较大的变化。脱硫灰中的矿物主要有Ca SO4、Ca SO3、Ca O、Ca(OH)2和Ca CO3等,Ca SO3在脱硫灰中可以占到10%~50%[2,3,4]。半干法烧结烟气脱硫工艺因其投资省、工艺简单、脱硫效率高和占地小等优点,越来越受到青睐,但此法所产生的脱硫灰副产品尚未找到合理的资源化利用途径,脱硫灰处置与综合利用成为该技术推广过程中产生的新问题,已成为普遍关注的焦点之一[5]。本文通过对半干法烧结烟气脱硫灰的化学成分和理化性质进行测试分析,并对其作为缓凝剂对硅酸盐水泥的性能影响进行试验研究,以探索脱硫灰的资源化利用途径,实现资源循环再利用。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
脱硫灰取自石家庄钢铁公司,水泥熟料和天然石膏由北京琉璃河水泥厂提供,矿渣为首钢有限公司的水淬高炉渣。试验原材料化学成分见表1。
%
1.2 试验方法
分别测试掺加天然石膏和脱硫灰的硅酸盐水泥的初、终凝时间,水泥试块的3d和28d强度,并对水化28d的典型试样的水化产物进行分析。
1)水泥磨制:将脱硫灰、天然石膏按4%、5%、6%、7%和8%的比例分别与水泥熟料和矿渣混合放入Φ500mm×500mm试验球磨机中粉磨,控制勃氏比表面积在450~500m2/kg之间,磨制成硅酸盐水泥。
2)水泥物理性能:水泥凝结时间、安定性等按GB/T1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测定;水泥强度按GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定。
3)化学成分分析:采用721分光光度仪和EDTA溶解法测定原料化学组成。
4)水化产物分析:采用X射线衍射法分析水泥水化产物。
5)扫描电镜分析:采用扫描电镜观测脱硫灰及水泥水化试样的微观形貌。
2 试验结果与讨论
2.1 脱硫灰组成特性分析
脱硫灰的矿相及矿物组成见图1和图2。
由图1可以看出,脱硫灰表面比较光滑,呈现细小的球状。由图2可以看出,脱硫灰的主要矿物组成为亚硫酸钙、碳酸钙、莫来石以及石英。脱硫灰中的亚硫酸钙和碳酸钙属于半干法烟气脱硫产物,莫来石和石英为原烟气中粉煤灰的组成部分。从脱硫灰的XRD衍射图谱中没有发现明显的Ca SO4衍射峰,这说明Ca SO4含量很少。
表1为使用全自动化学分析仪对原料进行分析所得出的结果,脱硫灰中SO3含量表示的是Ca SO4和Ca SO3中的总量。为定量分析脱硫灰中含硫化合物的含量,试验中分别采用碘量法测定脱硫灰中Ca SO4的硫元素含量,采用蒸馏法测定脱硫灰中Ca SO3的硫元素含量,进而得出Ca SO4和Ca SO3的含量。经过试验得出Ca SO4含量为1.66%,Ca SO3含量为25.13%(试验数据与表1中化学全分析的数据存在少许误差,可以认为是在可接受的误差范围内),可见脱硫灰中Ca SO3占含硫化合物的绝大部分,与图2中XRD衍射图谱的结果相吻合。
2.2 水泥标准稠度用水量
掺脱硫灰(D组)和天然石膏(N组)的硅酸盐水泥的标准稠度用水量和安定性检测结果见表2。
由表2可以看出,掺脱硫灰的硅酸盐水泥试样的安定性均合格,这说明脱硫灰对水泥的安定性没有不良影响。同时掺脱硫灰的硅酸盐水泥的标准稠度用水量整体上高于掺天然石膏的,并且随着脱硫灰掺加量的增加,标准稠度用水量也随之增加。
2.3 水泥凝结时间
掺脱硫灰和天然石膏的硅酸盐水泥的凝结时间见图3。
由图3可以看出,在相同掺加量下,掺脱硫灰的硅酸盐水泥的凝结时间比掺天然石膏的硅酸盐水泥的凝结时间短,这说明相同掺加量下脱硫灰对硅酸盐水泥的缓凝效果比天然石膏稍差。随着脱硫灰掺加量的增加,掺脱硫灰的水泥试样的凝结时间呈现延长的趋势,当脱硫灰掺加量为5%,SO3含量为1.37%时,掺脱硫灰的水泥的初凝时间最短,为112min,当脱硫灰掺加量增加至8%,SO3含量为2.19%时,水泥初凝时间升高至135min;当脱硫灰掺加量为4%时,掺脱硫灰的水泥的终凝时间最短,为195min,当脱硫灰掺加量增加至8%时,水泥终凝时间升高至232min。本试验采用的脱硫灰对硅酸盐水泥起到了明显的缓凝作用。
脱硫灰对硅酸盐水泥的缓凝作用小于天然石膏,可能是由于天然石膏中的Ca SO4含量高于脱硫灰中的,且天然石膏中的Ca SO4比脱硫灰中的Ca SO3更具活性,能够更有效地促进钙矾石晶体的产生。钙矾石晶体将熟料矿物表面包裹起来,阻止水分子的扩散和熟料中矿物的加速水解,延长了水泥的凝结时间。
2.4 水泥抗折、抗压强度
掺脱硫灰和天然石膏的硅酸盐水泥3d和28d强度见图4和图5。
由图4、图5可知,随着脱硫灰掺加量的增加,硅酸盐水泥的抗折和抗压强度均呈先增加后降低的趋势,变化幅度不大。当脱硫灰的掺加量为7%时,SO3含量为1.92时,水泥的各龄期抗折、抗压强度都达到最大值,3d和28d抗折强度最大分别为4.5MPa和8.3MPa,3d和28d抗压强度最大分别为25.9MPa和49.5MPa。
水泥缓凝剂的种类和掺加量对水泥的力学性能有着显著影响。掺天然石膏的硅酸盐水泥的力学性能明显高于掺脱硫灰的。当天然石膏掺加量为6%,SO3含量为2.49%时,硅酸盐水泥的3d和28d抗折强度最高分别为5.5MPa和9.2MPa,比相应的掺脱硫灰的硅酸盐水泥的最佳值高22.22%和10.84%;3d和28d抗压强度最高分别为28.2MPa和55.3MPa,比相应的掺脱硫灰的硅酸盐水泥的最佳值高8.88%和11.72%。这可能是由于脱硫灰中的Ca SO3和天然石膏中的Ca SO4与水泥熟料生成的水化产物不同,导致对强度的贡献不同。
2.5 微观结构及水化产物分析
分别选取掺7%脱硫灰(D4)和天然石膏(N4)的硅酸盐水泥28d水化试样进行比较。运用扫描电镜分析水泥试样的微观结构,结果见图6和图7。
由图6可见,掺脱硫灰的硅酸盐水泥水化至28d时,并未观察到大量的结晶良好的钙矾石晶体,水泥试验微观结构相对比较疏松,密实程度较低。由图7可见,掺天然石膏的硅酸盐水泥水化至28d时,可以看到大量结晶良好的向内生长的长杆状钙矾石晶体,钙矾石晶体已完全被凝胶包裹胶结起来。随着水化产物的大量生成,在水化过程中凝胶相不断地生成,并且填入水泥孔隙中,使得空隙减少,水泥试样的结构变得更加致密,从而提高水泥的强度。
D4和N4水化28d的XRD图谱见图8。
从图8可知,两种水化试样中均检测出Ca(OH)2、C-S-H、C3S、C2S衍射峰,但含硫水化物存在差别。掺加天然石膏的水泥水化样中发现有AFt(3Ca O·Al2O3·3Ca SO4·32H2O)的衍射峰;而在掺加脱硫灰的水泥水化样中并没有看到,其中含硫水化矿物是以3Ca O·Al2O3·Ca SO3·11H2O的形式出现的。
含硫水化产物的不同,表明脱硫灰与天然石膏具有不同的缓凝机理。天然石膏中的Ca SO4与熟料中的3Ca O·Al2O3反应生成AFt相或AFm(3Ca O·Al2O3·CaSO4·12H2O)相,起到延长水泥凝结时间的作用。脱硫灰中的Ca SO3可能与3Ca O·Al2O3反应生成3Ca O·Al2O3·Ca SO3·11H2O,从而延缓了水泥凝结时间,这与A.Lagosz的研究结果吻合[6]。
从图8还可以看出,N4中C3S和C2S的衍射峰弱于D4中C3S和C2S的衍射峰,这说明掺加天然石膏的硅酸盐水泥的熟料矿物中C3S、C2S水化程度相比较高,进一步解释了掺加天然石膏的硅酸盐水泥试样的强度比掺加脱硫灰的硅酸盐水泥试样高的原因。
3 结论
1)研究表明,以烧结烟气脱硫灰作为水泥缓凝剂是可行的,但是脱硫灰在提高水泥的力学性能方面的作用逊于天然石膏。随着脱硫灰掺加量的逐渐增加,制成的硅酸盐水泥的标准稠度用水量相应增加,水泥凝结时间也随之延长,强度增长较为缓慢。
2)在本试验条件下,脱硫灰的最佳掺量为7%,SO3含量为1.92%时,相应的水泥标准稠度用水量为26.12%,初凝时间为123min,终凝时间为216min,3d和28d抗折强度分别为4.5MPa和8.3MPa,3d和28d抗压强度分别为25.9MPa和49.5MPa。
3)烧结烟气脱硫灰作为水泥缓凝剂时,水化产物中未发现常见的AFt和AFm,起到缓凝作用的水化产物可能是3Ca O·Al2O3·Ca SO3·11H2O。
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8.400m2烧结机烟气脱硫 篇八
济钢炼铁厂400平方米烧结机考虑到经济性及脱S要求,将烧结机烟气管道布置分为双烟道,头尾含S量高的相互连通构成脱S烟道系统,其余的含S量较小的构成非脱S烟道进行烟气循环利用,双烟道抽风,2台国产主抽风机型号:SJ20000-14T,处理烟气量:20000m 3/m in,风机转速:1000r/m in,负压为17000pa,配套电机功率为7500kw,驱动主抽风机的2台电机采用北京利德华福电气技术有限公司所供变频器调速启动,这是目前国内最大的国产鼓风机,国内同行采用的95%是进口英国豪顿风机。
两台风机在冷态下,转子的振动全部正常,达到设计要求,但在热负荷试车时非脱S系统主抽风机(下面以1#主抽风机)当变频转速达到700r/m in以上,风门开度70%时或工频转速1000r/m in以上,风门开度28%以上时风机转子喘振超标。另外,1#风机在冷态、工作状态时风机电流比2#风机大50～100A,电流波动也比2#风机大的多。为了维持烧结机正常生产,通过采用限制1#主抽风机转速、限制进口风门开度的措施维持生产,即将1#风机转速控制在750rpm以下、风门在90%,2#风机风门开到60%,转速为900rpm的范围内,避开1#机喘振区,通过这种尽量多给2#风机风量、速度达到极限,1#少给风量来满足400平方米烧结机投产初期设备运行效率暂时不满负荷的生产现状。表1数据为2009年9月4-6日的运行数据:
这样的生产严重制约烧结机高效运行,给生产带来很大不便,且对风机的寿命也有很大影响,所以解决1#主抽风机喘振问题迫在眉捷。
2 问题分析
引起风机喘振的原因有多种:(1)联轴器安装歪斜或叶轮制作问题;(2)转子动平衡不好;(3)由于脱S的原因分配给两台主抽风机风量不均问题.
经分析研究,可排除问题1,如有联轴器联接问题,则风机在冷态运转时就能发现;另外通过将1#、2#风机对换管系联接,发现2#风机联接脱S管系后同样出现喘振历害现象,因此可以排除了1#风机叶轮制作问题,同时根据表2冷态运行测试数据可能判断两台风机的性能一致。
1#风机在热态运转时,在一定运行范围内会出现剧烈喘振,但一回到冷态时则运行正常,所以也可以排除是风机转子受热应力释放变形导致动不平衡引起的振动,这时也可将原因2的可能性排除,因此有可能就是原因3。
3 问题解决
通过进行多种工况下1#主抽风机喘振区域试验,积极寻找风机发生喘振的风量、负压、风机转速、风机进口风门的开度范围,同时进行工艺整改:
(1)在两台风机进风口三通管道增加隔板,重新分配两台风机风量,尽量减少2#风机抢风而引起1#风机的喘振;
(2)对两台风机进口风道增加圆钢支撑,目的是增强系统钢性,降低振动。
(3)出风口与进风口连在一起,中间安装蝶阀,有必要时打开蝶阀补充进风风口风量。
经过上述改造后,问题依然无法彻底解决。我们又分析了设备供应厂家提供的1#风机设计性能曲线,见图1,该风机在转速823rpm,负压11.5K pa,进口烟气密度0.717kg/m 3,效率86%时,处理烟气量为16000 m 3/m in左右。
而现场实际测得1#风机在转速750rpm,负压11K pa,效率86%时,实际处理的烟气量只有8000 m 3/m in左右,与设计处理烟气量差距很大。与此同时,2#风机在转速1000rpm,负压11.5K pa,效率86%时,在风门开度不到1#风机一半的情况下,风量为15000 m 3/m in左右,与设计值基本吻合。我们由此判断,造成喘振的原因是烟道设置与实际工况不匹配。在2010年11月中修中,我们将烟道彻底分开,实现烟道两个风机均匀配置,1#主抽喘振问题得到了彻底解决。
在2010年11月中修中,将烟道彻底分开,实现烟道两个风机均匀配置,基本解决了这个问题。进一步验证了前面的判断:即非脱S系统流量比脱S系流量要小,所以选择的风机流量也要小。
4 结论
主抽风机为烧结机系统的关健设备之一,它的平稳运行关系到烧结机的运行平稳及潜能发挥,通过对主抽风机的改造,打破了以往大型烧结机主抽风机一定要选用进口风机的神话,只要对烧结机运行工况有正确认识,国产风机技术是能够满足要求的。
参考文献
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