高爐煤氣噴霧脫氯自動控制技術(shù)應(yīng)用

朱宏超

【摘要】隨著干法布袋除塵技術(shù)的應(yīng)用，憑借其節(jié)電、節(jié)水、污染少、除塵效率高、綜合社會效益高等諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為國內(nèi)高爐煤氣進化工藝的首選。但同時也陸續(xù)暴露其工藝的不足之處。高爐煤氣中酸性介質(zhì)使高爐煤氣冷凝水PH值顯著降低，冷凝水的酸性腐蝕作用突顯，成為影響高爐煤氣管網(wǎng)及其附屬設(shè)備安全運行的不利因素。隨著此類問題日趨嚴重，我們采用了煤氣噴霧降溫脫氯裝置。該裝置采用了國內(nèi)先進、成熟的工藝流程，技術(shù)和裝備可靠實用。

【關(guān)鍵詞】高爐煤氣；TRT；自動控制；脫氯裝置

前言

高爐煤氣經(jīng)過干法除塵及TRT發(fā)電裝置后的煤氣溫度有可能超過80℃（經(jīng)減壓閥組裝置的煤氣溫度達到200℃），TRT從濕法改為干法的同時，出口管道的煤氣溫度也隨之升高了，并且煤氣中含有氯離子，對煤氣管網(wǎng)會造成腐蝕影響，對管網(wǎng)安全和周圍環(huán)境產(chǎn)生安全隱患。為了保證煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，在高爐煤氣出口減壓閥組和TRT出口的管道后面，采用煤氣噴霧降溫脫氯裝置，使煤氣在溫度降低的同時降低氯離子含量。自動控制選用西門子S7-300控制系統(tǒng)，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、生產(chǎn)成本低、各項消耗指標均達到國內(nèi)先進水平。設(shè)備維護簡單，設(shè)備長期運行安全、可靠。通過自動控制實現(xiàn)高爐、TRT后煤氣溫度冷卻及脫氯功能。

系統(tǒng)概況

唐鋼北區(qū)2000m3高爐煤氣經(jīng)TRT入口管道流量為350000Nm3/h，濕法TRT改為干法TRT后，入口溫度：130℃-200℃，出口溫度：60℃- 80℃?？紤]到高溫及除塵后煤氣內(nèi)仍含有氯離子的因素，所以設(shè)計一套煤氣噴霧冷卻脫氯裝置。主要功能是實現(xiàn)噴霧冷卻系統(tǒng)、加堿系統(tǒng)的自動控制。系統(tǒng)通過向煤氣中噴入含有NaOH的細水霧，將溫度較高的煤氣冷卻到要求的溫度范圍內(nèi)，同時降低煤氣中氯離子的含量。通過實時采集管道出口的煤氣溫度來精確調(diào)節(jié)噴霧的水量，從而達到對煤氣溫度的自動調(diào)節(jié)。當出口溫度高于設(shè)定的期望溫度時，系統(tǒng)自動增加噴水量；當出口溫度低于設(shè)定的期望溫度時，系統(tǒng)自動減少噴水量，直到出口溫度與期望溫度的偏差在設(shè)定的誤差范圍之內(nèi)。通過加堿裝置向冷卻水中摻入一定比例的NaOH溶液，在對煤氣降溫的同時，中和煤氣中的氯離子，同時實現(xiàn)脫氯和降溫的目的。加堿裝置會實時采集煤氣管道排水PH值，調(diào)整加堿量。

控制系統(tǒng)

煤氣噴霧冷卻脫氯自動控制系統(tǒng)采用西門子300系列最新的PLC硬件，上位機軟件為WINCC7.0，下位機為STEP7最新版本，通過以太網(wǎng)方式通訊。操作站具有工程師編程及操作員操作功能；操作站和現(xiàn)場觸摸屏能同時實現(xiàn)設(shè)備操作，設(shè)備狀態(tài)和實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，具有足夠的能滿足用戶要求的實用直觀的監(jiān)視操作畫面，操作簡便可靠。

系統(tǒng)應(yīng)用說明

水量的調(diào)節(jié)由變頻器決定。當測到的煤氣出口處的溫度不符合設(shè)定溫度的要求時，控制器會通過調(diào)節(jié)變頻器來調(diào)節(jié)水量，從而達到控制溫度的目的。

泵站系統(tǒng)中配備兩臺水泵，當一臺工作時另一臺處于備用狀態(tài)，以防止水泵出現(xiàn)故障影響系統(tǒng)工作。在工作過程中一臺泵運行一段時間后（初始值為720分鐘，可以人工更改該時間）會自動切換到另一臺水泵工作，也可以通過操作泵1、泵2切換按鈕切換到另一臺水泵工作，使兩臺水泵的運行時間大致相同

系統(tǒng)噴霧量由電磁流量計檢測并顯示。系統(tǒng)剛啟動時，氣路電磁閥先打開，延時5秒后水泵1運行，同時變頻器開始工作，水量開始調(diào)節(jié)。系統(tǒng)停機時，先關(guān)閉變頻器和水泵，供水立即停止，延時5秒后氣路電磁閥關(guān)斷，切斷氣路。當系統(tǒng)停止工作時，噴槍不噴水，此時只有壓縮空氣以事先設(shè)定好的壓力（通過氣路管道的旁路閘閥調(diào)節(jié)）供給噴槍以防止灰塵進入噴槍導(dǎo)致堵塞。在自動控制狀態(tài)下，當煤氣溫度低于設(shè)定溫度值減去溫度下偏差值時，系統(tǒng)自動停止噴水；當煤氣溫度高于設(shè)定溫度值加上溫度上偏差值時，系統(tǒng)自動開啟噴水并調(diào)節(jié)流量，使煤氣溫度接近設(shè)定值。在手動控制狀態(tài)下，水泵會根據(jù)操作人員設(shè)定的頻率值，恒頻率運行。

壓力變送器用來檢測水壓，并且保護水泵，避免水泵出現(xiàn)干運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。泵組出口氣壓由壓力表檢測并顯示。泵組出口氣壓由壓力變送器檢測并將信號傳送給PLC控制器。泵組出口水壓由壓力表檢測并顯示。泵組出口水壓由壓力變送器檢測并將信號傳送給PLC控制器。在觸摸屏參數(shù)設(shè)置界面或中控電腦畫面可以選擇系統(tǒng)運行方式（自動-手動）。在觸摸屏參數(shù)設(shè)置界面或中控電腦畫面可以選擇第二組四把噴槍的運行方式（自動-手動）。自動時，水壓大于設(shè)定的開啟壓力值時自動按照1、2、3、4的順序開啟噴槍，水壓小于設(shè)定的關(guān)閉壓力值時自動按照4、3、2、1的順序關(guān)閉噴槍；手動時，操作人員手動操作觸摸屏上或中控電腦畫面上的按鈕控制噴槍的開啟與關(guān)閉。

加堿裝置可以選擇現(xiàn)場控制或中控控制，現(xiàn)場控制時只能手動控制，中控控制時可以選擇手動控制或自動控制。系統(tǒng)水泵啟動運行后，如果加堿裝置選擇為自動控制方式，則加堿泵會自動啟動，并調(diào)節(jié)煤氣管道排水的PH值在設(shè)定范圍內(nèi)。如果加堿裝置選擇為手動控制方式，則加堿泵不會自動跟隨水泵啟動，此時操作人員可以手動控制加堿泵的起動、停止和頻率，實現(xiàn)人為的控制煤氣管道排水的PH值。加堿裝置配備的兩臺計量泵的工作方式與系統(tǒng)水泵相同。

廢液泵可以選擇現(xiàn)場控制或中控控制，現(xiàn)場控制時只能手動控制，中控控制時可以選擇手動控制或自動控制。廢液泵可以手動起動和停止，起動后可以將廢液池里面的廢水排出，停止后則停止廢水排出。廢液泵也可以自動起動和停止，在中控室操作畫面上設(shè)定好廢液池的液位上限和下限后，選擇廢液泵控制方式為自動控制，然后點擊自動啟動按鈕，則廢液泵進入自動運行狀態(tài)，當廢液池液位超過液位上限后廢液泵自動啟動，當廢液池液位低于液位下限后廢液泵自動停止。

結(jié)束語

唐鋼北區(qū)TRT系統(tǒng)通過濕法改干法改造中應(yīng)用了煤氣噴霧脫氯技術(shù)，不僅實現(xiàn)了高爐煤氣壓力余壓發(fā)電的高效利用，而且對管網(wǎng)設(shè)備的安全運行起到了安全保養(yǎng)作用，系統(tǒng)自運行以來管道排水中PH值控制在6.8以下，減少了管道的酸性腐蝕且降低了煤氣溫度，實現(xiàn)了減排增效的社會效益。