劉品良  吳國(guó)江

（江蘇省蘇州市常熟市龍騰特種鋼有限公司燒結(jié)分廠）

摘要：本文在燃煤鍋爐除塵脫硫脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方面，有針對(duì)性的進(jìn)行實(shí)施工藝的比較，選取了最優(yōu)的解決方案。在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，詳細(xì)介紹了配電設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃煤鍋爐的精準(zhǔn)控制。在電控系統(tǒng)調(diào)試方面，介紹了系統(tǒng)調(diào)試前準(zhǔn)備工作、試運(yùn)行、正式運(yùn)行以及其它操作細(xì)節(jié)，為今后類似燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫脫硝項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；除塵脫硫；多塔式工藝

1  燃煤鍋爐除塵脫硫脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

1.1  除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

鍋爐尾部除塵工藝選用布袋除塵器可大大提高除塵效率，不會(huì)造成二次污染，煙塵排放濃度一般可小于 30mg/Nm³，甚至低至 5mg/Nm³。

根據(jù)國(guó)產(chǎn)布袋除塵器在冶金、建材系統(tǒng)中的經(jīng)驗(yàn)，大中型鍋爐除塵改用布袋除塵器，可將鍋爐出口含塵量由 300mg/Nm³降至 10mg/Nm³以下，可大大減少粉塵對(duì)大氣污染。

靜電除塵器對(duì)難以收集的煤塵應(yīng)用效果并不理想，煙塵超標(biāo)排放。采用布袋除塵器可避免此類問題出現(xiàn)。

對(duì)除塵器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)行等每一步都經(jīng)過嚴(yán)苛的計(jì)算。為保證在各種環(huán)境條件下能長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定的工作，為綜合保證除塵器的性價(jià)比，決定采用長(zhǎng)袋低壓脈沖除塵器。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

數(shù)量：3 套

形式：脈沖袋式除塵器 單套參數(shù)如下：

凈過濾面積：1300 m² 

濾袋數(shù)量：400  只

濾袋規(guī)格：φ160x6500 mm

除塵器室數(shù)：≥4  個(gè)

過濾風(fēng)速：<0.95 m/min

處理風(fēng)量：65000 m³/h

入口氣體溫度：160 ℃

設(shè)備阻力：<1200 Pa

出口粉塵濃度：≤30 mg/m³ 

設(shè)計(jì)除塵效率：≥99.4%

清灰用氣源壓力：0.5～0.7 MPa

清灰用空氣耗量：3.4 m³/min

承受負(fù)壓：－8500 Pa

1.2  脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

圖1 脫硫工藝對(duì)比表

由上可見：其中石灰石/石灰-石膏法技術(shù)成熟,特別適用于中小型鍋爐煙氣脫硫,并且投資少,占地面積小,運(yùn)行成本低,非常適合中國(guó)國(guó)情。

吸收塔漿液池中的 pH 值通過加入石灰石漿液來控制，在吸收塔漿液池中的反應(yīng)需足夠長(zhǎng)的時(shí)間以使石膏能產(chǎn)生良好的石膏結(jié)晶 （Ca SO₄·2H₂O）。

利用氧化風(fēng)機(jī)（2用1備），在煙道氣中的氧含量不能滿足氧化要求的情況下，為吸收塔漿罐內(nèi)供給充足的氧，加速石膏的生成（即將亞硫酸鈣進(jìn)一步氧化為硫酸鈣）。若不能充分引入足夠的氧化性氣體，將會(huì)使塔中的脫硫率下降，并造成污染。氧化性空氣經(jīng)噴嘴輸送至吸附塔中的淤泥槽。

新鮮的氧化性氣體從空氣濾清器中被吸進(jìn)，再由消聲器經(jīng)導(dǎo)管送至吸收塔。為使氧化氣降溫（當(dāng)其遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)時(shí)，可達(dá)到100攝氏度），需將水注入氧化氣，使其汽化，從而使氧化氣降溫。

1.3  脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

雖然 SCR、SNCR 技術(shù)具有比較高的脫硝效率，但反應(yīng)溫度難以把控（反應(yīng)溫度為 850～1050℃），據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察，謝橋礦鍋爐爐膛溫度在 480～570℃，鍋爐空預(yù)器出口煙溫 88℃。此煙氣溫度較低極易結(jié)露，對(duì)后端設(shè)備局有一定的腐蝕作用，SCR 和 SNCR 不適用于此項(xiàng)目。

臭氧對(duì) NO_x 的選擇性高、反應(yīng)速度快，反應(yīng)范圍不受溫度影響；N₂O₅很容易與后端堿性溶液吸收；根據(jù)煙氣 NO_x 濃度，靈活調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量；氧化脫硝可使客戶可以最大限度地回收燃燒煙氣的熱量。由于 NO_x 的含量相對(duì) SO₂ 來說很小，因此基本上不需要增加脫硫洗滌塔的負(fù)荷；自動(dòng)化程度高，整套設(shè)備由 PLC 自動(dòng)控制，無需專人值守。

臭氧系統(tǒng)主要通過臭氧發(fā)生器制備臭氧，臭氧氣體通過煙道安裝的投加裝置均勻分布煙氣中，將煙氣中的 NO_X氧化為容易吸收的 NO₂和 N₂O₅，反應(yīng)后的煙氣再通過脫硫塔洗滌，NO₂和 N₂O₅反應(yīng)生成硝酸鹽。

根據(jù) NO_X原始濃度及臭氧脫硝效率進(jìn)行計(jì)算，采用兩套 40kg/h 臭氧發(fā)生器進(jìn)行處理，同時(shí)臭氧供氣設(shè)備選用 VPSA 制氧系統(tǒng)自產(chǎn)氧氣，免去購(gòu)置液氧的環(huán)節(jié)。

2  燃煤鍋爐除塵脫硫脫硝系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1  除塵系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)

除塵器同時(shí)設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程控制柜和就地控制箱。電源由低壓饋線柜統(tǒng)一供電，控制回路設(shè)計(jì)安放于就地箱內(nèi)，就地箱室外安裝，外殼防護(hù)等級(jí) IP54。 在設(shè)計(jì)配電柜控制回路時(shí)，預(yù)留了 25%的備用回路，以便將來設(shè)備運(yùn)行效率不足時(shí)，增加脈沖閥進(jìn)線供電。 外接控制電纜均根據(jù)負(fù)載進(jìn)線計(jì)算，并采用鎧裝銅芯電纜。系統(tǒng)內(nèi)部接線通過計(jì)算均采用 4mm2以上線纜，同時(shí)考慮過流負(fù)載。

2.2  脫硫系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)

1.考慮電磁干擾問題，所有的通訊信號(hào)線與動(dòng)力線分別從配電柜內(nèi)左右兩端分開走線。

2.儀表盤臺(tái)箱應(yīng)按照電力行業(yè)規(guī)范進(jìn)行布置。

3.柜內(nèi)所有元器件均設(shè)有標(biāo)牌，方便現(xiàn)場(chǎng)施工接線。

4.配電箱內(nèi)的端子排布置在易于安裝的位置，統(tǒng)一設(shè)計(jì)下端出現(xiàn)端子離柜底300mm，上端進(jìn)線端子距柜頂 150mm。并配有電纜支架固定。

5.儀表盤面上旋鈕、儀表、指示燈、按鈕均設(shè)置標(biāo)牌及編號(hào)方便查找操作。

6.在設(shè)計(jì)就地控制箱時(shí)，充分考慮了箱體的擺放、操作方便、尺寸、材料及防水防腐性能。

7.現(xiàn)場(chǎng)儀表保證連續(xù)運(yùn)行、易于就地讀數(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)考慮了安裝的位置、震動(dòng)保護(hù)、防水防腐保護(hù)等。

2.3  脫硝系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)

臭氧電源供電設(shè)計(jì)為可控硅中頻電源，由整流橋電路、中頻逆變回路、控制回路、高壓變壓器等幾個(gè)核心部分組成。 臭氧電源的好壞決定了是臭氧發(fā)生器能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，由于臭氧發(fā)生器負(fù)載大，設(shè)計(jì)采用了變頻和升壓兩大工藝，耗電少、壽命長(zhǎng)。電源控制核心采用獨(dú)立 CPU 控制，并設(shè)計(jì)了保護(hù)回路。同時(shí)電源的啟動(dòng)部分增設(shè)了軟啟動(dòng)，及多級(jí)保護(hù)裝置，以確保臭氧發(fā)生器整機(jī)的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。

3  燃煤鍋爐除塵脫硫脫硝系統(tǒng)電控系統(tǒng)調(diào)試

3.1  系統(tǒng)調(diào)試前準(zhǔn)備工作

1.調(diào)試前設(shè)備檢驗(yàn)

（1）除塵器焊縫氣密性試驗(yàn)

對(duì)除塵器內(nèi)部進(jìn)行檢查清理；灰斗人孔、凈氣室蓋板進(jìn)行最終檢查，確保密封嚴(yán)實(shí)。

（2）供氣系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)

打開供氣管路進(jìn)出口閥門，除塵器儲(chǔ)存?zhèn)溆玫膲嚎s空氣在 0.7MPa 壓力下進(jìn)行保壓實(shí)驗(yàn) 30 分鐘，并檢查供氣管路的所有連接焊縫是否漏氣。壓力無損失視為試驗(yàn)合格。

（3）電磁脈沖閥進(jìn)行噴吹調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)觀察噴吹聲音清脆、不漏氣方為合格。

2.調(diào)試前設(shè)備操作

（1）人工轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸一圈確保電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)順暢

工藝水泵 A、B,漿液循環(huán)泵 A、B、C，吸收塔攪拌機(jī) 1、2、3，氧化風(fēng)機(jī) A、B,排水坑泵，排水坑攪拌機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)，稀釋風(fēng)機(jī) A、B，漿液輸送泵 A、B，漿液箱攪拌機(jī)，星型給料機(jī)，石灰石粉倉(cāng)震動(dòng)泵 A、B，事故攪拌機(jī) 1、2、3，事故漿液泵 A、B。

（2）檢查各手動(dòng)閘閥是否打開

工藝水泵進(jìn)出口閥，工藝水箱進(jìn)水口閥，循環(huán)泵管路出口蝶閥，石灰石漿液輸送泵出口閥。循環(huán)泵軸承冷卻水進(jìn)出口閥，增壓風(fēng)機(jī)軸承冷卻水進(jìn)出口閥，氧化風(fēng)機(jī)冷卻水進(jìn)出口閥，吸收塔密度計(jì)出口閥，石灰石漿液箱密度計(jì)出口閥，布袋除塵器供氣管路閥，CEMS 煙氣檢測(cè)供氣閥。

（3）檢查需要關(guān)閉的閘閥、電動(dòng)門是否關(guān)閉

循環(huán)泵出口漿液管路旁通管閥，循環(huán)泵入口電動(dòng)蝶閥處手動(dòng)放水閥，煙道事故噴淋手動(dòng)閥，漿液泵出口沖洗水手動(dòng)閥。

（4）檢查儀表閥門是否打開

供水管路儀表閥，增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓力變送器氣體采樣閥。

（5）準(zhǔn)備好預(yù)覆層用的物料

要求是干燥的 Ca(OH)₂ 粉狀物料，如果該物料提供困難，可暫時(shí)用鍋爐飛灰代替。

（6）檢查脫硫塔中液位是否低于3m

如低于則開啟工藝水泵，打開脫硫塔補(bǔ)水閥門，將脫硫塔水位補(bǔ)至約 3m。

（7）開啟引風(fēng)機(jī)

往除塵器入口放進(jìn)預(yù)覆塵料（或利用氣力輸灰中間灰倉(cāng)積灰回流），入料的多少以每平方米濾料附 500 克灰計(jì)算。

3.2  試運(yùn)行

（1）檢查脫硫除塵配電柜電源接線是否正常，是否有短路、絕緣低等問題，無問題可送電，送電時(shí)需在進(jìn)線柜留一名電工觀察，另一名電工到上級(jí)開關(guān)柜送電，初次送電或長(zhǎng)時(shí)間未送電時(shí)需要試送一次，看有無異常情況，在進(jìn)行 2 次送電。臭氧車間、制氧車間電源送電步驟相同。

（2）檢查動(dòng)力柜、PLC 柜、閥門柜、自控電源柜等無異常可逐步送電，并測(cè)量電壓穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）用萬用表檢查柜與柜間接線、柜與電機(jī)、閥門、儀表接線是否正確。

（4）電機(jī)類逐個(gè)調(diào)試，首先通過就地啟動(dòng)方式，點(diǎn)動(dòng)檢查電機(jī)正反轉(zhuǎn)，可通過調(diào)相修改。然后通過上位機(jī)遠(yuǎn)控控制電機(jī)啟動(dòng)、停止。

（5）蝶閥類，首先手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)蝶閥搖把確保開、關(guān)都順暢，在將蝶閥手動(dòng)開到中間位置，遠(yuǎn)程通過上位機(jī)控制蝶閥打開、關(guān)閉，如方向相反需要調(diào)整接線，如正確可將閥開到位、關(guān)到位各一次檢查到位閉鎖信號(hào)是否正常。

（6）儀表類信號(hào)采集，需要單獨(dú)供電的儀表確認(rèn)供電電壓等級(jí)，上電后通過PLC 采集模擬量信號(hào)，如果信號(hào)采集有問題，可通過調(diào)整信號(hào)接線判斷是否接反或信號(hào)線斷線，密度計(jì)、PH 計(jì)、液位變送器、壓力變送器量程需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)。

（7）與 CEMS 信號(hào)采集，可通過廠家提供的量程修改 PLC 采集信號(hào)的量程范圍，通過信號(hào)數(shù)據(jù)比對(duì)核實(shí)接線的正確性。

（8）與臭氧車間控制柜、制氧車間控制柜通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊，采集必要數(shù)據(jù)：氧氣濃度、壓力、產(chǎn)量、臭氧濃度等。

（9）通過開啟工藝水泵檢查各供水管路連接處是否牢固，有無漏水。

（10）當(dāng)各儀表采集數(shù)據(jù)都確認(rèn)正確后，方可進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。聯(lián)合調(diào)試可先由水充當(dāng)漿液。

3.3  正式運(yùn)行

設(shè)備調(diào)試正常后，進(jìn)入正常運(yùn)行階段，運(yùn)行時(shí)要注意觀察吸收塔密度計(jì)，PH計(jì)，時(shí)刻注意排石膏和補(bǔ)漿液，通過觀察除霧器壓差值，280s 間斷開啟沖洗水電磁閥 10s。三層噴淋循環(huán)動(dòng)作。石灰石漿液箱保證有足夠的漿液待用。脫硝系統(tǒng)根據(jù)氮氧化物的含量來判斷注入臭氧的量，及稀釋風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。

3.4  其它操作細(xì)節(jié)

（1）脈沖閥控制方式

可以選擇就地/遠(yuǎn)程兩種方式和壓差/定時(shí)兩種控制方式。脈沖寬度設(shè)定為 0.01－0.2s，脈沖間隔時(shí)間設(shè)置 0-60s。

（2）壓差與溫度檢測(cè)：

在除塵器的進(jìn)、出口設(shè)有差壓傳感器，差壓與差壓成比例關(guān)系。在壓力差值為600帕斯卡或以上的情況下，將連續(xù)噴入所有的脈動(dòng)閥來清理粉塵。在壓差為500帕斯卡時(shí)，停止注入。進(jìn)、出水口均裝有PT100型溫度傳感器。當(dāng)溫度超出設(shè)定值， PLC會(huì)在相應(yīng)的圖像方塊中顯示“!”閃光警告，開啟旁路閥門，關(guān)上進(jìn)水閥門。煙灰缸內(nèi)的溫度可被調(diào)節(jié)，以便清除煙灰。在80度高溫下，也會(huì)發(fā)出警告，并在相應(yīng)的圖像方塊中顯示“!”-閃動(dòng)的提示，以便清除灰塵。

（3）電動(dòng)閥控制：

可以采用就地或遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方式。

（4）卸灰控制：

可以采用手動(dòng)或定時(shí)/定溫控制，如果采用定時(shí)方式中途發(fā)生中斷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間清零。

（5）現(xiàn)場(chǎng)控制：

現(xiàn)場(chǎng)箱按鈕可以執(zhí)行設(shè)備單個(gè)手動(dòng)，在旋鈕處于過程且觸摸沒有鎖定時(shí)同時(shí)按下 1＃和 2＃閥門停止按鈕 2 秒鐘可以啟動(dòng)自動(dòng)程序。

（6）通過觸摸屏可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定也可選擇自動(dòng)控制或手動(dòng)，同時(shí)可以進(jìn)行一切控制操作。

參考文獻(xiàn)

[1]  康寧. 煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造分析[J]. 山西化工,2015,(06):62-63+89.

[2]  李婷,張?chǎng)? 高倍率灰鈣循環(huán)煙氣脫硫除塵一體化技術(shù)[J]. 潔凈煤技術(shù),2015,(02):69-71+76.

[3]  胡躍偉,王淑紅,王領(lǐng)軍. 鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)的改造與實(shí)踐[J]. 煤礦機(jī)電,2013,(03):111-113.

[4]  張輝,王曉,孟慶鋒. 自動(dòng)化燃煤除塵脫硫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化,2012,(09):159-160+164.

[5]  王榮金. 1#-6#鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)改造[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,(32):111.