脫硫塔底部卸料自控優(yōu)化

龍騰飛，董昱偉

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠(chǎng)，江西貴溪 335424)

1 引言

江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠(chǎng)硫酸車(chē)間制酸一系列脫硫系統(tǒng)其主要作用是回收冶煉煙氣制酸后尾氣中少量的二氧化硫，降低排空氣體二氧化硫濃度使其達(dá)到國(guó)家“十二五”環(huán)保要求，經(jīng)過(guò)脫硫處理后的尾氣SO2濃度平均值可以控制在200PPM以下。硫酸車(chē)間制酸一系列脫硫系統(tǒng)采用干法煙氣脫硫技術(shù)，該方法具有脫硫效率高、無(wú)二次污染和可回收硫資源等優(yōu)點(diǎn)［1－2］。運(yùn)用原始設(shè)計(jì)方案自控，時(shí)常出現(xiàn)物料散落，鏈斗機(jī)斷裂情況，通過(guò)優(yōu)化自控方案得到很好解決。

2 脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 煙氣脫硫原理

硫酸尾氣中噴入水蒸汽后，溫度100～180℃且有氧和水蒸氣存在，此時(shí)尾氣中的SO2在脫硫塔中的活性焦作用下，與煙氣中水、氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸并被儲(chǔ)存在活性焦孔隙內(nèi)。實(shí)現(xiàn)煙氣凈化。吸附飽和的活性焦通過(guò)物料輸送系統(tǒng)移動(dòng)到煙氣再生系統(tǒng)加熱再生。再生系統(tǒng)是利用電加熱器加熱N2和活性焦進(jìn)行熱交換，以釋放高濃度的SO2混合氣體。被吸附硫酸存在于活性焦的微孔中，當(dāng)這些活性焦被加熱到400～500℃時(shí)，蓄積在活性焦中的硫酸或硫酸鹽分解脫附，產(chǎn)生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O，其物理形態(tài)為富二氧化硫的氣體，在合適的工藝條件下，SO2體積分率可達(dá)到20%以上［3］。再生回收的高濃度SO2再進(jìn)行制酸。再生后的活性焦經(jīng)過(guò)篩選后再輸送至脫硫塔裝置中再次利用，根據(jù)活性焦的損耗情況需補(bǔ)充適量的活性焦。

2.2 物料循環(huán)輸送及系統(tǒng)聯(lián)鎖

整個(gè)脫硫系統(tǒng)主要分為兩大部分:脫硫塔(吸附脫硫裝置)、再生塔(解吸再生裝置)見(jiàn)圖1。

圖1 物料循環(huán)輸送

脫硫塔又分為4個(gè)單元分別為R401A、R401B、R402A、R402B，再生塔為R403，再生塔旁邊為備料倉(cāng)V401，再生塔及脫硫塔每個(gè)單元都安裝2臺(tái)租移式料位計(jì)測(cè)量各個(gè)單元的料位高低，各個(gè)單元的頂部以及底部都安裝一個(gè)星型卸料器，控制各個(gè)單元的加料、卸料過(guò)程。

物料輸送裝置包括鏈斗機(jī)A401和鏈斗機(jī)A402，A401將脫硫塔的卸料輸送至再生塔進(jìn)行解吸再生，A402將再生后及備用倉(cāng)的的活性焦補(bǔ)充至4個(gè)脫硫單元。介質(zhì)活性焦根據(jù)脫硫塔和再生塔的料位狀況循環(huán)流動(dòng)，從而保證脫硫工序的正常運(yùn)行。

參與故障聯(lián)鎖的有X421星型卸料器，X422星型卸料器，X423星型卸料器，X424星型卸料器，A401鏈斗機(jī)，M401振動(dòng)篩，X431星型卸料器，X432星型卸料器，X433星型卸料器，A402鏈斗機(jī)，X411星型卸料器，X412星型卸料器，X413星型卸料器，X414星型卸料器。當(dāng)參與聯(lián)鎖的設(shè)備任何一環(huán)出現(xiàn)故障或者停止，則該設(shè)備所有之前的設(shè)備同時(shí)停車(chē)，該設(shè)備之后的設(shè)備保持運(yùn)行狀態(tài)。

3 脫硫系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)自控方案

脫硫系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)中所有脫硫塔及再生塔的加料、卸料都采用簡(jiǎn)單的位式控制方案。高料位料位計(jì)報(bào)警停止加料，低料位料位計(jì)報(bào)警時(shí)開(kāi)始加料。所有料位計(jì)報(bào)警需持續(xù)一分鐘才能確認(rèn)。

3.1 脫硫塔底部卸料器啟停條件

脫硫塔底部卸料器X421－X424啟動(dòng)與停止條件如下:

(1)啟動(dòng)條件:R403再生塔低料位報(bào)警，星型卸料器X431開(kāi)啟，振動(dòng)篩M401開(kāi)啟，鏈斗機(jī)A401開(kāi)啟，同時(shí)開(kāi)啟4個(gè)星型卸料器X421－X424。

(2)停止條件:R403再生塔高料位報(bào)警，停止星型卸料器X421－X424，延時(shí)5分鐘停止鏈斗機(jī)A401，延時(shí)1分鐘停止振動(dòng)篩M401，延時(shí)1分鐘停止星型卸料器X431。

脫硫塔底部4個(gè)星型卸料器在物料循環(huán)輸送過(guò)程中一直同時(shí)開(kāi)啟同時(shí)停止。

3.2 原始設(shè)計(jì)方案的弊端

星型卸料器 X421、X422下料口位于鏈斗機(jī)A401輸送方向的前段，而星型卸料器X421、X422下料口位于鏈斗機(jī)A401輸送方向的后段。按照原始設(shè)計(jì)方案4個(gè)星型卸料器同時(shí)開(kāi)啟停止，4個(gè)卸料器就會(huì)在鏈斗機(jī)某段出現(xiàn)重復(fù)卸料的情況。如果此時(shí)脫硫塔料位較高，卸料速率快，鏈斗機(jī)重復(fù)卸料區(qū)域就會(huì)堆積過(guò)高物料。

物料堆積過(guò)高會(huì)造成輸送過(guò)程中散落到地面，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鏈斗機(jī)A401斷裂，致使整個(gè)物料循環(huán)輸送系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。

4 自控程序優(yōu)化

根據(jù)物料循環(huán)輸送系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，在不改變?cè)O(shè)備性能的情況下，優(yōu)化脫硫塔底部卸料程序是最好的解決辦法。利用橫河CS3000系統(tǒng)中的順控表以及計(jì)時(shí)器功能，使脫硫塔底部4個(gè)星型卸料器循環(huán)開(kāi)啟停止，保證卸料均勻平穩(wěn)，避免物料在鏈斗機(jī)上堆積過(guò)高的問(wèn)題。

4.1 CS3000順控表功能簡(jiǎn)介

順控表是指控制的動(dòng)作和條件以表格的形式來(lái)進(jìn)行填寫(xiě)。動(dòng)作的執(zhí)行是根據(jù)控制條件的聯(lián)合制約。標(biāo)準(zhǔn)順控表功能模塊ST16它包括一共64個(gè)輸入輸出信號(hào)和32個(gè)規(guī)格要求，而且64個(gè)輸入輸出信號(hào)可以以8個(gè)信號(hào)為一組在輸入輸出間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

此次使用CS3000中的ST16模塊，ST16模塊包括輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、啟動(dòng)方式、掃描方式幾部分。啟動(dòng)方式分為:TC、TE、OC、OE、I、B。

此次均使用TC啟動(dòng)方式。順控表需要填寫(xiě)的有:條件欄(順控發(fā)生條件)、動(dòng)作欄(順控動(dòng)作的結(jié)果)、步號(hào)欄(順控動(dòng)作的順序)、規(guī)則欄(Y成立N不成立)［4－6］。

表1 啟動(dòng)方式說(shuō)明表

4.2 程序組態(tài)

組態(tài)運(yùn)用5個(gè)TM計(jì)時(shí)器，2個(gè)ST16順控表。TM15為星型卸料器X423、X424開(kāi)啟計(jì)時(shí)，TM16為星型卸料器X421、X422開(kāi)啟計(jì)時(shí)，TM17為星型卸料器X423、X424延時(shí)開(kāi)啟計(jì)時(shí)，TM18為星型卸料器X421、X422提前開(kāi)啟計(jì)時(shí)，TM19為再生塔高料位報(bào)警延時(shí)消除計(jì)時(shí)。兩個(gè)順控表分別命名為T(mén)T11和TT9－3。順控表組態(tài)數(shù)據(jù)說(shuō)明:YZ－27－119為R401A底部星型卸料器，YZ－27－120為R401B底部星型卸料器，YZ－27－121為R402A底部星型卸料器，YZ－27－119為R402B底部星型卸料器。SW029為給料系統(tǒng)故障開(kāi)關(guān)，SW011為脫硫塔底部下料器聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，SW024為脫硫塔底部下料循環(huán)開(kāi)關(guān)，LA－27－32為再生塔R403高料位報(bào)警。

圖2 TT11順控表輸入部分

圖3 TT11順控表輸出部分

TT11為循環(huán)程序控制，再生塔低料位報(bào)警確認(rèn)后，所有計(jì)時(shí)器清零重置，開(kāi)啟 TM15、TM16、TM17、TM18計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)功能，并由計(jì)時(shí)器觸發(fā)控制4個(gè)脫硫單元的卸料器，使其按照順控表設(shè)定順序循環(huán)開(kāi)啟。

圖4 TT9－3順控表

TT9－3作用為延時(shí)終止TT11，系統(tǒng)無(wú)設(shè)備報(bào)警，物料循環(huán)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生塔發(fā)生高料位報(bào)警，開(kāi)啟TM19計(jì)時(shí)器，由計(jì)時(shí)器最后終止TT11.使再生塔料位達(dá)到工藝?yán)硐搿皾M(mǎn)”料位。

優(yōu)化后卸料過(guò)程變?yōu)?當(dāng)R403再生塔發(fā)低料位報(bào)警延時(shí)一分鐘確認(rèn)后，星型卸料器X421、X422優(yōu)先下料，星型卸料 X423、X424延時(shí)開(kāi)啟，當(dāng)X423、X424開(kāi)啟運(yùn)行一段時(shí)間即將停止時(shí)，X421、X422又提前開(kāi)啟，減少A401鏈斗機(jī)空載運(yùn)行時(shí)間。如此循環(huán)卸料直至再生塔高料位報(bào)警確認(rèn)后開(kāi)啟TM19計(jì)時(shí)器，TM19計(jì)時(shí)滿(mǎn)觸發(fā)終止循環(huán)卸料程序。因?yàn)?TM15、TM16、TM17、TM18與鏈斗機(jī)運(yùn)行速度和卸料器卸料速度相關(guān)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn)，最后 TM15設(shè)置為100秒，TM16設(shè)置為180秒，TM17設(shè)置為280秒，TM18設(shè)置為80秒。此狀態(tài)下4個(gè)脫硫單元卸料均勻，鏈斗機(jī)空載時(shí)間最少，無(wú)物料堆積過(guò)高情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化脫硫塔底部卸料自控程序，基本杜絕了卸料過(guò)程物料散落和壓斷鏈斗機(jī)的情況，物料循環(huán)輸送系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，故障率大幅降低。為了方便工藝人員參看卸料過(guò)程時(shí)間，已將4個(gè)計(jì)時(shí)器在主流程畫(huà)面上設(shè)置彈出式窗口。

本次優(yōu)化使料位計(jì)的重要性提升，任何一個(gè)料位計(jì)發(fā)生故障，整個(gè)卸料程序都無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，將通過(guò)優(yōu)化料位計(jì)選型，現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，延長(zhǎng)料位計(jì)的使用周期，進(jìn)一步降低物料循環(huán)輸送系統(tǒng)的故障率。

［1］ 李健，高繼賢，張青，等.貴溪銅冶煉環(huán)集煙氣的活性焦脫硫工程應(yīng)用［J］.有色金研究與設(shè)計(jì)，2011(2):24－26.

［2］ 張方煒.煙氣活性焦干活脫硫工藝及其在電廠(chǎng)的應(yīng)用［J］.電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2009(03):38－45.

［3］ 喬彥強(qiáng)，江紅衛(wèi).貴冶硫酸兩套尾氣脫硫裝置工藝及比較［J］.銅業(yè)工程，2010(02):47 －49.

［4］ 高龍.CS3000 系統(tǒng)介紹［J］.河南科技，2011(4):45.

［5］ 趙文增，郭中生.CS3000順控表的組態(tài)與應(yīng)用［J］.自動(dòng)化應(yīng)用，2012(9):24－27.

［6］ 張教秋.CS3000 DCS順控表組態(tài)淺析［J］.工業(yè)計(jì)量，2009(Z1):86－89.