脱硫塔底部卸料自控优化

2014-05-07龙腾飞董昱伟

铜业工程 2014年2期

龙腾飞，董昱伟

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424)

1 引言

江西铜业集团公司贵溪冶炼厂硫酸车间制酸一系列脱硫系统其主要作用是回收冶炼烟气制酸后尾气中少量的二氧化硫，降低排空气体二氧化硫浓度使其达到国家“十二五”环保要求，经过脱硫处理后的尾气SO2浓度平均值可以控制在200PPM以下。硫酸车间制酸一系列脱硫系统采用干法烟气脱硫技术，该方法具有脱硫效率高、无二次污染和可回收硫资源等优点［1－2］。运用原始设计方案自控，时常出现物料散落，链斗机断裂情况，通过优化自控方案得到很好解决。

2 脱硫系统简介

2.1 烟气脱硫原理

硫酸尾气中喷入水蒸汽后，温度100～180℃且有氧和水蒸气存在，此时尾气中的SO2在脱硫塔中的活性焦作用下，与烟气中水、氧气发生化学反应，生成硫酸并被储存在活性焦孔隙内。实现烟气净化。吸附饱和的活性焦通过物料输送系统移动到烟气再生系统加热再生。再生系统是利用电加热器加热N2和活性焦进行热交换，以释放高浓度的SO2混合气体。被吸附硫酸存在于活性焦的微孔中，当这些活性焦被加热到400～500℃时，蓄积在活性焦中的硫酸或硫酸盐分解脱附，产生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O，其物理形态为富二氧化硫的气体，在合适的工艺条件下，SO2体积分率可达到20%以上［3］。再生回收的高浓度SO2再进行制酸。再生后的活性焦经过筛选后再输送至脱硫塔装置中再次利用，根据活性焦的损耗情况需补充适量的活性焦。

2.2 物料循环输送及系统联锁

整个脱硫系统主要分为两大部分:脱硫塔(吸附脱硫装置)、再生塔(解吸再生装置)见图1。

图1 物料循环输送

脱硫塔又分为4个单元分别为R401A、R401B、R402A、R402B，再生塔为R403，再生塔旁边为备料仓V401，再生塔及脱硫塔每个单元都安装2台租移式料位计测量各个单元的料位高低，各个单元的顶部以及底部都安装一个星型卸料器，控制各个单元的加料、卸料过程。

物料输送装置包括链斗机A401和链斗机A402，A401将脱硫塔的卸料输送至再生塔进行解吸再生，A402将再生后及备用仓的的活性焦补充至4个脱硫单元。介质活性焦根据脱硫塔和再生塔的料位状况循环流动，从而保证脱硫工序的正常运行。

参与故障联锁的有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链斗机，M401振动筛，X431星型卸料器，X432星型卸料器，X433星型卸料器，A402链斗机，X411星型卸料器，X412星型卸料器，X413星型卸料器，X414星型卸料器。当参与联锁的设备任何一环出现故障或者停止，则该设备所有之前的设备同时停车，该设备之后的设备保持运行状态。

3 脱硫系统原始设计自控方案

脱硫系统原始设计中所有脱硫塔及再生塔的加料、卸料都采用简单的位式控制方案。高料位料位计报警停止加料，低料位料位计报警时开始加料。所有料位计报警需持续一分钟才能确认。

3.1 脱硫塔底部卸料器启停条件

脱硫塔底部卸料器X421－X424启动与停止条件如下:

(1)启动条件:R403再生塔低料位报警，星型卸料器X431开启，振动筛M401开启，链斗机A401开启，同时开启4个星型卸料器X421－X424。

(2)停止条件:R403再生塔高料位报警，停止星型卸料器X421－X424，延时5分钟停止链斗机A401，延时1分钟停止振动筛M401，延时1分钟停止星型卸料器X431。

脱硫塔底部4个星型卸料器在物料循环输送过程中一直同时开启同时停止。

3.2 原始设计方案的弊端

星型卸料器 X421、X422下料口位于链斗机A401输送方向的前段，而星型卸料器X421、X422下料口位于链斗机A401输送方向的后段。按照原始设计方案4个星型卸料器同时开启停止，4个卸料器就会在链斗机某段出现重复卸料的情况。如果此时脱硫塔料位较高，卸料速率快，链斗机重复卸料区域就会堆积过高物料。

物料堆积过高会造成输送过程中散落到地面，严重时导致链斗机A401断裂，致使整个物料循环输送系统无法正常运行。

4 自控程序优化

根据物料循环输送系统运行中出现的问题，在不改变设备性能的情况下，优化脱硫塔底部卸料程序是最好的解决办法。利用横河CS3000系统中的顺控表以及计时器功能，使脱硫塔底部4个星型卸料器循环开启停止，保证卸料均匀平稳，避免物料在链斗机上堆积过高的问题。

4.1 CS3000顺控表功能简介

顺控表是指控制的动作和条件以表格的形式来进行填写。动作的执行是根据控制条件的联合制约。标准顺控表功能模块ST16它包括一共64个输入输出信号和32个规格要求，而且64个输入输出信号可以以8个信号为一组在输入输出间进行转换。

此次使用CS3000中的ST16模块，ST16模块包括输入信号、输出信号、启动方式、扫描方式几部分。启动方式分为:TC、TE、OC、OE、I、B。

此次均使用TC启动方式。顺控表需要填写的有:条件栏(顺控发生条件)、动作栏(顺控动作的结果)、步号栏(顺控动作的顺序)、规则栏(Y成立N不成立)［4－6］。

表1 启动方式说明表

4.2 程序组态

组态运用5个TM计时器，2个ST16顺控表。TM15为星型卸料器X423、X424开启计时，TM16为星型卸料器X421、X422开启计时，TM17为星型卸料器X423、X424延时开启计时，TM18为星型卸料器X421、X422提前开启计时，TM19为再生塔高料位报警延时消除计时。两个顺控表分别命名为TT11和TT9－3。顺控表组态数据说明:YZ－27－119为R401A底部星型卸料器，YZ－27－120为R401B底部星型卸料器，YZ－27－121为R402A底部星型卸料器，YZ－27－119为R402B底部星型卸料器。SW029为给料系统故障开关，SW011为脱硫塔底部下料器联锁开关，SW024为脱硫塔底部下料循环开关，LA－27－32为再生塔R403高料位报警。

图2 TT11顺控表输入部分

图3 TT11顺控表输出部分

TT11为循环程序控制，再生塔低料位报警确认后，所有计时器清零重置，开启 TM15、TM16、TM17、TM18计时器计时功能，并由计时器触发控制4个脱硫单元的卸料器，使其按照顺控表设定顺序循环开启。

图4 TT9－3顺控表

TT9－3作用为延时终止TT11，系统无设备报警，物料循环处于自动状态时，再生塔发生高料位报警，开启TM19计时器，由计时器最后终止TT11.使再生塔料位达到工艺理想“满”料位。

优化后卸料过程变为:当R403再生塔发低料位报警延时一分钟确认后，星型卸料器X421、X422优先下料，星型卸料 X423、X424延时开启，当X423、X424开启运行一段时间即将停止时，X421、X422又提前开启，减少A401链斗机空载运行时间。如此循环卸料直至再生塔高料位报警确认后开启TM19计时器，TM19计时满触发终止循环卸料程序。因为 TM15、TM16、TM17、TM18与链斗机运行速度和卸料器卸料速度相关。通过现场反复试验，最后 TM15设置为100秒，TM16设置为180秒，TM17设置为280秒，TM18设置为80秒。此状态下4个脱硫单元卸料均匀，链斗机空载时间最少，无物料堆积过高情况。