高炉煤气喷雾脱氯自动控制技术应用

朱宏超

【摘要】随着干法布袋除尘技术的应用，凭借其节电、节水、污染少、除尘效率高、综合社会效益高等诸多优点，已经成为国内高炉煤气进化工艺的首选。但同时也陆续暴露其工艺的不足之处。高炉煤气中酸性介质使高炉煤气冷凝水PH值显著降低，冷凝水的酸性腐蚀作用突显，成为影响高炉煤气管网及其附属设备安全运行的不利因素。随着此类问题日趋严重，我们采用了煤气喷雾降温脱氯装置。该装置采用了国内先进、成熟的工艺流程，技术和装备可靠实用。

【关键词】高炉煤气；TRT；自动控制；脱氯装置

前言

高炉煤气经过干法除尘及TRT发电装置后的煤气温度有可能超过80℃（经减压阀组装置的煤气温度达到200℃），TRT从湿法改为干法的同时，出口管道的煤气温度也随之升高了，并且煤气中含有氯离子，对煤气管网会造成腐蚀影响，对管网安全和周围环境产生安全隐患。为了保证煤气管网系统的安全运行，在高炉煤气出口减压阀组和TRT出口的管道后面，采用煤气喷雾降温脱氯装置，使煤气在温度降低的同时降低氯离子含量。自动控制选用西门子S7-300控制系统，产品质量优良、生产成本低、各项消耗指标均达到国内先进水平。设备维护简单，设备长期运行安全、可靠。通过自动控制实现高炉、TRT后煤气温度冷却及脱氯功能。

系统概况

唐钢北区2000m3高炉煤气经TRT入口管道流量为350000Nm3/h，湿法TRT改为干法TRT后，入口温度：130℃-200℃，出口温度：60℃- 80℃。考虑到高温及除尘后煤气内仍含有氯离子的因素，所以设计一套煤气喷雾冷却脱氯装置。主要功能是实现喷雾冷却系统、加碱系统的自动控制。系统通过向煤气中喷入含有NaOH的细水雾，将温度较高的煤气冷却到要求的温度范围内，同时降低煤气中氯离子的含量。通过实时采集管道出口的煤气温度来精确调节喷雾的水量，从而达到对煤气温度的自动调节。当出口温度高于设定的期望温度时，系统自动增加喷水量；当出口温度低于设定的期望温度时，系统自动减少喷水量，直到出口温度与期望温度的偏差在设定的误差范围之内。通过加碱装置向冷却水中掺入一定比例的NaOH溶液，在对煤气降温的同时，中和煤气中的氯离子，同时实现脱氯和降温的目的。加碱装置会实时采集煤气管道排水PH值，调整加碱量。

控制系统

煤气喷雾冷却脱氯自动控制系统采用西门子300系列最新的PLC硬件，上位机软件为WINCC7.0，下位机为STEP7最新版本，通过以太网方式通讯。操作站具有工程师编程及操作员操作功能；操作站和现场触摸屏能同时实现设备操作，设备状态和实时数据监控，具有足够的能满足用户要求的实用直观的监视操作画面，操作简便可靠。

系统应用说明

水量的调节由变频器决定。当测到的煤气出口处的温度不符合设定温度的要求时，控制器会通过调节变频器来调节水量，从而达到控制温度的目的。

泵站系统中配备两台水泵，当一台工作时另一台处于备用状态，以防止水泵出现故障影响系统工作。在工作过程中一台泵运行一段时间后（初始值为720分钟，可以人工更改该时间）会自动切换到另一台水泵工作，也可以通过操作泵1、泵2切换按钮切换到另一台水泵工作，使两台水泵的运行时间大致相同

系统喷雾量由电磁流量计检测并显示。系统刚启动时，气路电磁阀先打开，延时5秒后水泵1运行，同时变频器开始工作，水量开始调节。系统停机时，先关闭变频器和水泵，供水立即停止，延时5秒后气路电磁阀关断，切断气路。当系统停止工作时，喷枪不喷水，此时只有压缩空气以事先设定好的压力（通过气路管道的旁路闸阀调节）供给喷枪以防止灰尘进入喷枪导致堵塞。在自动控制状态下，当煤气温度低于设定温度值减去温度下偏差值时，系统自动停止喷水；当煤气温度高于设定温度值加上温度上偏差值时，系统自动开启喷水并调节流量，使煤气温度接近设定值。在手动控制状态下，水泵会根据操作人员设定的频率值，恒频率运行。

压力变送器用来检测水压，并且保护水泵，避免水泵出现干运转等现象。泵组出口气压由压力表检测并显示。泵组出口气压由压力变送器检测并将信号传送给PLC控制器。泵组出口水压由压力表检测并显示。泵组出口水压由压力变送器检测并将信号传送给PLC控制器。在触摸屏参数设置界面或中控电脑画面可以选择系统运行方式（自动-手动）。在触摸屏参数设置界面或中控电脑画面可以选择第二组四把喷枪的运行方式（自动-手动）。自动时，水压大于设定的开启压力值时自动按照1、2、3、4的顺序开启喷枪，水压小于设定的关闭压力值时自动按照4、3、2、1的顺序关闭喷枪；手动时，操作人员手动操作触摸屏上或中控电脑画面上的按钮控制喷枪的开启与关闭。

加碱装置可以选择现场控制或中控控制，现场控制时只能手动控制，中控控制时可以选择手动控制或自动控制。系统水泵启动运行后，如果加碱装置选择为自动控制方式，则加碱泵会自动启动，并调节煤气管道排水的PH值在设定范围内。如果加碱装置选择为手动控制方式，则加碱泵不会自动跟随水泵启动，此时操作人员可以手动控制加碱泵的起动、停止和频率，实现人为的控制煤气管道排水的PH值。加碱装置配备的两台计量泵的工作方式与系统水泵相同。

废液泵可以选择现场控制或中控控制，现场控制时只能手动控制，中控控制时可以选择手动控制或自动控制。废液泵可以手动起动和停止，起动后可以将废液池里面的废水排出，停止后则停止废水排出。废液泵也可以自动起动和停止，在中控室操作画面上設定好废液池的液位上限和下限后，选择废液泵控制方式为自动控制，然后点击自动启动按钮，则废液泵进入自动运行状态，当废液池液位超过液位上限后废液泵自动启动，当废液池液位低于液位下限后废液泵自动停止。

结束语

唐钢北区TRT系统通过湿法改干法改造中应用了煤气喷雾脱氯技术，不仅实现了高炉煤气压力余压发电的高效利用，而且对管网设备的安全运行起到了安全保养作用，系统自运行以来管道排水中PH值控制在6.8以下，减少了管道的酸性腐蚀且降低了煤气温度，实现了减排增效的社会效益。