利用炼钢废水中的阳离子吸收烧结烟气SO2工艺过程检测仪表应用实例

摘 要： 利用炼钢废水中的阳离子吸收烧结烟气中的SO2的工艺流程中，过程检测仪表作为监控系统的重要组成部分，其合理的设计配置对烧结烟气脱硫的效果非常重要。本文介绍了新钢业公司现有两座35m2环形烧结机烟气脱硫工程的监控系统配置设计方案，以及在选型和安装过程中应注意的一些事宜。

关键词： 烧结烟气； 废水法脱硫； 监控系统

中图分类号： X75 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2013）03-0012-02

1 工程简述

长期以来，烧结烟气脱硫始终是困扰冶金企业的一大难题，从大多数企业目前采取的治理办法看，效果并不理想。新钢业公司现有2座35m2环形烧结机，在生产过程中产生的废气量为520000～540000m3/h，经过两级除尘工艺处理后，烟气粉尘浓度≤80mg/m3，但并没有减少废气中SO2含量。2007年，公司烧结车间机头烟气SO2减排被省、州政府列为挂牌督办的重点节能减排项目。从2008年4月份起，新钢业公司相关部门组织攻关队伍，通过反复试验、修订项目方案，并在2008年下半年进入施工阶段。该工程总投资2715万元，采用拥有自主知识产权的核心专利技术——《利用废水中的阳离子吸收烧结烟气中的SO2的方法》，工艺和脱硫效果都取得了重大突破。

2 脱硫工艺原理

该脱硫工艺原理是将原来直接排放至大气中的含硫废气从主抽风机引出300000m3/h高温烟气，引入增压风机，烟气升压后处下向上流动，从吸收塔下部进入，吸收塔设分配格栅，确保气流均匀进行塔内。炼钢厂碱性废水内加入一定比例吸收剂作为吸收液，从塔顶进入，通过布液槽均匀下流，整个吸收塔内形成细小水帘，延长吸收液与烟气的接触时间，增大对烟气中的SO2、部分SO3的吸附能力，实现气相与液相相互交流、传质的过程。在喷淋段由上而下，形成一系列PH值由高变低的过程，气液传质过程中，烟气中的SO2在水中具有良好的溶解性，在其遇到雾滴时，分解为H+和SO32-，氧气与液相中的离子发生反应，与吸收液中的Ca2+反应生成CaSO4，即生成SO2水合物和石膏，经过斜板沉淀器、板框压滤机将分离脱水提取，送至渣场进行综合利用。所产生的污水经中和调节后返回炼钢循环水泵站的热水池内再利用，完成一个大循环。经过处理后排放的烧结烟气完全达到国家标准要求。

其化学反应过程如下：

SO2（气）+H2O → SO2（液）+H2O

SO2（液）+H2O → 2H++ SO32-

吸收液中石灰石反应如下：

CaCO3 → Ca2+ + CO32-

CO32- +H2O → OH- + HCO3- → 2OH- + CO2（液）

CO2（液）+ H2O → CO2（气）+ H2O

SO32- +1/2 O2 → SO42-

Ca2+ + SO42- → CaSO4

3 仪表测量系统概述

根据国家环保要求，生产企业的烟囱排放系统装置需安装烟气连续监测系统CEMS，安装位置大多在烟囱前的烟道或烟囱上，安装和分析要求满足烟气排放连续监测技术规范。根据现场的实际情况，对进口和出口的SO2、烟气流量、温度、压力、粉尘浓度、含氧量、湿度等指标分别进行监测，并记录保存相关数据。

CEMS组成：DM201烟尘分析仪、APSA-370 SO2分析仪、CY-2C氧分析仪、DS201稀释采样器、AC201气路控制器、HMS535C+湿度仪、ZA201零空气发生器、FT201烟气参数测量组件、DC201数据采集及通讯软件。

3.1烟气在线监测设备系统。ZE-CEM2000系统采用声速孔稀释采样技术、烟气参数测量技术以及计算机网络通讯采集技术，可对污染源中二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳以及烟尘和其他气态污染物的浓度和排放总量的连续监测。测量的数据可以作为排污收费的定量依据，并通过通讯网络传送到中心控制室或环境管理部门，使工作人员可以在办公室进行远程监测，随时得到排放数据。

3.2烟气进口检测。在烟气进口管道（φ2420×10）上设置SO2含量、温度检测、压力检测、流量检测、烟尘浓度检测、含氧量检测、含湿度检测点。其主要参数：烟气流量：300000m3/h、烟气温度：90～110℃、烟气压力：-1.5～-4.0kPa、SO2含量：900～2000mg/Nm3。

3.3烟气出口检测。在脱硫塔出口处（脱硫塔高45米，直径7米）设置SO2含量、温度检测、烟尘浓度检测、含氧量检测点。其主要参数：SO2含量：100～400mg/Nm3。

3.4中和调节池和循环水池PH值和液位检测。中和调节池：4.5～7，当PH值小于6.5以下时声光报警。水池深4.5m。循环水池：7～10，当PH值小于8.5时声光报警。水池深4.5m。

3.5石灰乳加入量检测。在石灰乳泥浆泵进口与出口管道上各设置一台电磁流量计。5m3石灰乳贮存槽（带电动搅拌器）必须满足存放乳液1小时以上，生产能力5t/h，石灰乳浓度：20%。

上述所有检测仪表要求提供通讯数据输出端口，供数据上传和PLC使用。并要求将风机电流、脱硫剂输送泵电流、中和调节池PH值、循环池PH值数据接入通讯系统进行数据上传。DCS系统要确保能随时、随机调阅上述运行参数及趋势曲线（天、周、月、季、年），相关数据至少保存1年以上。利用废水中的阳离子吸收烧结烟气中的SO2的检测控制流程图（图2）

4 数据查询及分析

4.1污染源检索。由于企业比较多需要提供按照关键字的匹配进行模糊查询。

4.2污染源无线监测。通过GPRS/GSM无线网络采集数据。

4.3污染源数据分析。利用图形方式对污染源进行污染物排放浓度进行分析。

4.4数据查询。可以将企业某时间段内的污染数据用列表方式显示出来，是按照时间段进行查询。

4.5历史实时数据查询。对于企业的排放汇总数据，按指定的时间段进行列表和图形方式分析，直观的给出上述数据。

4.6实时数据查询。可以查询到实时数据，并以曲线方式和列表方式显示。

5 系统优势

5.1可扩展性。本系统目前主要检测废气烟气排放情况，对于以后浓度、治理设施运行状态的监测接入简单易行。

5.2易维护性。系统易于维护，只需通过简单的设置，即可完成功能设定，使用方便，易于以后的扩展升级。

5.3兼容性。本系统与省环保局污染源自动监控系统完全兼容，可通过污染源自动监控系统直接采集现场排污数据。

6 小结

该项工程年处理烧结烟气量可达237600×104m3，二氧化硫减排量达3088.8余吨，烧结车间的二氧化硫排放量控制在200～300mg/m3，脱硫率达到90%以上，处理后的烟气几乎不含烟尘。这将有效地改善区域内的空气质量，确保域内居民拥有健康生活的大气环境，为企业造就文明、优良的生产、生活环境，保护自然生态平衡。同时，由于喷淋采用炼钢厂废水，水资源得到综合利用，且实现钢铁企业废水循环处理，既符合国家“循环经济”发展思路，又能产生巨大的社会效益，实现了环保与经济效益双赢。该脱硫工艺脱硫效率高、运行可靠、经济实用，不产生废水，无二次污染，符合循环经济发展要求，不仅能有效治理烧结烟气中的二氧化硫，又能处理炼钢厂生产过程中产生的废水，达到“以废治废”的目的。

参考文献：

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