电气自动化系统在烟气脱硫工程中的应用

杨宝仁

（张家口宣钢机电工程有限公司 河北 张家口 075100）

引言

在钢铁冶炼期间，烧结工艺会产生氮氧化物与二氧化硫，所产生的烟气污染程度严重，被钢铁企业列入其生产经营的主要污染源。目前阶段，根据环保法律法规的明确要求，必须针对烧结烟气进行专业化的脱硫与脱硝处理。目前在火电厂脱硫脱硝技术日趋成熟的条件下，实现烧结烟气脱硫脱硝治理已经逐渐发展成现代环保行业的研究重点。

1 烧结烟气脱硫技术概述

1.1 SCR脱硝+湿法脱硫技术

SCR脱硝+湿法脱硫技术是将脱硝与脱硫分为两个独立步骤来进行，由于湿法脱硫技术早在几年前已经在很多烧结机烟气脱硫中得到应用，所以SCR脱硝技术在此技术中的重要性也不容小觑。所谓SCR脱硝技术，也被称作选择性催化还原脱硝技术，烟气的脱硝效果十分明显，因而在火电厂中得到了普遍运用。该技术的原理就是以SCR催化剂作用为基础，选择NH3或者是尿素作为还原剂，进而与氮氧化物形成选择性反应，反应产物为氮气与水，无毒无污染。在此技术中，脱硝催化剂发挥着核心作用，其组成、寿命以及结构等均会对烟气脱硝系统运行效果产生直接影响。根据催化剂所适用的烟气温度条件对类别加以划分，一般可分成高温、中温、低温三种。对于高温SCR，即催化剂适用温度超过450-600℃，中温SCR，即指催化剂适用温度处于320-450℃之间；而低温SCR，即指催化剂适用温度在180-300℃之间。现阶段，商用催化剂的适用温度在320-450℃之间，即为中温催化剂。烧结烟气的温度范围通常处于120-180℃之间，若选择使用低温催化剂，能够直接应用的温度区间并不大。要想使得低温催化剂可以在烧结烟气脱硝中的到应用，必须对烧结烟气进行升温处理，将烧结烟气的温度升至满足低温催化剂使用的合适温度，对于中型、大型烧结机来说，烟气的处理量非常大，将烟气升温的难度很高。另一方面，根据现有低温催化剂的研究表明，二氧化硫的存在，对于低温催化剂的活性有很大的影响，会极大的降低脱硝效率，就经济性来说此催化剂在SCR脱硝中的应用价值不高。

1.2 臭氧法

该技术在实际使用中会利用臭氧所具备的强氧化性能，确保不可溶的低价态氮氧化物氧化后形成可溶高价态氮氧化物，将碱液放置于洗涤塔内，同时吸收氮氧化物与二氧化硫，进而实现脱硫目标。在实际应用中，脱硫的效率可达到80%，脱硫效率可达98%左右。现阶段，该技术被应用于少数火电厂中，但推广效果并不理想，究其原因包括以下几点：第一，使用此技术要求原始的氮氧化物含量低于200mg/Nm3，所以若氮氧化物含量相对较高，要想实现超低排放的难度极大；第二，大型烧结机的烟气量较大，对于液氧的需求量也较大，而且实际的运行成本显著增加；第三，液氮的存储对安全性提出了较高要求，存在诸多安全隐患；第四，臭氧在强氧化处理后会产生氮氧化物，通过与碱液反应产生硝酸盐、亚硝酸盐，参考《硝酸工业酸工业污染物排放标准》可知，当前很多企业水污染物总氮的排放限值是70mg/L，应经过处理后达标才能够排放，因而实际处理量较大，处理的难度也较大，需投入大量资金。

2 电气自动化系统在脱硫工程中应用的意义

排烟脱硫项目中电气自动化的应用主要反映在电气监控系统（ecs）的应用中。ecs是具有完全功能的自动监视系统的集合。其工作原理是使用计算机的高速处理能力来实现脱硫项目电气系统的自动运转、控制、保护和故障检测。尽可能地，整个过程由机器控制，与手动参与断开，电气系统适于自动管理，减少人工费。DCS以前出现过。与这个阶段的ecs相比，dcs是传统的，并且对信息监测和控制有很大的限制。ECS的应用可以弥补这些缺点，减少脱硫计划中监测和控制的困难。

3 电气自动化系统在烟气脱硫工程中的接入方式

3.1 硬接线方式

通过硬接线能够将电气信息接入DCS中，再通过DCS中CRT的运作，将电气信息显示出来实时监控，并且对电气设备进行控制，这样可以减少人员参与，使得电气系统更加安全和可靠，这种方式能够将DCS的控制范围进行延申，实现了机电系统的一体化运行和监控。

3.2 全通信方式

市售的电气系统采用可靠的大规模实时监视软件平台。通过对通信网络的控制，可以更好地保护测量和控制智能设备，使电气系统更加自动化，完全打开DCS/FCS系统，实现与DCS/FCS系统的全面接口。DCS系统使得电气自动化系统能够更好地位于中央。基于系统配置的ecs和dcs的接口利用了网络通信和现场总线的优点，并且根据iec通信协议实现了电监视系统和dcs系统的接口。电气自动化功能完全集成到DCS，DCS真的覆盖了脱硫系统的机械和电监测。dcs系统为了使各部分成为独立的部件，将所有部件分割成多个部分，积极削减各部分的电机综合保护装置，确保了通信的可靠性。同时，双网络通信技术用于在时间上有效地加速操作指令以确保实时通信。这些完全可以满足过程联锁控制的要求。

4 结语

综上所述，钢铁行业烧结需要以高温燃烧条件为基础，是十分复杂的物理和化学过程，因而所形成的烧结烟气成分也相对复杂，使得钢铁烧结烟气的处理难度显著增加，所以必须结合我国钢铁企业烧结的实际情况，应用先进的烟气脱硫技术工艺，依托于电气自动化系统的功能和优势，最终有效促进烧结行业发展。