脫硫塔底部卸料自控優化

龍騰飛，董昱偉

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

1 引言

江西銅業集團公司貴溪冶煉廠硫酸車間制酸一系列脫硫系統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到國家“十二五”環保要求，經過脫硫處理后的尾氣SO2濃度平均值可以控制在200PPM以下。硫酸車間制酸一系列脫硫系統采用干法煙氣脫硫技術，該方法具有脫硫效率高、無二次污染和可回收硫資源等優點［1－2］。運用原始設計方案自控，時常出現物料散落，鏈斗機斷裂情況，通過優化自控方案得到很好解決。

2 脫硫系統簡介

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、氧氣發生化學反應，生成硫酸并被儲存在活性焦孔隙內。實現煙氣凈化。吸附飽和的活性焦通過物料輸送系統移動到煙氣再生系統加熱再生。再生系統是利用電加熱器加熱N2和活性焦進行熱交換，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，當這些活性焦被加熱到400～500℃時，蓄積在活性焦中的硫酸或硫酸鹽分解脫附，產生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O，其物理形態為富二氧化硫的氣體，在合適的工藝條件下，SO2體積分率可達到20%以上［3］。再生回收的高濃度SO2再進行制酸。再生后的活性焦經過篩選后再輸送至脫硫塔裝置中再次利用，根據活性焦的損耗情況需補充適量的活性焦。

2.2 物料循環輸送及系統聯鎖

整個脫硫系統主要分為兩大部分:脫硫塔(吸附脫硫裝置)、再生塔(解吸再生裝置)見圖1。

圖1 物料循環輸送

脫硫塔又分為4個單元分別為R401A、R401B、R402A、R402B，再生塔為R403，再生塔旁邊為備料倉V401，再生塔及脫硫塔每個單元都安裝2臺租移式料位計測量各個單元的料位高低，各個單元的頂部以及底部都安裝一個星型卸料器，控制各個單元的加料、卸料過程。

物料輸送裝置包括鏈斗機A401和鏈斗機A402，A401將脫硫塔的卸料輸送至再生塔進行解吸再生，A402將再生后及備用倉的的活性焦補充至4個脫硫單元。介質活性焦根據脫硫塔和再生塔的料位狀況循環流動，從而保證脫硫工序的正常運行。

參與故障聯鎖的有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，M401振動篩，X431星型卸料器，X432星型卸料器，X433星型卸料器，A402鏈斗機，X411星型卸料器，X412星型卸料器，X413星型卸料器，X414星型卸料器。當參與聯鎖的設備任何一環出現故障或者停止，則該設備所有之前的設備同時停車，該設備之后的設備保持運行狀態。

3 脫硫系統原始設計自控方案

脫硫系統原始設計中所有脫硫塔及再生塔的加料、卸料都采用簡單的位式控制方案。高料位料位計報警停止加料，低料位料位計報警時開始加料。所有料位計報警需持續一分鐘才能確認。

3.1 脫硫塔底部卸料器啟停條件

脫硫塔底部卸料器X421－X424啟動與停止條件如下:

(1)啟動條件:R403再生塔低料位報警，星型卸料器X431開啟，振動篩M401開啟，鏈斗機A401開啟，同時開啟4個星型卸料器X421－X424。

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

脫硫塔底部4個星型卸料器在物料循環輸送過程中一直同時開啟同時停止。

3.2 原始設計方案的弊端

星型卸料器 X421、X422下料口位于鏈斗機A401輸送方向的前段，而星型卸料器X421、X422下料口位于鏈斗機A401輸送方向的后段。按照原始設計方案4個星型卸料器同時開啟停止，4個卸料器就會在鏈斗機某段出現重復卸料的情況。如果此時脫硫塔料位較高，卸料速率快，鏈斗機重復卸料區域就會堆積過高物料。

物料堆積過高會造成輸送過程中散落到地面，嚴重時導致鏈斗機A401斷裂，致使整個物料循環輸送系統無法正常運行。

4 自控程序優化

根據物料循環輸送系統運行中出現的問題，在不改變設備性能的情況下，優化脫硫塔底部卸料程序是最好的解決辦法。利用橫河CS3000系統中的順控表以及計時器功能，使脫硫塔底部4個星型卸料器循環開啟停止，保證卸料均勻平穩，避免物料在鏈斗機上堆積過高的問題。

4.1 CS3000順控表功能簡介

順控表是指控制的動作和條件以表格的形式來進行填寫。動作的執行是根據控制條件的聯合制約。標準順控表功能模塊ST16它包括一共64個輸入輸出信號和32個規格要求，而且64個輸入輸出信號可以以8個信號為一組在輸入輸出間進行轉換。

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

此次均使用TC啟動方式。順控表需要填寫的有:條件欄(順控發生條件)、動作欄(順控動作的結果)、步號欄(順控動作的順序)、規則欄(Y成立N不成立)［4－6］。

表1 啟動方式說明表

4.2 程序組態

組態運用5個TM計時器，2個ST16順控表。TM15為星型卸料器X423、X424開啟計時，TM16為星型卸料器X421、X422開啟計時，TM17為星型卸料器X423、X424延時開啟計時，TM18為星型卸料器X421、X422提前開啟計時，TM19為再生塔高料位報警延時消除計時。兩個順控表分別命名為TT11和TT9－3。順控表組態數據說明: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為給料系統故障開關，SW011為脫硫塔底部下料器聯鎖開關，SW024為脫硫塔底部下料循環開關，LA－27－32為再生塔R403高料位報警。

圖2 TT11順控表輸入部分

圖3 TT11順控表輸出部分

TT11為循環程序控制，再生塔低料位報警確認后，所有計時器清零重置，開啟 TM15、TM16、TM17、TM18計時器計時功能，并由計時器觸發控制4個脫硫單元的卸料器，使其按照順控表設定順序循環開啟。

圖4 TT9－3順控表

TT9－3作用為延時終止TT11，系統無設備報警，物料循環處于自動狀態時，再生塔發生高料位報警，開啟TM19計時器，由計時器最后終止TT11.使再生塔料位達到工藝理想“滿”料位。

優化后卸料過程變為:當R403再生塔發低料位報警延時一分鐘確認后，星型卸料器X421、X422優先下料，星型卸料 X423、X424延時開啟，當X423、X424開啟運行一段時間即將停止時，X421、X422又提前開啟，減少A401鏈斗機空載運行時間。如此循環卸料直至再生塔高料位報警確認后開啟TM19計時器，TM19計時滿觸發終止循環卸料程序。因為 TM15、TM16、TM17、TM18與鏈斗機運行速度和卸料器卸料速度相關。通過現場反復試驗，最后 TM15設置為100秒，TM16設置為180秒，TM17設置為280秒，TM18設置為80秒。此狀態下4個脫硫單元卸料均勻，鏈斗機空載時間最少，無物料堆積過高情況。

5 結束語

通過優化脫硫塔底部卸料自控程序，基本杜絕了卸料過程物料散落和壓斷鏈斗機的情況，物料循環輸送系統運行穩定，故障率大幅降低。為了方便工藝人員參看卸料過程時間，已將4個計時器在主流程畫面上設置彈出式窗口。

本次優化使料位計的重要性提升，任何一個料位計發生故障，整個卸料程序都無法自動運行。為了保證系統的穩定運行，將通過優化料位計選型，現場安裝方式，延長料位計的使用周期，進一步降低物料循環輸送系統的故障率。

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

［2］ 張方煒.煙氣活性焦干活脫硫工藝及其在電廠的應用［J］.電力勘測設計，2009(03):38－45.

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

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

［5］ 趙文增，郭中生.CS3000順控表的組態與應用［J］.自動化應用，2012(9):24－27.

［6］ 張教秋.CS3000 DCS順控表組態淺析［J］.工業計量，2009(Z1):86－89.