修改后山西美锦2x132烧结烟气脱硫项目控制策略05041.docx

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修改后山西美锦2x132烧结烟气脱硫项目控制策略05041

山西美锦2×132㎡烧结机烟气脱硫工程

控制策略

批准：

审核：

校核：

编制：

中晶环境科技股份有限公司

2017年5月　北京

目录

第一章FGD系统概述1

1.1系统概述1

1.2工艺化学1

1.3系统描述3

第二章FGD系统的保护联锁、闭环及自动控制6

2.1烟气系统的保护6

2.2除雾器冲洗系统8

2.3循环泵系统12

2.4吸收塔搅拌器系统15

2.5吸收塔浆液排出系统16

2.6工艺水系统21

2.7冷却水系统23

2.8制浆池系统25

2.9氢氧化镁供浆系统26

2.10地坑系统30

第一章FGD系统概述

1.1系统概述

本脱硫工程为山西美锦2×132㎡烧结机烟气脱硫工程，采用氧化镁湿法脱硫工艺，脱硫装置采用两机一塔处理100%烟气，设计烟气脱硫效率达到97％。

本脱硫装置配套的工艺子系统，主要包括：

·烟气系统

·SO2吸收系统

·制浆系统（包括：

氧化镁粉储运系统和氢氧化镁浆液（脱硫剂）制备系统）

·过滤系统

·工艺水系统

·压缩空气系统

·电气系统

·仪表及控制系统

1.1.1烧结烟气参数表：

序号

技术参数

单位

数值

1

烟气量

m3/h

750000

2

排烟温度

℃

150

3

烟气烟尘浓度

mg/Nm3

100

4

二氧化硫浓度

mg/Nm3

5000

1.2工艺化学

1.2.1烟气脱硫脱硝理论

SO2是大气主要污染物，它们对环境的危害很大，故SO2的排放浓度受到一定限制，所以在SO2排出烟囱进入大气前，必须脱除并处理所产生的硫化物。

本工程采用氧化镁粉（MgO）和水混搅拌生成氢氧化镁溶液（Mg（OH）2），把氢氧化镁溶液喷向烟气，吸收烟气中的SO2，并把它转变成一种便于处理的物质。

含有SO2、的氢氧化镁溶液经过一系列反应，产生亚硫酸镁（MgSO3↓），亚硫酸镁通过塔内自然氧化和氧化风机鼓入空气强制氧化生成硫酸镁（MgSO4）溶液（可溶），再经过滤进入后续的滤液系统。

1.2.2化学反应描述

湿法氧化镁脱硫脱硝系统中，在气体、液体和固体物质中发生了一系列复杂的、动态的化学平衡反应。

从下列反应方程式中可以获悉发生的反应：

MgO+H2O→Mg（OH）2

Mg2++2OH—

（氧化镁+水→氢氧化镁）

SO2+H2O→H2SO3

2H++SO32—

（二氧化硫+水→亚硫酸）

Mg（OH）2+H2SO3→MgSO3↓+2H2O

（氢氧化镁+亚硫酸→亚硫酸镁↓+水）

2MgSO3+O2→2MgSO4

（亚硫酸镁+氧气→硫酸镁）

在湿法镁脱硫脱硝系统中发生的化学、物理反应可以分为几个步骤，主要步骤是：

吸收、中和、氧化和过滤。

1.2.2.1吸收

吸收SO2并将其转化成溶液是脱硫过程中的第一步。

吸收是将可溶性气体转化成液体的过程。

在吸收塔中，当SO2遇到滴状的浆液时就被吸附了，浆液中的水吸收了SO2，使其生成亚硫酸酸性溶液，并且把它返回到反应池。

吸收过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：

SO2（g）+H2O←→HSO3ˉ+H+

O2（g）←→O2（aq）

SO32ˉ+Mg2+→MgSO3（s）

MgSO3+1/2O2→MgSO4

1.2.2.2过滤

在塔内氧化得到的硫酸镁溶液，经过过滤机把部分未氧化的亚硫酸镁、少量未反应的氧化镁、氢氧化镁以及其他杂质分离出来。

得到比较纯的硫酸镁清液，这个过程属于物理分离过程。

1.3系统描述

1.3.1烟气系统

烧结烟气进入吸收塔，在吸收塔中通过4层喷淋层喷淋，按照系统设计的脱硫率、脱硝率脱除SO2后，经吸收塔顶部的涡流除尘筒（预留）、屋脊除雾器除去烟气中的粉尘、浆液雾滴、水汽，然后从吸收塔顶部出口烟囱排放到大气中。

烟气处理系统由入口烟道、吸收塔、出口净烟气烟囱组成。

吸收塔是一个将SO2从烟气中分离出的装置。

本项目的吸收塔设计处理一台烧结的烟气量，为750000m3/h。

为系统稳定、安全、高效地运行，FGD的入口烟道和出口烟道（吸收塔顶部烟囱）均安装了连续烟气排放监测系统（CEMS），分别测量FGD入口烟气的烟气流量、SO2含量、O2含量、温度、压力、含尘量，FGD出口烟气的烟气流量、SO2含量、O2含量、含尘量、温度、压力、湿度。

另，入口烟道上安装有2个原烟气测温点和1个进口烟气压力测点，吸收塔出口安装有1个出口测温点。

为保证烟气脱硫效果和烟气脱硫设备的安全经济运行，脱硫系统的监视和控制采用以微处理器为基础的分散控制系统（FGD_DCS）实现，实现以LCD/键盘和鼠标作为监视和控制中心，对整个脱硫系统进行集中监控。

1.3.2吸收系统

1.3.2.1吸收塔

当烟气进入吸收塔后，就会有浆液从吸收塔上部的喷淋层喷向烟气。

吸收塔浆液循环系统配有四台浆液循环泵，负责把吸收塔反应池中的浆液，输送到四个喷淋层。

每个喷淋层根据需要设置72个喷嘴，每个喷嘴负责把浆液喷入喷淋塔。

当烟气和浆液接触时，就起了一系列的反应并吸收了其中的大部分二氧化硫。

当混合物进入反应池时，反应还将继续进行。

在进入吸收塔净烟道（顶部烟囱）之前，已净化过的烟气将会上升到除雾器层，除雾器的作用是去除悬浮的湿气和浆液雾滴（确保出口烟气含水量≤75mg/Nm3）。

当气体中的液滴撞击除雾器叶片时，各个液滴便会融合在重力作用下直至掉下。

除雾器配备着一套冲洗系统，防止除雾器的堵塞。

残留的浆液和冲洗水直接流入反应浆池，并作为整个吸收塔的补水系统。

1.3.2.2反应池

浆液液滴从喷淋区掉入反应池，在反应池中，二氧化硫与水、氢氧化镁浆液、氧气反应生成亚硫酸镁（微溶）和硫酸镁。

反应池设有三个侧进式搅拌器来保持固体颗粒的悬浮状态。

控制反应池内反应的两个主要变量是pH值和浆液浓度。

设定pH值和浆液浓度的目的是为了用最少的氢氧化镁来去除最多的二氧化硫。

这两个变量都是由吸收塔浆液排出管道上的仪器（液位变送器、pH计）测得的。

吸收塔浆液排出泵从塔内抽取浆液，当密度和pH值达到设计要求时，浆液送到过滤系统。

根据pH计的测量值来调整脱硫剂的量。

当密度和pH值未达到设计要求时，关闭去过滤系统的电动阀门，直到密度和pH值达到设计值时，开启去过滤系统的管道电动阀门，同时关闭去吸收塔排水坑的管道阀门。

整个系统根据密度和pH计的测量值来调整脱硫剂的加入量。

与反应池有关的另一变量是液位。

系统被消耗水分主要有下列方式：

－高温烟气以及反应热蒸发的水量

－排出的废水

为了保证吸收塔的正常运行，必须不断补充水来弥补系统水的消耗。

水的主要补充来源是来自除雾器冲洗系统。

根据反应池中的液位状况，除雾器冲洗系统会调节冲洗的周期和频率。

补充水也会随着氢氧化镁浆液、过滤液、设备轴封水汇集到吸收塔排水坑再通过吸收塔排水坑泵统一返回到吸收塔反应池。

1.3.3脱硫剂储运和浆液制备系统

汽车将袋装脱硫剂（氧化镁）运送到氧化镁储藏间储存，当需要向制浆池加料时，由电动葫芦吊至下料斗上方卸料至制浆池，氧化镁粉和水混合搅拌得到合格浓度的氢氧化镁浆液成品。

1.3.4脱硫剂给料系统

为了保持反应池中pH值在正常范围，脱硫剂给料系统为吸收塔提供氢氧化镁浆液。

脱硫供浆泵直接把脱硫剂送至吸收塔浆液池。

并根据烟气量、含硫量、脱硫率、pH值等对氢氧化镁浆液供给量做出调整。

1.3.5过滤水系统

过滤系统的功能是把部分未氧化的亚硫酸镁、少量未反应的氧化镁、氢氧化镁以及其他杂质分离出来。

得到比较纯的硫酸镁清夜，这个过程属于物理分离过程。

过滤合格后的清液送入副产品系统。

1.3.6压缩空气系统

本项目压缩空气均由业主压缩空气系统引入。

压缩空气用于CEMS间吹扫、粉仓除尘器吹扫等。

1.3.7工艺水系统

烟气脱硫工程工艺用水系统设置专用工艺水箱，配置两台除雾器冲洗水泵、两台工艺水水泵，两台冷却水泵，其中任意一台作为另一台的备用。

第二章FGD系统的保护联锁、闭环及自动控制

（一）本逻辑中，所有温度测点经温度品质判断模块再参与逻辑，品质坏的剔除不参与判断。

（二）联锁为脉冲信号，保护为长信号。

（三）逻辑控制和画面要求：

1.画面中具备：

投入和切除人工置入密度的交互窗口及二次确认按钮。

（人工置入密度的范围为：

1050-1250）

2.自动供浆（以A泵为例）（设供浆自动投切按钮）

联锁启（与）：

1）A供浆泵联锁投入

2）出口so2>60mg/m3且PH<6.5,延时5秒

3）A供浆泵停止状态

联锁停（或）：

1）A供浆联锁投入且出口so2<30mg/m3,延时5秒

2）A供浆联锁投入且PH>8,延时5秒

3）A供浆联锁投入且A供浆泵运行时间达到依据烟气量计算的时间

供浆联启泵的同时分三种工况：

1）供浆地坑液位>2.2m，直接启动

2）供浆地坑液位在1.7m与2.2m之间，自动打开补水阀补水，补水至2.2m联关补水阀

3）供浆地坑液位<1.7m，自动打开补水阀补水，并显示加料提醒，提示加料。

补水到2.5m自动关补水阀

3.冷却水泵A/B互备。

画面中显示备用投入，备用运行等状态。

4.CEMS数据折算后小时均值在画面中显示

5.模拟量超工艺要求值变色。

高报为红色，低报为黄色。

6.联锁投入/切除时，按钮颜色变化或文字显示

7.顺控运行/停止时，按钮颜色变化或文字显示

8.重要设备（循环泵和氧化风机）画面中有启、停允许显示面板和跳闸首出面板。

9.光字牌报警和日报表（具体内容见附件）

a）吸收塔浆液密度的计算公式（通用）

Ø吸收塔浆液浆液密度ρ=（P中-P0）/（g*△H）

ØP中：

吸收塔液位1/2/3压力的中值（三取中）（单位为Pa）

ØP0：

吸收塔浆液密度测量用压力（单位为Pa）

Øg：

当地重力加速度，一般为9.8

Ø△H：

吸收塔液位计高度差（单位为m）

Ø吸收塔浆液浆液密度ρ：

（单位为kg/m3）

b）吸收塔液位的计算公式（通用）

Ø吸收塔液位L=（P中-P烟气）/（g*ρ）+L0

ØP中：

吸收塔液位1/2/3压力的中值（三取中）（单位为Pa）

ØP烟气：

吸收塔进口原烟气压力（单位为Pa）

Øρ：

吸收塔浆液浆液密度（单位为kg/m3）

Øg：

当地重力加速度，一般为9.8

Ø基准液位L0：

吸收塔液位压力变送器的安装高度（单位为m）

烟气SO2折算浓度和脱硫率计算公式（通用）

Ø烟气SO2折算浓度计算公式为：

ŋSO2计算=15*ŋ/（21-ŋ

SO2

）

O2

ØŋSO2计算，烟气SO2计算浓度

Øŋ，烟气SO2实测浓度

SO2

ØŋO2，烟气O2浓度

Ø脱硫率计算公式为：

（净烟气ŋSO2计算/原烟气ŋSO2计算-1）/100

d）NOx浓度计算方法

烟气中NOx的浓度（6%标氧）计算方法为：

ØNOx（mg/Nm3）=NO（mg/Nm3）×1.53×（21-6）/（21-O2）

ØNOx（mg/Nm3）：

标准状态下NOx浓度，mg/Nm3；

ØNO（mg/Nm3）：

实测干烟气中NO质量含量，mg/m3；

ØO2：

实测干烟气中氧含量，%；

Ø1.53：

NO由质量含量mg/Nm3到NOx质量含量mg/Nm3的转换系数。

e）脱硝效率计算方法

脱硝效率=（副产品反应器入口NOx浓度-副产品反应器出口NOx浓度）/副产品反应器入口NOx浓度×100%

2.1烟气系统的保护

本工程FGD系统处理2×132㎡烧结烟气。

烟气系统启动需要控制入口烟温，原烟气温度正常控制范围120~160℃。

烟气系统异常报警提示（or）

1）吸收塔入口原烟气温度（三取中）>160℃，延时50S

2）吸收塔出口净烟气温度>80℃，延时3s

3）脱硫脱硝塔进口烟气粉尘浓度>100mg/Nm3，延时3s

4）脱硫系统入口SO2浓度<3000mg/Nm3时，出口SO2浓度>100mg/Nm3,延时3s。

5）脱硫系统入口SO2浓度>3000mg/Nm3且不>5000mg/Nm3的情况下，出口SO2浓度>180mg/Nm3,延时3s。

6）脱硫系统入口尘含量<100mg/Nm3的情况下，出口尘含量>50mg/Nm3,延时3s。

7）脱硫系统入口SO2浓度>3000mg/Nm3，延时3s。

8）脱硫系统入口SO2浓度>5000mg/Nm3，延时3s。

保护启动事故喷淋系统（报警提示）（or）

1）烧结机来原烟气温度（三取中）>160℃，延时60S

2）烧结机来原烟气温度（三取中）>180℃，延时5S

3）吸收塔出口净烟气温度>75℃，延时60S

4）烧结机来原烟气温度（三取中）>75℃，延时60S，且吸收塔浆液循环泵A/B/C/D均未运行延时3S

保护退出脱硫（报警提示）（or）

1）吸收塔入口原烟气温度（三取中）>180℃，延时20min

2）吸收塔出口净烟气温度>80℃，延时60S

3）脱硫脱硝塔进口烟气粉尘浓度>150mg/Nm3,延时600s

4）竖炉来原烟气温度（三取中）>80℃，延时60S，且吸收塔浆液循环泵A/B/C/D均未运行延时3S

2.1.1FGD烟气系统的投运条件（and）

1）至少一台循环泵运行;

10HTF10AP001XB01/10HTF20AP001XB01/10HTF30AP001XB01/10HTF40AP001XB01

2）原烟气温度正常T<160℃；10HTA50CT301/10HTA50CT302（2取1）

3）FGD烟气系统无保护退出脱硫信号。

2.1.2FGD入口原烟气挡板A控制10HTA10AA101（原烟气挡板门B10HTA20AA101按照此）

允许关：

旁路烟气挡板打开10HTA30AA101

允许开：

按FGD烟气系统投运条件

2.1.3旁路挡板A控制10HTA40AA101（旁路挡板门B10HTA40AA101按照此）

允许关（and）

1）FGD进口烟气温度（2取1）＜160℃；10HTA50CT301~302

2）进口烟气挡板打开；10HTA10AA101

3）吸收塔循环泵中任意一台运行；10HTF10AP001/10HTF20AP001/10HTF30AP001/10HTF40AP001

2.1.4FGD密封风机控制

控制设备清单

1.密封风机A/B10HTW10AN001/10HTW20AN001

2.密封风机C/D10HTW30AN001/10HTW40AN001

3.密封风加热器A/B10HTW30AH001/10HTW31AH001

挡板密封风机

停止允许：

挡板密封风加热器A已停

联锁停止：

联锁投入且挡板密封风加热器A已停，延时5min

挡板密封风加热器10HTW30AH001/10HTW40AH001

允许启动：

密封风机A/B启动10HTW10AN001/10HTW20AN001

联锁启动：

联锁投入且挡板密封风机A或B运行，延时30s

2.1.5事故喷淋阀

打开允许:

无条件

联锁打开:

联锁投入且保护启动事故喷淋动作（启动事故喷淋逻辑）

联锁关闭:

（or）

1）联锁投入且至少一台循环泵运行且FGD烟气进口温度10HTA50CT301/10HTA50CT302（2取1）<155度，延时3s,发3s脉冲

2）联锁投入且FGD烟气进口温度10HTA50CT301/10HTA50CT302（2取1）<70度，延时10s，发3s脉冲

氧化风机00HTG11BS002（单体，其它氧化风机控制逻辑可参照此）

启动允许:

（and）

1）氧化风机出口温度<100℃；

2）无氧化风保护停条件；

3）机封冷却水泵（00HTQ71AP001、00HTQ72AP001）至少有一台运行；

4）吸收塔液位>5m，10HTD10CL001/10HTD10CL002/10HTD10CL003（3取2）

保护停止:

（or）

1）氧化风机电机绕组温度T>155℃（3取1），延时3s

2）氧化风机电机前轴温度T>95℃，延时3s

3）氧化风机电机后轴温度T>95℃，延时3s

2.2除雾器冲洗系统

2.2.1控制设备清单（20）

1.除雾器冲洗水泵A10HTQ40AP001

2.除雾器冲洗水泵B10HTQ50AP001

3.除雾器一层下冲洗水阀110HTQ60AA001

4.除雾器一层下冲洗水阀210HTQ60AA002

5.除雾器一层下冲洗水阀310HTQ60AA003

6.除雾器一层下冲洗水阀410HTQ60AA004

7.除雾器一层下冲洗水阀510HTQ60AA005

8.除雾器一层下冲洗水阀610HTQ60AA006

9.除雾器一层上冲洗水阀110HTQ60AA007

10.除雾器一层上冲洗水阀210HTQ60AA008

11.除雾器一层上冲洗水阀310HTQ60AA009

12.除雾器一层上冲洗水阀410HTQ60AA010

13.除雾器二层下冲洗水阀110HTQ60AA011

14.除雾器二层下冲洗水阀210HTQ60AA012

15.除雾器二层下冲洗水阀310HTQ60AA013

16.除雾器二层下冲洗水阀410HTQ60AA014

17.除雾器二层下冲洗水阀510HTQ60AA015

18.除雾器二层下冲洗水阀610HTQ60AA016

19.除雾器二层上冲洗水阀110HTQ60AA017

20.除雾器二层上冲洗水阀210HTQ60AA018

21.除雾器二层上冲洗水阀310HTQ60AA019

22.除雾器二层上冲洗水阀410HTQ60AA020

1.2.2除雾器冲洗程序启动：

顺控启动允许条件（and）

1）吸收塔液位≤6000mm；10HTD10CL001/10HTD10CL002/10HTD10CL003（3取2）

2）工艺水箱液位>1.5m

2.2.2.2除雾器冲洗系统启动顺控：

1）启动预选的除雾器水泵；10HTQ40AP001XB01/10HTQ50AP001XB01

2）打开除雾器一层下冲洗水阀110HTQ60AA001YB01，全开后10HTQ60AA001XB01保持70秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

3）打开除雾器一层下冲洗水阀210HTQ60AA002YB01，全开后10HTQ60AA002XB01保持70秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

4）打开除雾器一层下冲洗水阀310HTQ60AA003YB01，全开后10HTQ60AA003XB01保持70秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

5）打开除雾器一层下冲洗水阀410HTQ60AA004YB01，全开后10HTQ60AA004XB01保持70秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

6）打开除雾器一层下冲洗水阀510HTQ60AA005YB01，全开后10HTQ60AA005XB01保持70秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

7）打开除雾器一层下冲洗水阀610HTQ60AA006YB01，全开后10HTQ60AA006XB01保持70秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

8）打开除雾器一层上冲洗水阀110HTQ60AA007YB01，全开后10HTQ60AA007XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

9）打开除雾器一层上冲洗水阀210HTQ60AA008YB01，全开后10HTQ60AA008XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

10）打开除雾器一层上冲洗水阀310HTQ60AA009YB01，全开后10HTQ60AA009XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

11）打开除雾器一层上冲洗水阀410HTQ60AA010YB01，全开后10HTQ60AA010XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

12）打开除雾器二层下冲洗水阀110HTQ60AA011YB01，全开后10HTQ60AA011XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

13）打开除雾器二层下冲洗水阀210HTQ60AA012YB01，全开后10HTQ60AA012XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

14）打开除雾器二层下冲洗水阀310HTQ60AA013YB01，全开后10HTQ60AA013XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

15）打开除雾器二层下冲洗水阀410HTQ60AA014YB01，全开后10HTQ60AA014XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

16）打开除雾器二层下冲洗水阀510HTQ60AA015YB01，全开后10HTQ60AA015XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

17）打开除雾器二层下冲洗水阀610HTQ60AA016YB01，全开后10HTQ60AA016XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

18）打开除雾器二层上冲洗水阀110HTQ60AA017YB01，全开后10HTQ60AA017XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

19）打开除雾器二层上冲洗水阀210HTQ60AA018YB01，全开后10HTQ60AA018XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

20）打开除雾器二层上冲洗水阀310HTQ60AA019YB01，全开后10HTQ60AA019XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

21）打开除雾器二层上冲洗水阀410HTQ60AA020YB01，全开后10HTQ60AA020XB01保持60秒后关闭，检测关闭信号后，延时5秒；

22）顺控启动结束

2.2.3除雾器冲洗系统停止

系统停止允许条件

无条件；

2.2.3.2除雾器冲洗顺控停止操作：

1）停除雾器冲洗水泵

2）关除雾器一层下冲洗水阀110HTQ60AA001YB02

关除雾器一层下冲洗水阀210HTQ60AA002YB02

关除雾器一层下冲洗水阀310HTQ60AA003YB02

关除雾器一层下冲洗水阀410HTQ60AA004YB02

关除雾器一层下冲洗水阀510HTQ60AA005YB02

关除雾器一层下冲洗水阀610HTQ60AA006YB02

关除雾器一层上冲洗水阀110HTQ60AA007YB02

关除雾器一层上冲洗水阀210HTQ60AA008YB02

关除雾器一层上冲洗水阀310HTQ60AA009YB02

关除雾器一层上冲洗水阀410HTQ60AA010YB02

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关除雾器二层下冲洗水阀