循环流化床脱硫脱硝系统运行研究

1 引言

烧结球团生产中的工业废气中含有的SO2、NOₓ及粉尘是主要污染物，需通过脱硫脱硝系统实现达标排放。2019 年生态环保部等五部委联合发布了《关于推进钢铁行业超低排放的意见》，国家环保标准日趋严格，钢铁企业纷纷增设脱硫脱硝设备，脱硫脱硝系统作为一套复杂的环保设施，各子系统关联性强，保障系统稳定达标运行就成为一线工作人员的重要研究课题。

本文以循环流化床脱硫脱硝系统为研究对象，针对其运行中的典型痛点，从清灰系统、工艺参数、设备结构及自动化控制四个维度开展综合改造，形成“工艺-设备-控制”一体化优化方案，为同类系统运行提供技术借鉴。

2 系统运行存在问题

循环流化床脱硫脱硝系统采用CFB 半干法脱硫+选择性非催化还原（SNCR）脱硝工艺，运行中核心问题集中于以下几方面：

2.1 布袋清灰系统缺陷

清灰主管自立式泄压阀无法完全自动泄压，导致喷吹压力不足（未达稳定清灰要求）；喷吹周期过短（35秒/次），造成布袋与膜片磨损加速，风机负荷过高，故障率上升。

2.2 运行消耗高

为保障排放效果，物料消耗超出理论指标值较多，过度消耗。

2.3 设备检修障碍

1.调频旋转给料器卡堵时需切割、焊接处理，单次故障处理耗时超 4 小时，易导致脱硫效率波动及废气排放超标；

2.高压水枪长期运行后雾化效果下降，且无法在线更换，需停机检修，影响脱硫效率稳定性。

2.4 自动化水平不足

物料循环量、吸收塔温度及出口SO2 浓度依赖人工调节，响应滞后，导致生石灰浪费与排放浓度波动（SO2浓度波动范围达 20-80mg/m³）。

3 综合优化改造方案

3.1 布袋清灰系统优化

针对清灰压力不足与周期不合理问题，从压力调控与参数优化两方面改进：

1.泄压机制优化：调整风机出口减压阀与主管道自立式泄压阀，设定泄压阈值为85-90kPa，实现压力超限时自动泄压，避免压力波动对清灰效果的影响；

2.喷吹参数优化：延长喷吹周期至 60 秒/次，降低喷吹频率以减少压力损耗；将喷吹压力稳定在80kPa，确保布袋差压≤1kPa（满足有效清灰要求），同时使清灰风机运行电流降至100-110A，降低能耗。

3.2 脱硫脱硝工艺精细化调控以“降耗增效”为目标，通过动态参数优化降低耗材消耗：

3.2.1 脱硫工艺优化

1.改造脱硫剂循环系统，降低循环阻力，提升循环效率；

2.动态调控脱硫塔温度至最佳反应区间，结合回水调节阀实时调整高压水枪雾化效果

3.稳定布袋差压≤1KPa 以保障系统有效风量;

4.基于出口 SO₂浓度（设定≤35mg/m³）动态调整生石灰投加量，避免过量消。

3.2.2 脱硝工艺优化

1.调整氨水流量计开度区间，结合分配柜精准分配各喷枪支管流量；

2.优化喷枪风量与雾化压力，确确保雾化过程达到最佳状态；

3.基于回热风机风量数据实时调整风机开度，监测多管除尘器出口粉尘含量，异常时及时联动输灰系统检修；4.采用PID 构建脱硝自动控制系统,建立氨逃逸预警机制，结合氨逃逸在线监测，动态调控喷氨量，杜绝氨水浪费。

3.3 关键设备结构性改造

3.3.1 调频旋转给料器改造

在给料器壳体增设 200mm × 200mm 检修手孔，配套螺栓固定法兰（3mm 钢板盖板+5mm 硅胶密封垫）。改造后，卡堵处理无需动火作业，故障处理时间大大缩短，避免脱硫效率波动。

3.3.2 脱硫高压水系统改造

将吸收塔高压进、出水管均改为2 路并联设计，每路增设高压阀门。一路连接在线水枪（生产时全开），另一路连接备用枪（关闭状态），通过阀门切换实现水枪在线更换，确保雾化效果稳定，减少吸收塔落块。

3.4 CFB 半干法脱硫自动化升级构建“参数-设备-排放”闭环控制系统，实现全流程自动调控：

1.物料循环自动控制：基于吸收塔床层压力设定值，通过PID 程序连锁控制 4 个循环调节阀开度，稳定床压以减少生石灰消耗；

2.温度-加水量连锁控制：根据吸收塔出口温度设定值，PID 控制高压水流量，随入口烟气温度（波动±50℃）自动调整加水量，提升脱硫效率（稳定 ⩾95%⟩ ；

3.SO2-给料器连锁控制：基于出口 SO2 浓度（ ⩽35mg/m³; ），自动启停调频旋转给料器，精准控制硫化物排放；

4.数据监控与报警：实时采集 SO2 浓度数据，计算小时均值与排放指标比对，超标时自动报警，在保证稳定达标排放的同时，减少生石灰消耗。

4 改造效果分析

4.1 设备稳定性提升

1.布袋清灰系统优化后，喷吹压力稳定在80kPa，布袋差压≤1kPa，布袋与膜片寿命延长半年左右，清灰风机故障率下降 50% ；

2.调频旋转给料器与高压水系统改造后，设备故障处置时间大大缩短。

4.2 耗材消耗显著降低

1.生石灰消耗：改造前5 个月平均6.45kg/吨，改造后2 个月降至3.67kg/吨；

2.氨水消耗：稳定在0.68kg/吨，较计划指标1.73kg/吨大幅降低。

4.3 环保绩效优化

脱硫出口 SO2 浓度稳定 ⩽35mg/m³ （优于国标 50mg/m³），脱硝出口 NOₓ浓度≤50mg/m³（优于国标 150mg/m³），粉尘排放≤10mg/m³，全年无超标排放记录，环保合规性显著提升。

5 结论

通过对循环流化床脱硫脱硝系统的综合优化改造，从布袋清灰参数优化、工艺精细化调控、关键设备结构创新及自动化升级四个方面形成系统性的解决方案，有效解决了设备寿命短、耗材消耗高、检修困难等问题。改造后，系统稳定性与环保性能显著提升，生产成本降低，为同类系统的高效运行提供了参考方案。