淺談監控攝像頭在首鋼水鋼HPF脫硫工藝中的應用

李水鋒  劉  欣  吳  磊  李 旭

（首鋼水鋼煤焦化分公司）

【摘  要】：焦爐煤氣中含有H₂S和HCN等有毒有害物質，H₂S是酸性的，它過量排放到大氣中，會形成“酸沉降”，遇水可形成酸雨和酸霧；不遇上水也會以“干沉降”的形式富集在植物和土壤，與土壤中的水會合后，能形成濃度更大的硫酸?！八岢两怠睂е峦寥?、河流酸化，腐蝕金屬，損害土地健康，破壞動植物的生長，嚴重傷害生態環境。因此,為響應國家環境保護政策必需對焦爐煤氣進行脫硫凈化處理。本文介紹了在HPF脫硫工藝過程中，采用監控攝像頭來監控再生塔液位和浮選硫泡沫，以控制脫硫液懸浮硫含量的實際運用。

【關鍵詞】：環境保護   HPF脫硫  攝像頭

0．前言

首鋼水鋼集團有限責任公司是首鋼集團公司下屬的一個大型鋼鐵聯合企業，其屬下煤焦化分公司年產焦炭140萬噸，該廠產生的煤氣經過凈化處理后作為焦爐加熱煤氣、粗苯工段管式爐加熱用，以及作為民用煤氣使用。然而，煤氣中含有H₂S和HCN等有毒有害、腐蝕性物質，當空氣中H₂S含量達到700mg/m³ 時，人吸入后立即昏迷，窒息致死。生產車間允許的H₂S含量≤10mg/m³。含H₂S和HCN的煤氣在輸送過程會腐蝕設備和管道，作燃料燃燒時，生成硫化物（SO_X）生和氮氧化物（NO_X）嚴重污染大氣。因此在焦爐煤氣凈化中的脫硫非常重要，煤氣脫硫是提高煤氣質量的一道重要工藝，同時對防治環境污染有著重要意義。

1．工藝概況

我廠脫硫工段分為煤氣脫硫、脫硫液再生、硫回收三部分組成，是煤氣凈化裝置一部分。包括脫硫、硫回收兩部分，主要是將煤氣中的硫化氫含量脫至300mg/Nm³以下，并回收硫膏。采用以焦爐煤氣中自身含有的氨為堿源，以復合催化劑（888-JDS）脫除煤氣中的H₂S，屬于濕式氧化法脫硫工藝，該法不僅可脫去H₂S還可脫去大部分HCN及部分有機硫，脫硫效率高，不必外加堿源，循環液中含鹽量少，不易累積，產生的廢液不大且可回兌煉焦煤中，操作費用低，運行穩定的特點。脫硫富液的再生采用塔式再生，再生效率高，操作穩定。硫回收采用板框式壓濾機回收硫膏。溶液產生副鹽量少，操作比較穩定。

其流程為：自冷鼓工段來的粗煤氣先進入脫硫塔下部與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸洗滌后，煤氣中H₂S含量≤300mg/Nm³。煤氣經捕霧段除去霧滴后全部送至硫銨工段。此系統煤氣與脫硫液的流向是互為逆向流動。

在脫硫塔內發生的主要反應如下：

NH₃+H₂O=NH₄OH                                 

H₂S+NH₄OH=NH₄HS+H₂O                            

NH₄OH+HCN=NH₄CN+H₂O                           

NH₄OH+CO₂=NH₄HCO₃                              

NH₄HS+NH₄HCO₃+（X-1）S=（NH₄）₂SX+CO₂+H₂O       

從脫硫塔中吸收了H₂S和HCN的脫硫液經脫硫塔液封槽至溶液循環槽，用溶液循環泵抽送至氧化再生塔，與壓縮空氣并流再生，再生后的脫硫液分別進入脫硫塔頂噴淋。如此循環使用。

在氧化再生塔內發生的主要反應如下：

 NH₄HS+1/2O₂=S↓+NH₄OH                        

（NH₄）₂SX+1/2O₂=SX↓+2NH₄OH                   

產生的硫泡沫則由氧化再生塔上部擴大部分自流至硫泡沫槽，經加熱攪拌至約60℃沉降分離后，經一條總管進入硫泡沫輸送泵送至板框式壓濾機，生產硫膏，硫膏產品外售。從板框式壓濾機內排出的脫硫清液進入溶液緩沖槽靜置、冷卻，不定期由廢液輸送泵送入到脫硫溶液中。

2．存在問題及分析

2.1存在問題

2.1.1我廠脫硫塔的再生采用的是高塔（塔高45.5米），在實際生產操作過程中操作人員因工藝需要上下再生塔調節再生塔液位比較不方便，經常出現硫泡沫出來不均勻，進入硫泡沫槽清夜較多，壓不出硫膏；甚至出現過因對再生塔液位掌握不準確硫泡沫從再生塔頂部溢出來的現象，嚴重地影響正常的生產操作，從而因吸收H₂S效率低造成脫硫塔后出口的H₂S指標出現波動。同時現場操作環境也逐漸惡化。

2.1.2硫泡沫不能正常的從再生塔里面氧化再生出來，時間長了以后，大量的硫單質懸浮或沉淀于溶液中，當超過一定濃度時會產生沉淀。同時，由于伴生的副反應所產生的副產物(NH₄)₂S₂O₃、NH₄SCN、(NH₄)₂SO₄等在系統中累積，當達到飽和時，會從系統中析出，產生沉淀。我們習慣上將懸浮于溶液中的顆粒統稱為懸浮硫，其包括主要的硫顆粒及少量副產物，這將會影響脫硫液的質量，使其副鹽含量不斷上漲，由于副鹽含量的增加，從而導致脫硫溶液吸收煤氣中的H₂S的能力下降，從而降低了脫硫效率。

2.2原因分析

2.2.1我廠再生塔高度達到45.5米，此工藝設計上要求脫硫操作工人必須時刻關注再生塔液位以及塔頂硫泡沫溢流情況。但鑒于此情況，如要求操作工人頻繁上再生塔觀察生產情況基本不太可行，這給正常的生產操作帶來諸多不利因素，且對再生塔泡沫的浮選操作調節極為不便。通常改造前，操作工每班上再生塔1-2次已實屬不易。

2.2.2由于再生塔內硫泡沫的形成情況不能得到及時的反饋，操作工人只能通過再生塔液位或憑經驗來調節脫硫的生產，然而脫硫液的再生主要是在再生塔內進行的。在此脫硫富液中H₂S借助催化劑888-JDS的液相催化功能氧化析硫，形成硫泡沫浮選出去。最直觀的結果就是硫泡沫形成的好壞，此時如果不能實時查看硫泡沫情況，硫泡沫分離太徹底，那么硫泡沫層不易形成，集硫少且泡沫層發虛。還可能泡沫層過厚，此時雖然形成的硫泡沫顆粒大、粘度好，但由于不能及時的溢流，致使其混入溶液中造成二次浮選，導致溶液的懸浮硫偏高。溶液中的懸浮硫也是發生副反應的因素之一，其反應式為：

S＋O₂→SO₂

S＋3SO₂-→2S₂O₃ 

其反應程度隨溶液懸浮硫的增加以及溫度的升高而加快。所以再生塔頂經常溢出硫泡沫或者硫泡沫浮選效果不好的問題困擾著車間。懸浮硫含量的增加還將會造成脫硫溶液中的副鹽含量上升，導致脫硫溶液吸收H₂S的效率下降。

上述原因是造成我廠脫硫工藝不能正常運行的主要因素，從下表可以看出副鹽含量、懸浮硫含量以及脫硫塔后H₂S含量的關系。

3．解決方法

3.1方法討論

為了穩定脫硫工段操作，以及減輕操作工人的勞動強度。我車間相關技術人員想到了利用攝像頭安裝到再生塔頂上，將視頻信號引入到中控室的普通電視上面。操作工人可以在中控室觀察再生塔液位以及再生塔內硫泡沫浮選的實時情況，采取最優化的操作手段來達到脫硫的最大效率。此辦法能夠幫助脫硫操作工不用上再生塔就可時刻關注再生塔內硫泡沫形成浮選情況，同時大大減輕了勞動強度并且減少了操作工上下再生塔的安全隱患，在生產得到保障的前提下又改善了操作工的工作環境。

3.2可行性分析

進過各方面分析比對，安裝有線監控攝像頭的可行性是最大且最經濟的方案。安裝有線攝像頭我車間相關人員經生產現場實際情況勘察，從再生塔引入視頻信號線可以通過車間現有的電纜橋架進行布線以解決攝像頭布線問題，不用額外增加電纜橋架。此套方案的預算總投資7000元左右就能夠實現。

3.3實施前后脫硫參數對比情況

4．結語

經過一周的攝像頭安裝、調試后，脫硫工段再生塔硫泡沫情況已經能夠完全從中控室監控，脫硫操作工能夠根據實時情況及時調節進入再生塔的壓縮風量。未安裝攝像頭之前，脫硫工段脫硫液中的副鹽總含量一直居高不下，同時溶液中懸浮硫的含量也比較高，脫硫效率不穩定，脫硫塔后H₂S指標波動大，操作工勞動強度高。該項目實施投產后兩周，脫硫液中的副鹽以及懸浮硫含量相繼下降，脫硫塔后H₂S含量逐漸恢復到300mg/Nm³，我廠脫硫工段逐漸步入正軌?？傊?，脫硫工段的正常運行好壞，直接影響到后部煤氣系統及各設備的安全運行，為減少設備的腐蝕和為下道工序創造良好的生產操作環境，真正樹立“視工藝參數為工作生命”的理念，只有不斷加強脫硫生產現場的運行管理，從不斷變化的工藝參數中去發現問題，并加以分析處理，實現脫硫工段的連續穩定運行是我們不懈追求的目標。