CN105320819A - 锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统，所述锅炉烟尘排放浓度测算方法，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；所述烟尘排放浓度测算方法包括以下步骤：在干式除尘器的入口处测出燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；在湿法脱硫装置的出口处测出脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；通过以下计算公式计算出烟尘排放浓度m_e：m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)，将湿法脱硫装置的除尘效率η_sn及脱硫液滴带出的杂质浓度m_d加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，使得出的结果与实际更加吻合，计算精度更高。

Description

锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统

技术领域

本发明涉及锅炉测试技术领域，特别涉及一种锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统。

背景技术

锅炉使用的燃料一般含有灰分，灰分是燃料中的不可燃矿物成分。可燃部分在空气助燃下形成烟气(气相)，灰分以固态形式混合在烟气中，这种混合在烟气(气相)中的固态物称为烟尘。烟尘是一种大气污染物，国家对烟气排放的烟尘浓度和全年总排放量有严格限值标准，一般锅炉烟气中的烟尘浓度都超过限值，因此要对锅炉烟气进行除尘处理，脱除大部分烟尘。

干式除尘器是目前锅炉烟气除尘工艺中的关键设备，主流设备包括静电式除尘器(利用电场力分离烟尘)、滤袋除尘器(利用微孔滤袋过滤分离烟尘)和电袋复合除尘器(同时利用电场力和滤袋两种方式分离烟尘)。干式除尘器的特点是运行干态烟气工况，烟气中的水分(水蒸气)是过热状态，以气相方式存在。受设备能力限制，干式除尘器的烟尘排放指标较难达到标准，一般干式除尘器出口烟尘含量为5～30mg/Nm³。

锅炉使用的燃料中含有S元素，燃烧后会生成SO₂气体。由于SO₂气体是一种酸性污染物，国家对其排放浓度和全年排放总量有严格限值标准。一般采用多级喷淋的方式，这种工艺方式也称为烟气洗涤工艺。在一个封闭容器空间(脱硫塔)内，使雾滴状的吸收剂(一般是石灰石溶液或者氨水溶液)与烟气中的SO₂接触，吸收气态SO₂的并反应成固态的硫酸盐或亚硫酸盐，达到分离烟气中的SO₂的目的。

湿式除尘器是一种锅炉精细除尘设备，其工作特点是运行在失态烟气工况中，烟气中的水分呈饱和蒸汽或者液态。湿式除尘器一般作为脱硫后烟尘精细脱除的主要手段，湿式除尘器出口的烟尘含量可低至1mg/Nm³以下。

利用干式除尘器、湿法脱硫和湿式除尘器串联进行的烟尘三级脱除的工艺，实现最终烟尘排放达到国家允许标准，与传统由单级设备实现烟尘脱除的工艺相比，充分利用设备潜力，具有投资降低，烟尘脱除效率提高，工况适应好的优点。

烟尘排放浓度是锅炉的重要指标参数，现有的锅炉烟尘排放浓度测算不够准确，影响了设备的设计选型。为了给设备设计选型提供正确的指导，提供一种测算精度高的锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统尤为必要。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种测算精度高的锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统。

其技术方案如下：

一种锅炉烟尘排放浓度测算方法，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；

所述烟尘排放浓度测算方法包括以下步骤：

在干式除尘器的入口处测出燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；

在湿法脱硫装置的出口处测出脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；

获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；

通过以下计算公式计算出烟尘排放浓度m_e：

m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)。

具体的，获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn包括以下步骤：

以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型用于获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn。

本发明还一种锅炉烟尘排放浓度测算系统，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；

所述烟尘排放浓度测算系统包括烟尘浓度测试装置、杂质浓度测试装置、参数输入装置及计算装置，所述烟尘浓度测试装置、杂质浓度测试装置及参数输入装置分别与计算装置电性连接；

所述烟尘浓度测试装置设置在干式除尘器的入口处，用于检测燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；

所述杂质浓度测试装置设置在湿法脱硫装置的出口处，用于检测脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；

所述参数输入装置用于获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；

所述计算装置通过计算公式m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)计算出烟尘排放浓度m_e。

在其中一个实施例中，所述参数输入装置还用于获取湿法脱硫装置的喷淋层数n，所述计算装置以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型用于获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn。

在其中一个实施例中，所述参数输入装置为键盘，所述计算装置为计算机主机。

下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：

由于湿法脱硫装置在喷淋过程中吸收剂液滴有一定的概率与烟尘碰撞，烟尘与液滴碰撞后被吸附在液滴中，因而具备一定的除尘效果。上述锅炉烟尘排放浓度测算方法及系统充分考虑到这一点，将湿法脱硫装置的除尘效率η_sn加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，使得出的结果与实际更加吻合。同时在喷淋时，雾化的液滴有一部分粒径较小，会被烟气携带至下游，这部分液滴含有固态不溶解物和溶解盐等杂质，经干燥去除水分后，也会成为排入大气的烟尘，因而将脱硫液滴带出的杂质浓度m_d加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，计算精度更高。

附图说明

图1为本发明实施例所述的锅炉烟尘排放浓度测算方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的湿法脱硫装置的除尘效率η_sn示意图一；

图3为本发明实施例所述的湿法脱硫装置的除尘效率η_sn示意图二；

图4为本发明实施例所述的湿法脱硫装置的除尘效率η_sn示意图三。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

参照图1所示，本实施所述的锅炉烟尘排放浓度测算方法，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；

所述烟尘排放浓度测算方法包括以下步骤：

在干式除尘器的入口处测出燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；

在湿法脱硫装置的出口处测出脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；

获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；

通过以下计算公式计算出烟尘排放浓度m_e：

m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)。

由于湿法脱硫装置在喷淋过程中吸收剂液滴有一定的概率与烟尘碰撞，烟尘与液滴碰撞后被吸附在液滴中，因而具备一定的除尘效果。上述锅炉烟尘排放浓度测算方法充分考虑到这一点，将湿法脱硫装置的除尘效率η_sn加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，使得出的结果与实际更加吻合。同时在喷淋时，雾化的液滴有一部分粒径较小，会被烟气携带至下游，这部分液滴含有固态不溶解物和溶解盐等杂质，经干燥去除水分后，也会成为排入大气的烟尘，因而将脱硫液滴带出的杂质浓度m_d加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，计算精度更高。

具体的，获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn包括以下步骤：

以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型用于获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn。

该对数函数模型认为脱硫出口的烟尘排放浓度与烟尘的粒径分布特性有关，因此不同的粉尘粒径特性，其对应脱硫洗涤除尘效率是个变量，不应该取固定的经验数值。在测算湿法脱硫装置的除尘效率η_sn时，需要先测定粉尘的粒径分布曲线，但是在工程实际应用上，设备设计选型时系统还没有建成，不可能进行测试，因此无法获得粉尘的粒径分布曲线。经研究，干式除尘器对粉尘有一定的选择性捕集，一定范围的粒径较难捕集，干式除尘器出口的烟尘粒径具有一定的代表性，因此以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型，得出湿法脱硫装置的除尘效率η_sn的结果真实可靠，其部分结果如图2～4所示。

本发明还一种锅炉烟尘排放浓度测算系统，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；

所述烟尘排放浓度测算系统包括烟尘浓度测试装置、杂质浓度测试装置、参数输入装置及计算装置，所述烟尘浓度测试装置、杂质浓度测试装置及参数输入装置分别与计算装置电性连接；

所述烟尘浓度测试装置设置在干式除尘器的入口处，用于检测燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；

所述杂质浓度测试装置设置在湿法脱硫装置的出口处，用于检测脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；

所述参数输入装置用于获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；

所述计算装置通过计算公式m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)计算出烟尘排放浓度m_e。

由于湿法脱硫装置在喷淋过程中吸收剂液滴有一定的概率与烟尘碰撞，烟尘与液滴碰撞后被吸附在液滴中，因而具备一定的除尘效果。上述锅炉烟尘排放浓度测算系统充分考虑到这一点，将湿法脱硫装置的除尘效率η_sn加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，使得出的结果与实际更加吻合。同时在喷淋时，雾化的液滴有一部分粒径较小，会被烟气携带至下游，这部分液滴含有固态不溶解物和溶解盐等杂质，经干燥去除水分后，也会成为排入大气的烟尘，因而将脱硫液滴带出的杂质浓度m_d加入烟尘排放浓度m_e的计算公式中，计算精度更高。其中，本实施例采用键盘作为参数输入装置，采用计算机主机作为计算装置。

在本实施例中，所述参数输入装置还用于获取湿法脱硫装置的喷淋层数n，所述计算装置以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型用于获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn。

该对数函数模型认为脱硫出口的烟尘排放浓度与烟尘的粒径分布特性有关，因此不同的粉尘粒径特性，其对应脱硫洗涤除尘效率是个变量，不应该取固定的经验数值。在测算湿法脱硫装置的除尘效率η_sn时，需要先测定粉尘的粒径分布曲线，但是在工程实际应用上，设备设计选型时系统还没有建成，不可能进行测试，因此无法获得粉尘的粒径分布曲线。经研究，干式除尘器对粉尘有一定的选择性捕集，一定范围的粒径较难捕集，干式除尘器出口的烟尘粒径具有一定的代表性，因此以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型，得出湿法脱硫装置的除尘效率η_sn的结果真实可靠，其部分结果如图2～4所示。

例如湿法脱硫装置的喷淋层数为5层，燃料燃烧后的烟尘浓度m_o＝20g/Nm³＝20000mg/Nm³，干式除尘器的除尘效率为η_SP＝99.925％，则干式除尘器出口(即湿法脱硫装置入口)烟尘浓度为15mg/Nm³，按图2查取，横坐标15mg/Nm³与20g线的相交点，其纵坐标值就是脱硫洗涤除尘效率，即η_Sn＝61％。如果湿式除尘器的除尘效率为η_W＝50％，脱硫液滴带出的杂质浓度m_d＝3mg/Nm³，则可以计算出烟尘排放浓度m_e：

m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)

＝[20000×(1-99.925％)×(1-61％)+3]×(1-50％)＝4.43mg/Nm³

上述结果与实际十分吻合，在设备设计选型时能提供重要的指导作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种锅炉烟尘排放浓度测算方法，其特征在于，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；

所述烟尘排放浓度测算方法包括以下步骤：

在干式除尘器的入口处测出燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；

在湿法脱硫装置的出口处测出脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；

获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；

通过以下计算公式计算出烟尘排放浓度m_e：

m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)。

2.根据权利要求1所述的锅炉烟尘排放浓度测算方法，其特征在于，获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn具体包括以下步骤：

以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型用于获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn。

3.一种锅炉烟尘排放浓度测算系统，其特征在于，所述锅炉包括锅炉本体及与锅炉本体连通的烟道，所述烟道连接有依次设置的干式除尘器、湿法脱硫装置及湿式除尘器；

所述烟尘排放浓度测算系统包括烟尘浓度测试装置、杂质浓度测试装置、参数输入装置及计算装置，所述烟尘浓度测试装置、杂质浓度测试装置及参数输入装置分别与计算装置电性连接；

所述烟尘浓度测试装置设置在干式除尘器的入口处，用于检测燃料燃烧后的烟尘浓度m_o；

所述杂质浓度测试装置设置在湿法脱硫装置的出口处，用于检测脱硫液滴带出的杂质浓度m_d；

所述参数输入装置用于获取干式除尘器的除尘效率η_sp、湿法脱硫装置的除尘效率η_sn以及湿式除尘器的除尘效率η_w；

所述计算装置通过计算公式m_e＝[m_o×(1-η_sp)×(1-η_sn)+m_d]×(1-η_w)计算出烟尘排放浓度m_e。

4.根据权利要求3所述的锅炉烟尘排放浓度测算系统，其特征在于，所述参数输入装置还用于获取湿法脱硫装置的喷淋层数n，所述计算装置以燃料燃烧后的烟尘浓度m_o、干式除尘器的除尘效率η_sp以及湿法脱硫装置的喷淋层数n为自变量搭建对数函数模型用于获取所述湿法脱硫装置的除尘效率η_sn。

5.根据权利要求4所述的锅炉烟尘排放浓度测算系统，其特征在于，所述参数输入装置为键盘，所述计算装置为计算机主机。