CN105488586A - 基于入口so2浓度的煤粉炉超低排放系统的fgd方式确定方法 - Google Patents

Abstract

一种基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，包括步骤：根据煤的收到基硫分、设定的基于收到基硫分的煤炭硫分等级确定方式，确定煤的煤炭硫分等级；根据煤的收到基硫分，确定煤的折算含硫量；根据所述折算含硫量、根据煤的煤种确定的排放系数，确定烟气中SO₂的实际排放浓度；根据所述实际排放浓度、煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积、要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率；根据所需脱硫率，确定与所述煤炭硫分等级、所述排放浓度限值对应的FGD方式。本发明实施例的方案实现了FGD系统的FGD技术的最优化，以确保和提高烟气脱硫效果，具有十分重要的工程意义。

Description

基于入口SO2浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法

技术领域

本发明涉及燃煤技术领域，特别是涉及一种基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD(FlueGasDesulfurization,烟气脱硫)方式确定方法。

背景技术

燃煤电厂大气污染物超低排放是环保领域近期争论非常激烈的话题，与“超低排放”近义的还有“趋零排放”、“近零排放”、“超净排放”等，但到目前为止，国内外并没有公认的关于燃煤电厂大气污染物“超低排放”的定义和标准，业界的共识是低于国家标准2011年大气污染物排放标准的就是超低排放。

SO₂(二氧化硫)超低排放技术的选择与锅炉燃煤含硫率(即FGD(FlueGasDesulfurization,烟气脱硫)系统入口的SO₂浓度)有直接关系。GB/T15224.2-94“煤炭质量分类——煤炭硫份分级”国家标准规定，煤中干燥基全硫含量S_t,d大于3.00％的煤为高硫分煤，该标准适用于煤炭勘探、生产和加工利用中对煤炭按硫分分级。国家环保总局提出在煤炭流通和使用领域，S_t,d大于2.00％的煤就应该称为高硫煤。

目前，为了满足超低排放的要求，目前都是基于GB/T15224.2-94“煤炭质量分类——煤炭硫份分级”国家标准规定的煤炭硫分分级，基于分级所处的级别来选择相关的SO₂超低排放的GFD技术。然而，锅炉烟气中SO₂的实际排放浓度并不与干燥基含硫量成正比关系，只是比较干燥基含硫量并不能准确地判断不同煤种的SO2排放浓度，对于相同容量的锅炉，燃用不同发热量的煤种，即使煤的收到基含硫量相同，其SO₂的实际排放浓度也是不相同的，从而容易导致所选用的GFD技术的不准确，影响烟气脱硫结果。

发明内容

基于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，且可以实现FGD系统的FGD技术的最优化，以确保和提高烟气脱硫效果。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，包括步骤：

根据煤的收到基硫分、设定的基于收到基硫分的煤炭硫分等级确定方式，确定煤的煤炭硫分等级；

根据煤的收到基硫分，确定煤的折算含硫量；

根据所述折算含硫量、根据煤的煤种确定的排放系数，确定烟气中SO₂的实际排放浓度；

根据所述实际排放浓度、煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积、要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率；

根据所需脱硫率，确定与所述煤炭硫分等级、所述排放浓度限值对应的FGD方式。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是基于煤的收到基硫分对煤的等级进行区分，其是基于煤的折算含硫量确定SO₂的实际排放浓度后，结合要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足该排放浓度限值的所需脱硫率，然后基于所需脱硫率确定出对应的FGD方式，由于烟气中SO₂的实际排放浓度和折算含硫量成正比，通过比较煤的折算含硫量，从而可以和煤的发热量联系起来，科学地判断不同煤种的SO₂排放浓度，并据此确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率后，可以根据所述脱硫率，确定对应的GGD方式，从而可以为同类型机组SO₂排放达到超低排放的环保要求提供重要的技术手段，实现FGD系统的FGD技术的最优化，以确保和提高烟气脱硫效果，具有十分重要的工程意义。

附图说明

图1是一个实施例中的本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

图1中示出了一个实施例中本发明的基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法的流程示意图。如图1所示，本实施例中的方法包括步骤：

步骤S101：根据煤的收到基硫分、设定的基于收到基硫分的煤炭硫分等级确定方式，确定煤的煤炭硫分等级；

步骤S102：根据煤的收到基硫分，确定煤的折算含硫量；

步骤S103：根据所述折算含硫量、煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积、根据煤的煤种确定的排放系数，确定烟气中SO₂的实际排放浓度；

步骤S104：根据所述实际排放浓度、要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率；

步骤S105：根据所需脱硫率，确定与所述煤炭硫分等级、所述排放浓度限值对应的FGD方式。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是基于煤的收到基硫分对煤的等级进行区分，其是基于煤的折算含硫量确定SO₂的实际排放浓度后，结合要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足该排放浓度限值的所需脱硫率，然后基于所需脱硫率确定出对应的FGD方式，由于烟气中SO₂的实际排放浓度和折算含硫量成正比，通过比较煤的折算含硫量，从而可以和煤的发热量联系起来，科学地判断不同煤种的SO₂排放浓度，并据此确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率后，可以根据所述脱硫率，确定对应的GGD方式，从而可以为同类型机组SO₂排放达到超低排放的环保要求提供重要的技术手段，实现FGD系统的FGD技术的最优化，以确保和提高烟气脱硫效果，具有十分重要的工程意义。

如上所述，在本发明实施例中，是基于收到基硫分来区分煤炭硫分等级。在一个具体示例中，具体的基于收到基硫分的煤炭硫分等级确定方式可以是如下所述：

在煤的收到基硫分小于或者等于1.00％时，对应的煤炭硫分等级为低硫煤；

在煤的收到基硫分大于1.00％且小于或等于2.00％时，对应的煤炭硫分等级为中硫煤；

在煤的收到基硫分大于2.00％时，对应的煤炭硫分等级为高硫煤。

在本发明实施例方案中，考虑到锅炉烟气中SO₂的实际排放浓度和折算含硫量S^ZS成正比，即科学地判断不同煤种的SO₂排放浓度，不能只比较其收到基含硫量，而应比较其折算含硫量，即要和煤的发热量联系起来，因为对于相同容量的锅炉，燃用不同发热量的煤种，即使煤的收到基含硫量相同，其SO₂的实际排放浓度是不相同的。

煤每1兆焦耳(MJ)发热量的含硫量称为折算含硫量S^ZS，一个具体示例中，该折算含硫量S^ZS可以通过下述方式确定：

$S^{ZS}=\frac{S_{ar}}{Q_{ar,net,p}}*1000$

其中，S^ZS表示煤的折算含硫量，单位为g/MJ(克每兆焦耳)，S_ar表示煤的收到基硫分，单位为百分比，Q_ar,net,p表示煤的收到基低位发热量，单位为MJ/kg(兆焦耳每公斤)。

随后，基于折算含硫量，同时结合煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积，以及根据煤的煤种确定的排放系数，可以确定烟气中SO₂的实际排放浓度，具体可以通过下式来确定：

$C_{{\mathrm{SO}}_2}=\frac{2*S^{ZS}*{10}^3*K}{V_{1MJ}}$

其中，C_SO2表示烟气中SO₂的实际排放浓度，单位为mg/m³(毫克每立方米)，S^ZS表示煤的折算含硫量，K表示根据煤的煤种确定的排放系数，V_1MJ表示煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积，单位为m³/MJ(立方米每兆焦耳)。

一般来说，煤每1MJ发热量所产生的干烟气体积在过量空气系数α＝1.40(6％的O₂(氧气))时为0.3678m³/MJ，这个估算值的误差在±5％以内，因此，上述煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积V_1MJ的具体取值可以为0.3678m³/MJ，从而烟气中SO₂的实际排放浓度的确定公式为：

$C_{{\mathrm{SO}}_2}=\frac{2*S^{ZS}*{10}^3*K}{0.3678}=5438*K*S^{ZS}$

对于燃煤硫的排放系数，国内尚无统一办法来确定，大多通过实验得出部分数据，用数学手段处理这些数据后得到一些统计规律，燃煤硫的排放系数主要处于0.70～0.90的范围内，基于煤种的不同有一定的区别。在一个具体示例中：

对于锅炉燃煤硫来说，即煤种为锅炉燃硫煤时，对应的排放系数的取值范围一般定为0.80～0.90；

对于普通煤来说，即煤种为普通煤时，对应的排放系数的取值范围一般定为0.80～0.85；

而对于高钙含量的神府东胜煤、铁法煤和神木煤来说，即煤种为高钙含量的神府东胜煤、铁法煤和神木煤时，由于其自身固硫率可达30％左右，因此对应的排放系数的取值约为0.70。

然后，就可以根据上述得到的实际排放浓度、要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率，具体可以采用下式确定：

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}=\frac{C_{{\mathrm{SO}}_2}-C_{{\mathrm{SO}}_2}^{*}}{C_{{\mathrm{SO}}_2}}*100\%$

其中，表示所需脱硫率，表示烟气中SO₂的实际排放浓度，单位为mg/m³，表示要求的SO₂的排放浓度限值，单位为mg/m³。

在SO₂的排放浓度限值标态，干，6％的O₂)时，则达到超低排放要求的所需脱硫率为：

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}=\frac{C_{{\mathrm{SO}}_2}-35}{C_{{\mathrm{SO}}_2}}*100\%.$

随后，即可根据所需脱硫率，确定与所述煤炭硫分等级、所述排放浓度限值对应的FGD方式。

下述表1示出了一个具体实例中的煤炭硫分等级、所需脱硫率、对应的FGD方式的对应关系。

表1

在上述表1所示的示例中，是以煤的每1MJ发热量所产生的干烟气体积为20.9MJ/kg(5000kcal/kg)、排放浓度限值为35mg/m³、排放系数为0.85为例进行说明，由表1可见，在此条件下：

在所述所需脱硫率小于或等于98.42％时，对应的FGD方式包括下述方式中的任意一种或者任意组合：常规多喷层吸收塔、托盘塔、旋汇耦合它、设置GGH；

在所述所需脱硫率大于98.42％且小于或等于99.21％时，对应的FGD方式包括下述方式中的任意一种或者任意组合：单塔双循环、双托盘塔、取消GGH；

在所述所需脱硫率大于99.21％时，对应的FGD方式包括下述方式中的任意一种或者任意组合：双塔双循环、高效吸收剂、取消GGH。

基于上述确定的表格，对于同类型机组来说，为了满足超低排放的要求，在确定煤的收到基硫分后，就可以确定优先采用的抄底排放FGD技术，为同类型机组SO₂排放达到超低排放的环保要求，提供了重要的技术手段，对火电厂有重要的工程指导意义。

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 (8)

1.一种基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，包括步骤：

根据煤的收到基硫分、设定的基于收到基硫分的煤炭硫分等级确定方式，确定煤的煤炭硫分等级；

根据煤的收到基硫分，确定煤的折算含硫量；

根据所述折算含硫量、煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积、根据煤的煤种确定的排放系数，确定烟气中SO₂的实际排放浓度；

根据所述实际排放浓度、要求的SO₂的排放浓度限值，确定满足所述排放浓度限值的所需脱硫率；

根据所需脱硫率，确定与所述煤炭硫分等级、所述排放浓度限值对应的FGD方式。

2.根据权利要求1所述的基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，所述基于收到基硫分的煤炭硫分等级确定方式包括：

在煤的收到基硫分小于或者等于1.00％时，对应的煤炭硫分等级为低硫煤；

在煤的收到基硫分大于1.00％且小于或等于2.00％时，对应的煤炭硫分等级为中硫煤；

在煤的收到基硫分大于2.00％时，对应的煤炭硫分等级为高硫煤。

3.根据权利要求1所述的基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，采用下式确定煤的折算含硫量：

$S^{ZS}=\frac{S_{ar}}{Q_{ar,net,p}}*1000$

其中，S^ZS表示煤的折算含硫量，S_ar表示煤的收到基硫分，Q_ar,net,p表示煤的收到基低位发热量。

4.根据权利要求1所述的基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，采用下式确定所述烟气中SO₂的实际排放浓度：

$C_{{\mathrm{SO}}_2}=\frac{2*S^{ZS}*{10}^3*K}{V_{1MJ}}$

其中，表示烟气中SO₂的实际排放浓度，S^ZS表示煤的折算含硫量，K表示根据煤的煤种确定的排放系数，V_1MJ表示煤每兆焦耳发热量所产生的干烟气体积。

5.根据权利要求4所述的基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，V_1MJ为0.3678m³/MJ，所述烟气中SO₂的实际排放浓度为： $C_{{\mathrm{SO}}_2}=5438*K*S^{ZS}.$

6.根据权利要求1所述的基于入口SO₂浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，采用下式确定所述所需脱硫率：

${\mathrm{\η}}_{{\mathrm{SO}}_2}=\frac{C_{{\mathrm{SO}}_2}-C_{{\mathrm{SO}}_2}^{*}}{C_{{\mathrm{SO}}_2}}*100\%$

其中，表示所需脱硫率，表示烟气中SO₂的实际排放浓度，表示要求的SO₂的排放浓度限值。

7.根据权利要求1所述的基于入口SO2浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于，在煤的每1MJ发热量所产生的干烟气体积为20.9MJ/kg、排放浓度限值为35mg/m³、排放系数为0.85时：

在所述所需脱硫率小于或等于98.42％时，对应的FGD方式包括下述方式中的任意一种或者任意组合：常规多喷层吸收塔、托盘塔、旋汇耦合它、设置GGH；

在所述所需脱硫率大于98.42％且小于或等于99.21％时，对应的FGD方式包括下述方式中的任意一种或者任意组合：单塔双循环、双托盘塔、取消GGH；

在所述所需脱硫率大于99.21％时，对应的FGD方式包括下述方式中的任意一种或者任意组合：双塔双循环、高效吸收剂、取消GGH。

8.根据权利要求1所述的基于入口SO2浓度的煤粉炉超低排放系统的FGD方式确定方法，其特征在于：

在煤种为锅炉燃硫煤时，对应的排放系数的取值范围为0.80～0.90；

在煤种为普通煤时，对应的排放系数的取值范围为0.80～0.85；

在煤种为高钙含量的神府东胜煤、铁法煤和神木煤时，对应的排放系数的取值为0.70。