CN106777989A - 无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，所述工艺参数包括吸收塔入口烟气参数、运行参数、设备构成参数和加入浆液中的工业品质量参数；所述工艺参数的选择方法包括：对上述各参数进行数据分析，得到各参数相互之间的关系，不同的参数组合为不同方案，对各参数组合方案进行最佳合理选择。本发明旨在对无喷淋高效脱硫装置进行工艺参数优化，以解决工艺参数设定不合理所带来的问题，进而提升脱硫效率，降低脱硫成本，实现高效、低耗的脱硫效果。

Description

无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法

技术领域

本发明涉及无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法。

背景技术

我国大气污染现象非常严重，以粉尘和酸雨危害最大，酸雨问题实质就是SO₂污染问题，其中燃煤带来的SO₂和酸雨污染是我国大气环境污染的主要问题之一。煤在我国一次能源和发电能源构成中占据绝对的主导地位，电力行业是用煤大户，因此削减火电厂的SO₂排放是控制排放总量的重点。

目前国内外常见的烟气脱硫技术方法有湿法、半干法和干法三类。其中湿法脱硫技术成熟，运行可靠，操作简单，脱硫效率最高。湿法烟气脱硫过程在溶液中进行，其反应温度低于露点，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，其具有脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点。主要有石灰石（石灰）/石膏洗涤法、双碱法、氨吸收法等。其中石灰石湿法烟气脱硫技术由于其吸收剂资源丰富、对煤种变化的适应性强，具有广泛的应用，但其易生成脱硫渣沉淀，易堵塞水泵、管道、设备，因此可采用纯碱法改善石灰石法所引起的塔内结垢问题，便于设备的运行与保养。

选择不同的脱硫工艺进行脱硫前，首先要对可能会影响设备脱硫效率的工艺参数值进行设定。常见的工艺参数有：（1）吸收塔入口烟气参数，如烟气流速、入口SO₂浓度等；（2）运行因素，如浆液的PH值、液气比、设备运行阻力等；（3）设备构成，如吸收塔结构、层数等；（4）加入浆液中工业品的品质、纯度和粒度分布等。工艺参数是对脱硫效果产生直接影响的关键因素，对装置的成本能耗也会产生重要影响，只有选择最佳合理的工艺参数，才能使工艺设备高效低投入的运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，可以对无喷淋高效脱硫装置进行工艺参数优化。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，所述工艺参数包括吸收塔入口烟气参数、运行参数、设备构成参数和加入浆液中的工业品质量参数；

所述吸收塔入口烟气参数包括烟气流速与入口SO₂浓度参数；

所述运行参数包括浆液的PH值参数、液气比参数、设备运行阻力参数；

所述设备构成参数包括吸收塔结构、层数参数；

所述加入浆液中的工业品质量参数包括品质、纯度和粒度分布参数；

所述工艺参数的选择方法包括：对上述各参数进行数据分析，得到各参数相互之间的关系，不同的参数组合为不同方案，对各参数组合方案进行最佳合理选择。

优选的，对各参数进行数据分析，分析得到参数之间的定性关系，分析得到参数之间的定量关系。

优选的，利用数学统计建模方法对各参数进行数据分析。

优选的，通过模糊评价法对各参数进行数据分析。

优选的，利用数学统计建模方法对各参数进行数据分析，包括如下步骤：

步骤A1：对评价对象集进行选取；

步骤A2：对评价对象因素集进行选取；

步骤A3：分别得到湍流器层数、液气比、浆液PH值、入口SO₂浓度及设备阻力值对于脱硫效率的隶属函数；

步骤A4：分别确立湍流器层数、液气比、浆液PH值、入口SO₂浓度及设备阻力值对脱硫效率的权系数；

步骤A5：开展脱硫效率单因素评价；

步骤A6：选择最佳合理的参数组合方案。

优选的，各参数基于实验进行获取，具体包括如下步骤：

步骤B1：确定高效脱硫装置的固定湍流器层数；

步骤B2：利用风机模拟烟气，调整烟气流速为一定值；

步骤B3：调整浆液量，记录脱硫塔液气比及阻力值；

步骤B4：向烟气中加入一定浓度的SO₂气体，模拟污染过程，记录吸收塔进口烟气流速、入口SO₂浓度；

步骤B5：在上述脱硫塔液气比条件下，每隔一定时间于脱硫塔浆液罐中进行一次取样，并检测、记录浆液PH值；

步骤B6：记录脱硫塔出口处SO₂浓度，每隔一定时间记录一次。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，旨在对无喷淋高效脱硫装置进行工艺参数优化，以解决工艺参数设定不合理所带来的问题，进而提升脱硫效率，降低脱硫成本，实现高效、低耗的脱硫效果。

本发明提供一种高效脱硫技术的工艺参数选择方法，可以使得脱硫塔出口处SO₂浓度满足需求；得到不同液气比、入口SO₂浓度、脱硫塔层数等工艺参数，以及不同的脱硫效率，从而可以根据生产使用者不同的需求，对参数进行优化，进而综合选择脱硫效率最高，且最经济的工艺参数方案。

附图说明

图1是不同层湍流器下液气比-脱硫效率-两层湍流器与三层湍流器出口SO2浓度差值图；

图2是三层湍流器下浆液PH值-液气比-脱硫效率及出口SO2浓度关系图；

图3是两层湍流器下液PH值-液气比-脱硫效率及出口SO2浓度关系图；

图4是两层湍流器下每种液气比的入口SO2浓度与脱硫效果的关系图；

图5是两层湍流器下脱硫效率与设备阻力的关系图；

图6是三层湍流器下脱硫效率与设备阻力的关系图。

具体实施方式

本发明通过实验得到各参数间定性、定量的关系，组合成不同的参数方案，利用数学统计建模方法对各参数方案进行综合评价及参数优化，进而选择出最佳的方案以满足生产使用需求。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

（1）确定高效脱硫装置具备两层湍流器，实验选用纯碱纯度为：99.5%。

（2）调整浆液量分别为9、10.5、12、13.5、15、16.5、18m³，并记录。

（3）利用风机模拟烟气，调整烟气流速为1500m³/h，记录相应脱硫塔液气比及设备阻力值等。

（4）向烟气中加入2000mg/m³SO₂气体，模拟污染过程，并记录。

（5）分别在每个液气比下，每隔十分钟于脱硫塔浆液罐中进行一次取样，并检测、记录浆液PH值。

（6）与步骤（5）同时，在脱硫塔出口处检测并记录SO₂浓度，每隔一分钟记录一次。

（7）重复步骤（4），调整入口SO₂浓度分别为：1000、1200、1400、1600、1800mg/m³，并分别记录。

（8）重复步骤（5）。

（9）重复步骤（6）。

（10）确定高效脱硫装置具备三层湍流器。

（11）调整浆液量分别为4.5、6、7.5、9.10.5、12、13.5m³，并记录。

（12）利用风机模拟烟气，调整烟气流速为1500m³/h，记录相应脱硫塔液气比及设备阻力值等。

（13）向烟气中加入2000mg/m³SO₂气体，模拟污染过程，并记录。

（14）分别在每个液气比下，每隔十分钟于脱硫塔浆液罐中进行一次取样，并检测、记录浆液PH值。

（15）与步骤（14）同时，在脱硫塔出口处检测并记录SO₂浓度，每隔一分钟记录一次。

（16）分析所得各参数之间的关系如下：

如图1所示，三层湍流器的脱硫效率显著高于两层湍流器；且液气比越高，平均脱硫效果越好。三层湍流器在液气比大于7时，脱硫效果可达标，两层湍流器在液气比大于9时，脱硫效果达标；因此，三层湍流器的脱硫效果显著高于两层湍流器。

如图2所示，当设备具有三层湍流器情况下，入口SO₂浓度为2000mg/m³时，进行研究。

步骤S1：以浆液PH值参数值为横坐标，以液气比参数值为系列，分别与脱硫效果进行作图。

步骤S2：分析结论见表1。

表1

如图3所示，当设备具有两层湍流器情况，入口SO₂浓度为2000mg/m³时，进行研究。

重复图2分析中的步骤1与步骤2，得出结论见表2。

表2

如图4所示，设备具有两层湍流器下，以液气比为系列，对不同入口SO₂浓度与脱硫效果的关系进行研究。

步骤S1：在一定液气比下，改变入口SO₂浓度，观察其与脱硫效果的关系。

步骤S2：更改液气比值，以液气比值为系列分别研究不同入口SO₂浓度与脱硫效果的关系，得出结论见表3。

表3

可知，入口SO₂浓度越高，液气比之越低脱硫效果越差。

如图5、6，分别是两层与三层湍流器下，脱硫效率与设备阻力间的关系。从图中可以看到，随着脱硫效率的提高，设备运行阻力几乎与之呈线性关系。因此在综合成本、脱硫效果对设备的工艺参数选择时，有必要考虑阻力值的因素。

（17）选择合理的工艺参数方案。

利用模糊评价方法对脱硫工艺的不同参数方案进行选择，包括如下步骤：

步骤S1：评价对象集的选取

选取湍流器层数、入口SO₂浓度、液气比、浆液PH值及设备阻力值作为关键的设计与运行参数。根据前文研究结果，湍流器层数选取：2、3；入口SO₂浓度选取：1400、1800、2000；液气比选取：5、6、7、8、9、10；浆液PH值选取：6、6.2、6.4、7.9、9.6、9.7、10.4；设备阻力值选取：1135.9、1215.5、1332.1、1746.8、1888.4、1967.8、2173.9、2206.2，确定8个不同的脱硫设计与运行方案，采用模糊综合评价法进行方案评价。

即：X=｛Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ｝

步骤S2：评价对象因素集的选取

选取脱硫效率为评价对象。即Y=｛脱硫效率｝

脱硫效率评价的子因素为：Y_脱硫效率=｛湍流器层数、入口SO₂浓度、液气比、浆液PH值、设备阻力值｝

步骤S3：湍流器层数对于脱硫效率的隶属函数

根据前文研究结果，在其他条件不变的情况下脱硫效率随湍流器层数增加而增加。工程应用范围内计算脱硫效率均超过98%，故湍流器层数对于脱硫效率的隶属函数为：

步骤S4：入口SO₂浓度对于脱硫效率的隶属函数

根据前文研究结果，在其他条件不变的情况下脱硫效率与入口SO₂浓度的分布为：

入口SO2浓度（mg/m3）	1000	1200	1400	1600	1800	2000
							脱硫效率（%）	98.52	98.43	98.33	98.09	98.00	96.18

步骤S5：液气比对于脱硫效率的隶属函数

根据前文研究结果，在其他条件不变的情况下脱硫效率随液气比增加而增加。工程应用范围内计算脱硫效率均超过98%，当湍流器层数为三层时，液气比对于脱硫效率的隶属函数为：

当湍流器层数为两层时，液气比对于脱硫效率的隶属函数为：

步骤S6：浆液pH值对于脱硫效率的隶属函数

根据前文研究结果，在其他条件不变的情况下脱硫效率与浆液pH值呈多项式分布，浆液PH值比对于脱硫效率的隶属函数为：

步骤S7：设备阻力值对于脱硫效率的隶属函数

根据前文研究结果，在其他条件不变的情况下，湍流器层为两层时，脱硫效率与设备阻力值的隶属函数为：；湍流器层为三层时，隶属函数为：

步骤S8：湍流器层数、入口SO₂浓度、液气比、浆液PH值及设备阻力值对脱硫效率权系数的确立

根据相关资料，湍流器层数、入口SO₂浓度、液气比、浆液PH值及设备阻力对脱硫效率的影响情况，归一化处理可得相应的权系数，如下表所示：

	湍流器层数	入口SO2浓度	液气比	浆液PH值	设备阻力
						对脱硫效率的影响	77.13%	2.69%	3.14%	0.27%	0.34%
权重	0.923	0.032	0.038	0.003	0.004

即：A_脱硫效率=[0.923 0.032 0.038 0.003 0.004]

步骤S9：脱硫效率单因素评价

根据前有关方案数据及确定的湍流器层数、入口SO₂浓度、液气比、浆液PH值及设备阻力对于脱硫效率的隶属函数，计算隶属度矩阵如下：

权重矩阵：A_脱硫效率=[0.923 0.032 0.038 0.003 0.004]

经计算，B=A_脱硫效率*R=[0.298 0.331 0.331 0.334 0.79 0.79 0.758 0.79]

从计算结果看，针对脱硫效率分析所示，趋向于采用方案5、6、7、8，其中方案5、6、8更佳。

步骤S10：综合考虑成本及脱硫效果等因素，选取最佳的工艺参数方案为：

	方案5	方案6	方案7	方案8
					湍流器层数	3	3	3	3
入口SO2浓度（mg/m3）	2000	2000	2000	2000
					液气比	9	6	5	7
浆液PH值	6.2	6	9.7	6.4
					设备阻力值（Pa）	2206.2	1332.1	1135.9	1967.8

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，其特征在于：

所述工艺参数包括吸收塔入口烟气参数、运行参数、设备构成参数和加入浆液中的工业品质量参数；

所述吸收塔入口烟气参数包括烟气流速与入口SO₂浓度参数；

所述运行参数包括浆液的PH值参数、液气比参数、设备运行阻力参数；

所述设备构成参数包括吸收塔结构、层数参数；

所述加入浆液中的工业品质量参数包括品质、纯度和粒度分布参数；

所述工艺参数的选择方法包括：对上述各参数进行数据分析，得到各参数相互之间的关系，不同的参数组合为不同方案，对各参数组合方案进行最佳合理选择。

2.根据权利要求1所述的无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，其特征在于，对各参数进行数据分析，分析得到参数之间的定性关系，分析得到参数之间的定量关系。

3.根据权利要求2所述的无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，其特征在于，利用数学统计建模方法对各参数进行数据分析。

4.根据权利要求3所述的无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，其特征在于，通过模糊评价法对各参数进行数据分析。

5.根据权利要求3或4所述的无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，其特征在于，利用数学统计建模方法对各参数进行数据分析，包括如下步骤：

步骤A1：评价对象集的选取；

步骤A2：评价对象因素集的选取；

步骤A3：确定各参数对于脱硫效率的隶属函数；

步骤A4：确立各参数对脱硫效率的权系数；

步骤A5：脱硫效率单因素评价；

步骤A6：选择出最佳合理方案。

6.根据权利要求5所述的无喷淋高效脱硫装置的工艺参数选择方法，其特征在于，各参数基于实验进行获取，具体包括如下步骤：

步骤B1：确定高效脱硫装置的固定湍流器层数；

步骤B2：利用风机模拟烟气，调整烟气流速为一定值；

步骤B3：调整浆液量，记录脱硫塔液气比及阻力值；

步骤B4：向烟气中加入一定浓度的SO₂气体，模拟污染过程，记录吸收塔进口烟气流速、入口SO₂浓度；

步骤B5：在上述脱硫塔液气比条件下，每隔一定时间于脱硫塔浆液罐中进行一次取样，并检测、记录浆液PH值；

步骤B6：记录脱硫塔出口处SO₂浓度，每隔一定时间记录一次。