CN109173631A - 一种串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，包括以下步骤：1)获取串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw‑so2，并获取串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean‑SO2；2)计算脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep；3)计算不同运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2；4)比较各运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2，选择串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2最小时对应的运行方式作为最优运行方式，然后根据选择的最优运行方式控制串联双塔脱硫系统循环浆液泵，该系统能够实现串联双塔烟气脱硫系统的节能优化，并且操作简单，计算复杂度较低。

Description

一种串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法
技术领域
本发明属于脱硫系统节能优化领域，涉及一种串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法。
背景技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统大多采用传统的方式，随着环保标准的不断提高，对脱硫效率的要求也越来越高，而采用传统方式已难以达到环保要求，即使有部分方法可达到标准要求的脱硫效率，但普遍存在系统运行阻力大、运行能耗高的问题。以燃煤电厂的机组烟气脱硫为例，目前的高效湿法烟气脱硫系统的运行能耗约占到发电量的1.5％以上，对节能降耗极为不利。尤其对于燃用高硫煤的机组，湿法烟气脱硫工艺往往串联双塔双循环工艺，该工艺设计余量比较大，能够在脱硫系统入口SO2浓度非常高的情况下达到SO2浓度超低排放的要求。但在实际运行过程中，由于煤炭市场的变化或地方政府的政策要求，入炉煤质的硫份往往低于设计值很多，导致该工艺的脱硫系统能耗较高，因此对于该系统的节能优化运行显得尤为重要。
该工艺为两级脱硫串联运行，两级之间互相影响，涉及到两者之间的循环浆液泵以及吸收塔浆液pH值的匹配调整，以使得在满足环保要求和机组安全性的前提下，实习优化两级之间的调整，提高脱硫系统运行的经济性。传统方法核算系统整体经济性是在某一个工况下，对脱硫能耗逐项进行分别计算再进行累加，得出该工况下的经济性指标。该方法计算繁琐，逐工况进行计算比较。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，该系统能够实现串联双塔烟气脱硫系统的节能优化，并且操作简单，计算复杂度较低。
为达到上述目的，本发明所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法包括以下步骤：
1)获取串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2，并获取串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2；
2)根据串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2及串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2计算脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep；
3)计算串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc，然后根据串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc及脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep计算不同运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2；
4)比较各运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2，选择串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2最小时对应的运行方式作为最优运行方式，然后根据选择的最优运行方式控制串联双塔脱硫系统循环浆液泵，完成串联双塔烟气脱硫系统的节能优化。
串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2为：
Cfir-SO2＝(1-kpH×kCP×ktr×kraw×η1)×Craw-so2
其中，η1为一级吸收塔的基础脱硫效率，kCP为一级吸收塔循环浆液泵不同运行方式对一级脱硫效率的修正系数，kpH为一级吸收塔循环浆液pH值对一级脱硫效率的修正系数；ktr为一级吸收塔循环浆液泵变频对一级脱硫效率的修正系数；kraw为一级吸收塔入口SO2浓度对一级脱硫效率的修正系数。
固定脱硫系统的烟气量，保持脱硫系统入口烟气SO2浓度不变，打开串联脱硫系统一级吸收塔的循环浆液泵，并维持一级吸收塔浆液pH为固定值，测量一级吸收塔的基础脱硫效率η1；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液泵的运行方式，测量不同浆液循环泵运行方式下一级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液循环泵对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kCP曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液的pH值，测量不同浆液pH值下一级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液pH值对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kpH曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液循环泵的频率，测量不同浆液循环泵的频率下一级吸收塔的脱硫效率，以获取浆液循环泵的频率对一级吸收塔脱硫效率的修正系数ktr曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变脱硫系统入口烟气SO2浓度，测量不同脱硫系统入口烟气SO2浓度时一级吸收塔的脱硫效率，获得脱硫系统入口烟气SO2浓度对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kraw曲线。
串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2为：
Cclean-SO2＝(1-kspH×ksCP×kstr×ksC×η2)×Cfir-so2
其中，η2为二级吸收塔的基础脱硫效率，ksCP为吸收塔浆液循环泵对二级吸收塔脱硫效率的修正系数，kspH为二级吸收塔循环浆液pH值对二级脱硫效率的修正系数，kstr为二级吸收塔循环浆液泵变频对二级脱硫效率的修正系数，ksC为二级吸收塔入口SO2浓度对二级脱硫效率的修正系数。
固定脱硫系统的烟气量，保持脱硫系统入口烟气SO2浓度不变，打开串联脱硫系统二级吸收塔的循环浆液泵，维持二级吸收塔浆液pH为固定值，以测量二级吸收塔的基础脱硫效率η2；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液泵的运行方式，测量不同浆液循环泵运行方式下二级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液循环泵对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksCP曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液pH值，测量不同浆液pH值时二级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液pH值对二级吸收塔脱硫效率的修正系数kspH曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液循环泵的频率，测量不同浆液循环泵的频率下二级吸收塔的脱硫效率，以获取浆液循环泵的频率对二级吸收塔脱硫效率的修正系数kstr曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔入口烟气SO2浓度，测量不同二级吸收塔入口烟气SO2浓度时二级吸收塔的脱硫效率，以获取脱硫系统入口烟气SO2浓度对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksC曲线。
固定脱硫系统的入口烟气量，脱硫系统的出口净烟气中SO2浓度Cclean-SO2为：
Cclean-SO2＝(1-kpH×kCP×ktr×kraw×η1)×(1-kspH×ksCP×kstr×ksC×η2)×Craw-so2
脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep为：
Sdep＝(Craw-SO2-Cclean-SO2)×Qrawgas×10-6
Qrawgas为脱硫系统的入口烟气流量。
串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc为：
Ptc＝(P11+P12+…+P1m)+(P21+P22+…+P2n)
其中，P11、P12、…、P1m分别为一级吸收塔浆液循环泵运行时的功率，P21、P22、…、P2n分别为二级吸收塔浆液循环泵运行时的功率。
串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2为：
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法在具体操作时，通过获取串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2、串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2及串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc以计算不同运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2，然后选择电耗最小时对应的运行方式作为最优运行方式，最后根据选择的最优运行方式控制串联双塔脱硫系统循环浆液泵，以实现串联双塔烟气脱硫系统的节能优化，并且操作简单，计算的复杂度较低，在保证烟气排放达到超低排放标准的前提下，有效降低脱硫系统的电耗量，以达到经济效益的最大化。
附图说明
图1为实施例一中吸收塔浆液循环泵对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kCP曲线的示意图；
图2为实施例一中浆液循环泵的频率对一级吸收塔脱硫效率的修正系数ktr曲线的示意图；
图3为实施例一中吸收塔浆液pH值对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kpH曲线的示意图；
图4为实施例一中脱硫系统入口烟气SO2浓度对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksC曲线的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法包括以下步骤：
1)获取串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2，并获取串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2；
2)根据串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2及串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2计算脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep；
3)计算串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc，然后根据串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc及脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep计算不同运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2；
4)比较各运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2，选择串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2最小时对应的运行方式作为最优运行方式，然后根据选择的最优运行方式控制串联双塔脱硫系统循环浆液泵，完成串联双塔烟气脱硫系统的节能优化。
串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2为：
Cfir-SO2＝(1-kpH×kCP×ktr×kraw×η1)×Craw-so2
其中，η1为一级吸收塔的基础脱硫效率，kCP为一级吸收塔循环浆液泵不同运行方式对一级脱硫效率的修正系数，kpH为一级吸收塔循环浆液pH值对一级脱硫效率的修正系数；ktr为一级吸收塔循环浆液泵变频对一级脱硫效率的修正系数；kraw为一级吸收塔入口SO2浓度对一级脱硫效率的修正系数。
其中，固定脱硫系统的烟气量，保持脱硫系统入口烟气SO2浓度不变，打开串联脱硫系统一级吸收塔的循环浆液泵，并维持一级吸收塔浆液pH为固定值，测量一级吸收塔的基础脱硫效率η1；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液泵的运行方式，测量不同浆液循环泵运行方式下一级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液循环泵对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kCP曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液的pH值，测量不同浆液pH值下一级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液pH值对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kpH曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液循环泵的频率，测量不同浆液循环泵的频率下一级吸收塔的脱硫效率，以获取浆液循环泵的频率对一级吸收塔脱硫效率的修正系数ktr曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变脱硫系统入口烟气SO2浓度，测量不同脱硫系统入口烟气SO2浓度时一级吸收塔的脱硫效率，获得脱硫系统入口烟气SO2浓度对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kraw曲线。
串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2为：
Cclean-SO2＝(1-kspH×ksCP×kstr×ksC×η2)×Cfir-so2
其中，η2为二级吸收塔的基础脱硫效率，ksCP为吸收塔浆液循环泵对二级吸收塔脱硫效率的修正系数，kspH为二级吸收塔循环浆液pH值对二级脱硫效率的修正系数，kstr为二级吸收塔循环浆液泵变频对二级脱硫效率的修正系数，ksC为二级吸收塔入口SO2浓度对二级脱硫效率的修正系数。
固定脱硫系统的烟气量，保持脱硫系统入口烟气SO2浓度不变，打开串联脱硫系统二级吸收塔的循环浆液泵，维持二级吸收塔浆液pH为固定值，以测量二级吸收塔的基础脱硫效率η2；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液泵的运行方式，测量不同浆液循环泵运行方式下二级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液循环泵对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksCP曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液pH值，测量不同浆液pH值时二级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液pH值对二级吸收塔脱硫效率的修正系数kspH曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液循环泵的频率，测量不同浆液循环泵的频率下二级吸收塔的脱硫效率，以获取浆液循环泵的频率对二级吸收塔脱硫效率的修正系数kstr曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔入口烟气SO2浓度，测量不同二级吸收塔入口烟气SO2浓度时二级吸收塔的脱硫效率，以获取脱硫系统入口烟气SO2浓度对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksC曲线。
固定脱硫系统的入口烟气量，脱硫系统的出口净烟气中SO2浓度Cclean-SO2为：
Cclean-SO2＝(1-kpH×kCP×ktr×kraw×η1)×(1-kspH×ksCP×kstr×ksC×η2)×Craw-so2
脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep为：
Sdep＝(Craw-SO2-Cclean-SO2)×Qrawgas×10-6
Qrawgas为脱硫系统的入口烟气流量。
串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc为：
Ptc＝(P11+P12+…+P1m)+(P21+P22+…+P2n)
其中，P11、P12、…、P1m分别为一级吸收塔浆液循环泵运行时的功率，P21、P22、…、P2n分别为二级吸收塔浆液循环泵运行时的功率。
串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2为：
实施例一
以某厂300MW机组为例，脱硫系统为串联双塔脱硫系统，脱硫入口烟气SO2浓度为3000mg/m3，一级吸收塔配置3台浆液循环泵，二级吸收塔配置3台浆液循环泵，图1至图4列出了相关修正系数曲线，其中，变频器频率修正曲线是以A泵的变频为例，其他泵变频的修正曲线以此作为参考，二级吸收塔的相关修正曲线参考一级吸收塔的相应曲线，从现场根据脱硫系统的实际运行状态通过实验获得。通过一二级吸收塔的相关修正系数曲线获得不同循环浆液泵运行方式下循环浆液泵的电耗量和脱除SO2的量，从而获得脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗，然后选择电耗最低的运行方式为该串联双塔脱硫系统最经济的运行方式。

Claims (9)

1.一种串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2，并获取串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2；
2)根据串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2及串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2计算脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep；
3)计算串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc，然后根据串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc及脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep计算不同运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2；
4)比较各运行方式下串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2，选择串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2最小时对应的运行方式作为最优运行方式，然后根据选择的最优运行方式控制串联双塔脱硫系统循环浆液泵，完成串联双塔烟气脱硫系统的节能优化。
2.根据权利要求1所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，串联脱硫系统一级吸收塔的出口烟气SO2浓度Craw-so2为：
Cfir-SO2＝(1-kpH×kCP×ktr×kraw×η1)×Craw-so2
其中，η1为一级吸收塔的基础脱硫效率，kCP为一级吸收塔循环浆液泵不同运行方式对一级脱硫效率的修正系数，kpH为一级吸收塔循环浆液pH值对一级脱硫效率的修正系数；ktr为一级吸收塔循环浆液泵变频对一级脱硫效率的修正系数；kraw为一级吸收塔入口SO2浓度对一级脱硫效率的修正系数。
3.根据权利要求2所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，
固定脱硫系统的烟气量，保持脱硫系统入口烟气SO2浓度不变，打开串联脱硫系统一级吸收塔的循环浆液泵，并维持一级吸收塔浆液pH为固定值，测量一级吸收塔的基础脱硫效率η1；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液泵的运行方式，测量不同浆液循环泵运行方式下一级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液循环泵对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kCP曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液的pH值，测量不同浆液pH值下一级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液pH值对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kpH曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变一级吸收塔循环浆液循环泵的频率，测量不同浆液循环泵的频率下一级吸收塔的脱硫效率，以获取浆液循环泵的频率对一级吸收塔脱硫效率的修正系数ktr曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变脱硫系统入口烟气SO2浓度，测量不同脱硫系统入口烟气SO2浓度时一级吸收塔的脱硫效率，获得脱硫系统入口烟气SO2浓度对一级吸收塔脱硫效率的修正系数kraw曲线。
4.根据权利要求1所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，串联脱硫系统二级吸收塔的出口烟气SO2浓度Cclean-SO2为：
Cclean-SO2＝(1-kspH×ksCP×kstr×ksC×η2)×Cfir-so2
其中，η2为二级吸收塔的基础脱硫效率，ksCP为吸收塔浆液循环泵对二级吸收塔脱硫效率的修正系数，kspH为二级吸收塔循环浆液pH值对二级脱硫效率的修正系数，kstr为二级吸收塔循环浆液泵变频对二级脱硫效率的修正系数，ksC为二级吸收塔入口SO2浓度对二级脱硫效率的修正系数。
5.根据权利要求4所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，
固定脱硫系统的烟气量，保持脱硫系统入口烟气SO2浓度不变，打开串联脱硫系统二级吸收塔的循环浆液泵，维持二级吸收塔浆液pH为固定值，以测量二级吸收塔的基础脱硫效率η2；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液泵的运行方式，测量不同浆液循环泵运行方式下二级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液循环泵对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksCP曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液pH值，测量不同浆液pH值时二级吸收塔的脱硫效率，以获取吸收塔浆液pH值对二级吸收塔脱硫效率的修正系数kspH曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔循环浆液循环泵的频率，测量不同浆液循环泵的频率下二级吸收塔的脱硫效率，以获取浆液循环泵的频率对二级吸收塔脱硫效率的修正系数kstr曲线；
固定脱硫系统的烟气量，改变二级吸收塔入口烟气SO2浓度，测量不同二级吸收塔入口烟气SO2浓度时二级吸收塔的脱硫效率，以获取脱硫系统入口烟气SO2浓度对二级吸收塔脱硫效率的修正系数ksC曲线。
6.根据权利要求1所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，固定脱硫系统的入口烟气量，脱硫系统的出口净烟气中SO2浓度Cclean-SO2为：
Cclean-SO2＝(1-kpH×kCP×ktr×kraw×η1)×(1-kspH×ksCP×kstr×ksC×η2)×Craw-so2。
7.根据权利要求1所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，脱硫系统所脱除烟气中的总SO2重量Sdep为：
Sdep＝(Craw-SO2-Cclean-SO2)×Qrawgas×10-6
Qrawgas为脱硫系统的入口烟气流量。
8.根据权利要求1所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，串联双塔脱硫系统循环浆液泵的总电耗量Ptc为：
Ptc＝(P11+P12+…+P1m)+(P21+P22+…+P2n)
其中，P11、P12、…、P1m分别为一级吸收塔浆液循环泵运行时的功率，P21、P22、…、P2n分别为二级吸收塔浆液循环泵运行时的功率。
9.根据权利要求1所述的串联双塔烟气脱硫系统的节能优化方法，其特征在于，串联双塔脱硫系统脱除单位重量SO2的循环浆液泵的电耗ESO2为：
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