CN109635464A - 一种钢厂煤气含硫量软测量方法 - Google Patents

一种钢厂煤气含硫量软测量方法 Download PDF

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安翔
叶亚兰
王宏明
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Abstract

本发明是一种钢厂煤气含硫量软测量方法，通过煤气热值直接计算得到单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量，进一步通过结合烟气含氧量计算得到单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量，最后结合烟气中SO2排放浓度计算得到煤气含硫量。该种测量方法尤其适用于煤气锅炉等煤气燃烧设备。借助在线监测的SO2排放浓度和燃烧设备配置的煤气热值、烟气含氧量等在线测量数据即可反推出煤气含硫量，从而实现了煤气含硫量的在线软测量。与传统传统测量方法相比计算精度并未降低，但是求解过程却大为简化。

Description

一种钢厂煤气含硫量软测量方法
技术领域
本发明是涉及煤气成分软测量技术领域，具体的说是一种钢厂煤气含硫量软测量方法。
背景技术
钢铁企业在冶炼过程中产生了大量的副产煤气，包括高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气等。上述副产煤气是钢厂最重要的气体燃料，其高效利用是钢厂降本增效、提高市场竞争力的重要途径。目前，钢厂主要通过加热炉、热风炉、煤气锅炉、燃气轮机等设备来消化钢厂煤气。
对于燃烧设备而言，无论是环保排放要求，还是设备(尤其是燃气轮机)运行要求，煤气含硫量均是重要的输入参数。设备在运行监测时，若能实时获知当前煤气的含硫量，对于燃烧设备和脱硫设施的运行控制无疑是非常有利的。然而，由于煤气中的硫以多种形态存在，不仅有常规的硫元素，而且还有各种形式的硫化物，非常复杂，取样离线化验分析虽可得到全硫含量但分析项目多且费用高，而通过在线设备实时分析出全硫含量更是难上加难。因此，若能通过其他参数反推出煤气含硫量，实现煤气含硫量的软测量，解决煤气含硫量的获取难题，无疑具有重要的实用价值。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种钢厂煤气含硫量软测量方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：通过获取原始数据，并对数据进行计算处理，求解得到煤气含硫量，其具体步骤如下：
步骤1，获取所需的原始数据；
步骤2，根据步骤1获得的数据，求解煤气含硫量，具体包括以下步骤：
步骤2.1，计算单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量
步骤2.2，计算单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy；
步骤2.3，计算得到煤气含硫量S。
所述的步骤1中获取的原始数据包括煤气干基热值Qd，所述的步骤2.1中单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量；Qd为煤气干基热值；a、b为理论干烟气量计算系数。
所述的步骤1中获取的原始数据包括烟气含氧量，所述的步骤2.2中单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下：
其中，Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量；O2为干烟气含氧量；为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量。
所述的步骤1中获取的原始数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量，所述的步骤2.2中单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下：
其中，Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量；O2为干烟气含氧量；CO为烟气中CO含量；为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量。
所述的步骤1中获取的原始数据包括烟气中SO2排放浓度，所述的步骤2.3中煤气含硫量的计算公式如下：
其中，S为煤气中的全硫含量；为干烟气中SO2排放浓度；Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量；k为煤气中S元素燃烧生成SO2的份额。
所述的烟气中CO含量测点与烟气含氧量测点位于相同位置。
所述的烟气中SO2排放浓度测点与烟气含氧量测点位于相同位置。
本发明一种钢厂煤气含硫量软测量方法的有益效果是：
第一，由于煤气中硫元素以多种形态存在，检测过程极为复杂，现有技术无法对煤气含硫量进行测量。为此，本专利通过SO2排放浓度和其他参数反推出煤气含硫量，实现煤气含硫量的软测量，解决了煤气含硫量的获取难题，具有很好的工程实用价值。
第二，本发明提供了一种高精度的理论干烟气量简化计算方法，该方法基于理论干烟气量与煤气热值之间的内在关系，通过严密推导得到，计算公式与现有的通过样本数据拟合得出的公式相比，精度更高，结果更加可靠。
第三，在求解实际干烟气量时，本发明通过严密推导，提出采用理论干烟气量和烟气含氧量(和烟气中CO含量)直接求解实际干烟气量，与常规方法通过理论干烟气量、理论干空气量和过量空气系数(钢厂煤气燃烧过量空气系数又要结合煤气成分和烟气成分进行求解)计算的方式相比，计算精度并未降低，但是求解过程却大为简化。
第四，发明尤其适用于煤气锅炉等煤气燃烧设备。由于煤气中得硫燃烧会产生二氧化硫，造成大气污染，为此，国家环保部门也专门制定了钢铁工业大气污染物排放标准，对各生产工序和设施的污染物排放指标均作了限定，并要求工厂在尾部烟道中设置SO2排放浓度在线监测装置，且数据要实时传送至环保部门。此时，借助在线监测的SO2排放浓度和燃烧设备配置的煤气热值、烟气含氧量等在线测量数据即可反推出煤气含硫量，从而实现了煤气含硫量的在线软测量。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：通过获取原始数据，并对数据进行计算处理，求解得到煤气含硫量，其具体步骤如下：
步骤1，获取软测量所需的原始数据；获取到的原始数据包括但不限于：烟气中SO2排放浓度、烟气含氧量、煤气热值。
本实施例中，烟气中SO2排放浓度为干烟气中SO2排放浓度，烟气含氧量为干烟气中的含氧量。
本实施例中，煤气热值为煤气干基低位热值。
本实施例中，烟气含氧量与SO2排放浓度共用测点，或者其测点位置靠近SO2排放浓度测点位置。
步骤2，根据步骤1获得的数据，求解煤气含硫量，具体包括以下步骤：
步骤2.1，单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量，m3/m3；Qd，net为煤气干基低位热值，kJ/m3；
对于高炉煤气，a＝1.470×10-4，b＝1.000；对于转炉煤气，a＝1.449×10-4，b＝1.000；对于焦炉煤气，a＝1.607×10-4，b＝1.000。
步骤2.2，单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下：
其中，Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量，m3/m3；O2为干烟气含氧量，％；为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量，m3/m3。
进一步优选的，当步骤1中获取的原始数据还包括烟气中CO含量时，位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下：
其中，Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量，m3/m3；O2为干烟气含氧量，％；CO为烟气中CO含量，％；为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量，m3/m3。
烟气中CO含量的测点与烟气含氧量测点位于相同位置，或者烟气中CO含量的测点位置靠近烟气含氧量测点位置。
步骤2.3，煤气含硫量S的计算公式如下：
其中，S为煤气中的全硫含量，mg/m3；为干烟气中SO2排放浓度，mg/m3；Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量，m3/m3；k为煤气中S元素燃烧生成SO2的份额。
本实施例中，煤气热值采用煤气干基低位热值进行求解。在具体实施过程中，煤气热值也可采用煤气干基高位热值进行求解，只是各公式的相关系数要做相应调整。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：通过获取原始数据，并对数据进行计算处理，求解得到煤气含硫量，其具体步骤如下：
步骤1，获取所需的原始数据；
步骤2，根据步骤1获得的数据，求解煤气含硫量，具体包括以下步骤：
步骤2.1，计算单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量
步骤2.2，计算单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy；
步骤2.3，计算得到煤气含硫量S。
2.如权利要求1所述的一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：所述的步骤1中获取的原始数据包括煤气干基热值Qd，所述的步骤2.1中单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量；Qd为煤气干基热值；a、b为理论干烟气量计算系数。
3.如权利要求2所述的一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：所述的步骤1中获取的原始数据包括烟气含氧量，所述的步骤2.2中单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下：
其中，Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量；O2为干烟气含氧量；为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量。
4.如权利要求2所述的一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：所述的步骤1中获取的原始数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量，所述的步骤2.2中单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下：
其中，Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量；O2为干烟气含氧量；CO为烟气中CO含量；为单位体积煤气燃烧产生的理论干烟气量。
5.如权利要求3所述的一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：所述的步骤1中获取的原始数据包括烟气中SO2排放浓度，所述的步骤2.3中煤气含硫量的计算公式如下：
其中，S为煤气中的全硫含量；为干烟气中SO2排放浓度；Vgy为单位体积煤气燃烧产生的实际干烟气量；k为煤气中S元素燃烧生成SO2的份额。
6.如权利要求4所述的一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：所述的烟气中CO含量测点与烟气含氧量测点位于相同位置。
7.如权利要求5所述的一种钢厂煤气含硫量软测量方法，其特征在于：所述的烟气中SO2排放浓度测点与烟气含氧量测点位于相同位置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110398464A (zh) * 2019-07-24 2019-11-01 马鞍山钢铁股份有限公司 一种加热炉烟气中二氧化硫的预报系统及预报方法
CN114236036A (zh) * 2021-11-25 2022-03-25 北京首钢股份有限公司 一种工业煤气中硫含量的检测系统及方法

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