CN112820357A - 一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法及应用 - Google Patents

一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法,采集用于计算的煤种基本数据,包括煤种名称,煤样中砷的初始含量数据,煤灰的成分分析数据,煤样灰熔点温度,煤种的工业分析数据;根据煤种的工业分析,完成干燥基下煤种的挥发分计算,判断煤质类别;根据煤样燃烧温度和煤样灰熔点温度以及煤灰的成分分析,计算该温度下煤样中砷的挥发量;同时,根据煤种的工业分析进行不同煤质差异修正;经过煤质差异修正后,计算出该温度下煤样中砷的固化率。本发明还提供基于砷固化率测量方法的调节脱砷喷淋液喷淋量的应用,本方法采集数据量少,计算方便;对存在差异的煤种进行预测时,使用本方法可使结果更准确合理。

Description

一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法及应用
技术领域
本发明涉及煤中痕量元素检测技术,具体涉及一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法,本发明还涉及烟气脱砷技术,具体涉及一种基于砷固化率测量方法调节脱砷喷淋液喷淋量的应用。
背景技术
燃煤锅炉排放烟气中含有大量的细粒子飞灰,富集了较多的有毒痕量元素,如砷,由此所带来的严重环境污染问题已引起了国内外的极大关注。砷在燃烧中挥发后会以气态形式存在或富集于亚微米颗粒,现有的烟气除尘设备如静电除尘器和布袋除尘器难以将其捕获。理论上,通过降低温度可使烟气中的砷凝结,然而这样会导致流动气体失去悬浮力,需要再次加热使气体流动,增加了运行成本。因此,目前大多使用吸附剂通过物理或化学的作用来捕获烟气中的砷,现在脱砷工艺都是用的脱硫的设备进行脱除,例如专利201310403655.9。燃煤电厂在脱砷处理时,根据烟气中砷的含量、喷淋比、吸附剂浓度、喷淋效率调节脱砷液的喷淋量,属于后置反馈调节。这样调节使用的吸附剂浓度和吸附剂喷淋量需有一定程度富余,增加了成本。虽然理论上也可从源头出发根据煤样中砷固化率设定喷淋参数,然而根据目前煤样中砷固化率的测量方法,存在以下问题:整个测量流程涉及的实验步骤多,整个测量流程耗时4~5小时,检测速度慢。由于砷是痕量元素,在煤样中存在量极低,这对于砷的测量造成了很多的不便;在实验测量中误差大,测量结果重复性差。对于燃烧后的煤样砷的测量,通常测试灰样中砷的含量,这需要消耗煤样,实验测量成本高不经济,导致目前没有该应用,只能事后测量烟气中的砷含量后置调节。
煤中砷的挥发特性与很多因素有关,例如煤种、煤质参数(元素分析和工业分析)、煤中砷含量和砷的赋存形态、燃烧温度、矿物质组分、成灰特性等。由于砷的痕量级和煤质差异的复杂性,目前还没有可以精确预测煤种砷挥发特性的快速检测方法。为了准确预测煤中砷的固化率,并且为燃煤电厂脱出砷处理时提供合理的选择条件,本发明公开了一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率计算方法。
发明内容
本发明旨在解决目前没有可以精确预测煤种砷挥发特性的快速检测方法,提供了一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率计算方法,针对煤质差异的煤种预测结果更精确合理。本发明解决的另一个技术问题是提供一种基于煤中砷固化率调节脱砷喷淋液喷淋量的方法,使后置反馈调节变为前置反馈调节。
本发明为此提供了以下技术方案:一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法,包括以下步骤:
步骤1:采集煤种基本数据,包括煤种名称C;煤样中砷的初始含量μ,ug/g;煤样灰熔融点温度ST,℃;空气干燥基下煤种挥发分 Vad,%;空气干燥基下煤种水分Mad,%;空气干燥基下煤种灰分Aad,%;煤样的燃烧温度T,℃。
步骤2:计算干燥无灰基下煤种的挥发分Vdaf, Vdaf=Vad*100/(100-Mad-Aad),根据干燥无灰基下煤种的挥发分Vdaf和煤的分类标准判断煤种类别;
步骤3:根据步骤1采集的煤样的燃烧温度T,求参数角速度ω、参数初相ψ、煤种砷释放指数A,
其中
Figure BDA0002285315360000031
ψ=-0.0014*T2+2.8995*T-1514.423,
Figure BDA0002285315360000032
步骤4:根据步骤1采集的空气干燥基下煤种挥发分Vad,求参数煤质差异修正量G,
Figure BDA0002285315360000034
根据获得的参数煤质差异修正量G、参数角速度ω、参数初相ψ、煤种砷释放指数A、煤样灰熔融点温度ST求参数砷的挥发比Gas,
Figure BDA0002285315360000033
步骤5:根据参数砷的挥发比Gas求参数砷的固化率SAs,SAs=(1-GAs)*100%;
步骤6:得到各煤种对应的煤种类别、砷固化率SAs、砷的初始含量μ的数据信息。
进一步地,所述灰熔点温度ST即煤样软化温度,依据所述煤种的煤灰成分分析数据计算。
基于上述步骤的砷固化率测量方法的调节脱砷喷淋液喷淋量的应用,其步骤如下,根据不同煤种对应的煤样中砷的初始含量μ,砷的固化率SAs,及喷淋的吸附剂浓度S,喷淋比a,喷淋效率y,计算使用该煤种的入炉煤量为A时的吸附剂喷淋量P,
Figure BDA0002285315360000041
有益效果:在预测煤中砷的固化率时,采用本发明提供的方法,只需要根据燃烧温度和灰熔点温度进行计算,所需数据量少,计算过程简单明了,结果精确合理,耗时少,检测成本低。在对煤燃烧烟气中砷的处理时,根据现场实际工况,结合本方法预测得出的煤种砷的固化率结果,可得出烟气中砷的含量,这对于砷处理设备条件,如喷淋塔中喷淋量等的选择提供精准的依据,使原有的后置反馈调节,改为前置反馈调节,降低了吸附剂的用量。
附图说明
图1参数角速度w与煤样燃烧温度T的关系图;
图2参数初相ψ与煤样燃烧温度T的关系图;
图3煤样中砷释放指数A与煤样燃烧温度T的关系图;
图4参数煤质差异修正量G与空气干燥基下煤种挥发分Vad的关系图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细的说明:
实施例:
本发明使用A2、GZ、SJS煤种数据,对该技术方案进行叙述。
第一步:采集用于计算的煤种基本数据。煤种工业分析如表2所示,煤种的灰成分分析和其它计算需要的煤种基本数据分别在表2和表3中列出。
表1煤种工业分析
Figure BDA0002285315360000051
表2煤种灰成分分析
Figure BDA0002285315360000052
本领域技术人员已知利用表2中的数据可计算求得不同煤种的灰熔点温度ST,本说明中不再一一赘述。
表3其他计算需要的煤种基本数据
Figure BDA0002285315360000053
表3中的砷的初始含量及砷固化率实验值/%均采用标准GB/T 3058-2008(Determination of arsenic in caol)检测出。
第二步:计算出干燥无灰基下煤种挥发分Vdaf,Vdaf=Vad*100/(100-Mad-Aad),并按分类标准对煤种分类。结果如表4 所示。
表4煤种的类别数据
Figure BDA0002285315360000061
第三步:根据表3中的煤样的燃烧温度T,求参数角速度ω、参数初相ψ、煤种砷释放指数A,
其中
Figure BDA0002285315360000064
ψ=-0.0014*T2+2.8995*T-1514.423, 式2
Figure BDA0002285315360000063
结果如表5所示。
以上公式中式1是由采集的标准煤样的燃烧温度与参数角速度的数据拟合出的,如图1,参数角速度w与煤样燃烧温度T的关系图;式2是由采集的标准煤样的燃烧温度与参数初相的数据拟合出的,如图2,参数初相ψ与煤样燃烧温度T的关系图;式3是由采集的标准煤样的燃烧温度与煤样中砷释放指数A的数据拟合出的,如图3,煤样中砷释放指数A与煤样燃烧温度T的关系图;
第四步:根据表4中的空气干燥基下煤种挥发分Vad,求参数煤质差异修正量G,
Figure BDA0002285315360000073
式4是由采集的标准煤样的空气干燥基下煤种挥发分Vad与参数煤质差异修正量G的数据拟合出的,如图4,参数煤质差异修正量G 与空气干燥基下煤种挥发分Vad的关系图;
根据获得的参数煤质差异修正量G、参数角速度ω、参数初相ψ、煤种砷释放指数A、煤样灰熔融点温度ST求参数砷的挥发比Gas,
Figure BDA0002285315360000071
结果如表5所示。
第五步:根据参数砷的挥发比Gas求参数砷的固化率SAs,SAs=(1-GAs)*100%。
结果如表5所示。
表5各参数计算值
Figure BDA0002285315360000072
Figure BDA0002285315360000081
根据公式求百分误差率,其中百分误差率等于表5中的计算值与表3中实验值差值的绝对量除以100,结果如表7所示。计算结果显示,本计算方法的预测值与实验值的百分误差率均低于10%,表明计算结果比较吻合实际情况。
表7各煤种预测百分误差率
Figure BDA0002285315360000082
第六步:根据某电厂喷淋塔工况数据,进行处理砷的喷淋量计算。相关数据如表6所示。
表6某电厂喷淋塔工况数据
Figure BDA0002285315360000083
Figure BDA0002285315360000091
根据公式计算修正喷淋量P。
Figure BDA0002285315360000092
根据表3中砷固化率的实验值/%计算实验喷淋量P1如下:
燃烧A2煤种时,实验喷淋量
P1=1.5*300*3.19*(100-44.54)/100/0.92=0.87kg/h.
燃烧GZ煤种时,实验喷淋量
P1=1.5*300*10.22*(100-5.89)/100/0.92=4.70kg/h.
燃烧SJS煤种时,实验喷淋量
P1=1.5*300*4.26*(100-10.24)/100/0.92=1.87kg/h.
而根据表5中砷固化率的预测值/%计算修正喷淋量P2如下:
燃烧A2煤种时,修正喷淋量
P2=1.5*300*3.19*(100-53.71)/100/0.92=0.72kg/h.
燃烧GZ煤种时,修正喷淋量
P2=1.5*300*10.22*(100-2.04)/100/0.92=4.89kg/h.
燃烧SJS煤种时,修正喷淋量
P2=1.5*300*4.26*(100-1.88)/100/0.92=2.04kg/h。

Claims (3)

1.一种基于燃烧温度和灰熔点温度的砷固化率测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:采集煤种基本数据,包括煤种名称C;煤样中砷的初始含量μ,ug/g;煤样灰熔融点温度ST,℃;空气干燥基下煤种挥发分Vad,%;空气干燥基下煤种水分Mad,%;空气干燥基下煤种灰分Aad,%;煤样的燃烧温度T,℃。
步骤2:计算干燥无灰基下煤种的挥发分Vdaf,Vdaf=Vad*100/(100-Mad-Aad),根据干燥无灰基下煤种的挥发分Vdaf和煤的分类标准判断煤种类别;
步骤3:根据步骤1采集的煤样的燃烧温度T,求参数角速度ω、参数初相ψ、煤种砷释放指数A,
其中
Figure FDA0002285315350000011
ψ=-0.0014*T2+2.8995*T-1514.423,
Figure FDA0002285315350000012
步骤4:根据步骤1采集的空气干燥基下煤种挥发分Vad,求参数煤质差异修正量G,
Figure FDA0002285315350000013
根据获得的参数煤质差异修正量G、参数角速度ω、参数初相ψ、煤种砷释放指数A、煤样灰熔融点温度ST求参数砷的挥发比Gas,
Figure FDA0002285315350000021
步骤5:根据参数砷的挥发比Gas求参数砷的固化率SAs,SAs=(1-GAs)*100%;
步骤6:得到各煤种对应的煤种类别、砷固化率SAs、砷的初始含量μ的数据信息。
2.基于权利要求1所述的砷固化率测量方法的调节脱砷喷淋液喷淋量的应用,其特征在于,其步骤如下,根据不同煤种对应的煤样中砷的初始含量μ,砷的固化率SAs,及喷淋的吸附剂浓度S,喷淋比a,喷淋效率y,计算使用该煤种的入炉煤量为A时的吸附剂喷淋量P,
Figure FDA0002285315350000022
3.根据权利要求1所述的砷固化率测量方法,其特征在于:所述灰熔点温度ST即煤样软化温度,依据所述煤种的煤灰成分分析数据计算。
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