CN113457403B - 一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法 - Google Patents

一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及湿法脱硫塔液气比的计算方法的技术领域，具体涉及一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法，经过对湿法脱硫塔的各项参数进行分析，影响脱硫效率(SO2％)的因素主要有6个参数：L/G、pH、V、(SO2)in、Mg2+、Cl‑；通过量纲分析法，得出脱硫效率与各参数之间存在的计算公式，通过采集分析实际运行参数，得出系数，最终得到湿法脱硫塔液气比的计算的计算公式。本发明的计算方法可以快速获取脱硫工艺设计所需的关键参数—液气比，以便能在脱硫效率和能耗之间找到一个最优的平衡点，即达到设定的脱硫效率、又能使得能耗相对较低。

Description

一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法
技术领域
本发明涉及湿法脱硫塔液气比的计算方法的技术领域，具体涉及一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法。
背景技术
湿法脱硫塔的液气比选择直接影响脱硫浆液循环泵的选型、影响脱硫塔的全塔烟气阻力进而关系到增压风机的选型——即湿法烟气脱硫的能耗高低主要由液气比来决定。
在烟气湿法脱硫领域，由于影响液气比的因素太多，如烟气流速、喷淋浆液的液滴大小、喷淋覆盖率、脱硫浆液的温度、脱硫浆液的PH、脱硫浆液Cl-的浓度、脱硫浆液Mg2+的浓度、氧化风机的供氧量等诸多因素均对液气比的确定造成了较大影响，故液气比是一个非常关键、但是准确获取又较困难的一个参数。故一直以来仍未有一个确切的公式可以直接计算液气比，实际工程应用往往是放大余量——增加循环泵的循环量来保证脱硫效率，但是这种做法往往会造成脱硫能耗较高，也违背了国家节能降耗的政策。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法，以便能在脱硫效率和能耗之间找到一个最优的平衡点，即达到设定的脱硫效率、又能使得能耗相对较低。
本发明实现目的所采用的方案是：一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法，包括以下步骤：
(1)经过对湿法脱硫塔的各项参数进行分析，影响脱硫效率(SO2％)的因素主要有6个参数：①L/G—液气比、②pH—脱硫塔浆液酸碱值、③V—脱硫塔烟气流速、④(SO2)in—脱硫塔SO2入口浓度、⑤Mg2+—脱硫塔浆液Mg离子浓度、⑥Cl-—脱硫塔浆液Cl离子；
(2)通过量纲分析法，得出脱硫效率与各参数之间存在如下的计算公式：
SO2％＝1-exp{a×(L/G)0.92V0.19exp[b×PH+c×Mg2++d×(SO2)in+e×Cl-]}，其中a、b、c、d、e均为待定系数；
(3)通过采集分析实际运行参数，得出a、b、c、d、e系数为：a＝-9.8×10-5，b＝1.0，c＝1.35×10-4，d＝-1.7×10-4，e＝1.45×10-5；
(4)将步骤(3)的各参数代入步骤(2)的公式中，得出如下湿法脱硫塔脱硫效率的计算公式：
SO2％＝1-exp{-9.8×10-5(L/G)0.92V0.19exp[PH+1.35×10-4Mg2+-1.7×10-4(SO2)in+1.45×10-5Cl-]}。
优选地，所述步骤(2)中，公式的具体推导过程为：通过量纲分析法可得出脱硫效率和各参数之间存在如下关系：
S1、将参数①变量，参数②-⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a1×(L/G)0.92}，其中a1为常数；
S2、将参数②变量，参数①、③-⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a2×exp[b1+c1×PH]}，其中a2、b1、c1为常数；
S3、将参数③变量，参数①、②、④-⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a3×V0.19}，其中a3为常数；
S4、将参数④变量，参数①-③、⑤、⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a4×exp[b2+c2×(SO2)in]}，其中a4、b2、c2为常数；
S5、将参数⑤变量，参数①-④、⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a5×exp[b3+c3×Mg2 +]}，其中a5、b3、c3为常数；
S6、将参数⑥变量，参数①-⑤为定量，得出SO2％＝1-exp{a6×exp[b4+c4×Cl-]}，其中a6、b4、c4为常数；
S7、综上，可得出脱硫效率与各参数之间存在如下的计算公式：
SO2％＝1-exp{a×(L/G)0.92V0.19exp[b×PH+c×Mg2++d×(SO2)in+e×Cl-]}，其中a、b、c、d、e均为待定系数，通过采集实际运行项目的数据，最终得出系数值。
优选地，所述步骤(4)中，式中L/G取值70～180gal/Mcf；pH取值5.2～5.9；V取值5.3～9.3ft/s；(SO2)in取值1500-4500ppm；Mg2+取值0-10000ppm；Cl-取值4000-16000ppm；其中1gal/Mcf＝0.134L/m3、1ft/s＝0.305m/s、1ppm＝2.86mg/Nm3。
本发明具有以下优点和有益效果：本发明的计算方法可以快速获取脱硫工艺设计所需的关键参数—液气比，以便能在脱硫效率和能耗之间找到一个最优的平衡点，即达到设定的脱硫效率、又能使得能耗相对较低。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
(1)、经过对湿法脱硫塔的各项参数进行分析，影响脱硫效率(SO2％)的因素主要有6个参数：①L/G—液气比、②PH—脱硫塔浆液酸碱值、③V—脱硫塔烟气流速、④(SO2)in—脱硫塔SO2入口浓度、⑤Mg2+—脱硫塔浆液Mg离子浓度、⑥Cl-—脱硫塔浆液Cl离子。通过实际运行参数进行分析，通过量纲分析法可得出脱硫效率和各参数之间存在如下关系：
S1、将参数①变量，参数②-⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a1×(L/G)0.92}，其中a1为常数；
S2、将参数②变量，参数①、③-⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a2×exp[b1+c1×PH]}，其中a2、b1、c1为常数；
S3、将参数③变量，参数①、②、④-⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a3×V0.19}，其中a3为常数；
S4、将参数④变量，参数①-③、⑤、⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a4×exp[b2+c2×(SO2)in]}，其中a4、b2、c2为常数；
S5、将参数⑤变量，参数①-④、⑥为定量，得出SO2％＝1-exp{a5×exp[b3+c3×Mg2 +]}，其中a5、b3、c3为常数；
S6、将参数⑥变量，参数①-⑤为定量，得出SO2％＝1-exp{a6×exp[b4+c4×Cl-]}，其中a6、b4、c4为常数；
S7、综上，可得出脱硫效率与各参数之间存在如下的计算公式：
SO2％＝1-exp{a×(L/G)0.92V0.19exp[b×PH+c×Mg2++d×(SO2)in+e×Cl-]}，其中a、b、c、d、e均为待定系数，通过采集分析实际运行参数，得出a、b、c、d、e系数为：a＝-9.8×10-5，b＝1.0，c＝1.35×10-4，d＝-1.7×10-4，e＝1.45×10-5；
(4)将步骤(3)的各参数代入步骤(2)的公式中，得出如下湿法脱硫塔脱硫效率的计算公式：
SO2％＝1-exp{-9.8×10-5(L/G)0.92V0.19exp[PH+1.35×10-4Mg2+-1.7×10-4(SO2)in+1.45×10-5Cl-]}。
(2)、根据实际运行项目，采集了如下数据：
V＝7.3；Mg2+＝0；(SO2)in＝500-3000；Cl-＝12000-16000
L/G＝30 L/G＝40 L/G＝50 L/G＝60 L/G＝70
PH＝5.2 SO2％＝38％ SO2％＝45％ SO2％＝53％ SO2％＝58％ SO2％＝64％
PH＝5.5 SO2％＝46％ SO2％＝56％ SO2％＝64％ SO2％＝69％ SO2％＝73％
PH＝5.8 SO2％＝56％ SO2％＝67％ SO2％＝74％ SO2％＝79％ SO2％＝83％
V＝7.3；PH＝5.4-5.6；(SO2)in＝2500-3000；Cl-＝8000-16000
L/G＝30 L/G＝40 L/G＝50 L/G＝60 L/G＝70
Mg2+＝1000 SO2％＝52％ SO2％＝61％ SO2％＝66％ SO2％＝73％ SO2％＝76％
Mg2+＝4000 SO2％＝66％ SO2％＝75％ SO2％＝83％ SO2％＝85％ SO2％＝88％
Mg2+＝9000 SO2％＝88％ SO2％＝92％ SO2％＝94％ SO2％＝96％ SO2％＝97％
V＝7.3；L/G＝51；(SO2)in＝2500-3000；Cl-＝12000-16000
PH＝5.2 PH＝5.4 PH＝5.6 PH＝5.8
Mg2+＝1000 SO2％＝56％ SO2％＝64％ SO2％＝68％ SO2％＝74％
Mg2+＝4000 SO2％＝73％ SO2％＝77％ SO2％＝84％ SO2％＝88％
Mg2+＝9000 SO2％＝92％ SO2％＝93％ SO2％＝93％ SO2％＝94％
PH＝5.7-5.9；Mg2+＝0；(SO2)in＝2000-3000；Cl-＝3500-16000
V＝5.0 V＝6.0 V＝7.0 V＝8.0 V＝9.0
(L/G)×V×1000/60＝15 SO2％＝72％ SO2％＝67％ SO2％＝64％ SO2％＝60％ SO2％＝58％
(L/G)×V×1000/60＝22.5 SO2％＝84％ SO2％＝81％ SO2％＝78％ SO2％＝75％ SO2％＝72％
(L/G)×V×1000/60＝30 SO2％＝91％ SO2％＝88％ SO2％＝87％ SO2％＝85％ SO2％＝83％
通多对以上采集数据的分析，得出a、b、c、d、e系数为：
a＝-9.8×10-5；b＝1.0；c＝1.35×10-4；d＝-1.7×10-4；e＝1.45×10-5，与本公式相符。
其中，以上公式中所含参数需要在一定范围内计算结果较准确：
L/G—液气比(70～180gal/Mcf)，1gal/Mcf＝0.134L/m3
PH—5.2～5.9
V—脱硫塔烟气流速(5.3～9.3ft/s)，1ft/s＝0.305m/s
(SO2)in—脱硫塔SO2入口浓度(1500-4500ppm)，1ppm＝2.86mg/Nm3
Mg2+—脱硫塔浆液Mg离子(0-10000)，ppm
Cl-—脱硫塔浆液Cl离子(4000-16000)，ppm。
实施例2
以某厂2×150t/h燃煤锅炉烟气湿法脱硫项目为例，测算该液气比计算公式的准确性。
该项目为1炉1塔，单炉烟气量为：193965Nm3/h(标态，湿基，实际含氧量)，SO2：3000mg/Nm3(标态，干基，6％O2)，脱硫系统入口烟气温度110～150℃时，脱硫效率不低于98.3％。脱硫剂采用成品石灰石粉，石灰石的粒度≤0.044mm，厂内制浆方式脱硫副产物石膏(CaSO4·2H2O)纯度>90％。装置可利用率>96％。即初始输入参数：SO2％＝98.3％；pH＝5.7；V＝9.84ft/s；(SO2)in＝1048ppm；Mg2+＝1000ppm；Cl-＝10000ppm
将以上数据输入公式：
SO2％＝1-exp{-9.8×10-5(L/G)0.92V0.19exp[PH+1.35×10-4Mg2+-1.7×10-4(SO2)in+1.45×10-5Cl-]}
L/G＝119.37gal/Mcf(即16.00L/m3)，现场实际运行数据16.24L/m3，偏差1.48％，在允许范围内。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）经过对湿法脱硫塔的各项参数进行分析，影响脱硫效率SO2%的因素主要有6个参数：①L/G—液气比、②pH—脱硫塔浆液酸碱值、③V—脱硫塔烟气流速、④(SO2)in—脱硫塔SO2入口浓度、⑤Mg2+—脱硫塔浆液Mg离子浓度、⑥Cl-—脱硫塔浆液Cl离子；
（2）通过量纲分析法，得出脱硫效率与各参数之间存在如下的计算公式：
SO2%=1-exp{a×（L/G）0.92V0.19exp[b×pH+c×Mg2++d×(SO2)in+e×Cl-]}，其中a、b、c、d、e均为待定系数；
（3）通过采集分析实际运行参数，得出a、b、c、d、e系数为：a=-9.8×10-5，b=1.0，c=1.35×10-4，d=-1.7×10-4，e=1.45×10-5；
（4）将步骤（3）的各参数代入步骤（2）的公式中，得出如下湿法脱硫塔脱硫效率的计算公式：
SO2%=1-exp{-9.8×10-5（L/G）0.92V0.19exp[pH+1.35×10-4Mg2+-1.7×10-4(SO2)in +1.45×10-5Cl-]}；
将初始参数SO2%、pH、V、(SO2)in、Mg2+、Cl-输入以上公式，计算得出L/G；
所述步骤（2）中，公式的具体推导过程为：通过量纲分析法可得出脱硫效率和各参数之间存在如下关系：
S1、将参数①变量，参数②-⑥为定量，得出SO2%=1-exp{a1×（L/G）0.92}，其中a1为常数；
S2、将参数②变量，参数①、③-⑥为定量，得出SO2%=1-exp{a2×exp[b1+c1×pH]}，其中a2、b1、c1为常数；
S3、将参数③变量，参数①、②、④-⑥为定量，得出SO2%=1-exp{a3×V0.19}，其中a3为常数；
S4、将参数④变量，参数①-③、⑤、⑥为定量，得出SO2%=1-exp{a4×exp[b2+c2×(SO2)in]}，其中a4、b2、c2为常数；
S5、将参数⑤变量，参数①-④、⑥为定量，得出SO2%=1-exp{a5×exp[b3+c3×Mg2+]}，其中a5、b3、c3为常数；
S6、将参数⑥变量，参数①-⑤为定量，得出SO2%=1-exp{a6×exp[b4+c4×Cl-]}，其中a6、b4、c4为常数；
S7、综上，可得出脱硫效率与各参数之间存在如下的计算公式：
SO2%=1-exp{a×（L/G）0.92V0.19exp[b×pH+c×Mg2++d×(SO2)in+e×Cl-]}，其中a、b、c、d、e均为待定系数，通过采集实际运行项目的数据，最终得出系数值。
2.根据权利要求1所述的石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法，其特征在于：所述步骤（4）中，式中pH取值5.2～5.9；V取值5.3～9.3ft/s；(SO2)in取值1500-4500ppm；Mg2+取值0-10000ppm；Cl-取值4000-16000ppm；其中1gal/Mcf=0.134L/m3、1ft/s=0.305m/s、1ppm=2.86mg/Nm3。
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