一种多元非线性石灰石-石膏湿法脱硫效率预测方法

摘要

本发明公开了一种多元非线性石灰石-石膏湿法脱硫效率预测方法，通过石灰石-石膏湿法脱硫系统浆液PH值、钙硫比、液气比等运行关键指标，运用多元非线性数学方法预测脱硫系统效率，对实际测量脱硫效率进行校核，以保证脱硫效率指标的准确性。

主权项

一种多元非线性石灰石‑石膏湿法脱硫效率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1）计算发电机组入炉煤量B，如果发电机组有给煤量测点，则按式（1）进行计算，然后转入步骤2），否则转入步骤3），$B=\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{gm}}}{\Sigma }}{B}^i---\left(1\right)$其中：Bⁱ为第i个发电机组给煤量值（t/h），n_gm为发电机组给煤量测点个数；2）计算发电机组SCR反应器入口烟气含氧量O_2,SCR,in，如果发电机组有给煤量测点，则按式（2）进行计算，然后转入步骤3），$O_{2,\mathrm{SCR},\mathrm{in}}=\frac{1}{n}\times \underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{O}_{2,\mathrm{SCR},\mathrm{in}}^i---\left(2\right)$其中：为第i个SCR反应器入口烟气含氧量（%）；n为SCR反应器个数；3）计算SCR系统反应器入口标态干烟气量Q_gas,SCR,in,N，如果发电机组有给煤量测点，则根据式（3）计算SCR系统反应器入口标态干烟气量，否则，根据式（4）计算SCR系统反应器入口标态干烟气量，Q_gas,SCR,in,N＝B×1000×(0.099+O_2,SCR,in/(21‑O_2,SCR,in)×0.101)×C_ar    （3）其中：C_ar为入炉煤固定碳含量，为固定常数；Q_gas,SCR,in,N＝coef×P_el×10^‑1×10⁴＝coef×P_el×10³    （4）其中：P_el为发电机组负荷（MW）；coef为发电机组负荷‑标态干烟气量折算系数；4）计算单个SCR反应器入口标态干烟气量和出口标态干烟气量，计算公式如下：$Q_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{in},N}^i=\frac{1}{n}\times Q_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{in},N}---\left(5\right)$其中：为第i个SCR反应器入口标态干烟气量（Nm³/h）；$Q_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{out},N}^i=Q_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{in},N}^i+Q_{{\mathrm{NH}}_3,\mathrm{SCR},\mathrm{in}}^i+Q_{\mathrm{air},\mathrm{SCR},\mathrm{in}}^i---\left(6\right)$其中：为第i个SCR反应器出口标态干烟气量（Nm³/h），为第i个SCR反应器入口标态稀释空气量（Nm³/h），为现场直接测量值，（Nm³/h）为单个SCR反应器入口喷氨流量，（Nm³/h）为单个SCR反应器入口稀释空气流量，其中，如果测点测量的为质量流量，则需要根据式（6‑1）将其转换为体积流量：$Q_{{\mathrm{NH}}_3,\mathrm{SCR},\mathrm{in}}^i=\frac{Q_{{\mathrm{NH}}_3,\mathrm{SCR},\mathrm{in},m}^i}{0.771}---(6-1)$式中，为单个SCR反应器入口喷氨质量流量（kg/h）；如果没有测点，则根据式（6‑2）计算：$Q_{\mathrm{air},\mathrm{SCR},\mathrm{in}}^i=\frac{1}{n}\times Q_{\mathrm{air},\mathrm{XSFJ},\mathrm{out}}=\frac{1}{n}\times \underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{XSFJ}}}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{air},\mathrm{XSFJ},\mathrm{out}}^i---(6-2)$式中，Q_air,XSFJ,out为稀释风机出口空气流量（Nm³/h）；为第i台稀释风机出口空气流量（Nm³/h），n_XSFJ为稀释风机台数；5）计算SCR反应器出口至FGD入口之间漏入的空气量，SCR反应器出口和FGD入口处都有烟气氧量测点，根据这两处的烟气氧量计算SCR反应器出口至FGD入口之间漏入的空气量Q_{air,SCR‑FGD}，计算公式如下：$\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{air},\mathrm{SCR}-\mathrm{FGD}}\\ =\frac{C_{O_2,\mathrm{FGD},\mathrm{in}}\times \underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{out},N}^i-\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(Q_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{out},N}^i\times C_{O_2,\mathrm{SCR},\mathrm{out}}^i)}{21-C_{O_2,\mathrm{FGD},\mathrm{in}}}\end{array}---\left(7\right)$其中，为FGD入口烟气含氧量（%），为第i个SCR反应器出口烟气含氧量（%）；6）根据式（8）计算FGD入口标态干烟气量Q_gas,FGD,in,N$Q_{\mathrm{gas},\mathrm{FGD},\mathrm{in},N}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{gas},\mathrm{SCR},\mathrm{out},N}^i+Q_{\mathrm{air},\mathrm{SCR}-\mathrm{FGD}}---\left(8\right)$7）如果FGD入口SO₂浓度测量为体积浓度，则需按式（9）转换成质量浓度如果测量为质量浓度，则无需计算，$C_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{FGD},\mathrm{in}}=\frac{64}{22.4}\times C_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{FGD},\mathrm{in},\mathrm{ppm}}---\left(9\right)$其中，为FGD入口SO₂的体积浓度（ppm）；取排口烟气浓度代替FGD出口SO₂浓度，$C_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{FGD},\mathrm{out}}=C_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{outlet}}---\left(10\right)$其中，为排口烟气SO₂质量浓度（mg/Nm³），如果现场测量为体积浓度，则需按式（9）将其转换成质量浓度；8）根据式（11）计算SO₂脱除量$m_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{reduced}}=Q_{\mathrm{gas},\mathrm{FGD},\mathrm{in},N}\times (C_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{FGD},\mathrm{in}}-C_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{FGD},\mathrm{out}})\times {10}^{-6}---\left(11\right);$9）根据式（12）计算石灰石浆液中石灰石质量浓度C_lime$C_{\mathrm{lime}}=\frac{{\rho }_{\mathrm{lime}}({\rho }_{\mathrm{slurry}}-{10}^3)}{{\rho }_{\mathrm{slurry}}({\rho }_{\mathrm{lime}}-{10}^3)}---\left(12\right)$其中：ρ_lime为石灰石密度（kg/m³），ρ_slurry为石灰石浆液密度（kg/m³）；10）根据式（13）计算石灰石消耗量$m_{{\mathrm{CaCO}}_3}=Q_{\mathrm{slurry}}\times {\rho }_{\mathrm{slurry}}\times C_{\mathrm{lime}}---\left(13\right)$其中，Q_slurry为石灰石浆液量（m³/h）；11）根据式（14）计算钙硫摩尔比Ca/S，$\mathrm{Ca}/S=\frac{n_{{\mathrm{CaCO}}_3}}{n_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{reduced}}}=\frac{m_{{\mathrm{CaCO}}_3}/M_{{\mathrm{CaCO}}_3}}{m_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{reduced}}/M_{{\mathrm{SO}}_2}}---\left(14\right)$其中：为投入脱硫系统中石灰石的摩尔数，为脱除的SO₂的摩尔数，为CaCO₃摩尔质量，为SO₂摩尔质量；12）计算石灰石浆液循环泵总流量，如果没有单台石灰石浆液循环泵石灰石浆液流量测点，则按照式（15）计算单台石灰石浆液循环泵石灰石浆液流量然后再计算石灰石浆液循环泵的总流量Q_cycle如式（16）所示；如果有单台石灰石浆液循环泵石灰石浆液流量测点，则直接根据式（16）计算石灰石浆液循环泵的总流量Q_cycle，$Q_{\mathrm{cycle}}^i=Q_{\mathrm{cycle},\mathrm{design}}^i\times H_{\mathrm{cycle}}^i---\left(15\right)$其中：为第i台石灰石浆液循环泵石灰石浆液流量的设计值（m³/h），为该石灰石浆液循环泵的运行小时；石灰石浆液循环泵的总流量Q_cycle为：$Q_{\mathrm{cycle}}=\underset{i=1}{\overset{n_{\mathrm{cycle}}}{\Sigma }}{Q}_{\mathrm{cycle}}^i---\left(16\right)$式中：n_cycle为投运的石灰石浆液循环泵台数；13）根据式（17）计算液气比L/G，$L/G=\frac{Q_{\mathrm{cycle}}\times 1000}{Q_{\mathrm{gas},\mathrm{FGD},\mathrm{in},N}}---\left(17\right);$14）计算浆液PH值pH如果浆液PH值有多个测点，则取平均值；15）根据式（18）对脱硫效率进行预测，得到预测脱硫效率（%），${\eta }_{{\mathrm{SO}}_2,\mathrm{predict}}=1-\exp (-K\times {\left(\mathrm{pH}\right)}^{{\alpha }_1}\times {(\mathrm{Ca}/S)}^{{\alpha }_2}\times {(L/G)}^{{\alpha }_3})---\left(18\right)$其中：K为传质系数，pH为浆液PH值，α₁为浆液PH值对传质单元数NTU的影响指数，α₂为钙硫摩尔比对传质单元数NTU的影响指数，α₃为液气比对传质单元数NTU的影响指数。