石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行探討

【摘 要】環(huán)境問題的突出，讓我國(guó)更加注重對(duì)于脫硫方法的改進(jìn)。目前常用的方法主要是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，這種方法不僅脫硫效率高，并且得到的副產(chǎn)品還可以二次利用，其不足點(diǎn)則是運(yùn)營(yíng)成本較高。本文圍繞著石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化為中心進(jìn)行展開，在剖析了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的具體工藝原理的基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化方法，旨在為實(shí)際的脫硫系統(tǒng)運(yùn)行提供能夠真正降低運(yùn)行成本的措施。

【關(guān)鍵詞】石灰石-石膏濕法；煙氣脫硫系統(tǒng)；優(yōu)化運(yùn)行

0.引言

能源消耗的同時(shí)造成的環(huán)境污染已經(jīng)與我國(guó)目前踐行的環(huán)境友好型社會(huì)、資源節(jié)約型社會(huì)存在一定的矛盾性，在此背景下控制二氧化硫的污染問題就成為了我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。其中采用的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)由于存在較高的經(jīng)濟(jì)成本，從一定程度上制約了該法在火電廠的使用，因此調(diào)整與優(yōu)化石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)是目前最為關(guān)鍵的問題。

1.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的過程其理論基礎(chǔ)是采用了雙膜理論，其中包含了流體輸運(yùn)、熱量傳遞與質(zhì)量傳遞，其中的質(zhì)量傳遞包含了二氧化硫氣體擴(kuò)散、吸收、吸附等過程。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)之所以能夠得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)槠渥鳛槭澜缟献畛墒斓拿摿蚣夹g(shù)之一，鈣硫摩爾較低，而脫硫效率較高，一般能夠達(dá)到95%以上的脫硫率。能夠?qū)Ω摺⒅?、低硫煤?shí)現(xiàn)脫硫，特別是高硫煤。脫硫得到的副產(chǎn)品石膏還能夠成為建筑材料。該方法的缺點(diǎn)則是前期投資費(fèi)用高，后期的運(yùn)行成本也較高，占用面積大，電耗比較高[1]。其使用的脫硫塔塔內(nèi)構(gòu)件容易受到腐蝕，水量的耗費(fèi)也較高，排除的廢棄還需要處理，整體而言就是脫硫成本較高。

2.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的具體優(yōu)化方法

2.1關(guān)于采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行脫硫添加劑的優(yōu)化

在脫硫過程當(dāng)中，主要是采用石灰石或者是石灰石漿液作為吸收劑，吸收劑的效率就成為了脫硫效率的關(guān)鍵。在研究過程中發(fā)現(xiàn)在吸收劑當(dāng)中添加某些成分能夠有效提高脫硫效率[2]。目前關(guān)于添加劑方面的研究，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)手段無(wú)法清晰表達(dá)出多變量與單變量之間的映射關(guān)系，因此借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將Back Propagation Neural Network（BPNN）的理論與方法引入其中，在實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫添加劑的優(yōu)化的基礎(chǔ)上最終實(shí)現(xiàn)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化。

2.2關(guān)于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化

（1）關(guān)于漿液循環(huán)泵，其數(shù)量關(guān)系著脫硫效率與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，在保證漿液循環(huán)泵能夠正常運(yùn)行的前提下，選擇出最佳的漿液循環(huán)泵組合。具體的實(shí)驗(yàn)方案為對(duì)投用的任意三臺(tái)漿液循環(huán)泵的脫硫效率與全部四臺(tái)漿液循環(huán)泵的脫硫效率進(jìn)行測(cè)試，通過DCS獲取脫硫效率的數(shù)據(jù)。從具體的測(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)煙氣與脫硫劑的接觸時(shí)間越長(zhǎng)，其脫硫率越高。在運(yùn)行時(shí)可以通過FGD接收到的煙氣量與二氧化硫濃度的情況增減漿液循環(huán)泵，如此一來(lái)降低脫硫效率的同時(shí)選擇出更加經(jīng)濟(jì)的漿液循環(huán)泵組合方式。當(dāng)煙氣中的二氧化硫濃度不高時(shí)，采用四臺(tái)漿液循環(huán)泵的組合方式中可以不需要啟動(dòng)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，另外在切換過程當(dāng)中要充分注意到石灰石漿液補(bǔ)充管線，能夠保證新鮮吸收劑的補(bǔ)充。

（2）關(guān)于吸收塔漿液密度，由于煙氣與脫硫劑在不斷的反應(yīng)，吸收塔中的漿液密度不斷升高，通過對(duì)吸收塔中漿液的化學(xué)成分進(jìn)行取樣分析，當(dāng)密度大于1085Kg/m3時(shí)，混合漿液中CaCO3與CaSO4·2H2O的濃度逐漸飽和，脫硫效率會(huì)下降；而當(dāng)石膏漿液的密度過低，最終會(huì)導(dǎo)致脫硫劑石灰石的浪費(fèi)。因此需要嚴(yán)格控制石膏漿液的密度在（1075至1085Kg/m3）之間，就能夠?qū)崿F(xiàn)FGD的高效運(yùn)行。其中石膏漿液密度的大小與真空皮帶機(jī)有一定的關(guān)系，因此真空皮帶機(jī)在運(yùn)行之前應(yīng)該將石膏旋流站兩路分配器的運(yùn)行控制方式改為自動(dòng)模式，保證石膏漿液箱液位的穩(wěn)定，同時(shí)注意及時(shí)調(diào)整真空皮帶機(jī)的潤(rùn)滑水、清洗水流量。在真空皮帶機(jī)停運(yùn)時(shí)選擇自動(dòng)沖洗模式。

（3）關(guān)于石膏，考慮到石膏的品質(zhì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行有一定的影響，而影響石膏殘留水分的主要因素有石膏晶體的大小、形狀、石膏旋流站的運(yùn)行壓力、旋流子磨損情況等。在具體的優(yōu)化過程中，能夠控制住石膏的結(jié)晶時(shí)間、穩(wěn)定的PH值以及適當(dāng)?shù)氖酀{液密度，就能夠形成較易分離與脫水的石膏?？紤]到石灰石以及亞硫酸鈣會(huì)影響到石膏的品質(zhì)，當(dāng)石膏中的亞硫酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5%，檢查氧化風(fēng)機(jī)的出力以及氧化風(fēng)管有無(wú)泄漏點(diǎn)。當(dāng)石灰石含量過高，則需要調(diào)整PH值。為了能夠讓CaSO4·2H2O中的CaSO4從溶液中析出，這時(shí)需要將石膏的結(jié)晶溫度控制在40-60℃之間，這樣才能夠保證生成合格的石膏顆粒，保證脫硫效率。

2.3關(guān)于DMOS系統(tǒng)在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫優(yōu)化的運(yùn)用

借助脫硫運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)（DMOS）軟件，從運(yùn)行數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)挖掘這個(gè)過程當(dāng)中進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在滿足了脫硫效率的基礎(chǔ)上提高了經(jīng)濟(jì)效益。

（1）在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面，首先對(duì)系統(tǒng)當(dāng)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體方法有清除壞值、修補(bǔ)殘缺數(shù)值、數(shù)據(jù)的平滑濾波、自定義處理選項(xiàng)中有歷史時(shí)刻選取與穩(wěn)定工況兩種選擇。這些數(shù)據(jù)預(yù)處理方法都需要遵循選擇歷史時(shí)刻→選擇穩(wěn)定工況→清除壞值→修補(bǔ)殘缺數(shù)據(jù)→平滑濾波這樣一個(gè)過程。

（2）關(guān)于生成模糊屬性集，主要是采用FCM模糊聚類算法[3]。關(guān)于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，從理論上影響脫硫效率的因素有吸收塔漿液PH值、吸收塔液位、除霧器壓、脫硫石灰石供漿流量、吸收塔密度以及單位質(zhì)量二氧化硫成本，在具體的實(shí)現(xiàn)過程中采用了索引檢索技術(shù)，最終得到在達(dá)到了脫硫效率的基礎(chǔ)上，其脫硫成本最低優(yōu)化的目標(biāo)值除霧器壓差在聚類中的取值區(qū)間為低這一類別，脫硫石灰石供漿流量的取值為中，吸收塔密度的取值區(qū)間為低。通過優(yōu)化目標(biāo)值可以發(fā)現(xiàn)脫除單位質(zhì)量的二氧化硫其成本最低的條件下可以充分挖掘得到滿足脫硫效率，一般PH值保持在5.2左右比較合理。

其中保證脫硫效率不降低的情況下，節(jié)省了一部分的石灰石消耗，能有效防止石灰石的消耗，還降低了電耗。一般情況下在滿足了石膏條件的前提下適當(dāng)?shù)慕档鸵欢ǖ奈账{液密度，就能夠有效解決管道、設(shè)備的磨損問題，還能夠減輕漿液循環(huán)泵與石膏排除泵的工作負(fù)荷，降低電耗。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，考慮到影響脫硫效率的因素包含吸收塔漿液PH、液氣比、入口煙氣二氧化硫濃度、氧氣濃度等，只有從這些方面入手逐漸實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，才能夠達(dá)到整個(gè)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的整體優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】

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