原煙氣SO2濃度與燃煤硫分的關(guān)系初探

一般燃煤硫分越高，則原煙氣SO2濃度就會(huì)越高；燃煤發(fā)熱量越高，則原煙氣中SO2濃度越低。不僅在脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在運(yùn)行分析中也會(huì)經(jīng)常需要遇到這類問(wèn)題：原煙氣SO2濃度與入爐煤硫分之間的關(guān)系到底是怎樣？能否找出兩者之間的簡(jiǎn)便經(jīng)驗(yàn)公式？鑒于此對(duì)某廠某臺(tái)鍋爐的原煙氣SO2濃度、燃煤硫分及發(fā)熱量等數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，以期找到答案。

1 常用的煙氣SO2濃度計(jì)算公式

FGD 設(shè)計(jì)時(shí)常采用的公式。我國(guó)脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)常采用公式(1)為Mso2=2×Ks×Bg×(1-ηpre/100)×(1-q4/100)×Sar/100，式中Mso2為脫硫前煙氣SO2排放量，t/h；Ks為煤燃燒過(guò)程中硫轉(zhuǎn)化為SO2的比例，一般取0.9；Bg為鍋爐BMCR 負(fù)荷時(shí)的燃煤量，t/h；ηpre為除塵器的脫硫效率，干式除塵器取0；q4為鍋爐機(jī)械不完全燃燒熱損失，%；Sar為燃煤收到基硫分，%。在實(shí)際運(yùn)行中，燃煤量、煙氣量?jī)身?xiàng)參數(shù)不易測(cè)量準(zhǔn)確，影響了該公式的使用。

煙氣SO2濃度與燃煤硫分之間的公式。美國(guó)常根據(jù)煤的高位發(fā)熱量及硫分來(lái)計(jì)算SO2排放量，經(jīng)單位換算后，該公式(2)為SO2=5.732×S×104/HHV，式中SO2為脫硫前煙氣SO2排放量，mg/Nm3；S為煤的含硫量，%；HHV為煤的高位發(fā)熱量，Mj/kg。此公式是假定煤種的硫100%轉(zhuǎn)化為SO2，實(shí)際上，由于各種原因煤中硫的轉(zhuǎn)化率只有約96%。另外由于鍋爐爐型多樣，此公式能否直接使用、是否需要進(jìn)行修正，需進(jìn)行檢驗(yàn)才能確定。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集前的準(zhǔn)備及說(shuō)明

考慮到煤從采樣到燃燒有約8小時(shí)的時(shí)延，一般電廠每天有3次入爐煤采樣，本文在選擇煙氣SO2濃度與硫分的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)已消除時(shí)滯影響，確保參數(shù)對(duì)應(yīng)正確；為便于分析，選用了1個(gè)月的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)取樣周期以天為單位；因電廠入爐煤采樣以一期兩臺(tái)爐為一個(gè)單元進(jìn)行取樣分析，為避免不必要的誤差，選擇在一期單機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集；選用鍋爐型號(hào)為DG1025/18.2-Ⅱ12，Π型布置、四角切圓燃燒、倉(cāng)儲(chǔ)式鋼球磨制粉系統(tǒng)、固態(tài)機(jī)械排渣，采用三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

見(jiàn)表1原煙氣SO2濃度、燃煤高位發(fā)熱量、硫分匯總表。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從表1可以得出如下信息：利用公式（2），即根據(jù)燃煤高位發(fā)熱量、原煙氣SO2濃度計(jì)算出的燃煤硫分與實(shí)測(cè)值之間存在一定的偏差，兩組硫分?jǐn)?shù)據(jù)的算術(shù)平均值分別為0.416與0.456，標(biāo)準(zhǔn)方差為0.101。

對(duì)公式（2）進(jìn)行修正，得到公式（3）S=HHV×SO2/57320×1.1，式中1.1為修正系數(shù)。利用此公式計(jì)算硫分后與實(shí)測(cè)硫分進(jìn)行比較，兩組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值分別為0.457、0.456，標(biāo)準(zhǔn)方差為0.095。與修正前相比，本公式的均值與測(cè)量值基本相等，標(biāo)準(zhǔn)方差也更小，更接近實(shí)際。

置信區(qū)間。當(dāng)取置信水平為0.95時(shí)，利用公式（3）計(jì)算硫分的置信區(qū)間為即

表1 原煙氣SO2濃度、燃煤高位發(fā)熱量、硫分匯總表

表2 8月份燃煤硫分與實(shí)際測(cè)量值比較

3 利用原煙氣SO2濃度預(yù)估燃煤硫分

因煤的取樣不是連續(xù)的，而原煙氣SO2濃度是連續(xù)測(cè)量的，且準(zhǔn)確度較高，實(shí)際運(yùn)行中煤的發(fā)熱量在短期內(nèi)一般變化不大，這就為利用煙氣SO2濃度預(yù)估燃煤硫分創(chuàng)造了條件。分析表1中原煙氣SO2濃度與燃煤計(jì)算硫分之間的關(guān)系（圖1）。

該回歸直線的確定系數(shù)R2=0.9339,較接近1，說(shuō)明擬合程度良好。為進(jìn)一步驗(yàn)證，利用該回歸直線估算8月份的燃煤硫分并與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較（表2）?？梢钥闯觯诓豢紤]燃煤發(fā)熱量的情況下，直接利用回歸直線方程，通過(guò)原煙氣SO2濃度來(lái)計(jì)算燃煤硫分，與實(shí)際測(cè)量值稍有偏差，月均值偏差為0.06，標(biāo)準(zhǔn)方差為0.123。粗略的講，回歸直線方程式S=0.0004×SO2不失為一種簡(jiǎn)單快捷估算硫分的方法。

圖1 原煙氣SO2與硫分的關(guān)系曲線

4 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)要分析了近一個(gè)月的脫硫相關(guān)數(shù)據(jù)，試圖找出原煙氣SO2濃度與燃煤硫分的關(guān)系。我們認(rèn)為，在鍋爐型式已確定、燃煤發(fā)熱量變化不大的情況下，可以通過(guò)簡(jiǎn)易公式，利用原煙氣SO2濃度估算燃煤硫分，希望這一思路能為電廠脫硫運(yùn)行提供一點(diǎn)參考。