SDA半干法脱硫系统的喷浆量控制方法与流程

sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法
技术领域
1.本发明涉及一种sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，用于喷浆量计算控制，属于半干法脱硫系统技术领域。


背景技术：

2.目前，烧结工序烟气产生的so2排放量位居全国工业so2总排放量的第二位，约占11％，排放量约为150万-180万吨/年，仅次于煤炭发电。为了达到国家对钢铁烧结、球团工业大气污染超低排放标准的要求，必须对烧结烟气进行脱硫处理，而所有脱硫处理技术中，sda半干法脱硫技术是世界上目前最为成熟的半干法烟气脱硫技术之一。
3.sda半干法脱硫技术利用喷雾干燥的原理，一般以石灰为脱硫剂，消化好的熟石灰浆在吸收塔顶部经高速旋转的雾化器雾化成直径小于100μm并具有大表面积的雾粒，烟气通过气体分布器导入吸收室内，两者接触混合后发生剧烈热交换和脱硫反应，烟气中的酸性成分被碱液吸收，并迅速将水分蒸发，浆滴被加热干燥成粉末，飞灰和反应产物的部分干燥物落入吸收室底排出，细小颗粒随处理后的烟气进入除尘器被收集，处理后的洁净烟气通过烟囱排放。
4.sda脱硫系统主要是通过喷入碱性浆液与烟气中的so2反应生成脱硫灰外排，从而实现so2的超低排放，因此喷浆量对so2的脱除至关重要。而目前喷浆量的控制没有明确的理论依据，岗位工主要依靠出口的so2浓度来反馈手动调节前端的喷浆量，这种控制方式通过后端数据来调整前端从理论上来说不合理，无法及时应对入口烟气中so2的波动，很容易导致喷浆量过大或过小，从而影响脱硫效果，降低系统运行的稳定性，增加系统能耗。
5.操作人员根据自身经验手动调节喷浆量的大小，具体为操作人员凭经验手动多次修改喷浆量目标值，直到脱硫效果达到要求为止，可靠性较差，系统很难获取到最佳喷浆量。即喷浆量过小，则无法达到要求的脱硫效果；但喷浆量过大，浆液来不及蒸发干燥，容易造成吸收室内壁粘灰严重，在管道内结块堵塞管道，导致排灰不畅等问题。因此，我们需要对系统喷浆量进行合理控制。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，能够使喷浆量达到较为理想的值，从而使脱硫效果符合要求(钢铁烧结、球团工业大气污染超低排放标准)，同时又能节省企业运营成本。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
8.获得入口烟气中so2浓度、入口烟气流量、入口烟气温度以及出口烟气中so2浓度、出口烟气流量、出口烟气温度、浆液固含量、石灰活性系数；
9.依据所述入口烟气so2浓度、入口烟气流量以及出口烟气中so2浓度、出口烟气流量、浆液固含量、修正系数，按照预设第一计算模型，计算理论喷浆量；
10.依据所述入口烟气so2浓度、入口烟气流量以及出口烟气中so2浓度、出口烟气流
量、浆液固含量、入口烟气温度、理论喷浆量、修正系数，按照预计第二计算模型，计算理论出口烟气温度；
11.依据所述出口烟气温度、按照预计第三计算模型，计算理论最大喷浆量。
12.由第一公式，计算烟气中so2单位小时脱除量；其中，所述第一公式为：
13.tso2＝so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
14.由第二公式计算理论单位时间喷浆量，其中，发生so2吸收反应：so2+cao＝caso3，摩尔比n
so2
:n
cao
＝1:1，所述第二公式为：
15.m＝tso2/64*56/s/k
16.根据所示第一、第二公式，按照第一计算模型，计算理论喷浆量，其中所述第一计算模型为：
17.m＝(so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
)/64*56/s/k
18.其中，so
2in
表示入口so2体积浓度，v
in
表示入口烟气单位小时流量，so
2out
表示出口so2体积浓度，v
out
表示出口烟气单位小时流量；k表示石灰活性系数，s表示固含量。
19.由第三公式计算入口烟气热量，其中，所述第三公式为：
20.入口烟气热量q
in
＝c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
；
21.由第四公式计算出口烟气热量，其中，所述第四公式为：
22.出口烟气热量q
out
＝c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
；
23.由第五公式计算浆液吸收热量，其中，所述第五公式为：
24.浆液吸收热量qm＝s*cm*m*(t
out-tm)+(1-s)*m*(c
h2o
(t
out-tm)+q
h2o
)+δh*tso2/64
25.根据所示第三、第四、第五公式，按照第二计算模型，计算理论出口烟气温度，其中所述第二计算模型为：
26.t
out
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
+s*cm*m*tm+(1-s)*m*(c
h2o
*t
m-q
h2o
)-(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(c
gas
*ρ
gas
*v
out
+s*cm*m+(1-s)*m*c
h2o
)
27.其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；cm表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；m表示理论喷浆量；tm表示浆液进口温度；q
h2o
表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量。
28.依据所述第二计算模型，计算所述理论出口烟气温度，判断所述理论出口温度是否大于100℃，如果所述理论出口烟气温度大于等于100℃，则直接按计算出的所述理论喷浆量打开阀门进行喷浆；如果理论出口烟气温度小于100℃，则依据第三计算模型，算出所述理论最大喷浆量进行喷浆。
29.根据所示第三、第四、第五公式，按照第三计算模型，依据烟气出口温度不能低于100℃，计算理论最大喷浆量，其中所述第三计算模型为：
30.m
max
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in-c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
)+(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(s*cm*(t
out-tm)+(1-s)*(c
h2o
(t
out-tm)+q
h2o
)
31.其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；cm表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；tm表示浆液进口温度；q表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量；t
out
表示理论出口烟气温度，一般为定值100℃。
32.本发明关键点在于通过获取系统的入口烟气中so2浓度、入口烟气流量、入口烟气温度以及出口烟气中so2浓度、出口烟气流量、出口烟气温度、浆液固含量、修正系数等参数，在出口烟气温度这一限制性环节下，根据理论模型计算出最佳喷浆量来指导现场喷浆量的调节。
33.优选的，依据所述第一计算模型，计算所述理论喷浆量，所述入口烟气中so2浓度通过so2浓度计测量得到，所述出口烟气中so2浓度根据国家烧结烟气超低排放标准，设定为35mg/m3，所述进出口烟气流量通过流量计测得；所述石灰活性系数范围在0-1.0之间，所述浆液固含量在10～50％之间。
34.优选的，如果进行所述理论最大喷浆量进行喷浆，应同时向烟道中喷入碱性物质，包括氨水、片碱、小苏打等，降低烟气中so2含量。
35.本发明的优点在于：
36.通过理论烟气出口温度的计算，防止喷浆量过大，导致出口温度过低，水蒸气冷凝，加剧后续管道粘灰严重，在管道内结块堵塞管道，产生排灰不畅等问题。
37.通过理论喷浆量的计算，提高了现场操作人员手动调整喷浆量的准确性，合理控制喷浆量大小，保证了设备的最佳运行状态。
38.通过理论最大喷浆量的计算，为系统在so2超低排放控制不住的条件下加入碱性物质(如氨水、小苏打等)的时机提供了理论依据。
39.sda半干法系统喷浆量控制模型的建立，能够使喷浆量达到较为理想的值，从而使脱硫效果符合要求(钢铁烧结、球团工业大气污染超低排放标准)，同时又能节省企业运营成本。
附图说明
40.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
41.图1为本发明sda脱硫系统的喷浆量控制方法的流程图。
具体实施方式
42.请参阅附图1，图1为本发明实施例提供的sda脱硫系统的喷浆量控制方法的流程图。本发明sda脱硫系统的喷浆量控制方法，可应用于控制器，所述控制器为plc(programmable logic controller，可编辑逻辑控制器)，以下实施例以plc为例进行具体说明。
43.实施例1
44.步骤s101，输入
45.入口烟气中so2浓度：600mg/m346.入口烟气流量：120万m3/h
47.出口烟气中so2浓度：35mg/m348.出口烟气流量：125万m3/h
49.浆液固含量：18％
50.石灰活性系数：0.1
51.步骤s102，计算公式：第一计算模型
52.由第一公式，计算烟气中so2单位小时脱除量；其中，所述第一公式为
53.tso2＝so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
54.由第二公式计算理论单位时间喷浆量，其中，发生so2吸收反应：so2+cao＝caso3，摩尔比n
so2
:n
cao
＝1:1，所述第二公式为：
55.m＝tso2/64*56/s/k
56.根据所示第一、第二公式，按照第一计算模型，计算理论出口烟气温度，其中所述第一计算模型为：
57.m＝(so
2in
*v
in-so
2out
*v
out)
/64*56/s/k
58.其中，so
2in
表示入口so2体积浓度，v
in
表示入口烟气单位小时流量，so
2out
表示出口so2体积浓度，v
out
表示出口烟气单位小时流量；k表示石灰活度系数，s表示固含量。
59.步骤s103，输出：经第一计算模型计算，得到理论喷浆量为32.87t/h。
60.步骤s104，输入
61.烟气温度140℃
62.理论喷浆量32.87t/h
63.步骤s105，计算公式：第二计算模型
64.由第三公式计算入口烟气热量，其中，所述第三公式为：
65.入口烟气热量q
in
＝c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
；
66.由第四公式计算出口烟气热量，其中，所述第四公式为：
67.出口烟气热量q
out
＝c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
；
68.由第五公式计算浆液吸收热量，其中，所述第五公式为：
69.浆液吸收热量qm＝s*cm*m*(t
out-tm)+(1-s)*m*(c
h2o
(t
out-tm)+q
h2o
)+δh*tso2/64；
70.根据所示第三、第四、第五公式，按照第二计算模型，计算理论出口烟气温度，其中所述第二计算模型为：
71.t
out
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
+s*cm*m*tm+(1-s)*m*(c
h2o
*t
m-q
h2o
)-(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(c
gas
*ρ
gas
*v
out
+s*cm*m+(1-s)*m*c
h2o
)
72.其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；cm表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；m表示理论喷浆量；tm表示浆液进口温度；q
h2o
表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量。
73.步骤s106，输出：经第二计算模型计算，得到理论烟气出口温度为102.7℃。
74.步骤s107，判断：理论出口烟气温度大于100℃。
75.步骤s108，输出：目标喷浆量＝理论喷浆量＝32.87t/h。
76.实施例2
77.步骤s201，输入
78.入口烟气中so2浓度：800mg/m379.入口烟气流量：120万m3/h
80.出口烟气中so2浓度：35mg/m381.出口烟气流量：125万m3/h
82.浆液固含量：18％
83.石灰活度系数：0.12
84.步骤s202，计算公式：第一计算模型
85.由第一公式，计算烟气中so2单位小时脱除量；其中，所述第一公式为：
86.tso2＝so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
87.由第二公式计算理论单位时间喷浆量，其中，发生so2吸收反应：so2+cao＝caso3，摩尔比n
so2
:n
cao
＝1:1，所述第二公式为：
88.m＝tso2/64*56/s/k
89.根据所示第一、第二公式，按照第一计算模型，计算理论出口烟气温度，其中所述第一计算模型为：
90.m＝(so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
)/64*56/s/k
91.其中，so
2in
表示入口so2体积浓度，v
in
表示入口烟气单位小时流量，so
2out
表示出口so2体积浓度，v
out
表示出口烟气单位小时流量；k表示石灰活度系数，s表示固含量。
92.步骤s203，输出：经第一计算模型计算，得到理论喷浆量为37.27t/h。
93.步骤s204，输入
94.烟气温度140℃
95.理论喷浆量37.27t/h
96.步骤s205，计算公式：第二计算模型
97.由第三公式计算入口烟气热量，其中，所述第三公式为：
98.入口烟气热量q
in
＝c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
；
99.由第四公式计算出口烟气热量，其中，所述第四公式为：
100.出口烟气热量q
out
＝c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
；
101.由第五公式计算浆液吸收热量，其中，所述第五公式为：
102.浆液吸收热量qm＝s*cm*m*(t
out-tm)+(1-s)*m*(c
h2o
(t
out-tm)+q
h2o
)+δh*tso2/64；
103.根据所示第三、第四、第五公式，按照第二计算模型，计算理论出口烟气温度，其中所述第二计算模型为：
104.t
out
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
+s*cm*m*tm+(1-s)*m*(c
h2o
*t
m-q
h2o
)-(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(c
gas
*ρ
gas
*v
out
+s*cm*m+(1-s)*m*c
h2o
)
105.其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；cm表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；m表示理论喷浆量；tm表示浆液进口温度；q表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量；k表示石灰活度系数。
106.步骤s206，输出：经第二计算模型计算，得到理论烟气出口温度为98.70℃。
107.步骤s207，判断：理论出口烟气温度小于100℃。
108.步骤s208，输入：理论出口烟气温度＝100℃。
109.步骤s209，计算公式：第三计算模型
110.由第三计算模型计算入口烟气热量，其中，所述第三公式为：
111.m
max
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in-c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
)+(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/
so
2out
*v
out
/64))/(c
gas
*ρ
gas
*v
out
+s*cm*m+(1-s)*m*c
h2o
)
141.其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；cm表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；m表示理论喷浆量；tm表示浆液进口温度；q表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量。
142.步骤s306，输出：经第二计算模型计算，得到理论烟气出口温度为95.61℃。
143.步骤s307，判断：理论出口烟气温度小于100℃。
144.步骤s308，输入：理论出口烟气温度＝100℃。
145.步骤s309，计算公式：第三计算模型
146.由第三计算模型计算入口烟气热量，其中，所述第三公式为：
147.m
max
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in-c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
)+(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(s*cm*(t
out-tm)+(1-s)*(c
h2o
(t
out-tm)+q
h2o
)
148.其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；cm表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；tm表示浆液进口温度；q表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量；t
out
表示理论出口烟气温度，一般为定值100℃。
149.步骤s210，输出：经第三计算模型计算，得到目标喷浆量＝理论最大喷浆量为34.62t/h，同时向烟道中喷入碱性物质。
150.上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤s1：获得入口烟气中so2浓度、入口烟气流量、入口烟气温度以及出口烟气中so2浓度、出口烟气流量、出口烟气温度、浆液固含量、石灰活性系数；步骤s2：由第一公式，计算烟气中so2单位小时脱除量；其中，所述第一公式为：tso2＝so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
步骤s3：由第二公式计算理论单位时间喷浆量，其中，发生so2吸收反应：so2+cao＝caso3，摩尔比n
so2
:n
cao
＝1:1，所述第二公式为：m＝tso2/64*56/s/k步骤s4：根据所示第一、第二公式，按照第一计算模型，计算理论喷浆量，其中所述第一计算模型为：m＝(so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
)/64*56/s/k其中，so
2in
表示入口so2体积浓度，v
in
表示入口烟气单位小时流量，so
2out
表示出口so2体积浓度，v
out
表示出口烟气单位小时流量；k表示石灰活性系数，s表示固含量，m表示理论喷浆量；步骤s5：由第三公式计算入口烟气热量，其中，所述第三公式为：入口烟气热量q
in
＝c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
；步骤s6：由第四公式计算出口烟气热量，其中，所述第四公式为：出口烟气热量q
out
＝c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
；步骤s7：由第五公式计算浆液吸收热量，其中，所述第五公式为：浆液吸收热量q
m
＝s*c
m
*m*(t
out-t
m
)+(1-s)*m*(c
h2o
(t
out-t
m
)+q
h2o
)+δh*tso2/64步骤s8：根据第三公式、第四公式、第五公式，按照第二计算模型，计算理论出口烟气温度，其中所述第二计算模型为：t
out
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in
+s*c
m
*m*t
m
+(1-s)*m*(c
h2o
*t
m-q
h2o
)-(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(c
gas
*ρ
gas
*v
out
+s*c
m
*m+(1-s)*m*c
h2o
)其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；c
m
表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；m表示理论喷浆量；t
m
表示浆液进口温度；q
h2o
表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量，t
out
表示理论出口烟气温度；步骤s9：判断理论出口烟气温度是否大于100℃；步骤s91：如果理论出口烟气温度大于等于100℃，则直接按计算出的所述理论喷浆量打开阀门进行喷浆；步骤s92：如果理论出口烟气温度小于100℃，则依据第三计算模型，算出所述理论最大喷浆量m
max
进行喷浆，其中所述第三计算模型为：m
max
＝((c
gas
*ρ
gas
*v
in
*t
in-c
gas
*ρ
gas
*v
out
*t
out
)+(δh*so
2in
*v
in-so
2out
*v
out
/64))/(s*c
m
*(t
out-t
m
)+(1-s)*(c
h2o
(t
out-t
m
)+q
h2o
)其中，t
in
表示入口烟气温度；c
gas
表示烟气比热容；ρ
gas
表示烟气密度；v
in
表示烟气入口烟气流量；v
out
表示出口烟气流量；c
m
表示石灰比热容；c
h2o
表示水比热容；t
m
表示浆液进口温度；q表示吨水水的汽化比潜热；δh表示so2和cao发生反应的摩尔反应热；tso2表示so2的单位小时脱除量；s表示固含量。
2.根据权利要求1所述的sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，其特征在于：依据所述第一计算模型，计算理论喷浆量，所述入口烟气中so2浓度通过so2浓度计测量得到，所述出口烟气中so2浓度根据国家烧结烟气超低排放标准，设定为35mg/m3，所述进口烟气流量、出口烟气流量通过流量计测得；所述石灰活性系数范围在0-1.0之间，所述浆液固含量在10～50％之间。3.根据权利要求1所述的sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，其特征在于：当按照所述理论最大喷浆量进行喷浆时，同时向烟道中喷入碱性物质。4.根据权利要求3所述的sda半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，其特征在于：所述碱性物质包括氨水、片碱、小苏打。

技术总结
本发明公开了SDA半干法脱硫系统的喷浆量控制方法，该方法通过获取系统的入口烟气中SO2浓度、入口烟气流量、入口烟气温度以及出口烟气中SO2浓度、出口烟气流量、出口烟气温度、浆液固含量、修正系数等参数，在出口烟气温度这一限制性环节下，根据理论模型计算出最佳喷浆量来指导现场喷浆量的调节，能够使喷浆量达到较为理想的值，从而使脱硫效果符合要求(钢铁烧结、球团工业大气污染超低排放标准)，同时又能节省企业运营成本。又能节省企业运营成本。又能节省企业运营成本。


技术研发人员：苏航 毛瑞 邵久刚 李涛
受保护的技术使用者：张家港宏昌钢板有限公司 江苏沙钢集团有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/7/27