濕法煙氣脫硫過程建模與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)電力方面的需求日益增長。目前，新能源電廠的普及率較低，火力發(fā)電廠在發(fā)電市場(chǎng)仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。發(fā)電負(fù)荷的增加將導(dǎo)致電廠所排放的煙氣量急劇增加。而煙氣中所含的SO2容易形成酸雨，加快建筑物的腐蝕，酸化土壤，影響植被生長，空氣中的SO2也將導(dǎo)致慢性呼吸道疾病的突發(fā)，降低人體免疫力，直接影響人類健康。為解決負(fù)荷需求不斷增長與大氣環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，多數(shù)發(fā)電廠配備了脫硫系統(tǒng)，對(duì)電廠所排放的煙氣進(jìn)行脫硫處理。因此，如何使電廠脫

2、硫系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行已成為能源及環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文為解決濕法煙氣脫硫的兩大問題提供思路及理論指導(dǎo)，問題一為對(duì)復(fù)雜脫硫系統(tǒng)進(jìn)行建模及理論分析，問題二為協(xié)調(diào)改善脫硫效率與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)在環(huán)保達(dá)標(biāo)等條件下的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)運(yùn)行。
　　本文以典型石灰石濕法煙氣脫硫?yàn)檠芯繉?duì)象，基于其脫硫工藝與脫硫原理展開討論與分析，其研究內(nèi)容可以大致分為以下幾個(gè)部分:
　　1.介紹石灰石濕法脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，

3、闡述該種脫硫技術(shù)的脫硫工藝與脫硫原理，并對(duì)組成脫硫系統(tǒng)的五個(gè)主要子系統(tǒng)，煙氣換熱器系統(tǒng)、二氧化硫吸收系統(tǒng)、石灰石制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的介紹與說明，為后續(xù)的理論分析提供研究基礎(chǔ)。
　　2.針對(duì)石灰石濕法煙氣脫硫中影響脫硫效率的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)展開討論，分析單因素變化條件下脫硫率隨鈣硫比、液氣比、pH值、入口煙氣SO2濃度對(duì)脫硫率的影響?；陧憫?yīng)曲面法設(shè)計(jì)多因素影響試驗(yàn)，利用Box-Behnken Designs中

4、心組合設(shè)計(jì)模型得到脫硫效率影響因素與脫硫率響應(yīng)值之間的脫硫效率模型。研究運(yùn)行系統(tǒng)參數(shù)間的交互作用對(duì)脫硫效率的影響，并進(jìn)行各影響因素的方差分析。結(jié)果表明液氣比對(duì)脫硫率的影響最大，其與鈣硫比的交互作用對(duì)脫硫率也有較大的影響。
　　3.基于所得的脫硫效率模型，考慮系統(tǒng)運(yùn)行能耗、物耗及收益等建立脫硫系統(tǒng)的脫硫經(jīng)濟(jì)模型，采用時(shí)變權(quán)重粒子群優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行求解該多約束條件下的極值問題，結(jié)果表明該模型能在滿足脫硫率達(dá)到環(huán)境要求及設(shè)備可持續(xù)運(yùn)行

5、的情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行成本最低，按照所得到的最佳可調(diào)參數(shù)的優(yōu)化組合指導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行。
　　4.以吸收塔為研究對(duì)象，采用分布式參數(shù)模型方法對(duì)吸收系統(tǒng)進(jìn)行建模及數(shù)值模擬，研究吸收塔內(nèi)所進(jìn)行的主要化學(xué)反應(yīng)及其參與的組分，并將吸收塔細(xì)分為吸收區(qū)與漿液槽兩部分，基于反應(yīng)與傳質(zhì)過程建立吸收塔分布式氣液固三相傳質(zhì)與反應(yīng)耦合模型，求解得到各組分在吸收塔中的分布及隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化情況，本文所建吸收塔分布式氣液固三相傳質(zhì)與反應(yīng)耦合模型能較準(zhǔn)確地描述吸