CN109012068A - 一种用于治理白色烟羽的排放优化方法 - Google Patents

一种用于治理白色烟羽的排放优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，包括以下步骤：步骤S1：监控楼先通过传感器获取大气及白色烟雨相关基本参数；步骤S2：利用MATLAB软件对获取的参数进行数据处理并得出理论最低烟温值；步骤S3：将得出的理论烟温值与实际烟温值相互比较，检测相关机组是否产生了白色烟雨；步骤S4：监控楼根据步骤S3得出的相关不同结论，进而对于相关机组运行进行不同的下一步行动。与现有技术相比，本发明具有使白色烟羽相关治理参数目标更明确，耗费低等优点。

Description

一种用于治理白色烟羽的排放优化方法
技术领域
本发明涉及一种治理气体排放方法，尤其是涉及一种用于治理白色烟羽的排放优化方法。
背景技术
近年来国家高度重视大气防治，修订《大气污染防治法》并出台相关政策，与此同时，地方政府也根据当地实际情况出台地方环保规定。2017年上海市政府出台《上海市燃煤电厂石膏雨和有色烟羽测试技术要求(试行)》，率先在国内要求火电企业对“石膏雨”进行治理。
烟羽，从工厂烟囱中连续排出外形呈羽状的烟体,也称烟流。它可以看作是由无数个依次排放的烟团组成,每个烟团排出后即沿风向运动。排烟量通常用排放率(g/s或kg/h)表示；排放的污染物在下风向的分布,一般用排放期间的平均浓度表示(mg/m3)。烟羽在垂直于烟轴方向上的尺度,通常用浓度分布标准差表示。烟羽形状与大气稳定度即大气的湍流状况密切相关。不同的大气稳定度产生不同的烟羽形状,从而导致不同的污染物浓度的空间分布。
自去年开始国内开始重视湿法脱硫技术带来的白色烟羽问题，业内主要目光聚焦在白色烟羽治理的技术改造上，而白色烟羽治理运行过程中如何进行节能优化尚有不足，由于烟气控制温度与白色烟雨生成之间的关系难以定量和定性，业内耗费了大量的能耗以满足从运营经验上得出的为了减少白色烟雨所需达到的温度控制值，这就使得公司因超净排放(控制白色烟雨)***的投用而耗费的能耗始终保持在一个高位水平，消耗了很多没必要的能源，人力和物力。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于治理白色烟羽的排放优化方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，包括以下步骤：
步骤S1：监控楼先通过传感器获取大气及白色烟雨相关基本参数；
步骤S2：利用MATLAB软件对获取的参数进行数据处理并得出理论最低烟温值；
步骤S3：将得出的理论烟温值与实际烟温值相互比较，检测相关机组是否产生了白色烟雨；
步骤S4：监控楼根据步骤S3得出的相关不同结论，进而对于相关机组运行进行不同的下一步行动。
优选地，所述的相关基本参数，包括环境温度，环境湿度，烟气湿度，脱硫吸收塔出口温度和机组负荷。
优选地，所述的环境温度范围为0℃～40℃，所述的环境湿度范围为20％～90％。
优选地，所述的相关基本参数分别从监视服务器和SIS数据库获得。
优选地，所述的步骤S2具体为：在MATLAB软件中编写算法文件，所述算法文件采用MATLAB语言编写计算公式，应用MATLAB Jar包直接调用MATLAB引擎计算，计算最低烟温值时采用2种算法，第一种是基于所采集的烟气湿度数据进行计算，第二种是基于所采集的脱硫吸收塔出口温度数据进行计算，采取两种算法的计算结果相比较之下的最大值为最终得出的理论最低烟温值。
优选地，所述的算法文件，包括：用于计算湿烟气中饱和水蒸气分压力的Buck公式，用于调节由于恶劣工况所产生的误差的烟囱温降公式，用于分步计算的含湿量公式和用于计算烟囱高度下的大气压力公式。
优选地，所述的Buck公式为：式中Psv为湿烟气中饱和水蒸气分压力，单位为kPa，t为相对温度且t>0。
优选地，所述的烟囱温降公式为：Δθ＝Δθth+Δθh，式中Δθ为烟囱温降，Δθth为烟囱热力学温降，Δθh为散热温降，单位均为℃。
优选地，所述的含湿量公式为：式中d为含湿量，其单位为g/kg，为相对湿度，其单位为％，Psv为湿烟气中饱和水蒸气分压力，p为烟囱高度下的大气压力。
优选地，所述的烟囱高度下的大气压力公式为：p＝101.325-ρgh，式中p为烟囱高度下的大气压力，其单位为kPA，ρ烟囱高度下的大气密度，g为重力加速度，h为烟囱几何高度，其单位为m。
与现有技术相比，本发明具有以下优点。
(1)不再根据机组运行经验来控制白色烟雨的产生，对机组运行中的白色烟雨控制更精确。
(2)整套方法完全基于实际观测设备，可以实现行业对于机组运行环保的产业化落地，有效降低了污染和没必要的辅汽消耗产出。
附图说明
图1为本发明的具体流程示意图；
图2为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明一种用于治理白色烟羽的排放优化方法的具体流程示意图，其包括以下步骤：步骤S1：监控楼先通过传感器获取大气及白色烟雨相关基本参数；步骤S2：利用MATLAB软件对获取的参数进行数据处理并得出理论最低烟温值；步骤S3：将得出的理论烟温值与实际烟温值相互比较，检测相关机组是否产生了白色烟雨；步骤S4：监控楼根据步骤S3得出的相关不同结论，进而对于相关机组运行进行不同的下一步行动，步骤S1中的相关基本参数分别从监视服务器和SIS数据库获得，包括环境温度，环境湿度，烟气湿度，脱硫吸收塔出口温度和机组负荷，其中，环境温度范围为0℃～40℃，环境湿度范围为20％～90％。
作为本发明最重要的步骤，步骤S2具体为：在MATLAB软件中编写算法文件，所述算法文件采用MATLAB语言编写计算公式，应用MATLAB Jar包直接调用MATLAB引擎计算，计算最低烟温值时采用2种算法，第一种是基于所采集的烟气湿度数据进行计算，第二种是基于所采集的脱硫吸收塔出口温度数据进行计算，采取两种算法的计算结果相比较之下的最大值为最终得出的理论最低烟温值，算法文件中包括：用于计算湿烟气中饱和水蒸气分压力的Buck公式，用于调节由于恶劣工况所产生的误差的烟囱温降公式，用于分步计算的含湿量公式和用于计算烟囱高度下的大气压力公式，其中：
Buck公式具体为：式中Psv为湿烟气中饱和水蒸气分压力，单位为kPa，t为相对温度且t>0；
烟囱温降公式具体为：Δθ＝Δθth+Δθh(2)，式中Δθ为烟囱温降，Δθth为烟囱热力学温降，Δθh为散热温降，单位均为℃，热力学温降具体公式为 散热温降具体公式为式中：H为烟囱排烟筒集合高度240m，θgs为烟囱入口烟气温度75℃，β烟囱负荷率取1，D为所有接入该烟囱锅炉额定蒸发量2770*2＝5540t/h；
含湿量公式具体为：式中d为含湿量，其单位为g/kg，为相对湿度，其单位为％，Psv为湿烟气中饱和水蒸气分压力，p为烟囱高度下的大气压力；
烟囱高度下的大气压力公式具体为：p＝101.325-ρgh(4)，式中p为烟囱高度下的大气压力，其单位为kPA，ρ烟囱高度下的大气密度，g为重力加速度，h为烟囱几何高度，其单位为m。
根据机组烟囱50m处和脱硫吸收塔出口均安装有测点测得烟气湿度和脱硫吸收塔出口温度tout，依据尾部烟道含湿量不变为前提，可以计算两种理论最低烟温值，因此，将环境温度、相对湿度和烟囱出口压力等各种已知参数代入以上(1)，(2)，(3)，(4)数学公式方程，应用数学软件Matlab计算出不同环境参数和运行工况条件下的所有理论最低烟温值，接着对公司两台机组实际运行中白色烟羽消失状况进行记录并与计算得出理论最低烟温值数据进行对比，得到表1和表2两组统计数据，另外，计算过程中烟囱出口环境湿度减少量忽略不计。
表1#5炉烟羽观察试验
表2#6炉烟羽观察试验
由于烟气湿度测点仅为一个，如表1和表2所示，正常运行中变化较大且两台机组值有明显差异，所以得出两个理论最小排烟温度值明显不同，但是当除雾器差压高时烟气湿度明显偏大，湿烟气中含有液滴，所以值波动能够准确反应尾部烟气湿度变化，脱硫吸收塔出口烟道温度tout测点有6个，数据准确，当两台锅炉燃烧工况一致情况下脱硫吸收塔出口温度基本相同，以此计算得到的最小排烟温度值接近，表1和表2计算结果说明除雾器不能完全除去湿烟气中凝结的液滴，需要两种计算方式相结合，其准确率大于90％，因此，利用烟气湿度和脱硫吸收塔出口tout分别计算的结果可以设定排烟温度，为实际运行中白色烟羽治理节能优化提供理论依据。
如图2所示为本发明的原理图，图1基于大气环境温度-含湿量图，基于饱和湿空气压力曲线公式(纪利公式) 和含湿量公式绘制的饱和湿空气含湿量曲线，A点是近饱和湿烟气工况点，D点为大气环境点，当湿烟气向大气扩散沿A点指向D点的下降过程，当AD斜线穿越饱和曲线就会产生白色烟羽，B点为烟羽生成“蒸发点”，C点又叫“重蒸发点”，当低于C点烟羽消失。因此，如果需要消除烟羽必须对脱硫出口烟气进行加热，即从D点出发作一根饱和曲线的切线DE，E点即为最低烟温点,AE则为所需加热温度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：监控楼先通过传感器获取大气及白色烟雨相关基本参数；
步骤S2：利用MATLAB软件对获取的参数进行数据处理并得出理论最低烟温值；
步骤S3：将得出的理论烟温值与实际烟温值相互比较，检测相关机组是否产生了白色烟雨；
步骤S4：监控楼根据步骤S3得出的相关不同结论，进而对于相关机组运行进行不同的下一步行动。
2.根据权利要求1所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的相关基本参数包括环境温度，环境湿度，烟气湿度，脱硫吸收塔出口温度和机组负荷。
3.根据权利要求2所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的环境温度范围为0℃～40℃，所述的环境湿度范围为20％～90％。
4.根据权利要求1所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的相关基本参数分别从监视服务器和SIS数据库获得。
5.根据权利要求1所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：在MATLAB软件中编写算法文件，所述算法文件采用MATLAB语言编写计算公式，应用MATLAB Jar包直接调用MATLAB引擎计算，计算最低烟温值时采用2种算法，第一种是基于所采集的烟气湿度数据进行计算，第二种是基于所采集的脱硫吸收塔出口温度数据进行计算，采取两种算法的计算结果相比较之下的最大值为最终得出的理论最低烟温值。
6.根据权利要求5所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的算法文件，包括：用于计算湿烟气中饱和水蒸气分压力的Buck公式，用于调节由于恶劣工况所产生的误差的烟囱温降公式，用于分步计算的含湿量公式和用于计算烟囱高度下的大气压力公式。
7.根据权利要求6所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的Buck公式为：式中Psv为湿烟气中饱和水蒸气分压力，单位为kPa，t为相对温度且t＞0。
8.根据权利要求6所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的烟囱温降公式为：Δθ＝Δθth+Δθh，式中Δθ为烟囱温降，Δθth为烟囱热力学温降，Δθh为散热温降，单位均为℃。
9.根据权利要求6所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的含湿量公式为：式中d为含湿量，其单位为g/kg，为相对湿度，其单位为％，Psv为湿烟气中饱和水蒸气分压力，p为烟囱高度下的大气压力。
10.根据权利要求6所述的一种用于治理白色烟羽的排放优化方法，其特征在于，所述的烟囱高度下的大气压力公式为：p＝101.325-ρgh，式中p为烟囱高度下的大气压力，其单位为kPA，ρ烟囱高度下的大气密度，g为重力加速度，h为烟囱几何高度，其单位为m。
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