湿法脱硫烟气消白方法及装置与流程

本发明涉及烟气排放控制，特别涉及一种湿法脱硫烟气消白方法及装置。

背景技术：

1、在能源、石化、冶金、化工等领域的生产过程中会产生大量的烟气，这些烟气中含有大量的so2、nox和粉尘(颗粒物)等有害物质，这些有害物质引起了一系列的环境问题，如雾霾、酸雨、温室效应等，对生态环境造成严重污染。目前，环保领域在烟气脱硫的工艺过程中，普遍采用湿法脱硫工艺，即在脱硫吸收塔中通过喷淋碱液洗去或吸收烟气中的so2，湿法脱硫后的饱和湿烟气从烟囱排出，与温度较低的环境空气接触，烟气降温过程中，烟气中水蒸气冷凝析出，凝结水滴对光线产生折射、散射，形成白色烟羽。

2、目前，现有的烟气消白方法主要有三种，即：烟气直接加热法、烟气直接冷凝法及烟气先冷凝再加热法。对于“直接加热消白烟”和“先冷凝后加热消白烟”装置，湿法脱硫烟气消白烟的临界加热温度与环境状况密切相关。环境温度越低，环境湿度越高，实现湿法脱硫烟气消白烟所需要的加热温度越高，反之亦然。在实际运行过程中，湿法脱硫消白烟装置一般按照设计温度运行，虽然在天气状况良好(环境温度高、湿度低)的情况下可适当降低烟气排放烟温，但由于操作人员缺少调整外排烟温的理论依据，调整起来比较盲目，造成外排烟气温度过低会出现白烟、外排烟气温度过高时装置能耗较大。对于“直接冷凝消白烟”装置，外排烟气冷凝温度过高出现白烟、外排烟气冷凝温度过低时装置能耗较大。

3、因此，亟需一种湿法脱硫烟气消白方法及装置，可根据大气环境温度和湿度的不同情况实时计算白烟的临界烟温，并实时调整热媒(或冷媒)用量来控制外排烟气温度，以实现消白烟装置热媒(或冷媒)用量的自动控制，从而在消除白烟的同时，避免因操作人员缺少调整外排烟温的理论依据而导致的装置不必要能耗。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种湿法脱硫烟气消白方法及装置，可根据大气环境温度和湿度的不同情况实时计算白烟的临界烟温，并实时调整热媒(或冷媒)用量来控制外排烟气温度，以实现消白烟装置热媒(或冷媒)用量的自动控制，从而在消除白烟的同时，避免因操作人员缺少调整外排烟温的理论依据而导致的装置不必要能耗。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种湿法脱硫烟气消白方法，包括如下步骤：a、采集湿法脱硫烟囱外排口相应高度的大气温度te和大气相对湿度的数据；b、实时采集湿法脱硫后或湿法脱硫并冷凝后的烟气温度t0，并结合大气温度te和大气相对湿度计算获得消白临界加热温度thct；c、在直接加热或先冷凝后加热的消白装置中实时调节换热器的热媒用量，直至外排烟气温度tout与消白临界加热温度thct相等时进行烟气外排。

3、进一步，上述技术方案中，步骤b中的消白临界加热温度thct的计算采用如下方式：

4、

5、

6、

7、

8、其中，ps为饱和水蒸气分压力，即当气体的相对湿度为100％时水蒸气的分压力，单位为pa；切点(ttan，ωtan)为过环境状态点(te，ωe)向饱和湿空气曲线做切线的切点，ttan为切点温度，单位为k；为相对湿度，单位为％，湿法脱硫后的烟气为饱和湿烟气ωtan＝f(ttan)，为切点的饱和含湿量。

9、进一步，上述技术方案中，当烟气中含有雾滴处于过饱和状态时，通过雾滴含量a对消白临界加热温度thct的计算公式(1)进行如下修正：

10、

11、其中，a为湿法脱硫后的烟气中雾滴含量，g/kg干烟气。

12、进一步，上述技术方案中，雾滴含量a可通过除雾器结构因子、烟气流速因子、除雾器压降因子以及除雾器冲洗因子进行综合界定。

13、进一步，上述技术方案中，当烟气加热后的温度测点与烟囱排放口存在一定距离时，可通过温度偏差σ对消白临界加热温度thct的计算公式(5)进行如下修正：

14、

15、其中，σ为温度偏差，具体界定为-5℃～5℃。

16、进一步，上述技术方案中，温度偏差σ可通过传热面积因子、烟囱构造因子、烟气与大气的温度差因子、烟气流速因子以及环境风力等级因子进行综合界定。

17、为实现上述目的，根据本发明的第二方面，本发明提供了湿法脱硫烟气消白方法，包括如下步骤：a、采集湿法脱硫烟囱外排口相应高度的大气温度te和大气相对湿度的数据；b、结合大气温度te和大气相对湿度计算获得烟气消白的切点温度ttan，作为烟气临界冷凝温度；c、在直接冷凝的消白装置中实时调节换热器的冷媒用量，直至外排烟气温度tout与烟气临界冷凝温度ttan相等时进行烟气外排。

18、进一步，上述技术方案中，步骤b中的烟气临界冷凝温度ttan的计算采用如下方式：

19、

20、

21、

22、其中，ps为饱和水蒸气分压力，即当气体的相对湿度为100％时水蒸气的分压力，单位为pa；切点(ttan，ωtan)为过环境状态点(te，ωe)向饱和湿空气曲线做切线的切点，ttan为切点温度，单位为k；为相对湿度，单位为％，湿法脱硫后的烟气为饱和湿烟气ωtan＝f(ttan)，为切点的饱和含湿量。

23、进一步，上述技术方案中，当烟气冷凝后的温度测点与烟囱排放口存在一定距离时，通过温度偏差β对烟气临界冷凝温度ttan的计算公式(2)进行如下修正：

24、

25、其中，β为温度偏差，具体界定为-5℃～5℃。

26、进一步，上述技术方案中，温度偏差β可通过传热面积因子、烟囱构造因子、烟气与大气的温度差因子、烟气流速因子以及环境风力等级因子进行综合界定。

27、为实现上述目的，根据本发明的第三方面，本发明提供了一种湿法脱硫烟气消白装置，应用直接加热的消白方法且湿法脱硫塔与烟囱为分体设置，包括：大气监测单元，其设置在湿法脱硫烟囱外排口相应高度处，用于采集所述高度处的大气温度te和大气相对湿度的数据；脱硫烟气温度检测单元，其设置在湿法脱硫塔中的除雾器后端，用于实时采集湿法脱硫后的烟气温度t0；消白临界加热温度计算单元，其通过烟气温度t0、大气温度te和大气相对湿度计算获得消白临界加热温度thct；外排控制单元，其用于在直接加热的消白方法中实时调节换热器的热媒用量，直至外排烟气温度tout与所述消白临界加热温度thct相等时进行烟气外排。

28、为实现上述目的，根据本发明的第四方面，本发明提供了一种湿法脱硫烟气消白装置，应用直接冷凝的消白方法且湿法脱硫塔与烟囱为分体设置，包括：大气监测单元，其设置在湿法脱硫烟囱外排口相应高度处，用于采集所述高度处的大气温度te和大气相对湿度的数据；消白临界冷凝温度计算单元，其通过大气温度te和大气相对湿度计算获得烟气消白的切点温度ttan，作为烟气临界冷凝温度；外排控制单元，其用于在直接冷凝的消白方法中实时调节换热器的冷媒用量，直至外排烟气温度tout与烟气临界冷凝温度ttan相等时进行烟气外排。

29、为实现上述目的，根据本发明的第五方面，本发明提供了一种湿法脱硫烟气消白装置，应用先冷凝后加热的消白方法且湿法脱硫塔与烟囱为一体设置，包括：大气监测单元，其设置在脱硫烟囱一体塔外排口的相应高度处，用于采集所述高度处的大气温度te和大气相对湿度的数据；脱硫冷凝烟气温度检测单元，其设置在冷凝和除雾段后端，用于实时采集湿法脱硫并冷凝后的烟气温度t0；消白临界加热温度计算单元，其通过烟气温度t0、大气温度te和大气相对湿度计算获得消白临界加热温度thct；外排控制单元，其用于在先冷凝后加热的消白方法中实时调节加热段的热媒用量，直至外排烟气温度tout与消白临界加热温度thct相等时进行烟气外排。

30、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

31、1)本发明根据外界的温度、湿度等天气状况以及湿法脱硫后和冷凝后的烟气温度，自动计算出烟气消白烟所需的临界加热(或冷凝)温度，通过调整装置热媒(或冷媒)用量使外排烟气温度与临界加热(或冷凝)温度相等，可有效实现装置热媒(或冷媒)用量的自动控制，避免操作人员盲目调整造成外排烟气加热温度过低会出现白烟、外排烟气加热温度过高时装置能耗较大，或者外排烟气冷凝温度过高出现白烟、外排烟气冷凝温度过低时装置能耗较大。

32、2)由于烟气中含有雾滴，此时烟气处于过饱和状态，烟气状态点应位于饱和湿空气线上方，因而计算消白临界加热温度时会有一定误差，本发明采用雾滴含量a对消白临界加热温度计算公式进行修正，从而使计算公结果更加精确，使本发明的消白方法与实际情况更加吻合，提高了消白的准确性和可靠性。

33、3)由于测量仪表本身的量程范围较大、机械性能或电器结构不完善往往会存在一定的测量误差；仪表安装不规范或使用环境中存在较大干扰也会造成一定误差，甚至出现测量仪表故障或失灵的情况；烟气加热或冷凝后的温度测点与烟囱排放口存在一定距离，烟气流经该距离后温度会降低，因而烟气排放至大气中的实际温度与温度测点的温度存在一定偏差。针对上述情况，本发明使用了温度偏差σ(或β)对消白临界加热(或冷凝)温度计算公式进行修正，根据现场实际情况调试后确定温度偏差σ(或β)的数值，从而使消白临界加热(或冷凝)温度计算公式更加精确，使本发明的消白烟方法与实际情况更加吻合，提高了本发明的准确性和可靠性。

34、上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。