660MW机组石灰湿式烟气脱硫系统仿真研究

摘要

本文针对我国电厂广泛应用的石灰石湿式烟气脱硫系统工艺，以某火电厂2×660MW机组的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统为研究对象，进行了数学建模和仿真分析。
　　 本论文首先论述了火电厂烟气脱硫的必要性，探讨了石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的反应机理，并详尽的介绍了石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的工艺流程和设备。在吸收已有关于气液传质反应机理模型的基础上，参考脱硫工艺中各种化学反应、传质、换热、流动等过程机理的研究成果，采用模块化思想，建立了石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的动态仿真模型。该模型包括化学反应模型、反应器模型(喷淋式吸收塔模型和氧化槽模型)、换热器模型、质量和能量平衡模型。该模型能够描述工艺的主要物理化学过程，如SO2和CO2的吸收、石灰石的溶解、亚硫酸氢根的氧化以及石膏结晶等。
　　 通过静态仿真实验，分析了烟气流量、烟气中SO2浓度、液气比(L/G)、吸收浆液pH值对脱硫效率的影响，并给出了运行过程中的相应优化策略；通过动态仿真试验，分析了烟气流量、循环浆液流量、入口烟气中SO2分压、换热器换热面积、入口烟气密度等参数对脱硫效率和温度参数的影响。通过静态仿真试验结果和动态仿真试验结果与相关资料对比，对所建立系统模型的精度和合理性进行的验证，证明了本模型的正确性。
　　 本文对某电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的仿真研究，可为该电厂现场运行人员的调控策略及开发该电厂烟气脱硫仿真培训系统提供借鉴和参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1本文研究背景

1.1.1中国SO2排放与酸雨污染现状

1.1.2中国电力行业发展与SO2污染

1.1.3中国SO2污染控制对策

1.1.4国内外烟气脱硫技术概况

1.1.5仿真概述

1.1.6课题研究现状

1.2本文的研究内容及意义

1.2.1本文的研究内容

1.2.2本文研究的意义

2石灰石/石膏湿法烟气脱硫原理及工艺流程

2.1石灰石/石膏湿法烟气脱硫原理

2.1.1吸收过程的气液平衡

2.1.2气液传质与化学反应

2.2几种常见的石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程介绍

2.3 660MW机组脱硫系统概况

2.3.1石灰石浆液制备及供应系统

2.3.2烟气系统

2.3.3烟气吸收系统

2.3.4氧化空气系统

2.3.5石膏脱水系统

2.3.6事故浆液系统

2.3.7工艺水及废水处理系统

2.3.8锅炉及FGD设备性能参数

2.4本章小结

3数学建模

3.1模型的简化与假设

3.2化学反应模型

3.2.1 SO2和CO2的吸收模型

3.2.2亚硫酸氢根离子的氧化模型

3.2.3石灰石的溶解模型

3.2.4石膏的结晶模型

3.3反应器模型

3.3.1吸收塔模型

3.3.2氧化槽模型

3.3.3浆液PH值模型

3.3.4 SO2和CO2的气相浓度模型

3.3.5脱硫效率模型

3.4换热器模型

3.5质量、能量平衡模型

3.5.1质量平衡模型

3.5.2能量平衡模型

3.6本章小结

4模型求解

4.1仿真算法的选取

4.2软件实现

4.3模型计算所需参数

4.3.1吸收塔结构参数及数值计算参数

4.3.2物理化学参数

4.4本章小结

5仿真结果分析

5.1模型的稳态精度验证

5.2静态仿真试验

5.2.1液气比与脱硫效率的关系

5.2.2入口SO2浓度与脱硫效率的关系

5.2.3入口烟气流量与脱硫效率的关系

5.2.4浆液pH值与脱硫效率关系

5.2.5模型的对比验证

5.3动态仿真试验

5.3.1烟气流量变化动态试验

5.3.2循环浆液流量变化动态试验

5.3.3入口烟气中SO2分压变化动态试验

5.3.4换热面积变化动态试验

5.3.5污垢系数变化动态试验

5.3.6入口烟气密度变化动态试验

5.4本章小结

6结论

6.1本文所做工作

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文