湿法烟气脱硫过程建模与优化

发布时间：2017-06-22 09:09

  本文关键词：湿法烟气脱硫过程建模与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国的经济发展,对电力方面的需求日益增长。目前,新能源电厂的普及率较低,火力发电厂在发电市场仍然占据主导地位。发电负荷的增加将导致电厂所排放的烟气量急剧增加。而烟气中所含的SO：容易形成酸雨,加快建筑物的腐蚀,酸化土壤,影响植被生长,空气中的SO：也将导致慢性呼吸道疾病的突发,降低人体免疫力,直接影响人类健康。为解决负荷需求不断增长与大气环境保护之间的矛盾,多数发电厂配备了脱硫系统,对电厂所排放的烟气进行脱硫处理。因此,如何使电厂脱硫系统高效、稳定、经济的运行已成为能源及环保领域的研究热点。本文为解决湿法烟气脱硫的两大问题提供思路及理论指导,问题一为对复杂脱硫系统进行建模及理论分析,问题二为协调改善脱硫效率与经济运行成本之间的矛盾,实现脱硫系统在环保达标等条件下的稳定、经济、可持续运行。本文以典型石灰石湿法烟气脱硫为研究对象,基于其脱硫工艺与脱硫原理展开讨论与分析,其研究内容可以大致分为以下几个部分：1.介绍石灰石湿法脱硫系统的结构与组成,阐述该种脱硫技术的脱硫工艺与脱硫原理,并对组成脱硫系统的五个主要子系统,烟气换热器系统、二氧化硫吸收系统、石灰石制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统进行相关的介绍与说明,为后续的理论分析提供研究基础。2.针对石灰石湿法烟气脱硫中影响脱硫效率的系统运行参数展开讨论,分析单因素变化条件下脱硫率随钙硫比、液气比、pH值、入口烟气SO2浓度对脱硫率的影响。基于响应曲面法设计多因素影响试验,利用Box-Behnken Designs中心组合设计模型得到脱硫效率影响因素与脱硫率响应值之间的脱硫效率模型。研究运行系统参数间的交互作用对脱硫效率的影响,并进行各影响因素的方差分析。结果表明液气比对脱硫率的影响最大,其与钙硫比的交互作用对脱硫率也有较大的影响。3.基于所得的脱硫效率模型,考虑系统运行能耗、物耗及收益等建立脱硫系统的脱硫经济模型,采用时变权重粒子群优化算法对模型进行求解该多约束条件下的极值问题,结果表明该模型能在满足脱硫率达到环境要求及设备可持续运行的情况下,实现系统运行成本最低,按照所得到的最佳可调参数的优化组合指导实际系统运行。4.以吸收塔为研究对象,采用分布式参数模型方法对吸收系统进行建模及数值模拟,研究吸收塔内所进行的主要化学反应及其参与的组分,并将吸收塔细分为吸收区与浆液槽两部分,基于反应与传质过程建立吸收塔分布式气液固三相传质与反应耦合模型,求解得到各组分在吸收塔中的分布及随时间的动态变化情况,本文所建吸收塔分布式气液固三相传质与反应耦合模型能较准确地描述吸收塔内部脱硫状况,为动态模拟优化提供数学模型基础。
【关键词】：湿法烟气脱硫 脱硫效率分析 运行优化 分布式参数模型
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-18
• 第2章 湿法烟气脱硫系统介绍18-26
• 2.1 湿法烟气脱硫技术18-19
• 2.2 烟气换热系统19-20
• 2.3 二氧化硫吸收系统20-21
• 2.4 石灰石浆液制备系统21-22
• 2.5 石膏脱水系统22-23
• 2.6 废水处理系统23
• 2.7 本章小结23-26
• 第3章 脱硫系统的脱硫效果影响因素分析26-40
• 3.1 单因素脱硫效果分析26-29
• 3.1.1 pH值对脱硫效果的影响26-27
• 3.1.2 钙硫比对脱硫效果的影响27
• 3.1.3 液气比对脱硫效果的影响27-28
• 3.1.4 入口SO_2浓度对脱硫效果的影响28-29
• 3.2 基于响应曲面法的脱硫效果分析29-38
• 3.2.1 响应曲面法原理及介绍30-31
• 3.2.2 响应曲面法实验设计31-32
• 3.2.3 响应曲面法试验数据来源与获取32-33
• 3.2.4 响应曲面法试验结果分析与总结33-38
• 3.3 本章小结38-40
• 第4章 石灰石湿法烟气脱硫经济运行优化40-54
• 4.1 基本模型建立40-44
• 4.1.1 循环浆液泵模型40-41
• 4.1.2 增压风机模型41-42
• 4.1.3 氧化风机模型42-43
• 4.1.4 石膏产量模型43
• 4.1.5 石灰石消耗模型43-44
• 4.2 经济运行模型建立与求解44-52
• 4.2.1 粒子群优化算法45-47
• 4.2.2 经济优化模型优化结果及分析47-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第5章 吸收塔动态数学模型研究54-74
• 5.1 吸收塔系统简述54-55
• 5.2 吸收塔分布式气液固三相传质与反应耦合模型55-63
• 5.2.1 典型CSTR模型58-59
• 5.2.2 吸收区气液固三相传质与反应耦合模型59-62
• 5.2.3 氧化槽气液固三相传质与反应耦合模型62-63
• 5.3 模型案例及模型参数设计63-66
• 5.4 模型求解结果及分析66-72
• 5.5 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 课题完成的主要内容74-75
• 6.2 课题展望75-76
• 参考文献76-82
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张龙飞;林朝扶;范华;徐建;韦朋林;;石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统节能优化探讨[J];广西电力;2015年04期

2 张亮;陈珑;;基于Matlab的燃煤发电厂烟气超低排放后脱硫系统辨识[J];机电信息;2015年12期

3 张伟;张琦;阮馨怡;王欣泽;林燕;;响应曲面法优化小麦秸秆纤维素酶水解条件[J];生物质化学工程;2015年02期

4 王振华;;烟气脱硫中pH值对脱硫过程的影响[J];价值工程;2014年08期

5 郭立根;;火电厂湿法烟气脱硫效率的研究[J];电力科学与工程;2013年12期

6 张荀;柏源;李忠华;;湿法脱硫效率影响因素分析及策略研究[J];电力科技与环保;2013年04期

7 兰颖;马平;;湿法烟气脱硫系统脱硫效率的影响因素分析[J];电力科学与工程;2013年07期

8 王莉荣;祁云嵩;;基于函数最优解问题的粒子群算法改进[J];计算机技术与发展;2013年02期

9 王颖聪;;湿法脱硫烟气石膏雨成因分析及处理方案综述[J];华北电力技术;2012年10期

10 秦佩;郝惠娣;冯荣荣;马腾;;脱硫喷淋塔内部工作场的数值模拟[J];广东化工;2012年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 田斌;;湿法脱硫技术问题及脱硫效率探讨[A];全国火电600MW机组技术协作会第13届年会论文集[C];2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 兰颖;内模控制在湿法烟气脱硫控制系统中的研究与应用[D];华北电力大学;2014年

2 袁星;大型燃煤机组湿法烟气脱硫系统总体运行优化的研究[D];华北电力大学;2012年

3 王丹;基于响应曲面模型拟合优度的多响应优化方法[D];天津大学;2012年

4 王彬;石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统优化[D];山东大学;2010年

5 王月平;湿法烟气脱硫系统吸收塔的优化设计研究[D];华北电力大学（河北）;2010年

6 薛婷;粒子群优化算法的研究与改进[D];大连海事大学;2008年

7 卓小芳;石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统仿真研究[D];重庆大学;2007年

8 杨静;玉米秸秆纤维素酶水解研究及响应曲面法优化[D];天津大学;2007年

  本文关键词：湿法烟气脱硫过程建模与优化，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：471331