原烟气SO2浓度与燃煤硫分的关系初探

2020-05-14

电力设备管理 2020年4期

一般燃煤硫分越高，则原烟气SO2浓度就会越高；燃煤发热量越高，则原烟气中SO2浓度越低。不仅在脱硫系统设计时，在运行分析中也会经常需要遇到这类问题：原烟气SO2浓度与入炉煤硫分之间的关系到底是怎样？能否找出两者之间的简便经验公式？鉴于此对某厂某台锅炉的原烟气SO2浓度、燃煤硫分及发热量等数据进行了统计分析，以期找到答案。

1 常用的烟气SO2浓度计算公式

FGD 设计时常采用的公式。我国脱硫系统设计时常采用公式(1)为Mso2=2×Ks×Bg×(1-ηpre/100)×(1-q4/100)×Sar/100，式中Mso2为脱硫前烟气SO2排放量，t/h；Ks为煤燃烧过程中硫转化为SO2的比例，一般取0.9；Bg为锅炉BMCR 负荷时的燃煤量，t/h；ηpre为除尘器的脱硫效率，干式除尘器取0；q4为锅炉机械不完全燃烧热损失，%；Sar为燃煤收到基硫分，%。在实际运行中，燃煤量、烟气量两项参数不易测量准确，影响了该公式的使用。

烟气SO2浓度与燃煤硫分之间的公式。美国常根据煤的高位发热量及硫分来计算SO2排放量，经单位换算后，该公式(2)为SO2=5.732×S×104/HHV，式中SO2为脱硫前烟气SO2排放量，mg/Nm3；S为煤的含硫量，%；HHV为煤的高位发热量，Mj/kg。此公式是假定煤种的硫100%转化为SO2，实际上，由于各种原因煤中硫的转化率只有约96%。另外由于锅炉炉型多样，此公式能否直接使用、是否需要进行修正，需进行检验才能确定。

2 数据统计分析

2.1 试验数据收集前的准备及说明

考虑到煤从采样到燃烧有约8小时的时延，一般电厂每天有3次入炉煤采样，本文在选择烟气SO2浓度与硫分的对应关系时已消除时滞影响，确保参数对应正确；为便于分析，选用了1个月的数据，且数据取样周期以天为单位；因电厂入炉煤采样以一期两台炉为一个单元进行取样分析，为避免不必要的误差，选择在一期单机运行时进行数据收集；选用锅炉型号为DG1025/18.2-Ⅱ12，Π型布置、四角切圆燃烧、仓储式钢球磨制粉系统、固态机械排渣，采用三分仓回转式空预器。

2.2 试验数据汇总

见表1原烟气SO2浓度、燃煤高位发热量、硫分汇总表。

2.3 试验数据分析

从表1可以得出如下信息：利用公式（2），即根据燃煤高位发热量、原烟气SO2浓度计算出的燃煤硫分与实测值之间存在一定的偏差，两组硫分数据的算术平均值分别为0.416与0.456，标准方差为0.101。

对公式（2）进行修正，得到公式（3）S=HHV×SO2/57320×1.1，式中1.1为修正系数。利用此公式计算硫分后与实测硫分进行比较，两组数据的算术平均值分别为0.457、0.456，标准方差为0.095。与修正前相比，本公式的均值与测量值基本相等，标准方差也更小，更接近实际。

置信区间。当取置信水平为0.95时，利用公式（3）计算硫分的置信区间为即

表1 原烟气SO2浓度、燃煤高位发热量、硫分汇总表

表2 8月份燃煤硫分与实际测量值比较

3 利用原烟气SO2浓度预估燃煤硫分

因煤的取样不是连续的，而原烟气SO2浓度是连续测量的，且准确度较高，实际运行中煤的发热量在短期内一般变化不大，这就为利用烟气SO2浓度预估燃煤硫分创造了条件。分析表1中原烟气SO2浓度与燃煤计算硫分之间的关系（图1）。

该回归直线的确定系数R2=0.9339,较接近1，说明拟合程度良好。为进一步验证，利用该回归直线估算8月份的燃煤硫分并与实际测量值进行比较（表2）。可以看出，在不考虑燃煤发热量的情况下，直接利用回归直线方程，通过原烟气SO2浓度来计算燃煤硫分，与实际测量值稍有偏差，月均值偏差为0.06，标准方差为0.123。粗略的讲，回归直线方程式S=0.0004×SO2不失为一种简单快捷估算硫分的方法。