一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法与流程

1.本发明属于化工技术领域，涉及一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法。

背景技术：

2.面对水资源缺乏、环境问题突出的情况，如何深度节约水资源与保护环境是人们面临的重大挑战。在此背景下，燃煤电厂开始追求实现废水零排放的目标。废水零排放以节水和实现用水的阶梯利用为基础，以燃煤机组脱硫系统吸收塔为例，在废水零排的目标下，吸收塔的工艺水补水多以高盐废水作为水源，如循环水排污水、凝汽器凝结水精处理废水等，以代替低盐水的消耗，如地表水、循环水冷却水，工业水系统冷却水等，从而实现节水及用水梯级利用的目的。
3.目前石灰石-石膏湿法脱硫工艺下吸收塔烟气进口温度较高，多在120℃以上，进入吸收塔后与喷淋浆液接触，浆液中的水气化为水蒸气后从塔顶排出，为维持浆液体积不变，需向吸收液塔内补水。以高盐水代替低盐水为吸收塔补水时，高盐水中的离子、悬浮物及有机物等会进一步在塔内发生浓缩，浓缩至一定程度时，则会影响脱硫系统的正常运行，如氯离子过多会引起腐蚀，油、cod等含量过多则会引起吸收塔起泡严重、石膏晶体生长受阻，重金属离子过多则会使得废水处理困难等。因此，吸收塔需定时排废水以确保吸收塔处于合理的浓缩倍率。
4.吸收塔在运行过程中，除蒸发损失为连续过程外，吸收塔的补水与废水排放均为间歇过程，且易受机组负荷、天气的影响流量出现不稳定的现象，导致难以直接量化求解浓缩平衡时的倍率及时间。

技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，本发明能够估算脱硫系统吸收塔更换工艺水补水来源时，在不同废水排放量下工艺水的最大浓缩倍率及达到最大浓缩倍率时所需的平衡时间。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，包括如下过程：
8.浓缩倍率计算：计算吸收塔内的浆液的浓缩倍率，得到某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率；
9.浓缩倍率变化率计算：利用所述某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率计算每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率；
10.条件判断：判断所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率是否满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件，当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，进行工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定，当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变
化率不满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，进行迭代计算，直至所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件；
11.工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定：以浓缩倍率计算得到的某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率为吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率，利用所述吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率以及所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率计算所述吸收塔达到浓缩平衡时的时间；
12.迭代计算：进行浓缩倍率计算、浓缩倍率变化率计算以及边界条件判断的过程，其中，进行浓缩倍率计算时，计算所述某计算周期的下一周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率。
13.优选的，所述某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率的计算公式如下：
[0014][0015]
其中，kn为某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率；c
n-1
为上一计算周期结束时的收塔内的浆液的浓度；n为计算周期数；c0为每个计算周期内的所补工艺水的浓度；v为吸收塔浆池的浆液体积；q1为每计算周期的工艺水补水量；q2为每计算周期的蒸发量；q3为每计算周期的废水排放量；预设时段分为若干计算周期。
[0016]
优选的，每个计算周期内的所补工艺水的浓度采用恒定值，取值为1；在第一个计算周期时，刚开始补水，吸收塔内工艺水浓度为0。
[0017]
优选的，确定预设时段内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值及蒸发损失量的累计值，根据预设时段内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值及蒸发损失量的累计值分别计算每计算周期的工艺水补水量q1、每计算周期的废水排放量q3和每计算周期的蒸发量q2；
[0018]
预设时段内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值通过电厂dcs表盘或就地流量计获得，根据质量守恒，由工艺水补水量的累计值减去废水排放量的累计值获得蒸发量的累计值。
[0019]
优选的，所述预设时段按一天计，计算周期按小时计。
[0020]
优选的，每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的计算公式如下：
[0021][0022]
其中，δ为每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率；k
t
为t时刻浓缩倍率，t＞预设时段；k
t-预设时段
为预设时段初始时刻浓缩倍率。
[0023]
优选的，每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件为0.01％～0.1％。
[0024]
本发明还提供了一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算系统，包括：
[0025]
浓缩倍率计算模块：用于计算吸收塔内的浆液的浓缩倍率，得到某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率；
[0026]
浓缩倍率变化率计算模块：用于利用所述某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率计算每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率；
[0027]
判断模块：用于判断所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率是否满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件，当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，进行工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定，工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定过程包括：以浓缩倍率计算得到的某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率为吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率，利用所述吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率以及所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率计算所述吸收塔达到浓缩平衡时的时间；当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率不满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，判断模块向浓缩倍率计算模块发送迭代计算信号，浓缩倍率计算模块能够在接收到迭代计算信号后计算所述某计算周期的下一周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率。
[0028]
本发明还提供了一种电子设备，包括：
[0029]
一个或多个处理器；
[0030]
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
[0031]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现本发明如上所述的脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法。
[0032]
本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明如上所述的脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法。
[0033]
本发明具有以下有益效果：
[0034]
基础数据仅需知道全天的工艺水补充水及废水排放的累计值，以及吸收塔运行时的浆液体积，即可估算脱硫系统吸收塔更换工艺水补水来源时，在不同废水排放量下工艺水的最大浓缩倍率及达到最大浓缩倍率时所需的平衡时间。
附图说明
[0035]
图1为本发明简化的吸收塔示意图。
具体实施方式
[0036]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0037]
本发明以吸收塔全天的补水量、废水排放量为基础数据，建立吸收塔水量的简化平衡模型，以计算脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间。
[0038]
参见图1，本发明脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，主要包括三部分：(1)确定全天内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值及蒸发损失量的累计值及平均每小时的流量；(2)确定浓缩倍率变化率的边界条件；(3)迭代计算并获得工艺水补水的浓缩倍率及平衡时间。
[0039]
所述确定全天内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值及蒸发损失
量的累计值及平均每小时的流量时：全天内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值由电厂dcs表盘或就地流量计获得，并根据质量守恒，由工艺水补水量累计值减去废水排放量累计值获得蒸发量损失累计值。并根据全天累计量，计算每小时工艺水补水量、废水排放量及蒸发损失量。
[0040]
所述确定浓缩倍率的边界条件时：每24h内的工艺水补水的浓缩倍率变化率小于某设定值，该设定值可以根据实际情况设定，可以为0.1％、0.05％、0.01％等。
[0041]
每24h内的工艺水补水的浓缩倍率变化率计算方法为：
[0042][0043]
其中，δ为每24h内的工艺水补水的浓缩倍率变化率，单位为％；k
t
为t时刻浓缩倍率，t＞24；k
t-24
为24h时段初始时刻浓缩倍率。
[0044]
所述进行迭代计算并获得工艺水补水的浓缩倍率及平衡时间，基于以下简化设计：(1)工艺水补水、废水排放及蒸发过程分阶段独立进行；(2)各阶段进行顺序为：蒸发-废水排放-工艺水补水；(3)迭代计算以每小时作为计算周期。
[0045]
迭代计算的过程包括：
[0046]
每个周期结束时，吸收塔内的浓缩倍率用下式进行表示：
[0047][0048]
其中，kn为某计算周期结束时的浓缩倍率；c
n-1
为上一计算周期结束时的塔内浓度；n为计算周期数；c0为每个计算周期内的所补工艺水的浓度，此值为恒定值，为1；v为吸收塔浆池的浆液体积；q1为每小时的工艺水补水量；q2为每小时的蒸发量；q3为每小时的废水排放量。在第一个计算周期时，刚开始补水，吸收塔内工艺水浓度为0。
[0049]
根据上述浓缩倍率计算公式进行迭代计算，每次计算结束后，利用计算得到的浓缩倍率计算浓缩倍率变化率δ得出在δ满足浓缩倍率边界条件下的浓缩倍率及时间，此时间即为吸收塔达到浓缩平衡时的平衡时间。
[0050]
实施例1
[0051]
吸收塔运行基本工况：
[0052]
吸收塔体积为4768m3，吸收塔补水为浓盐水，进水量为75m3/h，吸收塔运行过程中的蒸发量为65m3/h，废水排放量为10m3/h。
[0053]
按照本发明提供的方法进行计算：
[0054]
若浓缩倍率变化率边界条件设定为0.1％，浓缩倍率为7.26，平衡时间为1870h。
[0055]
若浓缩倍率变化率边界条件设定为0.05％，浓缩倍率为7.33，平衡时间为2191h。
[0056]
若浓缩倍率变化率边界条件设定为0.01％，浓缩倍率为7.38，平衡时间为2943h。
[0057]
可以看出，在本发明的方法中，基础数据仅需获取全天的工艺水补充水及废水排放的累计值，以及吸收塔运行时的浆液体积，即可估算脱硫系统吸收塔更换工艺水补水来源时，在不同废水排放量下工艺水的最大浓缩倍率及达到最大浓缩倍率时所需的平衡时间。
[0058]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明提供的一种脱硫吸收塔工艺水
补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：

1.一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，包括如下过程：浓缩倍率计算：计算吸收塔内的浆液的浓缩倍率，得到某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率；浓缩倍率变化率计算：利用所述某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率计算每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率；条件判断：判断所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率是否满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件，当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，进行工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定，当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率不满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，进行迭代计算，直至所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件；工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定：以浓缩倍率计算得到的某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率为吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率，利用所述吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率以及所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率计算所述吸收塔达到浓缩平衡时的时间；迭代计算：进行浓缩倍率计算、浓缩倍率变化率计算以及边界条件判断的过程，其中，进行浓缩倍率计算时，计算所述某计算周期的下一周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率。2.根据权利要求1所述的一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，所述某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率的计算公式如下：其中，k
n
为某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率；c
n-1
为上一计算周期结束时的收塔内的浆液的浓度；n为计算周期数；c0为每个计算周期内的所补工艺水的浓度；v为吸收塔浆池的浆液体积；q1为每计算周期的工艺水补水量；q2为每计算周期的蒸发量；q3为每计算周期的废水排放量；预设时段分为若干计算周期。3.根据权利要求2所述的一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，每个计算周期内的所补工艺水的浓度采用恒定值，取值为1；在第一个计算周期时，刚开始补水，吸收塔内工艺水浓度为0。4.根据权利要求2所述的一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，确定预设时段内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值及蒸发损失量的累计值，根据预设时段内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值及蒸发损失量的累计值分别计算每计算周期的工艺水补水量q1、每计算周期的废水排放量q3和每计算周期的蒸发量q2；预设时段内吸收塔工艺水补水量的累计值、废水排放量的累计值通过电厂dcs表盘或就地流量计获得，根据质量守恒，由工艺水补水量的累计值减去废水排放量的累计值获得
蒸发量的累计值。5.根据权利要求2所述的一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，所述预设时段按一天计，计算周期按小时计。6.根据权利要求1所述的一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的计算公式如下：其中，δ为每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率；t为浓缩的时间，t＞预设时段；k为浓缩倍率。7.根据权利要求1所述的一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，其特征在于，每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件为0.01％～0.1％。8.一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算系统，其特征在于，包括：浓缩倍率计算模块：用于计算吸收塔内的浆液的浓缩倍率，得到某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率；浓缩倍率变化率计算模块：用于利用所述某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率计算每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率；判断模块：用于判断所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率是否满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件，当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，进行工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定，工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的确定过程包括：以浓缩倍率计算得到的某计算周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率为吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率，利用所述吸收塔达到浓缩平衡时的浆液的浓缩倍率以及所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率计算所述吸收塔达到浓缩平衡时的时间；当所述每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率不满足每预设时段内的工艺水补水的浓缩倍率变化率的边界条件时，判断模块向浓缩倍率计算模块发送迭代计算信号，浓缩倍率计算模块能够在接收到迭代计算信号后计算所述某计算周期的下一周期结束时吸收塔内的浆液的浓缩倍率。9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7任意一项所述的脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法。10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法。

技术总结

本发明提供了一种脱硫吸收塔工艺水补水浓缩倍率及平衡时间的计算方法，主要包括如下过程：(1)确定全天内吸收塔工艺水补水量、废水排放量及蒸发损失量的累计值及平均每小时的流量；(2)确定浓缩倍率的边界条件；(3)迭代计算并获得工艺水补水的浓缩倍率及平衡时间。在本发明方法中基础数据仅需获取全天的工艺水补充水及废水排放的累计值，以及吸收塔运行时的浆液体积即可建立平衡模型，方法简单、有效，可用于估算脱硫系统吸收塔更换工艺水补水来源时，在不同废水排放量下工艺水的最大浓缩倍率及达到最大浓缩倍率时所需的平衡时间。率及达到最大浓缩倍率时所需的平衡时间。率及达到最大浓缩倍率时所需的平衡时间。