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【摘 要】环境问题的突出，让我国更加注重对于脱硫方法的改进。目前常用的方法主要是石灰石-石膏湿法烟气脱硫，这种方法不仅脱硫效率高，并且得到的副产品还可以二次利用，其不足点则是运营成本较高。本文围绕着石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的优化为中心进行展开，在剖析了石灰石-石膏湿法烟气脱硫的具体工艺原理的基础上提出了优化方法，旨在为实际的脱硫系统运行提供能够真正降低运行成本的措施。
【关键词】石灰石-石膏湿法；烟气脱硫系统；优化运行
0.引言
能源消耗的同时造成的环境污染已经与我国目前践行的环境友好型社会、资源节约型社会存在一定的矛盾性，在此背景下控制二氧化硫的污染问题就成为了我国实现经济可持续发展的重要因素。其中采用的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统由于存在较高的经济成本，从一定程度上制约了该法在火电厂的使用，因此调整与优化石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统是目前最为关键的问题。
1.石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫的过程其理论基础是采用了双膜理论，其中包含了流体输运、热量传递与质量传递，其中的质量传递包含了二氧化硫气体扩散、吸收、吸附等过程。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术之所以能够得到广泛应用，是因为其作为世界上最成熟的脱硫技术之一，钙硫摩尔较低，而脱硫效率较高，一般能够达到95%以上的脱硫率。能够对高、中、低硫煤实现脱硫，特别是高硫煤。脱硫得到的副产品石膏还能够成为建筑材料。该方法的缺点则是前期投资费用高，后期的运行成本也较高，占用面积大，电耗比较高[1]。其使用的脱硫塔塔内构件容易受到腐蚀，水量的耗费也较高，排除的废弃还需要处理，整体而言就是脱硫成本较高。
2.石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的具体优化方法
2.1关于采用BP神经网络进行脱硫添加剂的优化
在脱硫过程当中，主要是采用石灰石或者是石灰石浆液作为吸收剂，吸收剂的效率就成为了脱硫效率的关键。在研究过程中发现在吸收剂当中添加某些成分能够有效提高脱硫效率[2]。目前关于添加剂方面的研究，传统的数学手段无法清晰表达出多变量与单变量之间的映射关系，因此借助神经网络，将Back Propagation Neural Network（BPNN）的理论与方法引入其中，在实现对脱硫添加剂的优化的基础上最终实现石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的优化。
2.2关于石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的运行优化
（1）关于浆液循环泵，其数量关系着脱硫效率与运行的经济性，在保证浆液循环泵能够正常运行的前提下，选择出最佳的浆液循环泵组合。具体的实验方案为对投用的任意三台浆液循环泵的脱硫效率与全部四台浆液循环泵的脱硫效率进行测试，通过DCS获取脱硫效率的数据。从具体的测试结果，可以发现烟气与脱硫剂的接触时间越长，其脱硫率越高。在运行时可以通过FGD接收到的烟气量与二氧化硫浓度的情况增减浆液循环泵，如此一来降低脱硫效率的同时选择出更加经济的浆液循环泵组合方式。当烟气中的二氧化硫浓度不高时，采用四台浆液循环泵的组合方式中可以不需要启动一台浆液循环泵，另外在切换过程当中要充分注意到石灰石浆液补充管线，能够保证新鲜吸收剂的补充。
（2）关于吸收塔浆液密度，由于烟气与脱硫剂在不断的反应，吸收塔中的浆液密度不断升高，通过对吸收塔中浆液的化学成分进行取样分析，当密度大于1085Kg/m3时，混合浆液中CaCO3与CaSO4·2H2O的浓度逐渐饱和，脱硫效率会下降；而当石膏浆液的密度过低，最终会导致脱硫剂石灰石的浪费。因此需要严格控制石膏浆液的密度在（1075至1085Kg/m3）之间，就能够实现FGD的高效运行。其中石膏浆液密度的大小与真空皮带机有一定的关系，因此真空皮带机在运行之前应该将石膏旋流站两路分配器的运行控制方式改为自动模式，保证石膏浆液箱液位的稳定，同时注意及时调整真空皮带机的润滑水、清洗水流量。在真空皮带机停运时选择自动冲洗模式。
（3）关于石膏，考虑到石膏的品质对整个系统运行有一定的影响，而影响石膏残留水分的主要因素有石膏晶体的大小、形状、石膏旋流站的运行压力、旋流子磨损情况等。在具体的优化过程中，能够控制住石膏的结晶时间、稳定的PH值以及适当的石膏浆液密度，就能够形成较易分离与脱水的石膏。考虑到石灰石以及亚硫酸钙会影响到石膏的品质，当石膏中的亚硫酸盐的质量分数小于0.5%，检查氧化风机的出力以及氧化风管有无泄漏点。当石灰石含量过高，则需要调整PH值。为了能够让CaSO4·2H2O中的CaSO4从溶液中析出，这时需要将石膏的结晶温度控制在40-60℃之间，这样才能够保证生成合格的石膏颗粒，保证脱硫效率。
2.3关于DMOS系统在石灰石-石膏湿法烟气脱硫优化的运用
借助脱硫运行优化系统（DMOS）软件，从运行数据到数据挖掘这个过程当中进行了系统设计与实现，在满足了脱硫效率的基础上提高了经济效益。
（1）在数据预处理方面，首先对系统当中的历史数据进行预处理，具体方法有清除坏值、修补残缺数值、数据的平滑滤波、自定义处理选项中有历史时刻选取与稳定工况两种选择。这些数据预处理方法都需要遵循选择历史时刻→选择稳定工况→清除坏值→修补残缺数据→平滑滤波这样一个过程。
（2）关于生成模糊属性集，主要是采用FCM模糊聚类算法[3]。关于关联规则挖掘，从理论上影响脱硫效率的因素有吸收塔浆液PH值、吸收塔液位、除雾器压、脱硫石灰石供浆流量、吸收塔密度以及单位质量二氧化硫成本，在具体的实现过程中采用了索引检索技术，最终得到在达到了脱硫效率的基础上，其脱硫成本最低优化的目标值除雾器压差在聚类中的取值区间为低这一类别，脱硫石灰石供浆流量的取值为中，吸收塔密度的取值区间为低。通过优化目标值可以发现脱除单位质量的二氧化硫其成本最低的条件下可以充分挖掘得到满足脱硫效率，一般PH值保持在5.2左右比较合理。
其中保证脱硫效率不降低的情况下，节省了一部分的石灰石消耗，能有效防止石灰石的消耗，还降低了电耗。一般情况下在满足了石膏条件的前提下适当的降低一定的吸收塔浆液密度，就能够有效解决管道、设备的磨损问题，还能够减轻浆液循环泵与石膏排除泵的工作负荷，降低电耗。
3.结语
总而言之，考虑到影响脱硫效率的因素包含吸收塔浆液PH、液气比、入口烟气二氧化硫浓度、氧气浓度等，只有从这些方面入手逐渐实现优化，才能够达到整个石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的整体优化。
【参考文献】
[1]曾芳.用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计[J].华北电力大学学报（自然科学版），2010，11（02）：203.
[2]黄亚继，钟文琪，王小芳等.烟气湿法脱硫用石灰石溶解速率定量分析[J].东南大学学报（自然科学版），2010，15（06）：259.
[3]朱德师，钱小文，姜艳华.脱硫石膏含水率高的原因分析及控制措施[J].江苏电机工程，2013，17（02）：269-270.
【关键词】石灰石-石膏湿法；烟气脱硫系统；优化运行
0.引言
能源消耗的同时造成的环境污染已经与我国目前践行的环境友好型社会、资源节约型社会存在一定的矛盾性，在此背景下控制二氧化硫的污染问题就成为了我国实现经济可持续发展的重要因素。其中采用的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统由于存在较高的经济成本，从一定程度上制约了该法在火电厂的使用，因此调整与优化石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统是目前最为关键的问题。
1.石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫的过程其理论基础是采用了双膜理论，其中包含了流体输运、热量传递与质量传递，其中的质量传递包含了二氧化硫气体扩散、吸收、吸附等过程。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术之所以能够得到广泛应用，是因为其作为世界上最成熟的脱硫技术之一，钙硫摩尔较低，而脱硫效率较高，一般能够达到95%以上的脱硫率。能够对高、中、低硫煤实现脱硫，特别是高硫煤。脱硫得到的副产品石膏还能够成为建筑材料。该方法的缺点则是前期投资费用高，后期的运行成本也较高，占用面积大，电耗比较高[1]。其使用的脱硫塔塔内构件容易受到腐蚀，水量的耗费也较高，排除的废弃还需要处理，整体而言就是脱硫成本较高。
2.石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的具体优化方法
2.1关于采用BP神经网络进行脱硫添加剂的优化
在脱硫过程当中，主要是采用石灰石或者是石灰石浆液作为吸收剂，吸收剂的效率就成为了脱硫效率的关键。在研究过程中发现在吸收剂当中添加某些成分能够有效提高脱硫效率[2]。目前关于添加剂方面的研究，传统的数学手段无法清晰表达出多变量与单变量之间的映射关系，因此借助神经网络，将Back Propagation Neural Network（BPNN）的理论与方法引入其中，在实现对脱硫添加剂的优化的基础上最终实现石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的优化。
2.2关于石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的运行优化
（1）关于浆液循环泵，其数量关系着脱硫效率与运行的经济性，在保证浆液循环泵能够正常运行的前提下，选择出最佳的浆液循环泵组合。具体的实验方案为对投用的任意三台浆液循环泵的脱硫效率与全部四台浆液循环泵的脱硫效率进行测试，通过DCS获取脱硫效率的数据。从具体的测试结果，可以发现烟气与脱硫剂的接触时间越长，其脱硫率越高。在运行时可以通过FGD接收到的烟气量与二氧化硫浓度的情况增减浆液循环泵，如此一来降低脱硫效率的同时选择出更加经济的浆液循环泵组合方式。当烟气中的二氧化硫浓度不高时，采用四台浆液循环泵的组合方式中可以不需要启动一台浆液循环泵，另外在切换过程当中要充分注意到石灰石浆液补充管线，能够保证新鲜吸收剂的补充。
（2）关于吸收塔浆液密度，由于烟气与脱硫剂在不断的反应，吸收塔中的浆液密度不断升高，通过对吸收塔中浆液的化学成分进行取样分析，当密度大于1085Kg/m3时，混合浆液中CaCO3与CaSO4·2H2O的浓度逐渐饱和，脱硫效率会下降；而当石膏浆液的密度过低，最终会导致脱硫剂石灰石的浪费。因此需要严格控制石膏浆液的密度在（1075至1085Kg/m3）之间，就能够实现FGD的高效运行。其中石膏浆液密度的大小与真空皮带机有一定的关系，因此真空皮带机在运行之前应该将石膏旋流站两路分配器的运行控制方式改为自动模式，保证石膏浆液箱液位的稳定，同时注意及时调整真空皮带机的润滑水、清洗水流量。在真空皮带机停运时选择自动冲洗模式。
（3）关于石膏，考虑到石膏的品质对整个系统运行有一定的影响，而影响石膏残留水分的主要因素有石膏晶体的大小、形状、石膏旋流站的运行压力、旋流子磨损情况等。在具体的优化过程中，能够控制住石膏的结晶时间、稳定的PH值以及适当的石膏浆液密度，就能够形成较易分离与脱水的石膏。考虑到石灰石以及亚硫酸钙会影响到石膏的品质，当石膏中的亚硫酸盐的质量分数小于0.5%，检查氧化风机的出力以及氧化风管有无泄漏点。当石灰石含量过高，则需要调整PH值。为了能够让CaSO4·2H2O中的CaSO4从溶液中析出，这时需要将石膏的结晶温度控制在40-60℃之间，这样才能够保证生成合格的石膏颗粒，保证脱硫效率。
2.3关于DMOS系统在石灰石-石膏湿法烟气脱硫优化的运用
借助脱硫运行优化系统（DMOS）软件，从运行数据到数据挖掘这个过程当中进行了系统设计与实现，在满足了脱硫效率的基础上提高了经济效益。
（1）在数据预处理方面，首先对系统当中的历史数据进行预处理，具体方法有清除坏值、修补残缺数值、数据的平滑滤波、自定义处理选项中有历史时刻选取与稳定工况两种选择。这些数据预处理方法都需要遵循选择历史时刻→选择稳定工况→清除坏值→修补残缺数据→平滑滤波这样一个过程。
（2）关于生成模糊属性集，主要是采用FCM模糊聚类算法[3]。关于关联规则挖掘，从理论上影响脱硫效率的因素有吸收塔浆液PH值、吸收塔液位、除雾器压、脱硫石灰石供浆流量、吸收塔密度以及单位质量二氧化硫成本，在具体的实现过程中采用了索引检索技术，最终得到在达到了脱硫效率的基础上，其脱硫成本最低优化的目标值除雾器压差在聚类中的取值区间为低这一类别，脱硫石灰石供浆流量的取值为中，吸收塔密度的取值区间为低。通过优化目标值可以发现脱除单位质量的二氧化硫其成本最低的条件下可以充分挖掘得到满足脱硫效率，一般PH值保持在5.2左右比较合理。
其中保证脱硫效率不降低的情况下，节省了一部分的石灰石消耗，能有效防止石灰石的消耗，还降低了电耗。一般情况下在满足了石膏条件的前提下适当的降低一定的吸收塔浆液密度，就能够有效解决管道、设备的磨损问题，还能够减轻浆液循环泵与石膏排除泵的工作负荷，降低电耗。
3.结语
总而言之，考虑到影响脱硫效率的因素包含吸收塔浆液PH、液气比、入口烟气二氧化硫浓度、氧气浓度等，只有从这些方面入手逐渐实现优化，才能够达到整个石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的整体优化。
【参考文献】
[1]曾芳.用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计[J].华北电力大学学报（自然科学版），2010，11（02）：203.
[2]黄亚继，钟文琪，王小芳等.烟气湿法脱硫用石灰石溶解速率定量分析[J].东南大学学报（自然科学版），2010，15（06）：259.
[3]朱德师，钱小文，姜艳华.脱硫石膏含水率高的原因分析及控制措施[J].江苏电机工程，2013，17（02）：269-270.