大型燃煤机组脱硫系统节能分析及综合性能评价方法研究

【摘要】：中国的大气污染属典型的煤烟型污染,以粉尘和酸雨危害最大,酸雨问题实质就是SO2污染问题。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术(FGD)是广泛应用于大型燃煤机组尾部烟气的二氧化硫脱除技术。湿法烟气脱硫系统复杂,在带来巨大环保效益的同时,其本身也是一个高能耗的设备系统。因此,针对现役的大型燃煤机组FGD系统,运行节能对提升其经济性能具有重要意义。 在FGD系统中,增压风机、循环浆液泵、氧化风机以及石灰石湿磨是四个主要的能耗设备,其运行状态会影响系统的脱硫性能及总体能耗。有鉴于此,本文结合热力学分析、数学建模和数据拟合,对FGD系统主要能耗设备性能进行建模,寻找设备运行能耗、机组负荷、煤质变化与脱硫性能四者之间的关系,绘制出设备运行能耗特性曲线图。之后结合1000MW机组运行数据,定量分析脱硫系统能耗特性,并提出主要能耗设备的具体优化运行方案,使电厂FGD系统在保持较高脱硫性能、不改变现有设备与结构的前提下,仅通过适当改变运行方式,可使脱硫系统总电耗每年降低524.64万kWh,具有显著的节能效果。 此外,在现今中国,电力供给主要通过燃煤机组来实现。燃煤机组在生产电力的同时,会消耗大量的煤炭及水资源,并会产生诸如SO2、NOx等污染物。在进行电厂性能评价时如仅以供电煤耗作为评价准则,既没有反映电厂的综合性能,又使安装各种环保设备的电厂得不到公正评价,不利于引导电厂进行环境改善和污染物治理。因此,有必要针对燃煤机组建立一个科学、合理并且可行的综合评价体系,指导电厂实现热力、环境及经济性能的多目标优化。 本文探讨能够综合评估电厂多目标性能的综合评价方法,提出采用基于层次分析法(AHP)和灰色关联度的综合评价方法来评价电厂的多目标性能。该方法将评价对象分解为不同的要素并建立评价递阶层次结构,在此基础上,利用层次分析法确定评价指标的权重,用灰色关联度法对电厂性能进行综合评价。基于该方法,本文对600MW超临界机组的多目标性能进行了综合评价,初步揭示电厂资源消耗、污染物排放与运行性能对其综合性能的影响规律。本文研究成果为大型燃煤电厂的多目标性能综合评价提供了新的思路与方法。 【关键词】：燃煤机组 FGD能耗 运行优化 多目标评价 AHP 灰色关联度
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X701.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 电厂湿法脱硫系统运行优化的选题背景及意义11-14
• 1.1.1 中国电力行业SO_2排放现状及危害11-12
• 1.1.2 国内外烟气脱硫技术概述12-13
• 1.1.3 研究意义及内容13-14
• 1.2 电厂综合性能评价方法研究的选题背景及其意义14-18
• 1.2.1 现有燃煤电厂单性能评价准则存在的问题14
• 1.2.2 国内外研究动态14-16
• 1.2.3 课题研究意义及内容16-18
• 第二章 石灰石-石膏湿法脱硫原理及工艺流程18-28
• 2.1 石灰石-石膏湿法脱硫原理18-20
• 2.1.1 SO_2的吸收过程18-19
• 2.1.2 石灰石的溶解过程19
• 2.1.3 亚硫酸盐的氧化过程19-20
• 2.1.4 石膏的结晶20
• 2.2 典型石灰石-石膏湿法脱硫系统构成20-24
• 2.2.1 烟气系统21
• 2.2.2 吸收塔系统21
• 2.2.3 石灰石浆液制备供给系统21-22
• 2.2.4 石膏脱水系统22-23
• 2.2.5 废水处理系统23
• 2.2.6 公用系统23-24
• 2.3 FGD主要设备介绍24-27
• 2.3.1 增压风机24-25
• 2.3.2 烟气换热器(GGH)25
• 2.3.3 吸收塔25
• 2.3.4 氧化风机25-26
• 2.3.5 循环浆液泵26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 湿法脱硫系统主要能耗设备模型28-48
• 3.1 主要能耗设备分布28-29
• 3.2 脱硫系统入口烟气模型29-31
• 3.2.1 煤质分析29-30
• 3.2.2 FGD入口烟气计算30-31
• 3.3 增压风机能耗特性31-37
• 3.3.1 增压风机性能计算32-33
• 3.3.2 增压风机特性曲线拟合33-37
• 3.4 氧化风机能耗特性37-40
• 3.5 循环浆液泵能耗特性40-44
• 3.5.1 建立液气比-脱硫效率模型40-42
• 3.5.2 循环浆液泵性能计算42-43
• 3.5.3 减泵运行对FGD系统的影响43-44
• 3.6 石灰石球磨机能耗模型44-46
• 3.6.1 浆液制备系统性能计算44-45
• 3.6.2 石灰石湿磨性能计算45-46
• 3.7 FGD系统其它设备运行能耗分析46-47
• 3.8 本章小结47-48
• 第四章 典型1000MW机组脱硫系统运行优化48-66
• 4.1 电厂脱硫设备能耗模型案例分析48-50
• 4.1.1 机组概况48-49
• 4.1.2 入口烟气性能计算49-50
• 4.2 脱硫设备的运行节能优化50-63
• 4.2.1 增压风机运行节能优化51-53
• 4.2.2 氧化风机运行节能优化53-54
• 4.2.3 循环浆液泵运行优化54-60
• 4.2.4 石灰石湿磨运行节能优化60-63
• 4.3 脱硫系统总节能优化63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 燃煤机组新型综合性能评价方法研究66-79
• 5.1 基于AHP和灰色关联度的综合评价方法66-70
• 5.1.1 利用层次分析法(AHP)建立评价递阶层次结构66-67
• 5.1.2 利用灰色关联度法建立关联系数矩阵67-68
• 5.1.3 利用层次分析法(AHP)确定指标权重68-70
• 5.1.4 计算灰色关联度70
• 5.2 600MW超临界机组综合性能评价70-76
• 5.2.1 资源消耗综合评价72-73
• 5.2.2 污染物排放综合评价73-75
• 5.2.3 机组运行性能综合评价75
• 5.2.4 机组综合性能评价75-76
• 5.3 权重灵敏度分析76-78
• 5.3.1 水耗权重变化对评价结果的影响77
• 5.3.2 污染物排放权重变化对评价结果的影响77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 结论与展望79-81
• 6.1 脱硫系统运行节能总结与展望79-80
• 6.2 燃煤机组综合性能评价方法总结与展望80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果85-86
• 致谢86

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