[发明专利]一种基于硒脱除模型的颗粒物投入量计算方法及其应用

说明书

本发明属于污染物脱除领域，并具体公开了一种基于硒脱除模型的颗粒物投入量计算方法及其应用。该方法为：计算脱硫塔内不同位置的液滴速度、液滴与烟气的相对速度、烟气温度、液滴温度、液滴群对颗粒物的捕集效率和颗粒物数量浓度；计算脱硫塔内第i位置处进入液滴的气相硒浓度并获得脱硫塔内第i位置处烟气中气态硒浓度，将其代入上述步骤进行迭代计算，重复该过程直至获得脱硫塔出口处气态硒浓度，同时获得脱硫塔出口处颗粒态硒浓度，利用其计算脱硫塔内硒脱除效率，进而根据其获得脱硫塔硒脱除过程中颗粒物投入速率。本发明能够确保投入颗粒物的数量使得烟气中的气态硒污染物充分冷凝，并在脱硫塔内被完全捕集，不会因颗粒物逃逸造成二次污染。

技术领域

本发明属于污染物脱除领域，更具体地，涉及一种基于硒脱除模型的颗粒物投入量计算方法及其应用。

背景技术

硒是一种痕量重金属元素，过量的硒排放对人类健康和生态系统均会造成严重的威胁。我国作为燃煤发电大国，燃煤电厂是环境中硒的主要人为排放源之一。据调查发现，我国原煤中硒的平均含量高于世界平均水平，因此，我国燃煤造成的硒污染物排放问题极其严峻，必须对其进行严格控制。

在燃煤锅炉高温环境下，原煤中与矿物质结合的硒会大部分以气态二氧化硒(SeO₂)的形式释放出来。随着烟气流动和降温，部分的气态SeO₂会与烟气的飞灰结合并附着于飞灰上，形成颗粒态硒。我国现有燃煤机组大部分装备有湿法烟气脱硫装置(简称为脱硫塔)，烟气流经脱硫塔时，其携带的以SO₂为主的多种污染物会被塔内的碱性液滴吸收/拦截，其中SO₂脱除率可以达到98％以上。湿法烟气脱硫装置对烟气中硒污染物具有一定的协同脱除效果，据国内外研究机构报道，硒污染物在湿法烟气脱硫装置中的脱除率为12.5％-82.12％。这可能与上游烟气组分、上游污染物控制设备、湿法烟气装置布置方式及运行状态等多种复杂因素相关，导致湿法烟气脱硫装置对硒污染物的控制效果极不稳定，而湿法烟气脱硫装置通常为烟气装置净化流程的最后环节，这也使得大量未被脱除的硒污染物从烟囱排出，进入大气环境，这无疑会对燃煤电站周围居民生活、生态环境、以及全球大气环境造成极大威胁，必须加以控制解决。

现有关于燃煤烟气中硒污染物排放控制技术中，主要包括：(1)李玉忠在论文《中温脱硫过程同时脱除痕量元素硒的试验研究》中提出了一种在中温范围(700-740℃)采用氧化钙通过化学吸附作用脱除SeO₂的方法，具有节水、节能、运行可靠等优点，但是目前我国燃煤机组多采用湿法烟气脱硫工艺(90％以上)，而该脱硒方式是应用于中温循环流化床脱硫工艺中，不适用于我国燃煤污染物控制现状；(2)CN109045963A公开了一种氧化-吸收脱除燃煤烟气中气态二氧化硒的方法，该方法提出将制备的氧化剂和吸收剂同时自喷淋塔上部喷入，与喷淋吸收塔下部引入的燃煤烟气形成对流，使烟气中气态SeO₂充分反应，实现SeO₂向硒酸盐的转化并被吸收。该方法氧化效率最高可达到99％，吸收效率达到98％以上，但是该方法中使用的氧化剂为亚氯酸钠、芬顿试剂、过氧化氢、次氯酸钠的一种或多种试剂的组合，需要消耗大量化学试剂，运行成本高，且会改变浆液性质，可能会影响相关管道设备运行寿命和稳定性；(3)CN110882619A公开了一种用于捕集燃煤烟气中硒的碱基吸附剂及其制备方法，该方法以氢氧化钙粉末及高分子海藻酸钠粉末为原料制备交联网状结构的海藻酸钠α-L-古洛糖醛酸单元，捕捉及拦截颗粒态硒以形成絮凝体，但是该方法中需要将烟气通入碱基吸附剂溶液，无法与目前主流燃煤烟气净化流程耦合，应用受限。现有的燃煤烟气中硒污染物排放控制技术中，主要存在以下问题：(1)不适用于我国现有主流燃煤烟气净化流程，应用受限；(2)需消耗大量化学试剂，运行成本高，且可能会影响系统运行稳定性。

发明内容