一种脱硫废水排放量控制方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明属于燃煤电厂烟气湿法脱硫技术领域，涉及一种脱硫废水排放量控制方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.石灰石-石膏法烟气脱硫工艺是目前国内外广泛采用的烟气脱硫工艺。该工艺在脱除烟气中二氧化硫形成石膏的同时，均会产生一定量的废水。排放脱硫废水主要目的是为了使浆液中可溶性离子(氯离子、镁离子等)浓度控制在一定范围内，以保证正常的脱硫反应以及石膏品质的优良。同时脱硫废水中还含有大量其他污染物，对比gb8978-1996《污水综合排放标准》，超标项目为ph值、悬浮物、汞、铜、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属元素。此外，钙、镁、氯根、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根、铝、铁等含量也较高。其中，汞、砷、铅、镍等均为我国严格限制排放，属对人体、环境产生长远不利影响的第一类污染物。大多数火电厂环评及排污许可证上均明确要求脱硫废水在处理达标后回用于生产，不允许外排。但由于其高盐、高硬度、高浊度，腐蚀性、污染性极强，大多数电厂无法消纳。随着国家对电厂废水管控力度加大，脱硫废水是燃煤电厂废水最难处理的一部分。因此如何高效处置脱硫废水，满足电厂环评及排污许可证要求是燃煤电厂面临的重大挑战。脱硫废水处理系统改造时首先应确定废水量，根据废水量再进行工艺路线的选择。目前通常采用两种方法来得到脱硫废水水量，方法一是采用水平衡试验来的得到脱硫废水水量，试验所得水量为一个时间段或者一段时期的运行情况，无法预测工况变化后废水量可能的变化。方法二是采用在线检测烟气、脱硫补充水、脱硫废水中的氯离子含量来精确控制废水排放量，例如公开号为cn 107450614 a中国发明专利申请公开了石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统；公开号为cn 215609449 u中国实用新型专利公开了一种脱硫废水cl-在线检测及智能排放控制系统。该方法仅通过氯离子浓度来实时控制脱硫废水排放量，未考虑其他可溶性离子排放的需要，因此控制的准确性较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硫废水排放量控制方法、系统、设备及存储介质，该方法、系统、设备及存储介质能够较为准确对石灰石-石膏湿法脱硫系统的脱硫废水排放量的控制。
4.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.本发明一方面，本发明提供了一种脱硫废水排放量控制方法包括：
6.基于脱硫浆液氯离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第一脱硫废水排放量p1；
7.基于脱硫浆液镁离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第二脱硫废水排放量p2；
8.当p1＞p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第一脱硫废水排放量p1进行排放；
当p1＜p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第二脱硫废水排放量p2进行排放。
9.第一脱硫废水排放量p1＝(m1－n1)
×
103/h1，其中，m1为脱硫浆液中氯离子的带入量，n1为石膏外水中氯离子的带出量，h1为脱硫废水氯离子排放浓度。
10.脱硫浆液中氯离子的带入量m1＝b
×
γ
×
η
×
τ
×
103+w
×
α
×
10-3
，b为锅炉燃煤消耗量，γ为煤中氯元素质量百分数，η为煤燃烧后氯元素析出率，τ为氯元素转移进入脱硫浆液比例，w为脱硫工艺补水量，α为脱硫工艺水中氯元素含量。
11.石膏外水中氯离子的带出量n1＝(g
×
δ/ρ)
×
h11
×
10-3
，g为脱硫系统石膏产量，δ为石膏外水含水量，ρ为脱硫废水密度，h11为石膏外水中氯离子浓度。
12.第二脱硫废水排放量p2＝(m2－n2)
×
103/h2，m2为脱硫浆液中镁离子的带入量，n2为石膏外水中镁离子带出量，h2为脱硫废水镁离子排放浓度。
13.脱硫浆液中镁离子的带入量m2＝l
×
β
×
ε+w
×
ζ
×
10-3
，l为脱硫系统石灰石耗量，w为脱硫工艺补水量，β为石灰石中镁离子含量，ε为碳酸镁的溶解系数，ζ为脱硫工艺水中镁元素含量。
14.石膏外水中镁离子带出量n2＝(g
×
δ/ρ)
×
h22
×
10-3
，h22为石膏外水中镁离子浓度，g为脱硫系统石膏产量，δ为石膏外水含水量，ρ为脱硫废水密度。
15.本发明二方面，本发明提供了一种脱硫废水排放量控制系统，包括：
16.第一计算模块，用于基于脱硫浆液氯离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第一脱硫废水排放量p1；
17.第二计算模块，用于基于脱硫浆液镁离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第二脱硫废水排放量p2；
18.控制模块，用于当p1＞p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第一脱硫废水排放量p1进行排放；当p1＜p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第二脱硫废水排放量p2进行排放。
19.本发明三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述脱硫废水排放量控制方法的步骤。
20.本发明四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述脱硫废水排放量控制方法的步骤。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明所述的脱硫废水排放量控制方法、系统、设备及存储介质在具体操作时，分别根据氯离子平衡计算脱硫废水排放量p1及基于镁离子平衡计算脱硫废水排放量p2，当p1＞p2时，则脱硫废水排放量按照p1进行排放；当p1＜p2时，则脱硫废水排放量按照p2进行排放，避免考虑单一氯离子浓度带来的控制不准确问题，操作简单、方便，准确性较高。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明的流程图；
25.图2为本发明的系统图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
29.燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水排主要目是控制浆液中可溶性离子浓度，以保证正常的脱硫反应。脱硫废水作为电厂废水最难处理的一部分，废水处理设备投资、废水处理费用均较高，所以如何准确确定脱硫废水排放量是控制相关改造工程以及减少处理运行成本的重要工作。目前脱硫废水排放量是根据浆液中氯离子浓度来进行确定，该方法未全面浆液中的可溶性离子。
30.实施例一
31.基于以上问题，参考图1，本发明所述的石灰石-石膏湿法脱硫废水排放量控制方法包括：
32.1)基于脱硫浆液氯离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第一脱硫废水排放量p1；
33.2)基于脱硫浆液镁离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第二脱硫废水排放量p2；
34.3)当p1＞p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第一脱硫废水排放量p1进行排放；当p1＜p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第二脱硫废水排放量p2进行排放。
35.其中，第一脱硫废水排放量p1＝(m1－n1)
×
103/h1，其中，m1为脱硫浆液中氯离子的带入量，n1为石膏外水中氯离子的带出量，h1为脱硫废水氯离子排放浓度；
36.第二脱硫废水排放量p2＝(m2－n2)
×
103/h2，m2为脱硫浆液中镁离子的带入量，n2为石膏外水中镁离子带出量，h2为脱硫废水镁离子排放浓度。
37.脱硫浆液中氯离子的带入量m1＝b
×
γ
×
η
×
τ
×
103+w
×
α
×
10-3
，b为锅炉燃煤消耗量，单位：t/h；γ为煤中氯元素质量百分数，单位：％；η为煤燃烧后氯元素析出率，单位：％，η＝97％；τ为氯元素转移进入脱硫浆液比例，单位：％，τ＝93％；w为脱硫工艺补水量，单位：m3/h；α为脱硫工艺水中氯元素含量，单位：mg/l。石膏外水中氯离子带出量n1＝(g
×
δ/ρ)
×
h11
×
10-3
，g为脱硫系统石膏产量，单位：kg/h；δ为石膏外水含水量，单位：％；ρ为
脱硫废水密度，单位：kg/m3；h11为石膏外水中氯离子浓度，单位：mg/l。
38.脱硫浆液中镁离子的带入量m2＝l
×
β
×
ε+w
×
ζ
×
10-3
，l为脱硫系统石灰石耗量，单位kg/h；β为石灰石中镁离子含量，单位％；ε为碳酸镁(mgco3)溶解系数，取值75％；ζ为脱硫工艺水中镁元素含量，单位：mg/l。石膏外水中镁离子带出量n2＝(g
×
δ/ρ)
×
h22
×
10-3
，h22为石膏外水中镁离子浓度，单位：mg/l。
39.实施例二
40.参考图2，本发明所述的脱硫废水排放量控制系统包括：
41.第一计算模块1，用于基于脱硫浆液氯离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第一脱硫废水排放量p1；
42.第二计算模块2，用于基于脱硫浆液镁离子平衡，确定石灰石-石膏湿法脱硫系统的第二脱硫废水排放量p2；
43.控制模块3，用于当p1＞p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第一脱硫废水排放量p1进行排放；当p1＜p2时，则石灰石-石膏湿法脱硫系统根据第二脱硫废水排放量p2进行排放。
44.实施例三
45.本实施例以额定负荷1000mw燃煤机组配套脱硫系统在不同运行负荷工况为例，利用本发明进行不同工况下脱硫废水排放量计算，其中，初始条件如表1所示：
46.表1
47.项目符号单位工况1工况2工况3机组负荷 mw7508501000燃煤量bt/h280316374燃煤中氯含量γ％0.050.050.05氯元素析出率η％979797氯元素转移进入浆液比例τ％939393入炉煤硫份s％0.80.60.7脱硫效率τ％999999石灰石中碳酸钙含量ca％92.989.390.7石灰石中碳酸镁含量mg％1.11.52.1碳酸镁溶解系数ε％757575脱硫工艺水补水量wm3/h207237280脱硫工艺水氯含量αmg/l120120120脱硫工艺水镁含量ζmg/l555555石膏外水含量δ％131210脱硫废水密度ρkg/m3107011001080脱硫废水氯离子浓度h1mg/l200002000020000脱硫废水镁离子浓度h2mg/l125001250012500石膏外水中氯离子浓度h11mg/l400400400石膏外水中镁离子浓度h22mg/l250250250
48.表1中，机组负荷单位为：兆瓦时；燃煤量单位为：吨/小时；脱硫工艺水补水量单位
为：立方米/小时；脱硫工艺水氯含量单位为：毫克/升；脱硫工艺水镁含量单位为：毫克/升；脱硫废水密度单位为：千克/立方米；脱硫废水氯离子浓度单位为：毫克/升；脱硫废水镁离子浓度单位为：毫克/升。
49.计算结果如表2所示：
50.表2
51.项目符号单位工况1工况2工况3机组负荷 mw7508501000石灰石耗量lkg/h753566359020石膏产量gkg/h115801010613494氯离子带入量m1kg/h151171202氯离子带出量n1kg/h0.560.440.50镁离子带入量m2kg/h7488157镁离子带出量n2kg/h0.350.280.31氯平衡废水排放量p1m3/h7.538.5310.09镁平衡废水排放量p2m3/h5.866.9912.57最终脱硫废水排放量pm3/h7.538.5312.57
52.表2中，石灰石耗量、石膏产量、氯离子带入量、氯离子带出量、镁离子带入量、镁离子带出量单位为：千克/小时；氯平衡废水排放量、镁平衡废水排放量、最终脱硫废水排放量单位为：立方米/小时；浆液氯离子浓度、浆液镁离子浓度单位为：摩尔/小时。
53.实施例四
54.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述脱硫废水排放量控制方法的步骤，其中，所述存储器可能包含内存，例如高速随机存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如，至少一个磁盘存储器等；处理器、网络接口、存储器通过内部总线互相连接，该内部总线可以是工业标准体系结构总线、外设部件互连标准总线、扩展工业标准结构总线等，总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。存储器用于存放程序，具体地，程序可以包括程序代码、所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
55.实施例五
56.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述脱硫废水排放量控制方法的步骤，具体地，所述计算机可读存储介质包括但不限于例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器可以包括随机存储存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存、光盘、磁盘等。
57.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
58.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
59.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
60.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
61.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。