有色冶煉工業(yè)低濃度 SO2煙氣處理工藝分析

張 宇

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在有色冶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的SO2煙氣對(duì)空氣污染程度逐漸加重，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，低濃度SO2煙氣處理工藝已經(jīng)成為有色冶煉工業(yè)的重要生產(chǎn)工藝，為了提高該項(xiàng)工藝的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，此次提出多目標(biāo)模糊綜合分析方法對(duì)有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝進(jìn)行分析，目前用于有色冶煉工業(yè)低濃度SO2處理的工藝主要為吸收法和直接制酸法[1]，為優(yōu)化該項(xiàng)工藝提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝分析方法

此次采用多目標(biāo)模糊綜合分析方法對(duì)有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝中的吸收法進(jìn)行分析。多目標(biāo)模糊綜合分析方法可以對(duì)分析對(duì)象的多方面同時(shí)進(jìn)行分析，首先需要建立一個(gè)有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝分析模型，然后根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)該工藝的分析要求確定分析指標(biāo)，然后根據(jù)多目標(biāo)模糊數(shù)學(xué)理論建立指標(biāo)分析矩陣，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝的有效分析。

1.1 建立低濃度SO2煙氣處理工藝分析模型

低濃度SO2煙氣處理工藝模型的建立首先要建立模型的層次結(jié)構(gòu)，然后構(gòu)建低濃度SO2煙氣處理工藝分析矩陣，為了保證建立模型的有效性，對(duì)分析矩陣進(jìn)行層次單排序及檢驗(yàn)、層次總排序及檢驗(yàn)。由于低濃度SO2煙氣處理工藝分析是對(duì)一個(gè)復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行有效分析，所以此次建立分析模型的層次結(jié)構(gòu)主要由目標(biāo)層和準(zhǔn)則層構(gòu)成，目標(biāo)層包括低濃度SO2煙氣處理工藝的分析指標(biāo)；準(zhǔn)則層是由根據(jù)工藝分析要求預(yù)先設(shè)定的分析準(zhǔn)則。分析矩陣表示針對(duì)目標(biāo)層和準(zhǔn)則層的某一指標(biāo)，該指標(biāo)與本層次之間其指標(biāo)之間的相對(duì)重要性的比較，假設(shè)分析指標(biāo)為A，指標(biāo)A對(duì)應(yīng)的分析級(jí)V（jj=1，2，...，n）則指標(biāo)A的分析矩陣為：

公式（1）中，C表示工藝分析指標(biāo)的特征向量，在多目標(biāo)模糊綜合分析方法中，為了使決策分析定量化，形成上述模糊分析矩陣，按照模糊分析標(biāo)度原則，采用1-9的比率標(biāo)度進(jìn)行兩兩分析指標(biāo)的對(duì)比，以此建立了低濃度SO2煙氣處理工藝分析模型[2]。在多目標(biāo)模糊綜合分析方法中用模糊分析矩陣特征跟的變化作為衡量分析矩陣偏離一致性指標(biāo)排序，并對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)公式如下：

公式（2）中，v表示模糊分析矩陣最大的特征根，n表示模糊分析矩陣階數(shù)。在完成層次單排序及檢驗(yàn)后，為了判斷不同階模糊分析矩陣是否具有滿意的一致性，還需要引入模糊分析矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)值，當(dāng)多階數(shù)時(shí)，對(duì)模糊分析矩陣進(jìn)行層次總排序及檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)公式如下：

公式（3）中，RI表示同階平均隨機(jī)一致性。CI表示模糊分析矩陣一致性指標(biāo)。當(dāng)CR≤2時(shí)，即可人為此次建立的模糊分析矩陣具有滿意的一致性指標(biāo)，否則需要對(duì)建立的工藝分析模型進(jìn)行矩陣調(diào)整，保證多目標(biāo)模糊綜合分析方法的有效性。

1.2 確定低濃度SO2煙氣處理工藝分析指標(biāo)

對(duì)于低濃度SO2煙氣處理工藝分析指標(biāo)的合理確定需要根據(jù)有色冶煉工業(yè)SO2煙氣處理要求進(jìn)行選擇，以下為有色冶煉工業(yè)SO2煙氣處理五個(gè)基本要求：①有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理后其排放濃度不得超過《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 25466-2010和《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB25467-2010等有色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的新建企業(yè)排放限值，即400mg/m3。②有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝性價(jià)比高、成本低，且處理過程穩(wěn)定。③處理過程中不能影響到工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，并且有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝能與SO2煙氣處理系統(tǒng)能完好地銜接[3]。④有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝操作簡(jiǎn)單、處理難度低，并且具有較高的工藝效率。⑤盡量減少濃度SO2煙氣副產(chǎn)物，對(duì)周邊大氣環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。根據(jù)以上五個(gè)分析要求，此次多目標(biāo)模糊綜合分析方法選擇了技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，下圖為有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝的分析指標(biāo)[4]。

圖1 有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝的分析指標(biāo)

1.3 實(shí)現(xiàn)低濃度SO2煙氣處理工藝分析

運(yùn)用多目標(biāo)模糊綜合分析方法對(duì)有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝中技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。技術(shù)指標(biāo)分析：在技術(shù)指標(biāo)內(nèi)用處理效率表示指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)，其計(jì)算公式為：

公式（4）中，U表示有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝的處理效率；S表示進(jìn)口煙氣量；H表示進(jìn)口SO2濃度；J表示處理煙氣量；T表示處理SO2濃度。根據(jù)國(guó)家最新SO2煙氣處理要求，有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝需要保證SO2的排放濃度在400mg/m3以下，用模糊分析矩陣對(duì)工藝的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算，其處理效率應(yīng)該在95%以上[5]。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析：對(duì)于經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析，用處理成本表示其工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)，其計(jì)算公式如下：

公式（5）中，c表示有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝所使用設(shè)備壽命；q表示工藝年處理費(fèi)用；l表示低濃度SO2煙氣年處理量。用模糊分析矩陣對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析，得出有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理費(fèi)用，以此實(shí)現(xiàn)了對(duì)有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝分析。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了確保此次提出的分析方法的有效性，針對(duì)提出方法與傳統(tǒng)方法的分析效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用兩種方法對(duì)某有色金屬冶煉廠低濃度SO2煙氣處理工藝進(jìn)行分析，此次實(shí)驗(yàn)對(duì)該工藝共進(jìn)行5次分析，檢驗(yàn)兩種方法的分析精準(zhǔn)度。下表為多目標(biāo)模糊綜合分析方法對(duì)該冶煉廠低濃度SO2煙氣處理工藝分析指標(biāo)指數(shù)。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采集了五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將多目標(biāo)模糊綜合分析方法用方法1表示，將傳統(tǒng)方法用方法2表示，下表為兩種方法的分析效率。

從上表可以看出，多目標(biāo)模糊綜合分析對(duì)工藝分析效率都能達(dá)到94%以上，最高可達(dá)到97%；而傳統(tǒng)方法對(duì)工藝分析效率平均在80%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此次提出的方法，所以證明了此次提出的方法具有較高的分析效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝是一項(xiàng)非常重要的工業(yè)技術(shù)，其工藝的優(yōu)良決定著SO2對(duì)大氣污染的影響，此次運(yùn)用多目標(biāo)模糊綜合分析方法對(duì)該工藝進(jìn)行了深入分析，并取得了一定的研究成果，為有色冶煉工業(yè)低濃度SO2煙氣處理工藝的改良和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。