有色冶炼工业低浓度 SO2烟气处理工艺分析

张 宇

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

随着工业经济的迅速发展，在有色冶炼生产过程中产生的SO2烟气对空气污染程度逐渐加重，为了实现可持续发展战略目标，低浓度SO2烟气处理工艺已经成为有色冶炼工业的重要生产工艺，为了提高该项工艺的社会效益和经济效益，此次提出多目标模糊综合分析方法对有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺进行分析，目前用于有色冶炼工业低浓度SO2处理的工艺主要为吸收法和直接制酸法[1]，为优化该项工艺提供科学的参考依据。

1 有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺分析方法

此次采用多目标模糊综合分析方法对有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺中的吸收法进行分析。多目标模糊综合分析方法可以对分析对象的多方面同时进行分析，首先需要建立一个有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺分析模型，然后根据工业生产对该工艺的分析要求确定分析指标，然后根据多目标模糊数学理论建立指标分析矩阵，以此实现对有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺的有效分析。

1.1 建立低浓度SO2烟气处理工艺分析模型

低浓度SO2烟气处理工艺模型的建立首先要建立模型的层次结构，然后构建低浓度SO2烟气处理工艺分析矩阵，为了保证建立模型的有效性，对分析矩阵进行层次单排序及检验、层次总排序及检验。由于低浓度SO2烟气处理工艺分析是对一个复杂对象进行有效分析，所以此次建立分析模型的层次结构主要由目标层和准则层构成，目标层包括低浓度SO2烟气处理工艺的分析指标；准则层是由根据工艺分析要求预先设定的分析准则。分析矩阵表示针对目标层和准则层的某一指标，该指标与本层次之间其指标之间的相对重要性的比较，假设分析指标为A，指标A对应的分析级V（jj=1，2，...，n）则指标A的分析矩阵为：

公式（1）中，C表示工艺分析指标的特征向量，在多目标模糊综合分析方法中，为了使决策分析定量化，形成上述模糊分析矩阵，按照模糊分析标度原则，采用1-9的比率标度进行两两分析指标的对比，以此建立了低浓度SO2烟气处理工艺分析模型[2]。在多目标模糊综合分析方法中用模糊分析矩阵特征跟的变化作为衡量分析矩阵偏离一致性指标排序，并对其进行一致性检验，其检验公式如下：

公式（2）中，v表示模糊分析矩阵最大的特征根，n表示模糊分析矩阵阶数。在完成层次单排序及检验后，为了判断不同阶模糊分析矩阵是否具有满意的一致性，还需要引入模糊分析矩阵的平均随机一致性指标值，当多阶数时，对模糊分析矩阵进行层次总排序及检验，其检验公式如下：

公式（3）中，RI表示同阶平均随机一致性。CI表示模糊分析矩阵一致性指标。当CR≤2时，即可人为此次建立的模糊分析矩阵具有满意的一致性指标，否则需要对建立的工艺分析模型进行矩阵调整，保证多目标模糊综合分析方法的有效性。

1.2 确定低浓度SO2烟气处理工艺分析指标

对于低浓度SO2烟气处理工艺分析指标的合理确定需要根据有色冶炼工业SO2烟气处理要求进行选择，以下为有色冶炼工业SO2烟气处理五个基本要求：①有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理后其排放浓度不得超过《铅、锌工业污染物排放标准》GB 25466-2010和《铜、镍、钴工业污染物排放标准》GB25467-2010等有色行业标准规定的新建企业排放限值，即400mg/m3。②有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺性价比高、成本低，且处理过程稳定。③处理过程中不能影响到工业生产的正常运行，并且有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺能与SO2烟气处理系统能完好地衔接[3]。④有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺操作简单、处理难度低，并且具有较高的工艺效率。⑤尽量减少浓度SO2烟气副产物，对周边大气环境不会产生污染。根据以上五个分析要求，此次多目标模糊综合分析方法选择了技术指标、经济指标，下图为有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺的分析指标[4]。

图1 有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺的分析指标

1.3 实现低浓度SO2烟气处理工艺分析

运用多目标模糊综合分析方法对有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺中技术、经济两个指标进行分析。技术指标分析：在技术指标内用处理效率表示指标是否达标，其计算公式为：

公式（4）中，U表示有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺的处理效率；S表示进口烟气量；H表示进口SO2浓度；J表示处理烟气量；T表示处理SO2浓度。根据国家最新SO2烟气处理要求，有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺需要保证SO2的排放浓度在400mg/m3以下，用模糊分析矩阵对工艺的经济指标计算，其处理效率应该在95%以上[5]。经济指标分析：对于经济指标的分析，用处理成本表示其工艺经济指标是否达标，其计算公式如下：

公式（5）中，c表示有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺所使用设备寿命；q表示工艺年处理费用；l表示低浓度SO2烟气年处理量。用模糊分析矩阵对经济指标进行分析，得出有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理费用，以此实现了对有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺分析。

2 实验

2.1 实验准备

为了确保此次提出的分析方法的有效性，针对提出方法与传统方法的分析效率进行实验。使用两种方法对某有色金属冶炼厂低浓度SO2烟气处理工艺进行分析，此次实验对该工艺共进行5次分析，检验两种方法的分析精准度。下表为多目标模糊综合分析方法对该冶炼厂低浓度SO2烟气处理工艺分析指标指数。

2.2 结果分析

根据上述实验设计，采集了五组实验数据，将多目标模糊综合分析方法用方法1表示，将传统方法用方法2表示，下表为两种方法的分析效率。

从上表可以看出，多目标模糊综合分析对工艺分析效率都能达到94%以上，最高可达到97%；而传统方法对工艺分析效率平均在80%左右，远远低于此次提出的方法，所以证明了此次提出的方法具有较高的分析效率。

3 结束语

有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺是一项非常重要的工业技术，其工艺的优良决定着SO2对大气污染的影响，此次运用多目标模糊综合分析方法对该工艺进行了深入分析，并取得了一定的研究成果，为有色冶炼工业低浓度SO2烟气处理工艺的改良和优化提供科学依据。