1.一种氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型，其特征在于：该模型首先基于喷淋塔氨法烟气脱硫工艺的特点，选定pH值、烟气流速ug和液气比L/Q为参数，计算出不同pH值、烟气流速ug和液气比L/Q条件下的氨法脱硫SO2吸收传质速率，并采用数值拟合的方法构建具有普遍适用性的氨法脱硫SO2吸收传质系数的表达式；然后分析液相中的离子电荷守恒和元素物料守恒，根据NH3-SO2-H2O体系的热力学特性及离子平衡原理建立喷淋塔内SO2吸收过程中的气-液间动态平衡关系，并结合重新构建的SO2吸收传质系数的表达式，计算出喷淋塔氨法脱硫的SO2脱除率(y1-y2)/y1；该计算模型具体包括以下步骤：步骤一、确定如下参数：氨法脱硫系统喷淋塔的D、G、L、pH、P、Q、T、ug、y1、y2、Z、Cs、ρ、μ、ν、σ；

其中，D为喷淋塔直径，通过直接测量得出，单位m；L为浆液喷淋量，通过流量计测量得出，单位为L/h；pH为喷淋塔内浆液pH值，由pH计测量得到；P为烟气总压力，近似与大气压相3

等，为101325Pa；Q为烟气流量，通过流量计测量得出，单位m/h；T为烟气温度，通过温度传感器测量得出，单位K；G为烟气摩尔流率，可根据G＝10-3·PQ/(RTπD2)/4计算得出，单位为kmol/(m2·h)；ug为烟气流速，根据ug＝Q/(3600πD2)/4计算得出，单位m/s；y1、y2分别为喷淋塔进口、出口烟气中SO2的摩尔分率，均由烟气分析仪测得；Z为喷淋塔吸收区高度，直接测量得到，单位m；Cs为浆液中的总硫浓度，为+4价硫浓度 和+6价硫浓度 之和，其单位均为mol/L；ρ为浆液密度，根据+4价硫浓度 的分布系数δ1、 的分布系数δ2和+6价硫浓度 按式 进行计算，单位为kg/m3；浆液的粘度

μ和表面张力σ分别利用粘度计和表面张力仪测得，其单位分别为Pa·s和N/m；ν为浆液的运动粘度，根据式ν＝μ/ρ计算得出，单位m2/s；

步骤二、输入步骤一中的模型参数，并设定喷淋塔出口烟气中的SO2摩尔分率y2、喷淋塔吸收区顶部浆液的pH值及CS中+4价硫和+6价硫的初始浓度 且满足 利用氨法脱硫SO2吸收数学模型，以喷淋塔吸收区烟气出口为起始点，沿吸收区高度方向计算出进口烟气中的SO2浓度y′1；

步骤三、将步骤二中计算得到的进口烟气中SO2浓度y′1带入下式进行检验：|y′1-y1|≤0.00001   (1)，

若计算得到的进口烟气中的SO2浓度y′1不满足上式，返回步骤二中调整y2值，重新计算y′1直至上式成立，最后输出出口烟气中的SO2浓度y2及对应的SO2脱除率(y1-y2)/y1。。

2.根据权利要求1所述的一种氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型，其特征在于：步骤二中喷淋塔吸收区进口烟气中的SO2浓度y′1具体按照如下模型进行计算：在喷淋塔吸收区高度方向上的dz微元内对SO2进行物料衡算，得到如下方程：上式中， 为SO2的传质速率，单位kmol/(m2·h)，a为气-液传质接触面积，单位m2/m3，ky为气相分传质系数，单位kmol/(m2·h)；y为气相主体中SO2的摩尔分率，yi为气-液界面处SO2的平衡摩尔分率，上式(2)转化为：对式(3)进行积分即得到沿喷淋塔吸收区高度方向SO2的浓度分布；上式(3)中，气-液界面处SO2的平衡摩尔分率yi根据电中性方程进行计算，其计算模型如下：- +

吸收塔内浆液中主要存在 OH、H 、 SO2、NH3和NH3·H2O 9种不同的组分，它们之间存在如下平衡：

氨法脱硫过程中，稳态时浆液中的离子满足如下电中性方程：根据平衡式(4)～(9)，式(10)转化为如下形式：

上式(11)中，Kha、Ka1、Ka2、Kw分别为式(4)、(5)、(6)、(9)中的反应平衡常数，因此，气-液界面处SO2的平衡分压 可表达为：由于氨法脱硫浆液中的H+浓度较低，同时浆液中几乎无游离的NH3，因此，式(12)中的近似等于 而浆液中 和 的浓度可根据+4价硫浓度 及各组分的分布系数计算得出： 其中， 和 的

分布系数δ1和δ2分别按下式计算得到：

基于式(12)，式(3)中气-液界面处SO2的平衡摩尔分率yi根据式 计算得出；因此，要计算yi沿喷淋塔吸收区高度方向上的分布，需明确c(H+)沿喷淋塔高度方向上的变化情况，从喷淋塔吸收区底部到吸收区任意截面之间对气相和液相中的总硫进行物料衡算：m1,g+mz,l＝m1,l+mz,g    (16)，式中：ml,g及mz,g分别为喷淋塔吸收区底部截面处及吸收区中间任意截面处气相中SO2的摩尔流率，单位mol/s，ml,l及mz,l分别为喷淋塔吸收区底部截面处及吸收区中间任意截面处液相中总硫的摩尔流率，单位mol/s，ml,g、mz,g、ml,l及mz,l分别表述为如下形式：m1,g＝Gy1，

则式(16)转化为：

联立式(12)和(17)，即得到关于浆液中氢离子浓度c(H+)与气相中SO2浓度y的非线性方程：上式(18)中：

其中 ： B＝Kha .Kal，C＝Kha .Ka1Ka2 ，结合式(3)和(18)得到：

式(20)变换为：

将 带入式(21)，以喷淋塔吸收区顶端为起点沿喷淋塔吸收区高度方向上对式(21)进行积分，即计算得到吸收区底端处浆液的H+浓度，进而由式(18)计算得到喷淋塔进口处SO2的摩尔分率y′1。

3.根据权利要求2所述的一种氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型，其特征在于：公2

式(21)中气-液传质接触面积a包含两部分：一是喷淋塔内液滴的比表面积Ad/((πD/4)Z)，m2/m3；二是喷淋塔壁液膜的比表面积Am/((πD2/4)Z)，m2/m3，其中：喷淋塔内液滴的表面积Ad：

沿喷淋塔高度方向上将吸收塔划分为多个微元，由于微元高度很小，假定微元内液滴下落的速度不变，另外，忽略液滴的凝并和破碎，液滴直径采用Sauter平均直径。因此，喷淋塔微元内液滴的表面积Ad可表述为：上式中，Ld为以液滴形式存在的浆液喷淋量，L/h；ud为液滴的下落速度，m/s；d为液滴的Sauter平均直径，单位m，d根据式(23)进行计算：d＝133.0·(D/2)·We-0.74    (23)，式(23)中，韦伯数We按式(24)进行计算：

式(24)中，ρ为浆液密度，kg/m3； 为喷嘴浆液的喷出速度，m/s，根据动量守恒方程进行计算，其中，ml为喷嘴喷出浆液的质量流量，单位为kg/s，通过测量得到；Pl为喷嘴运行压力，单位为MPa，通过测量得到；dk为喷嘴孔径，单位m；σ为浆液表面张力，N/m；

由式(22)可知，喷淋塔内液滴的比表面积与液滴在气流中的下落速度有关，液滴下落速度ud可表述为：

该公式中，g为重力加速度，单位为m/s2；ρd、ρg分别为液滴密度和气体密度，单位均为kg/m3，其中液滴密度ρd即为喷淋塔内浆液密度ρ；ug为气体速度，单位m/s；

公式(25)中Cd为曳力系数，根据下式进行计算：

上式中，雷诺数Red根据公式(27)进行计算：

液滴的运动方程为：

联立公式(22)～(28)，沿喷淋塔吸收区高度方向上积分即计算出液滴表面积Ad；

喷淋塔壁液膜的面积Am：

喷淋塔氨法脱硫过程中，部分浆液落在喷淋塔壁上并形成液膜，塔壁液膜在与烟气接触的过程中参与SO2吸收反应，微元内喷淋塔壁液膜的面积可按式(29)进行计算：Am＝π(D-2hm)·dz    (29)，

式(29)中，hm为喷淋塔壁液膜厚度，单位为m，根据如下公式进行计算：式(30)中，Rem为液膜流动雷诺数，Rem＝4Lmρ/(3600πdμ)。

4.根据权利要求2所述的一种氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型，其特征在于：公式(21)中的SO2吸收传质系数ky根据如下方法进行优化确定：(1)改变浆液pH值、烟气流速ug和浆液喷淋量L，测定不同pH值、烟气流速ug和液气比L/Q条件下喷淋塔进、出口烟气中SO2的摩尔分率y1、y2，并根据如下公式分别计算出不同条件下的SO2吸收传质速率ky：(2)结合氨法脱硫工艺的特点，选取pH、烟气流速ug和液气比L/Q为参数，构建氨法脱硫SO2吸收传质系数ky的表达式：上式中k0为系数，x1、x2和x3均为指数，对上式两边取对数可得：lnky＝lnk0+x1lnpH+x2lnug+x3ln(L/G)    (33)，将步骤(1)中通过测量计算得到的不同pH、烟气流速ug和液气比L/Q条件下的氨法脱硫SO2吸收传质速率ky与pH、ug及L/Q按公式(33)进行多元线性拟合，确定系数k0及指数x1、x2和x3的值，进而得出优化的氨法脱硫SO2吸收传质系数ky的表达式。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型，其特征在于：所述pH值的范围为5.0～6.0，烟气流速范围为2.0～4.0m/s，液气比范围为2.0～

4.0L/m3。

6.一种氨法脱硫喷淋塔设计和运行的优化调控方法，其特征在于：该方法是基于氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型的计算结果对氨法脱硫喷淋塔的设计和运行进行优化的，其步骤为：首先利用权利要求1-5中任一项所述的氨法脱硫喷淋塔设计和运行的计算模型计算出预设工艺条件下的氨法脱硫SO2脱除率，若计算得到的SO2脱除率不满足设定目标，则调整氨法脱硫工艺参数的数值，并按照模型重新计算，直至SO2脱除率满足设定目标，并输出此时氨法脱硫各工艺参数的数值及SO2的脱除率。