脫硫物料平衡水平衡計(jì)算的培訓(xùn)教材

1、脫硫物料平衡水平衡計(jì)算的培訓(xùn)教材系統(tǒng)物料平衡計(jì)算濕法煙氣脫硫(WFGD)系統(tǒng)物料平衡的包括以下六個(gè)子平衡：煙氣平衡、固平衡、水平衡、氯平衡、鎂平衡、熱平衡。吸收塔物料總平衡Y廢水G石膏G制漿水石膏處理系統(tǒng)沖洗水除霧器沖洗水Qy2凈 煙 氣Qy1原煙氣G漿液吸收塔X排出漿液P濾液返回補(bǔ)充水氧化風(fēng)制漿系統(tǒng)系統(tǒng)物料總平衡圖1、煙氣平衡煙氣的平衡與整個(gè)系統(tǒng)煙道的布置有很大的關(guān)系,由于鋼煙道會(huì)有漏風(fēng)現(xiàn)象的存在,從而伴隨著一定的溫降。煙氣中酸性物質(zhì)的存在對(duì)系統(tǒng)會(huì)有腐蝕，因此煙氣溫度的上下對(duì)于系統(tǒng)煙道的防腐設(shè)計(jì)會(huì)有很大影響。如在原煙氣側(cè)，經(jīng)GGH前，溫度較高120 以上，所以不設(shè)防腐設(shè)計(jì)，而在進(jìn)塔煙氣管道中

2、由于SO2濃度高，溫度低；塔出口煙道中由于溫度在系統(tǒng)中最低，水蒸氣含量很高，還有液態(tài)水的存在，所以環(huán)境條件極惡劣，必須加強(qiáng)防腐設(shè)計(jì)。還有煙氣中的灰塵物的濃度的上下，直接影響到煙道和系統(tǒng)設(shè)備的磨蝕和防堵的設(shè)計(jì)，由于原煙氣管路中煙氣的粉塵含量大于凈煙氣中的粉塵含量，考慮到磨損，其設(shè)計(jì)的原煙氣氣體流速比凈煙氣的要低。1、煙氣平衡GGHQy1 Qy2Qy1Qy2煙道漏風(fēng)：Vy+(l+ )Vko(干理論空氣量：式中：Vy-原煙氣Nm3/kg; 漏風(fēng)系數(shù)：對(duì)于鋼煙道， 取0.01/10米。VKO 理論空氣量Nm3/kg； Car煤所含基碳； Sar煤所含基硫；Har煤所含基氫；Oar煤所含基氧1%Qy13

3、%Qy2吸收塔2、固平衡固平衡(漿液)是脫硫系統(tǒng)中的關(guān)鍵平衡之一，其各種組分的變化是在吸收塔中進(jìn)行的,它對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,商品石膏的品質(zhì),系統(tǒng)中漿液管道的設(shè)計(jì),石膏旋流器,皮帶脫水機(jī)的選擇等都具有決定性的作用。1計(jì)算原理和方法計(jì)算原那么:吸收塔內(nèi)的固體量必須被全部排出系統(tǒng)。塔內(nèi)固體主要有:CaCO3，CaSO31/2H2O， CaSO42H2O ，惰性物質(zhì)，灰及少量的其它物質(zhì)。脫硫塔底固體量計(jì)算假設(shè)干脫硫產(chǎn)物中CaSO42H2O與CaSO31/2H2O質(zhì)量比為0.92:0.01，其摩爾比為：(0.92/172.17):(0.01/129.15)=69.01:1.脫硫塔底固體中各組分流量組 分

4、質(zhì)量流量kg/hW%MSO2172.1769.01(69.01+1)MSO2129.151(69.01+1)MSO2100.09(Ca/S-1)雜質(zhì)MSO2100.09 Ca/S (1-A)飛灰FGD入口灰量75合計(jì)100G固體石膏處理系統(tǒng)固平衡一級(jí)旋流器真空皮帶機(jī)吸收塔回用水箱廢水旋流器)%(54.2)(sGtG制漿水制漿水吸收劑需求量計(jì)算煙氣中脫除SO2量為MSO2mol/h，需純石灰石量為MSO2mol /h。需純度為ACaCO3的石灰石量為： /h其中：鈣硫比Ca/S=1.05 CaCO3量為： G石灰石ACaCO3 kg/h 雜質(zhì)量為： G石灰石(1-ACaCO3)kg/h如使用工業(yè)

5、水制備30%含固量漿液，那么需水量：G石灰石/0.30.7 kg/h如使用v%含固量的脫硫反響塔塔底漿液旋流別離液制備30%含固量漿液，設(shè)v%含固量旋流別離液中的固體物量為S kg/h，以水平衡可列下式： S/v%(1-v%)=(S+ G石灰石)/30%(1-30%)計(jì)算得到S kg/h，那么所需的水量為：G水S/v%(1-v%)kg/h那么需v%的塔底漿液旋流別離液為： G制漿水S+G水kg/h30%漿液量為：G漿液G水/(1-30%)kg/h石膏結(jié)晶水計(jì)算CaSO42H2O中結(jié)晶水量為：G1= MSO2172.1769.01(69.01+1)172.17218.02kg/hCaSO31/2

6、H2O結(jié)晶水量為：G2=MSO2129.151(69.01+1)129.150.518.02kg/h反響產(chǎn)物中結(jié)晶水量為：G結(jié)晶水G1+G2石膏帶走水計(jì)算G石膏帶走水G石膏10固平衡計(jì)算框圖吸收塔出口漿液石膏處理系統(tǒng)固平衡吸收劑需要量計(jì)算吸收塔底固體量計(jì)算吸收塔返回漿液P石膏量、沖洗水石膏帶走水結(jié)晶水計(jì)算制漿水廢水總量石膏帶出總水量石灰石漿液量石灰石量3、水平衡水平衡是WFGD系統(tǒng)中的重要平衡,水循環(huán)率對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定,石膏的品質(zhì),設(shè)備的材料的選擇都有重要的影響。水循環(huán)率的大小對(duì)吸收塔和管路中的漿液中的固體組分的含量會(huì)有一定的影響，特別是顆粒較小的組分。如加大水循環(huán)率，即減小廢水的排放量，那么會(huì)加

7、大液體中Cl離子和硫酸根的含量，對(duì)設(shè)備管道的材質(zhì)要求高，石膏的純度差。但是如果加大廢水的排放量，那么會(huì)增加廢水處理系統(tǒng)的建造本錢及廢水處理的運(yùn)行本錢，同時(shí)耗水量增加。所以合理的選擇,確定水平衡對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),降低本錢,及節(jié)約用水都有至關(guān)重要的作用。3、水平衡1根本假定系統(tǒng)中水無(wú)損失；系統(tǒng)處于正常穩(wěn)定運(yùn)行的工況下；進(jìn)口原煙氣中的水蒸氣在經(jīng)過(guò)塔時(shí)不參與作用。2計(jì)算原理和方法原理：進(jìn)系統(tǒng)水=出系統(tǒng)水，WFGD系統(tǒng)的水平衡圖見(jiàn)圖。進(jìn)系統(tǒng)水:進(jìn)口原煙氣所帶氣態(tài)水,工藝水出系統(tǒng)水:出口進(jìn)煙氣所帶水(氣、液),石膏帶走水,石膏結(jié)晶水、廢水。FGDSYSTEM工藝補(bǔ)充水廢水石膏結(jié)晶水凈 煙 氣帶走水（氣、液

8、態(tài)）塔進(jìn)口原煙氣帶水（氣態(tài)）石膏帶走水石膏漿液系統(tǒng)濾液制漿G煙氣入口帶入水+G工藝補(bǔ)充水+G返塔水量=G煙氣出口帶出水+G廢水+G脫硫產(chǎn)物最終帶出結(jié)晶水+G石膏漿液中返回液水 要求的工藝補(bǔ)充水量：公式1工藝水主要補(bǔ)入點(diǎn)：除霧器沖洗水：由除霧器設(shè)備決定。濾布濾餅沖洗水0.5G石膏石灰石漿液制備水見(jiàn)固平衡吸收塔補(bǔ)充水備用其他沖洗水備用G石膏結(jié)晶水、G石膏帶走水：見(jiàn)固平衡G煙氣帶走水：75mg/Nm3煙氣。3、水平衡廢水量Y確實(shí)定：公式2根據(jù)水中氯離子濃度確定：CL水：工藝水中氯離子含量50mg/LCL煤：煤中氯離子含量0.037%CL石膏：石膏中氯離子含量100mg/LBg耗煤量4、吸收塔總物料平

9、衡除霧器沖洗水Qy2凈 煙 氣Qy1原煙氣G漿液吸收塔X排出漿液P濾液返回補(bǔ)充水Qyk氧化風(fēng)4、吸收塔總物料平衡公式3G皮帶沖洗水：0.5t/t石膏G漿液：見(jiàn)吸收劑需求量計(jì)算G制漿水：見(jiàn)吸收劑需求量計(jì)算X：塔底排除漿液總量X(G固體+P中含固量+G制漿水中含固量)/15G固：見(jiàn)脫硫塔底固體量計(jì)算熱平衡是WFGD系統(tǒng)物料平衡中的主要平衡之一，它在相當(dāng)程度上決定著水平衡。熱平衡中的蒸發(fā)水是系統(tǒng)的主要水耗。由于煙氣中含有腐蝕性的酸性氣體和水蒸氣的存在，煙氣溫度的上下，對(duì)于系統(tǒng)煙道的防腐有著直接的影響，它決定了防腐材料及措施的選擇。而煙氣溫度的上下與吸收塔的熱平衡有很大的關(guān)系。 5、熱平衡系統(tǒng)熱平衡示

10、意圖原煙氣熱處理前的煙氣進(jìn)塔水熱氧化空氣熱吸收劑熱廢水帶走熱石膏帶走熱凈 煙 氣熱處理后的煙氣FGD吸收塔反響熱石膏處理系統(tǒng)石膏漿液帶走熱返回?zé)嵘?。熱平衡熱平衡是WFGD系統(tǒng)物料平衡中的主要平衡之一，它在相當(dāng)程度上決定著水平衡。熱平衡中的蒸發(fā)水是系統(tǒng)的主要水耗。由于煙氣中含有腐蝕性的酸性氣體和水蒸氣的存在，煙氣溫度的上下，對(duì)于系統(tǒng)煙道的防腐有著直接的影響，它決定了防腐材料及措施的選擇。而煙氣溫度的上下與吸收塔的熱平衡有很大的關(guān)系。 FGDSYSTEM工藝水熱氧化空氣熱吸收劑熱返回液帶入熱石膏漿液帶走熱凈 煙 氣熱處理后的煙氣原煙氣熱處理前的煙氣反響熱由于FGD系統(tǒng)的傳質(zhì)傳熱過(guò)程主要是在吸收

11、塔中完成的，所以選定吸收塔為熱平衡的研究對(duì)象： 5、熱平衡目的：計(jì)算出口煙溫選擇GGH；煙道防腐材料；蒸發(fā)水量確定耗水量。1根本假定熱平衡的計(jì)算基于以下幾個(gè)根本假定： 脫硫塔反響系統(tǒng)是一個(gè)絕熱反響； 煙氣的進(jìn)出口動(dòng)能忽略不計(jì)； 反響塔傳熱迅速完全； 氧化風(fēng)的進(jìn)口壓力小于0.1Mpa，溫度和壓力可以近似為理想氣體的處理范圍，焓值同樣取各組分的焓值之和。5、熱平衡2計(jì)算原理和方法進(jìn)塔煙氣熱+進(jìn)塔水熱+氧化空氣熱+吸收劑熱+返回?zé)岱错憻?出塔煙氣熱+石膏漿液帶走熱吸收劑熱包括石灰石磨機(jī)研磨能量和吸收劑物理熱，由于吸收劑量小，吸收劑熱量忽略；進(jìn)塔水包含氧化空氣冷卻水、沖洗水、塔補(bǔ)充水、制漿用工藝水等新

12、補(bǔ)充的工藝水；可將石膏帶出塔的熱量和處理系統(tǒng)返回?zé)徂D(zhuǎn)換成石膏帶走熱和廢水帶走熱。熱分為潛熱和顯熱，在整個(gè)系統(tǒng)中，只有蒸發(fā)的水有相變，其他組分只有溫度的變化而沒(méi)有相變，所以潛熱只有通過(guò)蒸發(fā)的水表現(xiàn)出來(lái)。5、熱平衡計(jì)算公式如下：公式4 反響熱計(jì)算: 430.82kJ/mol 公式1為T2的函數(shù)，假設(shè)一個(gè)出口溫度T2，查出該溫度下的飽和蒸汽壓；利用公式1算出蒸發(fā)水量Mzf，通過(guò)Mzf原煙氣中水蒸汽量計(jì)算出實(shí)際飽和蒸汽分壓/煙氣全壓計(jì)算飽和蒸汽壓 與假設(shè)值相同時(shí)的溫度即為出口煙溫T2。不含蒸發(fā)水的煙氣熱量工藝水熱量氧化空氣熱量5、熱平衡公式4中： Qy1原煙氣量kg/h，Qy2凈煙氣量Qy1+(Qyk

13、-QO2)+GCO2；Qyk=mSO21/20.2128.863kg/h消耗的氧氣量QO2=mSO21/232kg/h反響產(chǎn)生的二氧化碳QCO2=mSO244.01kg/hG石膏見(jiàn)固平衡計(jì)算含水Y:廢水量見(jiàn)水平衡計(jì)算C在某一溫度下的平均定壓比熱容kJ/kgK； h1液態(tài)水比焓kJ/kg；h2水蒸氣比焓kJ/kg； 煙氣比重1.31.4kg/Nm3氧化風(fēng)入塔冷卻到吸收塔漿液溫度熱平衡計(jì)算框圖計(jì)算入口物料流量、組成、溫度、熱量計(jì)算出口物料流量、組成、溫度、熱量假設(shè)出口溫度T2計(jì)算蒸發(fā)水量計(jì)算飽和蒸汽壓輸出結(jié)果不相同與該壓力溫度下的真實(shí)飽和蒸汽壓比較相同計(jì)算框圖計(jì)算塔入、出口煙氣流量、摩爾組成、溫度

14、、熱量，脫硫量輸入條件煙氣平衡計(jì)算氧化風(fēng)量計(jì)算固平衡計(jì)算水平衡計(jì)算吸收塔物料平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算煙氣平衡計(jì)算工藝水量廢水量石灰石耗量石膏量蒸發(fā)水量塔出口煙溫SO2 去除效率計(jì)算SO2 = f ( L/G , AExchange, tResidence , pAbsorber )L/G = f ( Number x Flowrate Circulation Pumps )液氣比選循環(huán)泵流量tResidence = f ( Number of spray levels, vGas )AExchange = f ( dDroplets )dDroplets = f ( pNozzle )pAbsorber = f ( vGas, Absorber )SO2 去除率的計(jì)算SO2 = 1 - e -kk = La Gb Fc Hd Re (pH, d, )R = pH1.47 df -g L: 循環(huán)漿液量G:煙氣