系统物料平衡计算培训课程

有关计算物料平衡计算SO2去除率计算液气比计算其他参数确定系统物料平衡计算湿法烟气脱硫(WFGD)系统物料平衡的包括以下六个子平衡：烟气平衡、固平衡、水平衡、氯平衡、镁平衡、热平衡。吸收塔物料总平衡Y废水G石膏G制浆水石膏处理系统冲洗水除雾器冲洗水Qy2净烟气Qy1原烟气G浆液吸收塔X排出浆液P滤液返回补充水氧化风制浆系统系统物料总平衡图1、烟气平衡烟气的平衡与整个系统烟道的布置有很大的关系,由于钢烟道会有漏风现象的存在,从而伴随着一定的温降。烟气中酸性物质的存在对系统会有腐蚀，因此烟气温度的高低对于系统烟道的防腐设计会有很大影响。如在原烟气侧，经GGH前，温度较高120

℃以上，所以不设防腐设计，而在进塔烟气管道中由于SO2浓度高，温度低；塔出口烟道中由于温度在系统中最低，水蒸气含量很高，还有液态水的存在，所以环境条件极恶劣，必须加强防腐设计。还有烟气中的灰尘物的浓度的高低，直接影响到烟道和系统设备的磨蚀和防堵的设计，由于原烟气管路中烟气的粉尘含量大于净烟气中的粉尘含量，考虑到磨损，其设计的原烟气气体流速比净烟气的要低。1、烟气平衡GGHQy1’Qy2’Qy1Qy2烟道漏风：Vy+(l+)Vko(干）理论空气量：式中：Vy-原烟气Nm3/kg;漏风系数：对于钢烟道，取0.01/10米。VKO理论空气量Nm3/kg；Car煤所含基碳；

Sar煤所含基硫；Har煤所含基氢；Oar煤所含基氧1%Qy13%Qy2’吸收塔2、固平衡固平衡(浆液)是脱硫系统中的关键平衡之一，其各种组分的变化是在吸收塔中进行的,它对于系统的稳定运行,商品石膏的品质,系统中浆液管道的设计,石膏旋流器,皮带脱水机的选择等都具有决定性的作用。〈1〉计算原理和方法计算原则:吸收塔内的固体量必须被全部排出系统。塔内固体主要有:CaCO3，CaSO3·1/2H2O，CaSO4·2H2O，惰性物质，灰及少量的其它物质。脱硫塔底固体量计算假设干脱硫产物中CaSO4·2H2O与CaSO3·1/2H2O质量比为0.92:0.01，其摩尔比为：(0.92/172.17):(0.01/129.15)=69.01:1.脱硫塔底固体中各组分流量组分质量流量kg/hW%ηMSO2×172.17×69.01÷(69.01+1)

ηMSO2×129.15×1÷(69.01+1)

ηMSO2×100.09×(Ca/S-1)

杂质ηMSO2×100.09×Ca/S(1-A)

飞灰FGD入口灰量×75％

合计

100G固体石膏处理系统固平衡一级旋流器真空皮带机吸收塔回用水箱废水旋流器)%(54.2)(sGtG制浆水制浆水吸收剂需求量计算烟气中脱除SO2量为MSO2mol/h，需纯石灰石量为MSO2mol/h。需纯度为ACaCO3的石灰石量为：

㎏/h其中：钙硫比Ca/S<=1.05CaCO3量为：G石灰石×ACaCO3kg/h杂质量为：G石灰石×(1-ACaCO3)kg/h如使用工业水制备30%含固量浆液，则需水量：G石灰石/0.3×0.7kg/h如使用v%含固量的脱硫反应塔塔底浆液旋流分离液制备30%含固量浆液，设v%含固量旋流分离液中的固体物量为Skg/h，以水平衡可列下式：S/v%×(1-v%)=(S+G石灰石)/30%×(1-30%)计算得到Skg/h，则所需的水量为：G水＝S/v%×(1-v%)kg/h则需v%的塔底浆液旋流分离液为：G制浆水＝S+G水kg/h30%浆液量为：G浆液＝G水/(1-30%)kg/h石膏结晶水计算CaSO4·2H2O中结晶水量为：G1=[ηMSO2×172.17×69.01÷(69.01+1)]÷172.17×2×18.02kg/hCaSO3·1/2H2O结晶水量为：G2=[ηMSO2×129.15×1÷(69.01+1)]÷129.15×0.5×18.02kg/h反应产物中结晶水量为：G结晶水＝G1+G2石膏带走水计算G石膏带走水＝G石膏×10％固平衡计算算框图吸收塔出口口浆液石膏处理系系统固平衡衡吸收剂需要要量计算吸收塔底固固体量计算算吸收塔返回回浆液P石膏量、冲冲洗水石膏带走水水结晶水计算算制浆水废水总量石膏带出总总水量石灰石浆液液量石灰石量3、水平衡衡水平衡是WFGD系系统中的重重要平衡,水循环率率对系统的的稳定,石石膏的品质质,设备的的材料的选选择都有重重要的影响响。水循环环率的大小小对吸收塔塔和管路中中的浆液中中的固体组组分的含量量会有一定定的影响，，特别是颗颗粒较小的的组分。如加大水循循环率，即即减小废水水的排放量量，则会加加大液体中中Cl离子子和硫酸根根的含量，，对设备管管道的材质质要求高，，石膏的纯纯度差。但但是如果加加大废水的的排放量，，则会增加加废水处理理系统的建建造成本及及废水处理理的运行成成本，同时时耗水量增增加。所以合理的的选择,确确定水平衡衡对于优化化系统设计计,降低成成本,及节节约用水都都有至关重重要的作用用。3、水平衡衡〈1〉基本本假定①系统中水水无损失；；②系统处于于正常稳定定运行的工工况下；③进口原烟烟气中的水水蒸气在经经过塔时不不参与作用用。〈2〉计算算原理和方方法原理：进系系统水=出出系统水，，WFGD系统的水平平衡图见图。进系统水:进口原烟烟气所带气气态水,工工艺水出系统水:出口进烟烟气所带水水(气、液液),石膏膏带走水,石膏结晶晶水、废水水。FGDSYSTEM工艺补充水废水石膏结晶水净烟气带走水（气、液态）塔进口原烟气带水（气态）石膏带走水石膏浆液系系统滤液制浆G烟气入口带带入水+G工艺补充水水+G返塔水量=G烟气出口带带出水+G废水+G脱硫产物最最终带出结结晶水+G石膏浆液中中返回液水水要求的工艺补充水水量：公式1工艺水主要要补入点：：除雾器冲洗洗水：由除除雾器设备备决定。滤布滤饼冲冲洗水＝0.5G石膏石灰石浆液液制备水（（见固平衡衡）吸收塔补充充水（备用用）其他冲洗水水（备用））G石膏结晶水水、G石膏带走水水：见固平衡衡G烟气带走水水：75mg/Nm3烟气。3、水平衡衡废水量Y的的确定：公公式2根据水中氯氯离子浓度度确定：CL水：工艺水中中氯离子含含量50mg/LCL煤：煤中氯离离子含量0.037%CL石膏：石膏中氯氯离子含量量100mg/LBg耗煤量4、吸收塔塔总物料平平衡除雾器冲洗水Qy2净烟气Qy1原烟气G浆液吸收塔X排出浆液P滤液返回补充水Qyk氧化风4、吸收塔塔总物料平平衡公式3G皮带冲洗水水：0.5t/t石膏膏G浆液：见吸收剂剂需求量计计算G制浆水：见吸收剂剂需求量计计算X：塔底排排除浆液总总量X＝(G固体+P中含固量+G制浆水中含含固量)/15％％G固：见脱硫塔底底固体量计计算热平衡是WFGD系统物料平平衡中的主主要平衡之之一，它在在相当程度度上决定着着水平衡。。热平衡中中的蒸发水水是系统的的主要水耗耗。由于烟气中中含有腐蚀蚀性的酸性性气体和水水蒸气的存存在，烟气气温度的高高低，对于于系统烟道道的防腐有有着直接的的影响，它它决定了防防腐材料及及措施的选选择。而烟烟气温度的的高低与吸吸收塔的热热平衡有很很大的关系系。5、热平衡衡系统热平衡衡示意图原烟气热（处理前的的烟气）进塔塔水水热热氧化化空空气气热热吸收收剂剂热热废水水带带走走热热石膏膏带带走走热热净烟烟气气热热（处处理理后后的的烟烟气气））FGD吸收收塔塔反应应热热石膏膏处处理理系系统统石膏膏浆浆液液带带走走热热返回回热热散热热5。。热热平平衡衡热平平衡衡是是WFGD系统统物物料料平平衡衡中中的的主主要要平平衡衡之之一一，，它它在在相相当当程程度度上上决决定定着着水水平平衡衡。。热热平平衡衡中中的的蒸蒸发发水水是是系系统统的的主主要要水水耗耗。。由于于烟烟气气中中含含有有腐腐蚀蚀性性的的酸酸性性气气体体和和水水蒸蒸气气的的存存在在，，烟烟气气温温度度的的高高低低，，对对于于系系统统烟烟道道的的防防腐腐有有着着直直接接的的影影响响，，它它决决定定了了防防腐腐材材料料及及措措施施的的选选择择。。而而烟烟气气温温度度的的高高低低与与吸吸收收塔塔的的热热平平衡衡有有很很大大的的关关系系。。FGDSYSTEM工艺艺水水热热氧化化空空气气热热吸收收剂剂热热返回回液液带带入入热热石膏膏浆浆液液带带走走热热净烟烟气气热热（处处理理后后的的烟烟气气））原烟烟气气热热（处处理理前前的的烟烟气气））反应应热热由于于FGD系系统统的的传传质质传传热热过过程程主主要要是是在在吸吸收收塔塔中中完完成成的的，，所所以以选选定定吸吸收收塔塔为为热热平平衡衡的的研研究究对对象象：：5、、热热平平衡衡目的的：：计算算出出口口烟烟温温－－－－选选择择GGH；；烟道道防防腐腐材材料料；；蒸发发水水量量－－－－确确定定耗耗水水量量。。〈1〉〉基基本本假假定定热平平衡衡的的计计算算基基于于以以下下几几个个基基本本假假定定：：①脱硫塔反应系系统是一个绝绝热反应；②烟气的进进出口动能忽忽略不计；③反应塔传传热迅速完全全；④氧化风的的进口压力小小于0.1Mpa，温度和压力力可以近似为为理想气体的的处理范围，，焓值同样取取各组分的焓焓值之和。5、热平衡〈2〉计算原原理和方法进塔烟气热+进塔水热+氧化空气热热+吸收剂热热+返回热＋＋反应热=出出塔烟气热+石膏浆液带带走热吸收剂热包括括石灰石磨机机研磨能量和和吸收剂物理理热，由于吸收剂剂量小，吸收收剂热量忽略略；进塔水包含氧氧化空气冷却却水、冲洗水水、塔补充水水、制浆用工工艺水等新补补充的工艺水水；可将石膏带出出塔的热量和和处理系统返返回热转换成成石膏带走热热和废水带走走热。热分为潜热和和显热，在整整个系统中，，只有蒸发的的水有相变，，其他组分只只有温度的变变化而没有相相变，所以潜潜热只有通过过蒸发的水表表现出来。5、热平衡计算公式如下下：公式4反应热计算:－430.82kJ/mol公式1为T2的函数，假假设一个出口口温度T2，，查出该温度度下的饱和蒸蒸汽压；利用用公式1算出出蒸发水量Mzf，通过（Mzf＋原烟气中中水蒸汽量））计算出实际际饱和蒸汽分分压/烟气全全压＝计算饱饱和蒸汽压与假设值相同同时的温度即即为出口烟温T2。不含蒸发水的的烟气热量工艺水热量氧化空气热量量5、热平衡公式4中：Qy1原烟气量（已已知）kg/h，Qy2净烟气量＝Qy1+(Qyk-QO2)+GCO2；Qyk=mSO2×1/2÷0.21×28.86××3（kg/h））消耗的氧气量量QO2=mSO2×1/2×32kg/h反应产生的二二氧化碳QCO2=mSO2×44.01kg/hG石膏见固平衡计算算（含水）Y:废水量见见水平衡计算算C－在某一温度下下的平均定压比比热容kJ/kgK；h1－液态水比焓焓kJ/kg；h2－水蒸气比焓焓kJ/kg；烟气比重1.3~1.4kg/Nm3氧化风风入塔塔冷却却到吸吸收塔塔浆液液温度度热平衡衡计算算框图图计算入口物料流量、组成、温度、热量计算出口物料流量、组成、温度、热量假设出口温度T2计算蒸发水量计算饱和蒸汽压输出结果不相同与该压力温度下的真实饱和蒸汽压比较相同计算框框图计算塔塔入、、出口口烟气气流量量、摩摩尔组组成、、温度度、热热量，，脱硫硫量输入已已知条条件烟气平平衡计计算氧化风风量计计算固平衡衡计算算水平衡衡计算算吸收塔塔物料料平衡衡计算算热平衡衡计算算烟气平平衡计计算工艺水水量废水量量石灰石石耗量量石膏量量蒸发水水量塔出口口烟温温SO2去除效效率计计算SO2=f(L/G,AExchange,tResidence,pAbsorber)L/G=f(NumberxFlowrateCirculationPumps)液气比选循环泵流量tResidence=f(Numberofspraylevels,vGas)AExchange=f(dDroplets)dDroplets=f(pNozzle)pAbsorber=f(vGas,Absorber)SO2去除率率的计计算SO2=1-