物料衡算和热量衡算

1、物料衡算和热量衡算以下计算部分将对石灰石-石膏法的脱硫工艺进行物料衡算、热量衡算、反 应器的设计和换热器的设计等具体的步骤物料衡算简化运算条件：物料衡算主要针对脱硫装置系统（即喷淋塔）和制 浆系统（石灰石浆液）来进行的，两个系统之间来联系的纽带是在脱硫塔内进 行的脱硫反应，即钙硫比（Ca/S）（选择为1.02,下面将详细论述）。以下条件 在计算方法中被简化（1）不包括吸收塔的损失（2）假设烟气带入的粉尘为零（3）假设工艺水和石灰石不含杂质（4）假设原烟气和净烟气没有夹带物代入和带出系统（5）假设没有除雾器冲洗水（6）假设没有泵的密封水（7）假设工艺系统是封闭的，没有环境物质的进入和流出3.1吸

2、收系统物料衡算和相关配置喷淋塔内主要进行脱硫反应，由锅炉引风压机引来的烟气，经过增压风机升 压后，从吸收塔中下部进入吸收塔，脱硫除雾后的净烟气从吸收塔顶部侧向离开 吸收塔，塔的下部为浆液池。前面已经详细地介绍了脱硫反应的机理，由此可知反应的物料比例为CaCO3 s Cas 1.02Ss 1.02SO21.02 : 1.02 : 1 : 1设原来烟气二氧化硫SO2质量浓度为 a （mg/m3）,根据理想气体状态方程PV二nRT可得：7700mg/m3273Kamg/m3(273 145)K求得：44a=1.18X 104mg/m4而原来烟气的流量（145C时）为20X 104 （m3/h）换算成

3、标准状态时（设为Va）200000m3/h (145 273)KVa273K求得 Va=1.31 X 105 m3/h=36.30 m3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为Mso2 =36.30X 1.18X 104 mg/m3=42.83X 104mg=428.3g/sNso2=428.3/64 mol/s = 6.69mol/* 7.0mol/s对应的石灰石（CaCO3）物质的量 ncaco3=1.02X 7.0 =7.14mol/s石灰石（CaCO3）质量为 mcaco3=1.02X 7.0X 100 =1.02X 700g/s=714g/s综合以上计算结果，

4、本部分给出的是一些近似的简化物料平衡计算方法， 物料 点涵盖了一些主流程。（ 1 ）吸收塔出口烟气量 G2前面已经给出具体计算步骤，其数值为 36.30 m3/s（ 2）氧化空气量的计算假设空气通过氧化风机进入喷淋塔后，当中的氧气完全用于氧化亚硫酸钙， 即最终这部分空气仅仅剩下氮气、 惰性气体组分和水汽。 理论上氧化 1 摩尔亚硫 酸钙需要 0.5 摩尔的氧气。具体计算步骤详见喷淋塔直径计算部分，其数值为 V 空气=0.72 （m3/s）（ 3）石灰石消耗量计算前面计算已经给出具体计算步骤，其数值为 mcaco3=1 .02X 7.0X 100g/s=1 .02X 700g/s=714g/s（

5、 4）吸收塔的石膏产量（干态）mcaso4 2H2o Mcaso42H2o ncaso4 2H2o 172g / mol 7.14mol /s 1.228kg / s 4421kg / h3.2 制浆系统物料衡算和相关配置吸收浆液制备系统按公用系统配置，可以按照两套或多套脱硫装置合用一套 设备，但吸收剂浆液的系统一般不少于两套。 当电厂只有一台机组时， 可以只设 一套吸收浆液制备系统， 采用石灰石块进场方式， 当厂内设置破碎装置时， 适宜 采用不大于 20mm 的石灰石块。吸收桨叶制备系统的出力应该按照设计工况下石 灰石消耗量的 150%选择，而且不小于 100%校核工况下的石灰石消耗量。系统

6、设置一个石灰石浆液箱， 设置 4 台石灰石浆液供浆泵。 吸收塔配有一条 石灰石浆液输送管， 石灰石浆液通过管道输送到吸收塔。 每条输送管上分支出一 条再循环管回到石灰石浆液箱，以防止浆液在管道内沉淀。脱硫所需要的石灰石浆液量由锅炉负荷，烟气的 SO2浓度和Ca/S来联合控 制，而需要制备的石灰石浆液量由石灰石浆液箱的液位来控制， 浆液的浓度由浆 液的密度计控制测量量作前馈控制旋流器个数。根据液体气体比为12.2 L/m3，喷淋塔内实际运行条件下塔内气体流量Vg=Va+V2+V3=36.30+2.54+0.56（m3/s）=39.40（m3/s），又 V12.2L/m3Vg所以在运行状况下脱硫塔

7、（喷淋塔）内的实际浆液流量为33Vl =12.2L/m3X 39.40（m3/s）=480.68L/s该浆液中的石灰石（CaCO3）物质的量ncaco3=7.14mol/s ,浆液中石灰石（CaCQ）质量为mcaco3 =714g/s （参见前面脱硫系统计算部分）故石灰石浆液中碳酸钙物质的量浓度为C石灰石浆液= nn caco3/ VL=7.14（mol/s）/480.68（L/s） 0.015mol/L3.3烟气系统的热量衡算和相关配置从锅炉来的热烟气经增压风机增压后进入烟气换热器 （GGH）降温侧，经 GGH冷却后，烟气进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，在此烟气被冷却到饱和 温度，烟气中的S

8、O2被石灰石浆液吸收。除去SO?及其它污染物的烟气经 GGH 加热至80E以上，通过烟囱排放。设置一套密封系统保证 GGH漏风率小于1%。GGH是利用热烟气所带的热量加热吸收塔出来的冷的净烟气。在设计条件 下且没有补充热源时，GGH可将净烟气的温度提高到80E以上。在热烟气的进口与GGH相连的烟道出口安置一套可伸缩的清洗设备，用来 进行常规吹灰和在线水冲洗。清洗装置都有单独的、可伸缩的矛状管和带有单独 的辅助蒸汽和水喷嘴的驱动机械。GGH配一台在线的冲洗水泵，该泵为在线清 洗提供高压冲洗水。自动吹灰系统可保证 GGH的受热面不受堵塞，保持承诺的 净烟气出口温度。当GGH停机后，换热元件可用一低

9、压水清洗装置进行清洗。此低压水清洗 装置每年使用两次。每台GGH上的两个固定的水冲洗装置用来进行离线冲洗。 每一个固定的水清洗装置配有带喷嘴的直管，从有一定间隔的喷嘴中均匀地向换热面喷冲洗水。烟道上设有挡板系统，以便于FGD系统正常运行和事故时旁路运行。FGD 装置的挡板系统包括一台FGD进口原烟气挡板，一台FGD出口净烟气挡板和一 台旁路烟气挡板，挡板为双百叶式。在正常运行时，FGD进出口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板门，关闭FGD进出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排到烟囱。所有挡板都配有密封系统，以保 证“零”泄露。密封空气设两台100%容量的密封空气风机（一台备用）和二级 电加热器，加热温度不低于70 C。对于换热器，进入换热器的烟气分成两种，包括要进入脱硫塔（喷淋塔）的原 烟气（温度为145C）和经过喷淋塔石灰石浆液淋洗后的净化烟道气（出口温度 50C），两股流体在换热器内传热。原烟气的热流量Qi = miCpitiiViCpiti = 1.786 105 0.975 (145 100)KJ/h= 2.16 106W净化烟气的热流量Qo moCptoovoCpOt。1.7