石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及蒸发水量的计算分析概要

1、第38卷第4期2007年7月 锅炉 技术BOIL ER TECHNOLO GYVol. 38, No. 4J ul. ,2007空-1W热锅炉排烟BUF幣封机 GGH低泄潟凤机HUF密封风机CGH低泄漏风机Win Ytwfcunc joflui* QocxuHir tnpnipinS hoak vil 单叫 goAtq1 JW1-J00A炉n排 烟BUF密封风机 CGH低泄洵风机p 谨:址tt "cu/ruor(jFin YuqoBfc)<niivf EV"*10* bnp|npni1 h4OKJ VII H甲才 14-3001收稿日期:2007-03-27作者简介：

2、朱文斌（1973-,男，上海交通大学在读工程硕士 ，从事燃煤电站湿法 烟气脱硫的工程设计工作。文章编号：CN31-1508（2007 04-0068-04石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及蒸发水量的计算分析与修正朱文斌，王 定（上海交通大学机械与动力工程学院,上海200030关键词：烟气脱硫；吸收塔；烟气温度；蒸发水量摘 要：根据热力学基本原理，程。计算采用典型FGD入口烟气参数， 塔内蒸发水量，并分析了其变化规律。此外，。中图分类号：X 705:1 前-_:言石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺目前在大中型燃煤电站锅炉的烟气处理装置中占主导地位。其简要流程见图1。从锅炉来的原烟气经烟气换 热器

3、降温后进入吸收塔。 在吸收塔内，向上流动的烟气与向下喷淋的经雾化的吸收浆液相接触，烟气中的SO 2、HF、HCl等气态污染物通过传质、换热和氧化过程同钙基吸收剂发生反 应，生成CaSO 4? 2H 2O石膏结晶、CaF等产物。原烟气通过洗涤，其中携带 的大部分的SO 2污染物和灰尘得以去除。图1石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺流程图 （带GGH喷淋塔内的热烟气的洗涤过程，类似绝热增 湿过程，需要蒸发大量水分， 这使得火力发电厂 的工艺水消耗量很大。为了准确计算吸收塔出 口烟气温度及其 蒸发水量，有必要给出一个简单 且准确的计算方法。同时这2个参数的确定对 整个F GD系统烟气部分的物料平衡计算至关重

4、要,而且这对设置了 GGH的F GD系统的换热器 选型计算也是不可缺少的。2 数学模型的建立湿法脱硫吸收塔的简要流程见图2。图2脱硫吸收塔其热力过程按绝热增湿简化模型考虑，如图3中的A G过程线，即在整个 烟气处理过程中保 持烟气焓值不变，烟气中的含湿量不断增加，直至湿烟气为饱和 状态。图3绝热增湿过程线©1991-2007China Academic Journal Elecuonk P第4期朱文斌，等：石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量的计算分析与修正根据热力学原理，绝热饱和冷却器气体出口温度有如下近似式t w =-t Yc p(d 2-d 1 (1式中:t &

5、#39; w 冷却器出口烟气绝热饱和温度,C ; t I冷却器入口烟气温度,C;Y0水在0C时的汽化潜热，kJ /kg ;c p湿烟气的定压比热容，kJ/(kg ? K ;d 1入口烟气湿度,kg水蒸气/kg干空气；d 2出口烟气湿度(饱和，kg水蒸气/ kg干空气；在总压力p 一定时，度d 2对应,故w 1d kg水蒸气/kg干空气和定压比热容kJ/( ? K的参数。通常在F GD物 料平衡计算中，采用摩尔体积参数，同时考虑到锅炉原烟气的常用计算热力学参数 下面采用烟气湿度d v Nm 3水蒸气/Nm 3干烟气和烟气的定压比容积 热容来计 算c p , v kJ/(Nm 3? K。3吸收塔出

6、口烟气温度及其蒸发水量计算计算过程如下：(1根据F GD入口烟气成分,确定干烟气 体积分数,© i , i =CO 2, O 2, N 2(2计算干烟气的平均定压比容积热容：c p ,vdg kJ/(Nm 3 ? k = © CO 2 x c p , v CO 2 +© O 2 x c p , v O2+ ©N2+c p , v N 2(2(3计算不同温度下的饱和水蒸气压并列表。p s pa = 15 exp 18. 5916-t w +233.(3(4计算已知烟气成分、不同温度下的饱和湿烟气湿度，并列表d sv Nm 3水蒸气/Nm 3干烟气=p -p

7、 s(4(5计算已知烟气成分、不同温度下的干烟 气定压容积热容。h vdg kJ/Nm 3=c p ,vdg t w (X(6计算已知烟气成分、不同温度下的饱和 湿烟气定压容积热容，并列表。O Xw (6 (7根据F GD入口原烟气温度、干烟气体 积分数、原烟气湿度,计 算入口烟气容积焓。h v kJ/Nm 3=c p ,vdg X t 1+d v ( 丫 0+c p ,vH 2 O X t 1 (7(8在上述列表中查找与h v相等的h sv对应的饱和温度t '讪匕即为吸 收塔内浆液及出口饱和 湿烟气温度。(9根据上面得到的饱和湿烟气温度t '可,得到饱和湿烟气湿度d sv ,

8、计算吸 收塔内烟气定压 单位容积蒸发水量：m v Nm 3水/Nm 3干烟气=d sv -d v (8上述计算过程已在 EXCEL ,、。GD入口烟气成分通常按表1所示。表1FGD入口烟气(干基成分范围%项 目 单位 数值代号 CO 2Vol , %11.314. 4© CO 2 N 2Vol , %7681 © N2 O 2 © 02为了分析方便,本文采用表2参数进行计算。表2 计算用FGD入口烟气成分%项目 单位数值代号 CO 2,干 Vol , %13. 3 © CO 2 N干,Vol , %80. 2 © N2 OB,Vol , %6.

9、 5© O2 H 2湿 ,Nm 3水蒸汽/Nm 3干烟气0. 083d v计算时其它F GD入口烟气参数设定如下：吸收塔内绝对压力p =0. 103MPa ,干烟气MVJUJ 1*吸收塔出口温度ry吃Qipiw YOKjmiit yghopii fwwnc paput ipw yjj ppo流量 m =1000Nm 3/h。图4 吸收塔入口温度同吸收塔出口温度对应关系论：从图4可得到下述结(1吸收塔入口烟气温度t l96锅炉 技术第38卷96锅炉 技术第38卷同出口烟气温 度t '基本成线性关系96锅炉 技术第38卷(2 t l每提高5C , t相应升高大约0. 4C ; (

10、3 t l的快速降低,主要是由于吸收塔内水°C匚冲o*fUHr fqvwve ipfafrftit沖 utypiMrloai分蒸发，吸收大量的汽化潜热Y5 吸收塔内蒸发水量的影响因素吸收塔内的绝热增湿过程需要消耗大量的水份,水量主要与入塔的烟气温度有关如图所示pwwyr wmGPW9 ¥叭盂kuc gWEfyi)4|ripiufi犁 曽| l4t|W gcoqr】MtFM乂图5 吸收塔入口温度同塔内蒸发水量对应关系从图5可得到下述结论(1吸收塔入口烟气温度t l同塔内蒸发水量M基本成线性关系；(2 t 1每提高5C , M相应升高2. 62kg/1000Nm 3干烟气；如果

11、t l由温度120C降到90C ,每小时将 降低塔内蒸发水量15.72kg/1000Nm 3干烟气,对于一般300MW燃煤机组,F GD入口干烟气量 约为 1150,000Nm 3/h ,则可节约18t/h工艺水。6 吸收塔入口烟气湿度d v的影响下面分析吸收塔入口烟气湿度对塔内蒸发水量及烟气出口温度的影响见图6、7。计算用的烟气 参数采用表2中数据,d v的变化范围为0. 0430. 088,吸收塔入口温度为122C ,吸收塔内绝对压 力p =0. 103MPa ,干烟气流量m=1000Nm 3/ho呂 D|n1EKI(jjui"fumiHi ii&tnafljie yip

12、jepiA istiKr ”* 皿司賊 iNL/utfn图6吸收塔入口湿度同吸收塔出口温度对应关系7 67:(,塔内蒸发水量，且在此湿度范围内两者基本呈线性关系(2吸收塔入口湿度提高时，吸收塔出口温 度亦提高，且在此湿度范围内两者基 本呈线性关系。7 吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量计算的修正实际工程中的湿法烟气脱硫流程如图1所示,在计算中，需要考虑各种因 素的影响：7. 1GGH相关修正GGH的设置会使得脱硫系统的烟气平衡计算变得相当复杂，具体需考虑 如下因素：(1系统中如果设置了 GGH ,将会较明显地降低进入吸收塔的原烟气温度，使 得塔内蒸发 水量减少。(2根据GGH净烟气出口的设定温度，

13、计算吸收塔入口烟气温度和热量。(3 GGH低泄漏风机的风量一般为原烟气 流量的3%5%,将增大进入吸收塔内 的原烟气流量和热量。(4 GGH原烟气侧和净烟气侧的泄漏量，也增大进入吸收塔内的原烟气流量和 热量。7. 2热量修正绝热增湿过程只是理想的假设，在实际吸收反应过程中需考虑热量的平衡。(1吸收塔一般均不设保温，从上面计算中得到的塔内温度一般大于44C ,故 吸收塔外壁会有一部分散热损失；(2在吸收塔内，S0 2同CaCO 3生成CaSO 4? 2H 20的过程释放出的热量也(3吸收塔进出液体的热量平衡；(4 GGH吹扫用压缩空气或蒸汽的热量7第4期朱文斌，等：石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出

14、口烟气温度及其蒸发水 量的计算分析与修正(5烟气中其它气体成分的热量；(6烟气中CO 2,0 2,N 2等气体成分的比热 容及水蒸气的汽化潜热在不同温度 下的修正；如：气体比热容是温度的函数，已知温度t I下的干烟气热量的计算可采 用下面积分公式：h vdg kJ/Nm 3= t I 0c p ,vdg (t d t (9 (7 BU F对烟气的升温作用,通常考虑增 压风机后烟气温度升高2C 3C。7. 3其它风量修正吸收塔入口也需要考虑下列风量的增加：(1增压风机密封冷却风机的风量；(2旁路挡板泄漏风量；(3 GGH吹扫用压缩空气或蒸汽的流量；(4氧化空气鼓入流量。8 结论总之，在进行修正计

15、算过程中，需坚持以质量守恒、热量守恒原理进行 核算。参考文献1曾丹苓,敖越,朱克雄等.M .北京：2, . M .北京：高i on , Anal ys is a nd Modifi c a t i on Re gardi ngOu t Fl ue Gas Te mp e ra t ure a nd Vap oriz e d Wa t e r Qua n t i t y of Abs orbe r f or Lime s t one 2gyp s um We t FGDZHU Wen 2bi n , WAN G Di ng(School of Mecha ni cal Engin eeri ng

16、 , Shan ghai Jiaot ong Un iversity , Sha nghai 200030, Chi naKe y w ords :F GD ; absorber ; outlet flue gas temperat ure ; vaporized water qua ntity Abs t rac t :Based on t hermal dyn amic t heory , t his article prese nt s t he calculati on procedure for outlet flue gas temperat ure and vaporized w

17、ater qua ntity of absorber for limestone 2 gyp sum wet F GD. Wit h adoption of t he typical flue gas inlet parameter for F GD , t his article completes above calculation wit h humidity and p ressure volume heat con cept , and an alyzes t he relative cha nging rules. Moreover , t his article also giv

18、es some modification factors for t he calculation when applied for engin eeri ng practice.(上接第37页The S t a t us of Pe t rol e um Coke Dis p os i ng i n CFB B oil e rTAN De 2jia n 1, C H EN Ji 2hui 2, YOU Li 2ke 3(1. Educati on &Teachi ng Cen ter of Chongqing Electric Power Corporati on ,Cho ngqing 400053, Chi na ;2. College of Power Engin eeri ng , Chongqing Uni versity , Chongqi