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脱硫物料衡算


湿法脱硫系统物料平衡
一、 计算基础数据 (1) 待处理烟气 阜康 2× 135MW 机组烟气参数(示例)
项 1 烟气参数 -烟气量(湿基) -烟气量(干基) -FGD 工艺设计烟温 2 FGD 入口处烟气组成 -H2O -O2 -N2 -CO2 —SO2 3 FGD 入口处污染物浓度 -SO2 -SO3 -HCl -HF -灰尘 mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3 3300 66 38 15 100 标态,干基,6%O2 标态,干基,6%O2 标态,干基,6%O2 标态,干基,6%O2 标态,干基,6%O2 vol - % vol - % vol - % vol - % vol - % 7.67 5.60 80.52 13.76 0.12 标态、湿基、实际 O2 标态、干基、实际 O2 标态、干基、实际 O2 标态、干基、实际 O2 标态、干基、实际 O2 m3/h m3/h ℃ 520000 480135 140 标态、湿基、实际 O2 标态、干基、实际 O2 目 单 位 数 据 备 注

(2) 石灰石分子量 石灰石粉中 CaCO3 的含量 91.89%,MgCO3 含量 1.43%,其余惰性物 质含量 6.68%。 计算石灰石粉平均分子量: CaCO3 分子量为:100.09 M=1/(91.89%/ Mcaco3+1.43% /MMgco3)=106.85

二、

石膏浆液平衡计算 1、脱硫剂的需求量 烟气中 SO2 量=Q 标态、干烟气× CSO2× [(21-6)/(21- O2)]/64=24.28kmol/h 依次计算出 SO3、HCl、HF 等酸性物质的量:0.15、0.56、0.41 kmol/h 烟气中 SO2 等酸性物质脱除量=NSO2+N SO3+N HCl +NHF=25.40 kmol/h 需求石灰石量=K 钙硫比× M 平均分子量× (NSO2×ηSO2+ N SO3×ηSO3+ N HCl×ηHCl /2+ N
HF×ηHF/2)=2795.59

kg/h

ηSO2、ηSO3、ηHCl、ηHF 等脱除效率根据工程需要取值。 K 钙硫比=1.03(湿法脱硫一般取 1.02~1.05) 2、脱硫系统总固量 方程式: 吸收: S02+ H20〈==〉H2S03 S03+ H20〈==〉H2S04 中和: CaCO3+ H2S03〈==〉CaS03 +CO2+H20 CaCO3+H2S04〈==〉CaS04 +2H20 Ca(OH)2+2HCl〈==〉CaC12 +CO2+H20 氧化: 2CaS03+02〈==〉2CaS04 结晶: CaS04+2H20〈==〉CaS04· 2H20 CaSO4.2H2O 分子量为:172.17 CaSO3.1/2H2O 分子量为:129.15 脱硫塔浆池底部含固量应包括以下几部分:石膏( CaSO4.2H2O ) 、 CaSO3.1/2H2O 、 CaCO3 、粉尘、石灰石中杂质、其它( MgCO3 、 CaF2 、 MgF2 等)详见下表:

组 分 CaSO4.2H2O CaSO3.1/2H2O CaCO3 杂质 飞灰 其它 合计

质量流量 kg/h 4180.44 9.43 71.88 186.75 35.88 35.98 4520.36

W% 92.48% 0.21% 1.59% 4.13% 0.79% 1% 100%

计算方法 设定反应中 99.7%的(SO2+SO3)生成石膏结晶 0.3%的(SO2+SO3)生成 CaSO3 结晶 剩余 CaCO3 量=MCaCO3× [N 总 CaSO3-N 硫酸钙结晶-N 亚硫酸钙结晶-N 氟化钙-N 可溶物(包括 CaCl2、CaSO4, 可忽略)] 杂质量=总石灰石量× 惰性物质含量% 飞灰去除效率按 75%~90%计 MgCO3、CaF2、MgF2 等,根据 Mg 在石灰石中的含量、F-在烟气中含量等按物料衡算表 中计算。含量非常小可忽略。

备 注

例如:(以 CaSO4.2H2O 计算为例) CaSO4.2H2O 生成量=[(24.28+0.15)-(0.05+0)] × 172.17× 0.997=4180.44kg/h 则: 石膏排出量(m 石膏)=[4520.36-废水中含固量(m 废水)]/90%…………………………………(1)

3、氧化风量计算: 氧化风量中 O2 转移效率按 30%计算: QO2=NSO2×ηSO2/2× 22.4/0.21/0.3 计算得: QO2=4316 Nm3/h 4、蒸发水量的计算 烟气喷淋塔烟气换热主要对象为:喷淋浆液中的蒸发水量。计算时假设烟气 出塔后,含水量饱和。 依据热量守恒原则: 蒸发水量需要热量(蒸发水量为 Q3)=干烟气释放热量(蒸发水量为 Q1)+烟气 中水蒸气释放热量(蒸发水量为 Q2) 1)假设烟气进塔温度为 140℃,在塔内得到充分换热,出口温度为 T℃。 查表或计算,可得出进口烟气的比热、水蒸气焓值、汽化热约为: Cp 烟气=1.0668 kj /kg.℃ H 水(140℃)=2737.7 kj /kg, H 水(T℃)=2587.4+1.86× (T-50) kj /kg r 水(T℃)= 2378.1﹣2.34× (T-50) kj /kg 2)蒸发水量: Q1=Q 烟气质量× Cp 烟气× (140-T)/ r 水(T℃) Q2=Q 水蒸气质量× (H 水(140℃)- H 水(T℃))/ r 水(T℃) Q3= Q1 +Q2 3)净烟气饱和蒸汽压: η 出口 H2O =(Q 烟气体积× η 原含水率 +Q3/18× 22.4)/[Q 烟气体积+ Q3/18× 22.4+(Q 氧化风量-Q 耗氧量)] P 出口 H2O=η 出口 H2O× 101.325………………………………………………………(2) 查表得: P 出口 H2O=12.34-0.55126× (50-T) …………………………………………………(3)

由式(2) 、 (3)可解得: Q3=27604.64kg/h T=52.5℃ 5、总消耗水量及废水量的计算 废水外排计算: 外排废水目的:维持浆液中最大氯浓度(ppm):20000。 假设:石膏中含 Cl 量:100ppm,工业水中含 Cl 量:21ppm。 外排废水量 Q 废水=[脱烟气中 Cl 量(Cl 烟气)+总补充水量中 Cl 量(Cl 总水)石膏中中 Cl 量(Cl 石膏)]/20000/(1-0.12%) =(39.84+ Q 总× 21/106× 35.5- M 石膏× 100/106× 35.5)/20000/(1-0.12%) 将式(1)代入上式 Q 废水={39.84+ Q 总× 21/106× 35.5- [(4520.36-m 废水) /90%]× 100/106× 35.5}/20000/(1-0.12%) 则: Q 废水={39.84+ Q 总水× 21/106× 35.5- [(4520.36- Q 废水 × 0.12%)/90%]× 100/106× 35.5}/20000/(1-0.12%)……………………………(4) 总耗水量: 总补充水量(Q 总水)=烟气损失水量(Q 烟气)+石膏结晶水量(Q 结晶)+石膏中含 水量(Q 石膏)+外排废水量(Q 废水) Q 烟气=蒸发水量+烟气携带水量(75mg/Nm3(干基))=27604.64+36.31=27641kg/h Q 结晶= NSO2× 18× 2+N SO3× 18/2=876 kg/h Q 石膏= m 石膏× 10%=[(4520.36- M 废水)/90%]× 10%=[(4520.36- Q 废水 × 0.12%)/90%]× 10%,(废水旋流器溢流:含固量 0.12%) 则: Q 总=27641+876+[(4520.36- Q 废水× 0.12%)/90%]× 10%……………………………(5) 由式(4) 、 (5)可解得:

Q 废水=2027 kg/h Q 总水=31019 kg/h m 石膏=4995.587 kg/h 三、 煤质分析计算 1、常用的燃煤基准 ① 收到基(原来称作应用基) : 也称工作基,是指收到状态供实际使用的煤,也叫原煤。含有一切有机 和无机成分,也还有全部水分(内在水分和外在水分) 。 工业分析:Mar+Aar+Var+FCar=100% 元素分析:Car+Har+Nar+Sc,ar+Oar+Aar+Mt=100% ② 空气干燥剂(原来称作分析基) 除去外在水分的煤就是空气干燥基状态的煤。 工业分析:Mad+Aad+Vad+FCad=100% 元素分析:Cad+Had+Nad+Sc,ad+Oad+Aad+Mad=100% ③ 干燥基 除去全部水分的煤。 工业分析: Ad+Vd+FCd=100% 元素分析:Cd+Hd+Nd+Sc,d+Od+Ad =100% ④ 干燥无灰基(原来称作可燃基) 是指煤中的可燃部分, 它包括有机部分和部分可燃硫 (有机硫和硫铁矿硫) , 其中氮、氧虽然不能燃烧,但它是有机组成成分,故也应称作干燥无灰基 成分。 工业分析: Vdaf+FCdaf=100% 元素分析:Cdaf+Hdaf+Ndaf+Sc,daf+Odaf =100%

2、燃煤基准间的换算 Y=KX0 式中: X0﹣按原基准计算的某一组成含量的百分比 Y﹣按新基准计算的同一组成含量的百分比 K﹣基准换算比例系数(详见下表) X0 收到基 Y 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基

1

100 ? M ad 100 ? M ar

100 100 ? M ar
100 100 ? M ad

100 100 ? M ar ? Aar
100 100 ? M ad ? Aad 100 100 ? Ad

空气干燥基

100 ? M ar 100 ? M ad
100 ? M ar 100 100 ? M ar ? Aar 100

1

干燥基

100 ? M ad 100 100 ? M ad ? Aad 100

1
100 ? Aad 100

干燥无灰基

1

3、需氧量的计算


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