湿法脱硫系统物料平衡计算资料

1MMMMM3MMMMM2湿法脱硫系统物料平衡一、计算基础数据（1）待处理烟气烟气量：1234496Nm3/h（wet）、1176998Nm3/h（dry）烟气温度：114℃烟气中SO2浓度：3600mg/Nm3烟气组成：组分分子量Vol%mg/Nm3SO264.060.1133600（6%O2）O2327.56(dry)H2O18.024.66CO244.0112.28(dry)N228.0280.01(dry)飞灰200石灰石浓度：96.05%二、平衡计算（1）原烟气组成计算组分Vol%(wet)mg/Nm3kg/hKmol/hSO20.1083226（7.56%O2）379759.33O27.2081271163972.38H2O4.66462142564.59CO211.7082839096452.48N276.283117714542042.89飞灰200（dry）235合计163841655091.67平均分子量（0.108×64.06+7.208×32+4.66×18.02+11.708×44.01+76.283×28.02）/100=29.74平均密度1.327kg/m33（2）烟气量计算1、①→②（增压风机出口→GGH出口）：取GGH的泄漏率为0.5%，则GGH出口总烟气量为1234496Nm3/h×（1-0.5%）=1228324Nm3/h=1629634kg/h泄漏后烟气组分不变，但其质量分别减少了0.5%，见下表。温度为70℃。组分Vol%(wet)mg/Nm3kg/hKmol/hSO20.1083226（7.56%O2）377859.03O27.2081264803952.52H2O4.66459832551.78CO211.7082824896420.22N276.283117125941832.68飞灰200234合计163022454816.212、⑥→⑦（氧化空气）：假设脱硫塔设计脱硫率为95.7%，即脱硫塔出口二氧化硫流量为3778×（1-95.7%）=163kg/h，二氧化硫脱除量=（3778-163）/64.06=56.43kmol/h。取O/S=4需空气量=56.43×4/2/0.21=537.14kmol/h×28.86（空气分子量）=15499.60kg/h，约12000Nm3/h。其中氧气量为537.14kmol/h×0.21=112.80kmol/h×32=3609.58kg/h氮气量为537.14kmol/h×0.79=424.34kmol/h×28.02=11890.02kg/h。氧化空气进口温度为20℃，进塔温度为80℃。3、②→③（GGH出口→脱硫塔出口）：烟气蒸发水量计算：1）假设烟气进塔温度为70℃，在塔内得到充分换热，出口温度为40℃。由物性数据及烟气中的组分，可计算出进口烟气的比热约为0.2536kcal/kg.℃，Cp（40℃）=0.2520kcal/kg.℃。Cp烟气=（0.2536+0.2520）/2=0.2528kcal/kg.℃氧化空气进口温度为80℃，其比热约为0.2452kcal/kg.℃，Cp（40℃）4=0.2430kcal/kg.℃。Cp空气=（0.2452+0.2430）/2=0.2441kcal/kg.℃Cp水（20~40℃）=1.0kcal/kg.℃r水（20）=586kcal/kgr水（40）=575kcal/kg烟气蒸发水量=[0.2528×（70-40）×1630224+0.2441×15491.12×（80-40）]/[1.0×（40-20）+（586+575）/2]=20841kg/h=1156.55kmol/h水蒸汽含量=（2551.78+1156.55）/（54816.21+1156.55）=6.63%40℃水蒸汽饱和蒸汽压=0.00737MPa。烟气总压102000Pa。40℃烟气饱和水蒸汽含量=0.00737/0.102=7.23%根据以上计算，假设温度下烟气蒸发水量及原烟气含水量之和小于40℃烟气饱和水蒸汽含量。因此，实际出口温度小于40℃。2）假设出口温度为35℃烟气蒸发水量=[0.2528×（70-35）×1630224+0.2441×15491.12×（80-35）]/[1.0×（40-20）+（586+575）/2]=24296.6kg/h=1348.31kmol/h水蒸汽含量=（2551.78+1348.31）/（54816.21+1348.31）=6.94%35℃水蒸汽饱和蒸汽压=0.00562MPa。35℃烟气饱和水蒸汽含量=0.00562/0.102=5.51%根据以上计算，假设温度下烟气蒸发水量及原烟气含水量之和大于35℃烟气饱和水蒸汽含量。因此，实际出口温度大于35℃，取38.5℃，则烟气蒸发水量为1213.82kmol/h×18.02=21873kg/h，其水蒸汽含量=（2551.78+1213.82）/（54816.21+1213.82）=6.72%38.5℃水蒸汽饱和蒸汽压=0.00684MPa。38.5℃烟气饱和水蒸汽含量=0.00684/0.102=6.71%根据上述计算结果可知，脱硫塔出口温度为38.5℃。53）反应产生的二氧化碳量GCO2=44.01×56.43kmol/h=2483.48kg/h4）烟气中夹带水量按烟气总质量的0.005计，夹带量=1630224kg/h×0.005=8151.12kg/h5）脱硫塔出口烟气组分组分Vol%(wet)kg/hKmol/hSO20.0041632.54O27.088126480+3609.58×3/4=1291874037.10H2O7.40545983+21873+8151.12=760074217.93CO211.638282489+2483.48=2849726475.18N274.1341171259+11890.02=118314942225.16飞灰234×（1-75%）=58.5合计167337456957.91总烟气量1275857Nm3/h4、③→④（脱硫塔出口→GGH出口）：在此过程中新增了原烟气泄漏的0.5%烟气。组分Vol%(wet)kg/hKmol/hSO20.005163+3797×0.5%=1822.84O27.088129187+127116×0.5%=1298234056.96H2O7.39276007+46214×0.5%=762384230.75CO211.370284972+283909×0.5%=2863926507.42N274.1441183149+1177145×0.5%=118903542435.22飞灰58.5+235×0.5%=59.7合计168173057233.19总烟气量12820235、④→⑤（GGH出口→烟囱进口）：这一过程烟气量及性质基本不变。6（3）脱硫液及石膏的平衡CaSO4.2H2O分子量为：172.17CaSO3.1/2H2O分子量为：129.15CaCO3分子量为：100.091、脱硫剂的需求量1）烟气中SO2脱除量=56.43kmol/h2）需纯的石灰石量=56.43kmol/h3）考虑到溶液循环过程中的损失，需加入的石灰石量为=（1+2%）×56.43kmol/h=57.56kmol/h4）需96.05%的石灰石=57.56×100.09/0.9605=5997.96kg/h其中：CaCO3量=5997.96×0.9605=5761.04kg/h其中：杂质量=5997.96×0.0395=236.92kg/h5）如使用工业水制备30%含固量浆液需水量：5997.96kg/h/0.3×0.7=13995.24kg/h6）如使用2.6%含固量的脱硫反应塔塔底浆液旋流分离液制备30%含固量浆液需水量为：设2.6%含固量旋流分离液的固体物量为Xkg/h，以水平衡可列下式：X/2.6%×（1-2.6%）=（X+5997.96）/30%×（1-30%）X=398.40kg/h水量=398.40/2.6%×（1-2.6%）=14924.68kg/h需2.6%的塔底浆液旋流分离液=398.40+14924.68=15323.08kg/h30%浆液量=14924.68/（1-30%）=21320.97kg/h2、脱硫塔底固体量假设干脱硫产物中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)=69.01：11）CaSO4.2H2O生成量=56.43×172.17×69.01×(69.01+1)=9576.78kg/h2）CaSO3.1/2H2O生成量=56.43×129.15×1×(69.01+1)=104.10kg/h3）产物中未反应的CaCO3量=5761.04-56.43×100.09=112.96kg/h4）杂质量=236.92kg/h5）脱除下来的飞灰量=234×75%=175.50kg/h7脱硫塔底固体量=GCaSO4.2H2O+GCaSO3.1/2H2O+GCaCO3+G杂质+G飞灰=9576.78+104.10+112.96+236.92+175.50=10206.26kg/h组分质量流量kg/hW%CaSO4.2H2O9576.7893.83CaSO3.1/2H2O104.101.02CaCO3112.961.11杂质236.922.32飞灰175.501.72合计10206.261003、反应产物中结晶水量1）CaSO4.2H2O中结晶水量=9576.78/172.17×2×18.02=2004.69kg/h2）CaSO3.1/2H2O中结晶水量=104.10/129.15×1/2×18.02=7.26kg/h反应产物中结晶水量为2004.69+7.26=2011.95kg/h4、除雾器冲洗水冲洗水喷淋密度？？（一小时冲洗一次，每次5分钟）除雾器冲洗水=5、脱硫反应后塔底最终排出量物料平衡以不补充新鲜水为条件。设一级旋流器入口浆液浓度为10.8%，下出口浆液浓度为50%，上出口浆液浓度为2.6%，则可算出下出口溶液量为进口量的17.3%；设二级旋流器下出口浆液浓度为20%，上出口浆液浓度为1.3%；真空皮带过滤机固体损失率为0.9%，石膏含固率为90%。设塔底浆液总流量为Xkg/h，排入污水处理系统总流量为Ykg/h，则可列以下平衡方程式：Y×1.3%+X×17.3%×50%=10206.26kg/h(1)(根据设定和固体物量平衡)真空皮带过滤物料平衡：溢流固体量为：17.3%X×50%×0.9%真空过滤机石膏含固率90%17.3%Xkg/h（一级旋流器滤液）⒂含固率50%⒅⒃8可求出石膏量为17.3%X×50%×（1-0.9%）/90%=0.09525X溢流量为17.3%X-0.09525X=0.07775X根据设定及脱硫塔总物料平衡：塔体输入量：烟气量=1630224kg/h；氧化空气量=15499.60kg/h；石灰石浆液量=21320.97kg/h；除雾器冲洗水量=？？真空皮带过滤机溢流返塔量=0.07775X；一级旋流器溢流返塔量=（1-17.3%）X=0.827X-15323.08塔体输出量：烟气量=1673374kg/h；塔底浆液流量=Xkg/h；废水流量=Ykg/h则平衡方程式为：1630224+15499.60+21320.97+G冲洗水量+0.07775X+0.827X-15323.08=1673374+X+Y=G冲洗水量-21652.51=0.09525X+Y(2)若已知除雾器冲洗水量则可联立方程式（1）和（2）求出X和Y。假设除雾器冲洗水量为96000kg/h，则X=108369kg/hY=64025kg/h6、水平衡验算G烟气出口带出水+G塔底排放浆液带出自由水+G脱硫产物最终带出结晶水-（G烟气入口带入水+G除雾器冲洗水+G石灰石浆带入水+G返塔水量）=76007+108369×（1-10.8%）+2011.95-（45