脱硫物料平衡水平衡计算培训教材

与假设值相同时的温度即为出口烟温T2。
公式4中： 5、热平衡
Qy1原烟气量（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QO2=mSO2×1/2×32kg/h 反应产生的二氧化碳QCO2=mSO2×44.01kg/h G石膏见固平衡计算（含水） Y:废水量见水平衡计算 C－在某一温度下的平均定压比热容kJ/kgK； h1－
热分为潜热和显热，在整个系统中，只有蒸发的水有 相变，其他组分只有温度的变化而没有相变，所以潜 热只有通过蒸发的水表现出来。
5、热平衡
计算公式如下：公式4
不含蒸发水的烟气热量 氧化空气热量
工艺水热量
Qy1C p1T 1Qy2C p2T2 Qyk (Ck1T 3C k 2T2 ) Gw (Cw1T w1C w2T2 )
G皮带冲洗水：0.5t/t石膏 G浆液：见吸收剂需求量计算 G制浆水：见吸收剂需求量计算 X：塔底排除浆液总量 X＝(G固体+P中含固量+G制浆水中含固量)/15％ G固：见脱硫塔底固体量计算
P X G石膏冲洗水 Y G制浆水G石膏
5、热平衡
热平衡是WFGD系统物料平衡中的主要平 衡之一，它在相当程度上决定着水平衡。热 平衡中的蒸发水是系统的主要水耗。
工艺补充水
净 烟 气带走水 （气、液态）
FGD SYSTEM
石膏结晶水 石膏带走水
废水
制浆
塔进口原烟气带水 （气态）
石膏浆液 系统滤液
G烟气入口带入水+G工艺补充水+G返塔水量=G烟气出口带出 水+G废水+G脱硫产物最终带出结晶水+G石膏浆液中返回液水
要求的工艺补充水量：公式1
Gw＝Y＋M zf G石膏结晶水＋G石膏带出水＋G烟气带走水
CL水：工艺水中氯离子含量50mg/L CL煤：煤中氯离子含量0.037% CL石膏：石膏中氯离子含量100mg/L Bg耗煤量
4、吸收塔总物料平衡
Qy2净 烟 气
除雾器冲洗水 G浆液 补充水
Qyk氧化风
X排出浆液
吸收塔
P滤液返回
Qy1原烟气
4、吸收塔总物料平衡
公式3
Qy1＋Qyk (Gw－G皮带冲洗水 )＋G浆液＋P＝Qy2＋X
由于FGD系统的传质传热过程主要是在吸收塔中完成的， 所以选定吸收塔为热平衡的研究对象：
净 烟 气热 （处理后的烟气）
工艺水热 氧化空气热
吸收剂热
FGD SYSTEM
反应热
石膏浆液带走热 返回液带 入热
原烟气热 （处理前的烟气）
5、热平衡
目的： 计算出口烟温－－选择GGH； 烟道防腐材料； 蒸发水量－－确定耗水量。 〈1〉基本假定 热平衡的计算基于以下几个基本假定： ① 脱硫塔反应系统是一个绝热反应； ② 烟气的进出口动能忽略不计； ③ 反应塔传热迅速完全； ④ 氧化风的进口压力小于0.1Mpa，温度和压力可以 近似为理想气体的处理范围，焓值同样取各组分的 焓值之和。
计算框图
输入已知条件
烟气平衡计算
计算塔入、出口烟气流量、摩尔组成、温度、热量，脱硫量
氧化风量计算
固平衡计算
石灰石耗量 石膏量
水平衡计算 吸收塔物料平衡计算
工艺水量 废水量
热平衡计算 烟气平衡计算
蒸发水量 塔出口烟温
1.3%Y (s)
废 水 旋 流 器
G石膏＝25.5% X 50%(11%) / 90%(t) 25.5% X 50%(11%)(s)
P X G石膏冲洗 Y G制浆水G石膏
G制浆水 (t) G制浆水 2.54%(s)
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。
合计
G固体
100
石膏处理系统固平衡
(1 25.5%)X (t)
吸 X (t) 15% X (s)
(1 25.5%)X 3%(s)
收
一级旋流器
(1 25.5%)X 0.1778X 0.93X (t)
塔
(1 25.5%)X 3% 25.5% X 50%1% 0.02363X (s)
25.5% X (t)
3、水平衡
〈1〉基本假定 ①系统中水无损失； ②系统处于正常稳定运行的工况下； ③进口原烟气中的水蒸气在经过塔时不参与作用。 〈2〉计算原理和方法 原理：进系统水=出系统水，WFGD系统的水
平衡图见图。
进系统水:进口原烟气所带气态水,工艺水 出系统水:出口进烟气所带水(气、液),石膏带
走水,石膏结晶水、废水。
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
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。
由于烟气中含有腐蚀性的酸性气体和水 蒸气的存在，烟气温度的高低，对于系统烟 道的防腐有着直接的影响，它决定了防腐材 料及措施的选择。而烟气温度的高低与吸收 塔的热平衡有很大的关系。
系统热平衡示意图
散热
净 烟 气热 （处理后的烟气）
进塔水热 氧化空气热 吸收剂热
FGD 吸收塔 反应热
石膏浆液 带走热
〈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.
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
系统物料总平衡图
Qy2净 烟 气
除雾器冲洗水
X排出浆液
G石膏
G浆液 补充水
氧化风
需纯度为ACaCO3的石灰石量为：
GCaCO 3
100 64
M
SO 2
Ca / S
㎏/h
ACaCO 3
其中：钙硫比Ca/S<=1.05
CaCO3量为： G石灰石×ACaCO3 kg/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/0.3×0.7 kg/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
液态水比焓kJ/kg；h2－水蒸气比焓kJ/kg；
烟气比重1.3~1.4kg/Nm3
氧化风入塔冷却到吸收塔浆液温度
热平衡计算框图
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
不相同
与该压力温度下的 真实饱和蒸汽压比 较
相同
输出结果
＋H
m
M zf
(h2 h1)＋G石膏C石膏T2＋YCwT2
反应热计算:
SO2
CaCO3
1 2
O2
H
2O
CaSO4
2H
2O
CO2－430.82kJ/mol
公式1为T2的函数，假设一个出口温度T2，查出该温度下的饱和蒸
汽压；利用公式1算出蒸发水量Mzf，通过（Mzf＋原烟气中水
蒸汽量）计算出实际饱和蒸汽分压/烟气全压＝计算饱和蒸汽压
含固率＝0.02363 2.54% 0.93
25.5% X 50%(s)
回用水箱
25.5% X＋25.5% X 50%(1 1%) / 2 25.5X 50%(1 1%) / 0.9(t)
5.5% X 50%(11%) / 2 / 0.9(L) 25.5%X 50%1％(s)
真空皮带机
Y (t)
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/h CaSO3·1/2H2O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
工艺水主要补入点： 除雾器冲洗水：由除雾器设备决定。 滤布滤饼冲洗水＝0.5G石膏 石灰石浆液制备水（见固平衡） 吸收塔补充水（备用） 其他冲洗水（备用） G石膏结晶水、G石膏带走水：见固平衡 G烟气带走水：75mg/Nm3烟气。
3、水平衡
废水量Y的确定：公式2 根据水中氯离子浓度确定：
Gw Cl水＋BgCl煤＝Y 20g / l＋G石膏带出水Cl石膏
石膏带走水计算
G石膏带走水＝G石膏×10％
固平衡计算框图
吸收塔底固体量衡
制浆水
石灰石量
吸收塔返回浆液P 石膏量、冲洗水
石灰石浆液量
石膏带走水 结晶水计算
废水总量 石膏带出总水量
3、水平衡
水平衡是WFGD系统中的重要平衡,水循环率对系统 的稳定,石膏的品质,设备的材料的选择都有重要的 影响。水循环率的大小对吸收塔和管路中的浆液中 的固体组分的含量会有一定的影响，特别是颗粒较 小的组分。
石膏处 理系统
返回热
原烟气热 （处理前的烟气）
石膏带走热
废水带走 热
5。热平衡