脱硫物料平衡计算

净 烟 气带走水 （气、液态）
石膏结晶水
工艺补充水
FGD SYSTEM
石膏带走水
废水
制浆
石膏浆液 系统滤液
塔进口原烟气带水 （气态）
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
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
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
X排出浆液
除雾器冲洗水
G浆液 补充水
吸收塔
P滤液返回
Qyk氧化风
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＝Qy 2＋X
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。
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
净 烟 气热 （处理后的烟气）
散 热
X (t ) 15% X ( s)
(1 25.5%) X (t ) (1 25.5%) X 3%(s)
一级旋流器
25.5% X (t ) 25.5% X 50%(s)
(1 25.5%) X 0.1778X 0.93X (t ) (1 25.5%) X 3% 25.5% X 50%1% 0.02363 X ( s)
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 1Qy 2C p 2T2 Qyk (Ck1T 3C k 2T2 ) Gw (Cw1T w1C w2T2 )
＋H m M zf (h2 h1)＋G石膏C石膏T2＋YCwT2
反应热计算:
吸收塔
石膏处理系统
G制浆水
Y废水
P滤液返回 氧化风
Qy1原烟气
冲洗水
制浆系统
1、烟气平衡

烟气的平衡与整个系统烟道的布置有很大的关系 , 由于钢烟道会有漏风现象的存在 , 从而伴随着一 定的温降。烟气中酸性物质的存在对系统会有腐 蚀，因此烟气温度的高低对于系统烟道的防腐设 计会有很大影响。如在原烟气侧，经GGH前，温 度较高 120 ℃以上，所以不设防腐设计，而在进 塔烟气管道中由于 SO2 浓度高，温度低；塔出口 烟道中由于温度在系统中最低，水蒸气含量很高， 还有液态水的存在，所以环境条件极恶劣，必须 加强防腐设计。还有烟气中的灰尘物的浓度的高 低，直接影响到烟道和系统设备的磨蚀和防堵的 设计，由于原烟气管路中烟气的粉尘含量大于净 烟气中的粉尘含量，考虑到磨损，其设计的原烟 气气体流速比净烟气的要低。
5、热平衡
〈2〉计算原理和方法


进塔烟气热+进塔水热+氧化空气热+吸收剂热+ 返回热＋反应热=出塔烟气热+石膏浆液带走热
吸收剂热包括石灰石磨机研磨能量和吸收剂物理热， 由于吸收剂量小，吸收剂热量忽略； 进塔水包含氧化空气冷却水、冲洗水、塔补充水、制 浆用工艺水等新补充的工艺水； 可将石膏带出塔的热量和处理系统返回热转换成石膏 带走热和废水带走热。 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。


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。 如加大水循环率，即减小废水的排放量，则会加大 液体中Cl离子和硫酸根的含量，对设备管道的材质 要求高，石膏的纯度差。但是如果加大废水的排放 量，则会增加废水处理系统的建造成本及废水处理 的运行成本，同时耗水量增加。 所以合理的选择,确定水平衡对于优化系统设计,降 低成本,及节约用水都有至关重要的作用。
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。
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
Fra Baidu bibliotek
FGD SYSTEM 反应热
1、烟气平衡
Qy1 ’ Qy2’ GGH 3%Qy2’ 烟道漏风：Vy+(l+ )Vko(干） 理论空气量：VKO 0.0889(Car 0.375Sar ) 0.256Har 0.0333Oar 式中：Vy-原烟气Nm3/kg; 漏风系数：对于钢烟道， 取0.01/10 米。 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 Qy2 1%Qy1 Qy1
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
质量流量kg/h
ηMSO2×172.17×69.01÷(69.01+1) ηMSO2×129.15×1÷(69.01+1) ηMSO2×100.09×(Ca/S-1)
W%
CaCO3
杂质
飞灰 合计
ηMSO2×100.09× Ca/S (1-A)
FGD入口灰量×75％
G固体
100
石膏处理系统固平衡
吸 收 塔
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
1 SO 2 CaCO 3 O2 H 2 O CaSO 4 2 H 2 O CO2－430.82kJ/mol 2
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 与假设值相同时的温度即为出口烟温T2。
吸 收 塔
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。 〈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。
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－
反应产物中结晶水量为： G结晶水＝G1+G2
石膏带走水计算
G石膏带走水＝G石膏×10％
固平衡计算框图
吸收塔底固体量计算 吸收剂需要量计算 石灰石量 吸收塔出口浆液 制浆水 石灰石浆液量 石膏处理系统固平衡 吸收塔返回浆液P 石膏量、冲洗水
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

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。
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
石膏处 理系统
石膏带走热
废水带走 热 返回热 原烟气热 （处理前的烟气）
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。
由于烟气中含有腐蚀性的酸性气体和水蒸
废 水 旋 流 器
真空皮带机
P X G石膏冲洗 Y G制浆水 G石膏
G石膏＝25.5% X 50%(1 1%) / 90%(t ) 25.5% X 50%(1 1%)(s)
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。 需纯度为ACaCO3的石灰石量为： 100 ㎏/h G M Ca / S A
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
X排出浆液 除雾器冲洗水
G石膏
G浆液
补充水
CaCO 3
64
SO 2
CaCO 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 浆液，设v%含固量旋流分离液中的固体物量为S kg/h，以水平衡可列 下式： S/v%×(1-v%)=(S+ G石灰石)/30%×(1-30%) 计算得到S kg/h，则所需的水量为： G水＝S/v%×(1-v%)kg/h 则需v%的塔底浆液旋流分离液为： G制浆水＝S+G水kg/h 30%浆液量为：G浆液＝G水/(1-30%)kg/h
原烟气热 （处理前的烟气）
石膏浆液带走热
返回液带 入热
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。
Y (t ) 1.3%Y ( s)
含固率＝
0.02363 2.54% 0.93
回用水箱
5.5% X 50%(1 1%) / 2 / 0.9( L)
25.5% X＋25.5% X 50%(1 1%) / 2 25.5 X 50%(1 1%) / 0.9(t ) 25.5% X 50%1 ％( s)

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.
脱硫塔底固体中各组分流量 组 分
CaSO4 2H 2 O
CaSO 3 1 H 2O 2
液态水比焓kJ/kg；h2－水蒸气比焓kJ/kg；