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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 1 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 2 系统物料总平衡图 3 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
2、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 4 1 烟气平衡 GGH Qy1 Qy2 Qy1 Qy2 烟道漏风 Vy l Vko 干 理论空气量 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 1 Qy1 3 Qy2 吸收塔 5 2 固平衡 固平衡 浆液 是脱硫系统中的关键平衡之一
3、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 6 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 G固体 7 石膏处理系统固平衡 一级旋流器 真空皮带机 吸收塔 回用
4、水箱 废水旋流器 54 2 s G t G 制浆水 制浆水 8 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 h其中 钙硫比Ca S 1 05CaCO3量为 G石灰石 ACaCO3kg 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 7kg 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Skg 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Skg h 则所需
5、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 h30 浆液量为 G浆液 G水 1 30 kg h 9 石膏结晶水计算 CaSO4 2H2O中结晶水量为 G1 MSO2 172 17 69 01 69 01 1 172 17 2 18 02kg hCaSO3 1 2H2O结晶水量为 G2 MSO2 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 石膏带走水计算 G石膏带走水 G石膏 10 10 固平衡计算框图 吸收塔出口浆液 石膏处理系统固平衡 吸收剂需要量计算 吸收塔底固体量
6、计算 吸收塔返回浆液P石膏量 冲洗水 石膏带走水结晶水计算 制浆水 废水总量石膏带出总水量 石灰石浆液量 石灰石量 11 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 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
7、至关重要的作用 12 3 水平衡 1 基本假定 系统中水无损失 系统处于正常稳定运行的工况下 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 13 石膏浆液系统滤液 制浆 14 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
8、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 15 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 CL水 工艺水中氯离子含量50mg LCL煤 煤中氯离子含量0 037 CL石膏 石膏中氯离子含量100mg LBg耗煤量 16 4 吸收塔总物料平衡 17 4 吸收塔总物料平衡 公式3G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 18 热平衡是WFGD系统物料平衡中的主要平衡之一 它在相当程
9、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 5 热平衡 19 系统热平衡示意图 原烟气热 处理前的烟气 进塔水热 氧化空气热 吸收剂热 废水带走热 石膏带走热 净烟气热 处理后的烟气 FGD吸收塔反应热 石膏处理系统 石膏浆液带走热 返回热 散热 20 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气的存在
10、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 21 FGDSYSTEM 工艺水热 氧化空气热 吸收剂热 返回液带入热 石膏浆液带走热 净烟气热 处理后的烟气 原烟气热 处理前的烟气 反应热 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 22 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 脱硫塔反应系统是一个绝热反应 烟气的进出口动能忽略不计 反应塔传热迅速完全 氧化风的进口压力小于0 1Mpa 温
11、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 23 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 24 5 热平衡 计算公式如下 公式4 反应热计算 430 82kJ mo
12、l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 不含蒸发水的烟气热量 工艺水热量 氧化空气热量 25 5 热平衡 公式4中 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 hG石膏见固平衡计算 含水 Y 废水量见水平衡计算C 在某
13、一温度下的平均定压比热容kJ kgK h1 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 26 热平衡计算框图 27 计算框图 计算塔入 出口烟气流量 摩尔组成 温度 热量 脱硫量 输入已知条件 烟气平衡计算 氧化风量计算 固平衡计算 水平衡计算 吸收塔物料平衡计算 热平衡计算 烟气平衡计算 工艺水量废水量 石灰石耗量石膏量 蒸发水量塔出口烟温 28 SO2去除效率计算 SO2 f L G AExchange tResidence pAbsorber 29 SO2去除率的计算 SO2 1 e k k LaGbFcHdRe p
14、H d R pH1 47df g L 循环浆液量G 烟气流量F 吸收塔截面积H 反应区高度 pH pH值d 液滴直径 化学剂量比 石灰石粒径 30 1 物料衡算 操作线方程 操作线与平衡线的关系 操作线必须处于平衡线之上 操作线与平衡线之间的距离反映了吸收推动力的大小 操作线与平衡线不能相交或相切 2 最佳液气比的确定 液气比L G计算 31 1 L液膜厚度 0 6mm vL液体的运动粘度 ReL液体的雷诺数 液膜厚度计算 流体在塔内平均停留时间计算 1 L液膜厚度 0 6mm L液体量L min hA塔高 dt塔内径 32 氧化区4 5吸收区4 5 5 5低利于氧化和结晶 石灰石溶解 高利于吸收 PH值 气体在塔内流速 一般为3 5 4m s 在塔内脱硫时间4 5S 33
