湿法脱硫系统物料平衡计算资料

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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）、1176998 Nm3/h（dry）

烟气温度：114℃

烟气中SO2浓度：3600mg/Nm3

烟气组成：

石灰石浓度：96.05%

二、平衡计算

（1）原烟气组成计算

（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1234496 Nm3/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℃。

2、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%）=163 kg/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537.14 kmol/h×0.21=112.80 kmol/h×32=3609.58kg/h

氮气量为537.14 kmol/h×0.79=424.34 kmol/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 =0.2520 kcal/kg.℃。

（40℃）

Cp烟气=（0.2536+0.2520）/2=0.2528 kcal/kg.℃

氧化空气进口温度为80℃，其比热约为0.2452 kcal/kg.℃，Cp（40℃）

=0.2430kcal/kg.℃。

Cp空气=（0.2452+0.2430）/2=0.2441 kcal/kg.℃

Cp水（20~40℃）=1.0kcal/kg.℃

r水（20）=586kcal/kg

r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℃。

3）反应产生的二氧化碳量

G CO2= 44.01×56.43kmol/h=2483.48kg/h

4）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/h 5）脱硫塔出口烟气组分

4、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。

5、④→⑤（GGH出口→烟囱进口）：

这一过程烟气量及性质基本不变。

（3）脱硫液及石膏的平衡

CaSO4.2H2O分子量为：172.17

CaSO3.1/2H2O分子量为：129.15

CaCO3分子量为：100.09

1、脱硫剂的需求量

1）烟气中SO2脱除量=56.43kmol/h

2）需纯的石灰石量=56.43 kmol/h

3）考虑到溶液循环过程中的损失，需加入的石灰石量为=（1+2%）×56.43 kmol/h=57.56kmol/h

4）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/h

5）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/h

6）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X kg/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/h

30%浆液量=14924.68/（1-30%）=21320.97kg/h

2、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)=69.01：1

1）CaSO4.2H2O生成量=56.43 ×172.17×69.01×(69.01+1)=9576.78kg/h

2）CaSO3.1/2H2O生成量=56.43 ×129.15×1×(69.01+1)=104.10kg/h

3）产物中未反应的CaCO3量=5761.04-56.43 ×100.09=112.96kg/h

4）杂质量=236.92kg/h

5）脱除下来的飞灰量=234 ×75%=175.50kg/h