脱硫系统中硫的物料平衡怎么算啊

脱硫系统中硫的物料平衡怎么算啊
脱硫系统中硫的物料平衡怎么算啊

脱硫系统中硫的物料平衡怎么算啊
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：
组 分分子量Vol%mg/Nm3
SO264.060.1133600（6%O2）
O2327.56(dry)
H2O18.024.66
CO244.0112.28(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/h
SO20.1083226（7.56%O2）379759.33
O27.2081271163972.38
H2O4.66462142564.59
CO211.7082839096452.48
N276.283117714542042.89
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/m3
（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℃.
组 分Vol%(wet)mg/Nm3kg/hKmol/h
SO20.1083226（7.56%O2）377859.03
O27.2081264803952.52
H2O4.66459832551.78
CO211.7082824896420.22
N276.283117125941832.68
飞灰200234
合计163022454816.21
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（40℃）=0.2520 kcal/kg.℃.
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
GCO2= 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

组 分Vol%(wet)kg/hKmol/h
SO20.0041632.54
O27.088126480+3609.58×3/4=1291874037.10
H2O7.40545983+21873+8151.12=760074217.93
CO211.638282489+2483.48=2849726475.18
N274.1341171259+11890.02=118314942225.16
飞灰234×（1-75%）=58.5
合计167337456957.91
总烟气量1275857Nm3/h
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.
组 分Vol%(wet)kg/hKmol/h
SO20.005163+3797×0.5%=1822.84
O27.088129187+127116×0.5%=1298234056.96
H2O7.39276007+46214×0.5%=762384230.75
CO211.370284972+283909×0.5%=2863926507.42
N274.1441183149+1177145×0.5%=118903542435.22
飞灰58.5+235×0.5%=59.7
合计168173057233.19
总烟气量1282023
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
脱硫塔底固体量=G CaSO4.2H2O+G CaSO3.1/2H2O+G CaCO3+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%
CaSO4.2H2O9576.7893.83
CaSO3.1/2H2O104.101.02
CaCO3112.961.11
杂质236.922.32
飞灰175.501.72
合计10206.26100
3、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/h
2）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/h
4、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X kg/h,排入污水处理系统总流量为Y kg/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：
可求出石膏量为17.3%X×50%×（1-0.9%）/90%=0.09525 X
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=X kg/h；废水流量=Y kg/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=108369 kg/h
Y=64025 kg/h
6、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 -（45983 + 96000 + 14924.68 + 17782.76）= -6.342

Cl-平衡计算
一、原始数据：
入塔烟气量：1234496 Nm3/h（dry）× （1-0.5%）=1171113 Nm3/h
O2浓度：5.09%（空气过量系数为1.32）
HCl浓度：60mg/Nm3（6%O2,空气过量系数为1.4）
工艺水中Cl浓度为：464.16mg/L
二、氯平衡计算
1）入塔氯化物量（以Cl为基准）：1.4/1.32 ×1171113 × 60 × 10-6=74.53kg/h
2）工艺水带入的氯化物量（以Cl为基准）：96000 × 464.16×10-6=44.56kg/h
假定吸收塔中Cl浓度为20000mg/L,吸收塔中溶液体积为