湿法脱硫系统物料平衡计算

湿法脱硫系统物料平衡计算 M M M M 3 M M MMMM 1 湿法脱硫系统物料平衡 一、 计算基础数据 (1) 待处理烟气 33烟气量:1234496Nm/h(wet)、1176998 Nm/h(dry) 烟气温度:114? 3烟气中SO浓度:3600mg/Nm 2 烟气组成: 3组 分 分子量 Vol% mg/Nm SO 64.06 0.113 3600(6%O) 22 O 32 7.56(dry) 2 HO 18.02 4.66 2 CO 44.01 12.28(dry) 2 N 28.02 80.01(dry) 2 飞灰 200 石灰石浓度:96.05% 二、 平衡计算 (1)原烟气组成计算 3组 分 Vol%(wet) mg/Nm kg/h Kmol/h 3226SO 0.108 3797 59.33 2(7.56%O) 2 O 7.208 127116 3972.38 2 HO 4.66 46214 2564.59 2 CO 11.708 283909 6452.48 2 N 76.283 1177145 42042.89 2 飞灰 200(dry) 235 合计 1638416 55091.67 (0.108×64.06+7.208×32+4.66×18.02+11.708×44.01+76.283×2平均分子量 8.02)/100=29.74 3 1.327kg/m平均密度 2 (2)烟气量计算 1、???(增压风机出口 ? GGH出口): 3取GGH的泄漏率为0.5%，则GGH出口总烟气量为1234496 Nm/h×(1-0.5%) 3=1228324Nm/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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 。 ?。 温度为70 3Vol%(wet) mg/Nm kg/h Kmol/h 组 分 3226SO 0.108 3778 59.03 2(7.56%O) 2 O 7.208 126480 3952.52 2 HO 4.66 45983 2551.78 2 CO 11.708 282489 6420.22 2 N 76.283 1171259 41832.68 2 飞灰 200 234 1630224 54816.21 合计 2、???(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) 3=15499.60kg/h，约12000Nm/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、???(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=(0.2536+0.2520)/2=0.2528 kcal/kg.? 烟气 氧化空气进口温度为80?，其比热约为0.2452 kcal/kg.?，Cp(?)40 3 =0.2430kcal/kg.?。 Cp=(0.2452+0.2430)/2=0.2441 kcal/kg.? 空气 Cp水(20~40?)=1.0kcal/kg.? r=586kcal/kg 水()20 r=575kcal/kg 水()40 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。 ?烟气饱和水蒸汽含量=0.00737/0.102=7.23% 40 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×(35-20)+(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?。 4 3)反应产生的二氧化碳量 G= 44.01×56.43kmol/h=2483.48kg/h CO2 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/h Kmol/h SO 0.004 163 2.54 2 O 7.088 126480+3609.58×3/4=129187 4037.10 2 HO 7.405 45983+21873+8151.12=76007 4217.93 2 CO 11.638 282489+2483.48=284972 6475.18 2 N 74.134 1171259+11890.02=1183149 42225.16 2 飞灰 234×(1-75%)=58.5 1673374 56957.91 合计 3总烟气量 1275857Nm/h 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/h Kmol/h SO 0.005 163+3797×0.5%=182 2.84 2 O 7.088 129187+127116×0.5%=129823 4056.96 2 HO 7.392 76007+46214×0.5%=76238 4230.75 2 CO 11.370 284972+283909×0.5%=286392 6507.42 2 N 74.144 1183149+1177145×0.5%=1189035 42435.22 2 58.5+235×0.5%=59.7 飞灰 合计 1681730 57233.19 总烟气量 1282023 5、???(GGH出口?烟囱进口): 这一过程烟气量及性质基本不变。 5 (3)脱硫液及石膏的平衡 .CaSO2HO分子量为:172.17 42 .CaSO1/2HO分子量为:129.15 32 CaCO分子量为:100.09 3 1、脱硫剂的需求量 1)烟气中SO脱除量=56.43kmol/h 2 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:CaCO量=5997.96×0.9605=5761.04kg/h 3 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CaSO2HO与CaSO1/2HO质量比为0.92:0.01。 4232 其摩尔比为:(0.92/172.17):(0.01/129.15)=69.01:1 . 1)CaSO2HO生成量=56.43 ×172.17×69.01×(69.01+1)=9576.78kg/h 42 . 2)CaSO1/2HO生成量=56.43 ×129.15×1×(69.01+1)=104.10kg/h 32 3)产物中未反应的CaCO量=5761.04-56.43 ×100.09=112.96kg/h 3 4)杂质量=236.92kg/h 5)脱除下来的飞灰量=234 ×75%=175.50kg/h 6 脱硫塔底固体量=G +G +G+G+G 杂质飞灰CaSO4.2H2OCaSO3.1/2H2O CaCO3 =9576.78+104.10+112.96+236.92+175.50=10206.26kg/h W% 组 分 质量流量kg/h .CaSO2HO 9576.78 93.83 42 .CaSO1/2HO 104.10 1.02 32 CaCO 112.96 1.11 3 236.92 2.32 杂质 175.50 1.72 飞灰 合计 10206.26 100 3、反应产物中结晶水量 1)CaSO.2HO中结晶水量=9576.78/172.17×2×18.02=2004.69kg/h 42 2)CaSO.1/2HO中结晶水量=104.10/129.15×1/2×18.02=7.26kg/h 32 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: ? 溢流 17.3%X kg/h(一级旋流器滤液) 真空固体量为: ? 过滤 17.3%X × 50%×0.9% 机 含固率50% ? 石膏 含固率90% 7 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-15323.08=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 + 0.07775X + 0.827X-15323.08 冲洗水量 =1673374 + X + Y => G-21652.51=0.09525X + Y (2) 冲洗水量 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 + G + G-( G 烟气出口带出水塔底排放浆液带出自由水脱硫产物最终带出结晶水烟气入口带入水 + G + G+ G)=76007 + 108369×(1-10.8%)+ 除雾器冲洗水石灰石浆带入水返塔水量 2011.95 -(45983 + 96000 + 14924.68 + 17782.76)= -6.342 8 -Cl平衡计算 一、原始数据: 33入塔烟气量:1234496 Nm/h(dry)× (1-0.5%)=1171113 Nm/h O浓度:5.09%(空气过量系数为1.32) 2 3HCl浓度:60mg/Nm(6%O，空气过量系数为1.4) 2 工艺水中Cl浓度为:464.16mg/L 二、氯平衡计算 -61) 入塔氯化物量(以Cl为基准):1.4/1.32 ×1171113 × 60 × 10=74.53kg/h -62) 工艺水带入的氯化物量(以Cl为基准):96000 × 464.16×10=44.56kg/h 假定吸收塔中Cl浓度为20000mg/L，吸收塔中溶液体积为 9