脱硫物料平衡水平衡计算培训教材
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脱硫物料平衡水平衡计算
脱硫物料平衡水平衡计算引言脱硫是指对燃煤等含硫燃料进行处理，去除其中的硫化物，减少大气中的硫化物排放，减少空气污染。
在脱硫过程中，物料平衡是一个重要的参数，用于计算输入和输出的物料流量以及物料的组成。
本文将介绍脱硫物料平衡的计算方法，并给出一个示例。
脱硫物料平衡的基本原理脱硫过程中的物料平衡是根据质量守恒定律进行计算的。
假设脱硫系统中只有一个输入流和一个输出流，则物料平衡可以表示为以下公式：输入物料 = 输出物料其中，输入物料是指进入脱硫系统的物料流量和组成，输出物料是指离开脱硫系统的物料流量和组成。
脱硫物料平衡的计算方法脱硫物料平衡的计算包括以下几个步骤：1.确定输入流的物料流量和组成：根据实际情况，确定进入脱硫系统的物料流量和组成。
物料的组成可以通过化验等方法测定，一般以百分比的形式表示。
2.确定输出流的物料流量和组成：根据实际情况，确定离开脱硫系统的物料流量和组成。
与输入流相似，输出流的物料组成也以百分比的形式表示。
3.物料平衡计算：根据质量守恒定律，将输入物料和输出物料进行比较，并进行物料平衡计算。
物料平衡计算可以采用以下公式：输入物料 = 输出物料根据物料平衡公式，可以得到进一步的更具体的计算公式，如下所示：输入物料流量 × 输入物料组成 = 输出物料流量 × 输出物料组成根据该公式，可以计算出未知的物料流量或组成。
4.检查和修正：完成物料平衡计算后，应该对结果进行检查，确保计算的准确性。
如果有必要，可以对输入物料和输出物料的流量或组成进行修正，以满足物料平衡公式。
示例下面给出一个脱硫物料平衡的示例，以帮助读者更好地理解物料平衡的计算方法。
假设一个脱硫系统的输入流为500 kg，含硫量为3%；输出流的物料流量和组成未知。
我们需要计算输出流的物料流量和含硫量。
首先，根据已知条件可以得到：输入物料流量 = 500 kg，输入物料含硫量 = 3%然后，假设输出物料流量为X kg，输出物料含硫量为Y%。
湿法脱硫系统物料平衡计算资料
1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.℃。
半干法脱硫物料平衡计算(程序版)学习资料
3
HSO3－→H++SO32－
4
SO32－+Ca2＋→CaSO3
5
CaSO3+1/2O2→CaSO4
6
H++OH－→H2O
7
脱硫气固反应如下： Ca(OH)2+SO2→ CaSO3·1/2H2O+1/2H2O Ca(OH)2+SO3→ CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
二、物料计算理论依据
（4）其他附加反应
CaSO3 ·1/2 H2O + 1/2O2 = CaSO4 ·1/2 H2O Ca(OH)2 + 2 HCl = CaCl2 ·2 H2O Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2 HF = CaF2 + 2 H2O
三、计算数据生成
（1）原始数据收集
三、计算数据生成
半干（干）法脱硫物料衡算
2017年12月
目录
一、半干（干）法脱硫物料图 ~循环流化床半干法
二、物料计算理论依据 三、计算数据生成与取值
一、物料图-循环流化床工艺
一、物料图-循环流化床工艺
一、物料图-循环流化床工艺
一、物料图-循环流化床工艺
二、物料计算理论依据
（1）吸收剂：生石灰
生石灰，主要成分为氧化钙，通常制法为将主要成分为碳酸 钙的天然岩石，在高温下煅烧，即可分解生成二氧化碳以及 氧化钙（化学式：CaO，即生石灰，又称云石）。 吸收剂采用当地生产的石灰粉，其分析资料如下： CaO≥75% MgO＜2% SiO2＜0.89% 消化速度：T60≤4min 粒度：<2mm
（2）计算过程及数据取值
脱硫系统培训教材
脱硫系统培训教材目录1.1脱硫岛的根本概念51.1.1 脱硫岛的构成及主要设备51.1.2 脱硫岛的原料和产品61.1.3 脱硫反响原理61.1.4 脱硫岛的设计原那么71.1.5 脱硫岛的关键控制参数：81.2设计的条件91.3性能指标111.4工艺流程图121.5总平面布置图122 分系统介绍122.1烟气系统122.1.1 系统简介122.1.2 主要设备132.2吸收塔系统182.2.1 系统简介182.2.2 反响原理212.2.3 影响SO2脱除效率和能耗的参数232.2.4 主要设备232.3石灰石浆液制备系统262.3.1 系统简介262.3.2 主要设备262.4石膏脱水系统282.4.1 概述282.4.2 吸收塔排出泵系统292.4.3 石膏一级脱水系统〔石膏旋流器〕292.4.4 石膏二级脱水系统292.4.5 废水旋流器302.4.6 主要设备302.5工艺水系统322.5.1 概述322.5.2 主要设备322.6排放系统332.6.1 概述332.6.2 主要设备342.7压缩空气系统352.8电气系统352.8.1 设计依据352.8.2 电气主接线352.8.3 电气设备布置与安装372.8.4 保护、测量及控制382.8.5 直流系统和UPS系统392.8.6 过电压与接地402.8.7 照明及检修系统412.8.8 电缆防火及阻燃412.8.9 通信系统422.9控制系统422.9.1 专业设计依据地技术规程、规422.9.2 烟气脱硫控制方式及控制水平422.9.3 脱硫控制系统的构造442.9.4 控制系统的可靠性452.9.5 热工自动化功能462.9.6 脱硫自动化设备选择512.9.7 脱硫车间的火灾报警522.9.8 电源和气源522.9.9 电缆及敷设522.9.10 脱硫岛工业电视监视系统533 运行组织533.1正常启动533.1.1 简介533.1.2 辅助系统533.1.3 吸收塔系统设备状态543.1.4 吸收塔在线状态553.1.5 氧化风机553.1.6 烟气系统563.2正常运行563.2.1 简介563.2.2 石灰石浆液供给563.2.3 吸收塔排放563.2.4 吸收塔液位573.2.5 循环泵573.2.6 吸收塔搅拌器573.2.7 氧化风机573.2.8 氧化空气喷水583.2.9 除雾器清洗系统583.2.10 工艺水泵583.2.11 工艺水箱583.2.12 滤液583.3正常停机593.3.1 简介593.3.2 FGD辅助系统的状态593.3.3 吸收塔区域排水坑593.3.4 吸收塔区设备状态593.3.5 吸收塔停运603.3.6 吸收塔排放613.4事故停运613.4.1 简介613.4.2 停电时FGD设备状态623.4.3 恢复供电时FGD设备的状态623.4.4 供电恢复时操作员的操作步骤〔长时间停电〕634 调试容644.1启动调试围及工程644.1.1 工艺专业644.1.2 电气专业654.1.3 热控专业654.1.4 化学专业664.2主要调试工作程序664.2.1 分部试运664.2.2 整套试运程序684.3FGD启动调试阶段主要控制节点及原那么性调试方案684.3.1 FGD 启动调试阶段主要控制节点694.3.2 主要节点调试方案要点691.1 脱硫岛的根本概念1.1.1 脱硫岛的构成及主要设备石灰石－石膏湿法脱硫系统是一个完整的工艺系统，主要分成以下几个分系统：烟气系统、SO吸收系统、氧化空气系统、石灰石浆液制备与供给系统、石2膏脱水系统、工艺水和冷却水系统、排放系统、效劳空气系统等。
脱硫物料平衡计算详解
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。
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。
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
《脱硫物料平衡计算》课件
目的
通过脱硫物料平衡计算，可以了解脱硫系统的运行状况，优化工艺参数，提高 脱硫效率，降低能耗和物耗，为企业的可持续发展提供支持。
计算方法与步骤
方法
常用的脱硫物料平衡计算方法有质量平衡法、元素平衡法等 。其中，质量平衡法是最常用的一种，通过测量各物料的输 入和输出量，以及系统内部的转化和消耗量，来计算各物料 的平衡状态。
计算参数的确定
计算参数包括原料和产品的成分、反 应温度、压力、反应时间和投料比等 ，这些参数的准确性对计算结果有重 要影响。
需要通过实验测定或工业数据来确定 这些参数，以确保计算的准确性。
计算过程与步骤
计算过程包括收集数据、建立数学模型、设定初始条件和边界条件、进行数值计算 和结果分析等步骤。
需要使用计算机软件进行数值计算，并根据实际需求选择合适的计算方法和数学模 型。
案例二：某化工厂脱硫系统物料平衡计算
总结词
高腐蚀性、高毒性、安全风险
详细描述
该化工厂脱硫系统涉及的物料具有高腐蚀性和高毒性，给计算过程带来了很大的挑战。为了确保安全 ，计算过程中特别考虑了各物料的化学性质和相互反应，以及其对设备和管道的腐蚀作用。同时，对 涉及有毒物料的操作进行了严格的安全风险评估。
生物降解
利用微生物的降解作用将 硫化物转化为无害物质。
脱硫剂的选择与使用
01
02
03
04
氧化锌法
利用氧化锌与硫化物反应生成 锌盐和二氧化硫，达到脱硫目
的。
醇胺法
利用醇胺溶液吸收硫化物，通 过再生释放出硫化氢，达到循
环使用的目的。
活性炭法
利用活性炭的吸附作用将硫化 物吸附在活性炭表面，达到脱
硫目的。
生物脱硫
利用微生物的降解作用将硫化 物转化为无害物质，具有成本
通过脱硫物料平衡计算，可以了解脱硫系统的运行状况，优化工艺参数，提高 脱硫效率，降低能耗和物耗，为企业的可持续发展提供支持。
计算方法与步骤
方法
常用的脱硫物料平衡计算方法有质量平衡法、元素平衡法等 。其中，质量平衡法是最常用的一种，通过测量各物料的输 入和输出量，以及系统内部的转化和消耗量，来计算各物料 的平衡状态。
计算参数的确定
计算参数包括原料和产品的成分、反 应温度、压力、反应时间和投料比等 ，这些参数的准确性对计算结果有重 要影响。
需要通过实验测定或工业数据来确定 这些参数，以确保计算的准确性。
计算过程与步骤
计算过程包括收集数据、建立数学模型、设定初始条件和边界条件、进行数值计算 和结果分析等步骤。
需要使用计算机软件进行数值计算，并根据实际需求选择合适的计算方法和数学模 型。
案例二：某化工厂脱硫系统物料平衡计算
总结词
高腐蚀性、高毒性、安全风险
详细描述
该化工厂脱硫系统涉及的物料具有高腐蚀性和高毒性，给计算过程带来了很大的挑战。为了确保安全 ，计算过程中特别考虑了各物料的化学性质和相互反应，以及其对设备和管道的腐蚀作用。同时，对 涉及有毒物料的操作进行了严格的安全风险评估。
生物降解
利用微生物的降解作用将 硫化物转化为无害物质。
脱硫剂的选择与使用
01
02
03
04
氧化锌法
利用氧化锌与硫化物反应生成 锌盐和二氧化硫，达到脱硫目
的。
醇胺法
利用醇胺溶液吸收硫化物，通 过再生释放出硫化氢，达到循
环使用的目的。
活性炭法
利用活性炭的吸附作用将硫化 物吸附在活性炭表面，达到脱
硫目的。
生物脱硫
利用微生物的降解作用将硫化 物转化为无害物质，具有成本
脱硫物料平衡水平衡计算培训教材(PPT 33页)
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
质量流量kg/h
W%
CaS4O 2H2O
CaSO 3 12H2O
CaCO3
杂质
飞灰
ηMSO2×172.17×69.01÷(69.01+1)
ηMSO2×129.15×1÷(69.01+1) ηMSO2×100.09×(Ca/S-1)
反应热计算: S2 O Ca 3 1 2 C O 2 H O 2 O C4 a 2 H S 2 O O C 2 －O 430.82kJ/mol
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
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
散
（处理后的烟气）
热
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
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。
脱硫塔底固体中各组分流量
组分
质量流量kg/h
W%
CaS4O 2H2O
CaSO 3 12H2O
CaCO3
杂质
飞灰
ηMSO2×172.17×69.01÷(69.01+1)
ηMSO2×129.15×1÷(69.01+1) ηMSO2×100.09×(Ca/S-1)
反应热计算: S2 O Ca 3 1 2 C O 2 H O 2 O C4 a 2 H S 2 O O C 2 －O 430.82kJ/mol
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
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
散
（处理后的烟气）
热
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
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。
湿法脱硫系统物料平衡计算
1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.℃。
脱硫物料平衡计算
设计煤种校核煤种一、项目概况 、项目设计条件元素分析□□□□□□□□1）规模 2）燃料 75t/h煤3）脱硫工艺 石灰石-石膏湿法 4）吸收剂 石灰石 5）副产品石膏6）脱水系统真空皮带脱水机7）再加热方式:无8）烟气量 112000Nm3/h （湿基）x2（100%BMCR ）9）FGD 入口温度135°C（设计），141°C（最大） 10）FGD 入口SO2浓度 40001m3（干基）11）FGD 入口粉尘浓度<200mg/Nm3（干基，6%02）12）FGD 出口温度（进烟囱）>50 13）除雾器出口含水量<75mg/Nm3（干基） 14）吸收剂耗量<7.8t/h15）工艺水消耗量<8.6t/h 16）副产品石膏含水量<15% 17）电力消耗<12700kWh/h18）脱硫效率>92% 19）系统可用率>95%5.1.2设计条件1）煤质分析2.1FGD 装置条件 项目 单位Car 59.95 65.71 Har2.252.36Oar％0.570.9Nar％0.940.74Sar％ 2.29 2.29工业分析Var％9.07.0Aar％27.0320.0Mar％7.08.0Mad％ 2.17 1.67低位发热量kj/kg2146524668100%BMCR燃煤消耗量t/h(每台134.89134.89炉）2）烟气设计条件项目单位100％BMCR35％BMCR FGD入口烟气流量Nm3/h（湿基）1256682517256 FGD入口烟气流量Nm3/h（干基）1193075492172 FGD入口烟气温度°C131103 FGD入口烟气压力Pa00粉尘浓度mg/Nm3180.5164.6 SO2浓度ppm(dry)17611652Nm3/h2101813烟气含水量Vol%(dry) 5.06 4.85烟气含氧量Vol%(dry)7.468.29 CO2Vol%(dry)12.2911.53 N2Vol%(dry)80.0780.01 HCL ppm(dry)25.223.0HF ppm(dry) 11.2 10.2资料确认注意事项:1）由于烟气设计资料,常常会以不同的基准重复出现多次，（如:干基\湿基，标态\实际态，6%02\实际O2等），开始计算前一定要核算统一，如出现矛盾，必须找出正确的一组数据，避免原始数据代错。
脱硫物料平衡水平衡计算
石膏结晶水计算
CaSO4· 2O中结晶水量为： 2H G1= [ηMSO2×172.17×69.01÷(69.01+1)]÷172.17×2×18.02kg/h
CaSO3· 2O结晶水量为： 1/2H 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
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
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
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与假设值相同时的温度即为出口烟温T2。
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－
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。
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 1Qy2C p2T2 Qyk (Ck1T 3C k 2T2 ) Gw (Cw1T w1C w2T2 )
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。
工艺补充水
净 烟 气带走水 （气、液态）
FGD SYSTEM
石膏结晶水 石膏带走水
废水
制浆
塔进口原烟气带水 （气态）
石膏浆液 系统滤液
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
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
除雾器冲洗水 G浆液 补充水
Qyk氧化风
X排出浆液
吸收塔
P滤液返回
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＝Qy2＋X
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
FGD SYSTEM
反应热
石膏浆液带走热 返回液带 入热
原烟气热 （处理前的烟气）
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。
计算框图
输入已知条件
烟气平衡计算
计算塔入、出口烟气流量、摩尔组成、温度、热量，脱硫量
氧化风量计算
固平衡计算
石灰石耗量 石膏量
水平衡计算 吸收塔物料平衡计算
工艺水量 废水量
热平衡计算 烟气平衡计算
蒸发水量 塔出口烟温
1.3%Y (s)
废 水 旋 流 器
G石膏＝25.5% X 50%(11%) / 90%(t) 25.5% X 50%(11%)(s)
P X G石膏冲洗 Y G制浆水G石膏
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。
合计
G固体
100
石膏处理系统固平衡
(1 25.5%)X (t)
吸 X (t) 15% X (s)
(1 25.5%)X 3%(s)
收
一级旋流器
(1 25.5%)X 0.1778X 0.93X (t)
塔
(1 25.5%)X 3% 25.5% X 50%1% 0.02363X (s)
25.5% X (t)
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。
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
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。
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
散热
净 烟 气热 （处理后的烟气）
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
〈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。
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.
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
除雾器冲洗水
X排出浆液
G石膏
G浆液 补充水
氧化风
需纯度为ACaCO3的石灰石量为：
GCaCO 3
100 64
M
SO 2
Ca / S
㎏/h
ACaCO 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
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
热平衡计算框图
计算入口物料流量、组成、温度、热量 计算出口物料流量、组成、温度、热量 假设出口温度T2
计算蒸发水量
计算饱和蒸汽压
不相同
与该压力温度下的 真实饱和蒸汽压比 较
相同
输出结果
＋H
m
M zf
(h2 h1)＋G石膏C石膏T2＋YCwT2
反应热计算:
SO2
CaCO3
1 2
O2
H
2O
CaSO4
2H
2O
CO2－430.82kJ/mol
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
含固率＝0.02363 2.54% 0.93
25.5% X 50%(s)
回用水箱
25.5% X＋25.5% X 50%(1 1%) / 2 25.5X 50%(1 1%) / 0.9(t)
5.5% X 50%(11%) / 2 / 0.9(L) 25.5%X 50%1％(s)
真空皮带机
Y (t)
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
反应产物中结晶水量为： G结晶水＝G1+G2
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
石膏带走水计算
G石膏带走水＝G石膏×10％
固平衡计算框图
吸收塔底固体量衡
制浆水
石灰石量
吸收塔返回浆液P 石膏量、冲洗水
石灰石浆液量
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
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。
石膏处 理系统
返回热
原烟气热 （处理前的烟气）
石膏带走热
废水带走 热
5。热平衡
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－
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。
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 1Qy2C p2T2 Qyk (Ck1T 3C k 2T2 ) Gw (Cw1T w1C w2T2 )
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。
工艺补充水
净 烟 气带走水 （气、液态）
FGD SYSTEM
石膏结晶水 石膏带走水
废水
制浆
塔进口原烟气带水 （气态）
石膏浆液 系统滤液
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
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
除雾器冲洗水 G浆液 补充水
Qyk氧化风
X排出浆液
吸收塔
P滤液返回
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＝Qy2＋X
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
FGD SYSTEM
反应热
石膏浆液带走热 返回液带 入热
原烟气热 （处理前的烟气）
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。
计算框图
输入已知条件
烟气平衡计算
计算塔入、出口烟气流量、摩尔组成、温度、热量，脱硫量
氧化风量计算
固平衡计算
石灰石耗量 石膏量
水平衡计算 吸收塔物料平衡计算
工艺水量 废水量
热平衡计算 烟气平衡计算
蒸发水量 塔出口烟温
1.3%Y (s)
废 水 旋 流 器
G石膏＝25.5% X 50%(11%) / 90%(t) 25.5% X 50%(11%)(s)
P X G石膏冲洗 Y G制浆水G石膏
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。
合计
G固体
100
石膏处理系统固平衡
(1 25.5%)X (t)
吸 X (t) 15% X (s)
(1 25.5%)X 3%(s)
收
一级旋流器
(1 25.5%)X 0.1778X 0.93X (t)
塔
(1 25.5%)X 3% 25.5% X 50%1% 0.02363X (s)
25.5% X (t)
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。
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
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。
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
散热
净 烟 气热 （处理后的烟气）
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
〈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。
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.
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
除雾器冲洗水
X排出浆液
G石膏
G浆液 补充水
氧化风
需纯度为ACaCO3的石灰石量为：
GCaCO 3
100 64
M
SO 2
Ca / S
㎏/h
ACaCO 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
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
热平衡计算框图
计算入口物料流量、组成、温度、热量 计算出口物料流量、组成、温度、热量 假设出口温度T2
计算蒸发水量
计算饱和蒸汽压
不相同
与该压力温度下的 真实饱和蒸汽压比 较
相同
输出结果
＋H
m
M zf
(h2 h1)＋G石膏C石膏T2＋YCwT2
反应热计算:
SO2
CaCO3
1 2
O2
H
2O
CaSO4
2H
2O
CO2－430.82kJ/mol
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
含固率＝0.02363 2.54% 0.93
25.5% X 50%(s)
回用水箱
25.5% X＋25.5% X 50%(1 1%) / 2 25.5X 50%(1 1%) / 0.9(t)
5.5% X 50%(11%) / 2 / 0.9(L) 25.5%X 50%1％(s)
真空皮带机
Y (t)
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
反应产物中结晶水量为： G结晶水＝G1+G2
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
石膏带走水计算
G石膏带走水＝G石膏×10％
固平衡计算框图
吸收塔底固体量衡
制浆水
石灰石量
吸收塔返回浆液P 石膏量、冲洗水
石灰石浆液量
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
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。
石膏处 理系统
返回热
原烟气热 （处理前的烟气）
石膏带走热
废水带走 热
5。热平衡