大湿法脱硫物料计算软件
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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.℃。
AS PEN PLUS软件在氨法烟气脱硫模拟中的应用The app lication ofAS PEN PLUS soft w are on the si m u lation of FGD by a mmon ia陈茂兵,孙克勤(江苏苏源环保工程有限公司,江苏南京210008)摘要:运用流程模拟软件ASPE N PL US模拟了氨法湿式脱硫工艺脱除燃煤烟气中的SO2,介绍了建立模型过程中模块的选取、物性方法的选择、工艺参数的输入以及灵敏度分析,考察了吸收剂浓度、原烟气流量、液气比等工艺参数对脱硫效果的影响。
关键词:ASPEN PLUS;烟气脱硫;氨法;模拟Abs tra c:t The m ode l for s m i u l a ti on o fwe t FGD t e c hn i ca l by amm on i a wa s e s ta b li she d ba se d on fl ow-s m i u l a t e d so ft w a re AS P EN P L US.Lo t s o f no ti c e s duri ng t he s m i u l a ti on w e re i n troduce d,s uch a s se l e c ti on o f m odu l e s, how to choose p rope r t y,i npu t o f pa ram e t e rs a nd se n s i ti vit y a na l ys i s.The i nfl ue nce o f de s ulfuri za ti on e ffi c i e ncy by t e chn i ca l pa ram e t e rs such a s conce n tra ti on o f ab sorbe n,t fl ux o f fl ue ga s we re a na l y ze d.Ke y words:AS P EN P L US;fl ue ga s;de su l fura ti on;amm on i on;s m i u l a ti on中图分类号:X701.3文献标识码:B文章编号:1009-4032(2009)04-030-03烟气脱硫技术按吸收剂种类来分类,主要有石灰石法、氨法、镁法、海水脱硫等[1-2]。
CFD技术在湿法脱硫工程中的应用CFD技术对湿法脱硫工程设计具有重要的指导意义,通过建立模型并进行仿真,分析系统内流场、温度场和颗粒场,调节系统内构件位置使其满足工程设计指标,提高脱硫系统稳定并达标运行。
标签:脱硫塔CFD流场1 概述湿法脱硫塔在电厂、冶金等行业广泛使用,塔内流场的稳定性和均匀性是其高效脱硫的保证之一。
CFD技术在湿法脱硫中的应用,通过模拟脱硫系统内的烟气系统,分析其内部气体、液滴等的运动行为,选择合理的导流/整流装置等,保证装置的设计参数达到相关标准、技术规范的要求,保证装置性能。
CFD技术模拟范围是从脱硫塔入口喷淋层后至脱硫塔出口的所有烟气系统,包含脱硫塔入口、脱硫塔本体等,同时考虑其内构件(旋汇耦合器、喷淋、除雾除尘器等)的影响。
2CFD模拟及结果分析2.1网格划分及边界条件网格是CFD模型的几何表达形式。
复杂的模型生成网格所需的时间常常大于CFD计算的时间。
计算根据某电厂脱硫塔初步设计方案,进行三维建模,采用四面体和六面体网格的分区法对三维模型进行网格划分。
结合模型外形及尺寸,分析模型的特点,为精确模拟系统情况,对局部的网格进行了加密。
工程模型依据脱硫入口设计参数进行设置,入口为速度入口,出口为压力出口,壁面采用标准壁面函数。
为防止壁面非线性发散,采用低松弛迭代的变松弛系数法。
2.2数学模型在数值模拟试验过程中,数学模型的选取对计算结果起着至关重要的作用。
大型电站锅炉中选择性催化还原(SCR)烟气脱硝过程是十分复杂的,它涉及到气相湍流流动、气液两相流动、传热传质及流动混合等过程。
2.2.3其他计算还采用了气体状态方程等。
3. 模拟及结果分析3.1流体模型的设计方案概述脱硫模型从脱硫塔入口开始,到出口结束。
系统优化依据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》、《石灰石/石膏湿法脱硫设计规程》等规定的设计原则,脱硫塔设置旋汇耦合器和除尘除雾器模型。
传统脱硫塔原烟气进入塔后不能充分发展,入口对侧近塔壁处烟气流速快,逃逸严重,特别是液气比较小情况下,塔内容易形成较大的涡流区,而塔内设置旋汇耦合器后,烟气经过旋汇耦合器,烟气流程延长,与浆液混合形成湍动状态,旋汇耦合器平衡了塔内烟气分布,提高了塔内烟气均布,提高了浆液喷淋利用率和气液传质效率。
PCS7系统在2×300MW机组湿法烟气脱硫中的应用Application of PCS7 System in The Wet FGD of 2×300MW Power Unit陈程孙自强(华东理工大学自动化研究所,上海 200237)摘要:根据石灰石/石膏湿法烟气脱硫的工艺需求,采用西门子的PCS7过程控制系统作为开发平台,设计了一套电厂2×300MW机组湿法烟气脱硫控制系统。
具体介绍了该控制系统中的硬件配置、网络配置及软件编制等。
系统基于Profibus 现场总线,采用了多种冗余措施。
实践证明,该系统运行稳定可靠,基本实现了石灰石/石膏湿法烟气脱硫过程中多变量连续控制的要求。
关键词:控制系统冗余控制多变量中图分类号:TQ9 文献标识码:BAbstract:According to the technical requirements of lime stone/gypsum wet FGD, a control system for wet FGD of 2×300MW power units is designed by adopting Siemens′ PCS7 process control system as developing platform. Hardware configuration, network configuration and software programming of this control system are introduced in detail. The system based on Profibus and several redundant measures are included. The practice shows that the system is stable and reliable, and the requirement of the multiple variables continuous process control in the wet FGD is fulfilled.Keywords:Control system Redundant control Multiple variables0 引言火电厂减排二氧化硫的主要途径有:煤炭洗选、洁净煤燃烧技术、燃用低硫煤和烟气脱硫,其中烟气脱硫是目前国际上广泛采用控制二氧化硫排放的成熟技术。
基于SPSS湿法烟气脱硫系统的优化刘延泉;薛龙【摘要】针对目前脱硫系统存在的高消耗、高能耗问题,提出了一种通过SPSS软件对脱硫系统进行优化的方法.以某300 MW机组脱硫系统运行数据为对象,对脱硫系统进行建模,得出了以脱硫效率为因变量、4个影响脱硫效率的关键因子为自变量的指数回归模型,进而建立以脱硫总费用为目标的线性规划模型,从而得出了最优的液气比和pH值.该方法对实际运行具有重要的指导作用.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2012(028)010【总页数】5页(P63-67)【关键词】湿法脱硫;运行优化;SPSS;指数回归模型;经济性分析【作者】刘延泉;薛龙【作者单位】华北电力大学控制与计算机工程学院, 河北保定 071003;华北电力大学控制与计算机工程学院, 河北保定 071003【正文语种】中文【中图分类】TM621.70 引言当前,石灰石-石膏湿法烟气脱硫 (FGD)技术由于具有技术成熟、运行可靠、脱硫率高等优点,使得其在燃煤电厂中得到了广泛的应用。
但是,湿法FGD系统结构庞大,系统复杂,过多地在强调高脱硫率的情况下,使得电耗、水耗、石灰石耗量非常大,忽视了运行成本[1]。
所以,如何在保证脱硫效率的前提下,调节对脱离效率影响显著的控制参数,使脱硫过程中物耗和能耗降到最低,实现脱硫系统经济高效地运行成为了当前亟需解决的问题[2]。
1 关于SPSS软件SPSS(Statistical Product and Service Solutions)统计产品与服务解决方案软件。
是IBM公司推出的一款非常权威的数据挖掘与分析软件,通过数理统计以及数值模拟的方法,对所要研究的事物进行输入信号,引起反馈变化,然后测量这种变化,最后事物的属性会在这种动态输入输出中得到体现,集数据整理、分析功能于一身。
相比传统的机理分析法,该方法一般不需要太深入了解机理情况,运用高级的数理统计学手段,实现数据的辨识和模型的建立。
Aspen Plus 软件在烟气脱硫系统中的应用陈茂兵,缪明烽,卢作基(中环工程有限公司,江苏南京211102)摘要:介绍了A spen P lus 软件的概况,系统地阐述了Aspen Plus 在湿法脱硫工艺系统中应用,详细介绍了Aspen Plus 在湿法脱硫FGD 系统中的吸收塔、换热器、泵等关键设备设计、开发、选型中的应用,以及模型分析工具在工艺参数优化、降低工程造价中的应用。
关键词:流程模拟系统;烟气;脱硫;模拟收稿日期:2011 01 27作者简介:陈茂兵(1981 ),男,江苏南京人,工程师,硕士,主要从事火力发电厂烟气脱硫技术开发和流程模拟工作。
中图分类号:X701.3 文献标识码:A文章编号:1674 9944(2011)02 0141 041 引言Aspen Plus 是美国ASPEN TECH 公司于1981年末开发完成的第3代化工流程模拟系统。
经过20多年的发展,该软件已先后推出了10多个版本,成为屈指可数的标准大型流程模拟软件,广泛应用于化工、石化、炼油、冶金、动力、医药、煤炭、气体加工、环境保护、食品加工等许多工业领域。
2 软件特点2.1 物性系统完备数据库和物性模型是流程模拟的到精确可靠结果的关键,Aspen Plus 具有适用于工业的最完备的物性系统。
Aspen Plus 的数据库包括5000余种纯组分的物性数据,900多种离子和分子溶质的电解质数据库,3000多种固体的数据参数,60多种水溶液中化合物的H enr y 常数库,此外还包括二元交互作用参数库,PURE10数据库等。
Aspen Plus 拥有完整的状态方程和活度系数方法模型,以及摩尔体积模型、蒸发潜热模型等,这些模型可供用户模拟工艺流程调用[1~3]。
2.2 丰富多样的单元操作模型Aspen Plus 拥有完整的单元操作模型库,可以模拟各种工艺流程。
软件使用了PLEX 数据结构,对于组分数、进出口物流数以及反应数目等都没有限制,这是A spen Plus 的一大优点。
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.℃。
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。
基于Aspen Plus的合成气湿法脱硫工艺设计湿法脱硫工艺作为一项实用价值较高的工艺手段,目前被广泛应用于各大企业合成气处理工作中,得到了人们的高度关注。
文章首先介绍了几种湿法脱硫工艺,接着以栲胶加PDS脱硫工艺为例,通过Aspen Plus软件对其进行建模计算,分析其使用价值,以供参考。
关键字:合成气;湿法脱硫;工艺设计近年来,我国空气污染的日益严峻,为了有效缓解空气污染程度,提高人们的生活质量,脱硫工艺的应用就显得尤为关键。
在众多脱硫工艺中,湿法脱硫凭借工艺流程简单,运行成本低等优势,得到了较为广泛的应用。
然而不同湿法脱硫工艺的经济效益、环保要求以及脱硫效率等指标各不相同,因此选择实用价值较高的湿法脱硫工艺十分必要。
1 湿法脱硫工艺分析1.1 乙醇胺法乙醇胺法是一种重要的湿法脱硫工艺,目前使用较多的是N-甲基二乙醇胺法(MDEA),它能够在H2S和CO2体系中选择性脱除H2S,具有很好的应用效果和研究价值。
但是该工艺存在蒸发损失高、蒸汽消耗指标相对较高等缺陷。
另外,该方法对设备腐蚀较严重,溶液易发泡,因此该方法亟待进一步研究与改善。
1.2 ADA脱硫工艺ADA法是20世纪80年代诞生的一种高效湿法脱硫工艺,该方法具备多种优点,诸如净化率较高且反应速度比较快;可形成较高质量的副产物硫磺,产生的脱硫溶液更稳定;其成分的无毒性使得该法在操作形式上具有较高的稳定性和可靠性。
但该法容易造成析硫堵塔,阻塞管道,使得检修工作量增大,因此对其进行改良和优化迫在眉睫。
1.3 改良ADA脱硫工艺改良ADA脱硫工艺作为ADA法的升级和优化,已成为一种重要的濕法脱硫工艺,目前已广泛应用于天然气、焦炉气和氨合成气等脱除硫化氢作业中。
1.4 栲胶加PDS脱硫工艺栲胶加PDS法是在改良ADA法基础上进一步改进和提高,该法利用醌型丹宁加PDS的转化来传递氧使硫化物被氧化为元素硫,这种方法性能稳定,净化度高,原材料易得,脱硫成本低,不易堵塔,硫磺回收率一般在85%以上。
1概要 (2)2CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较 (2)3各软件简介 (3)3.1AspenOne (3)3.1.1Hysys (3)3.1.2HTFS (8)3.1.3Aspen plus (13)3.2-gPROMS(r) (16)3.3PRO/II (17)3.4ChemCAD (18)3.5Design II (23)1概要目前,国内主要的化工流程模拟软件美国SimSci-Esscor公司的PRO/II,美国AspenTech公司的Aspen Plus,Hysys,英国PSE公司的gPROMS,美国Chemstations公司ChemCAD和美国Wi nSim Inc. 公司的Design II,加拿大Virtual Materials Group的V MGSim。
现将这几种软件简介归纳如下,供参考学习之用。
2CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较简单总结以下七点:1 一般认为,PROII在炼油工业应用更为准确些,因其数据库中有不少经验数据;而ASPEN在化工领域表现更好,Aspen Plus与之比较有其它软件不可比拟的优点它基本上覆盖了以上各软件的所有优点。
有人比喻:PROII是经验派,ASPEN是学院派。
2. 学习aspen plus必备1化工原理;讲化工过程得单元操作2热力学方法;讲述物性计算方法;3化工系统工程;讲述如何对化工系统进行建模,分析、求解如果简单掌握,1、2就可以了,如果想进一步深入,还需看看3,另外有一个有经验得老师辅导也是很重要的。
3. HYSYS主要用于炼油。
动态模拟是它的优势。
SPEN是智能型的,用于化工领域流程模拟,比较大或长的流程,而且数据库比较全,开方式的。
它和HYSYS现在是一家。
PRO/II可以用于设备核算,流程短,或精馏核算。
chemcad由于物性较少,使用不方面,相对较差,网上到处都可以下载,设计院不太使用,高校中有一定市场。
石灰石石膏湿法脱硫物料衡算首先,根据所给的烟气成分,计算烟气的分子量,烟气的湿度等。
其次,要先行计算出吸收塔的进口及出口烟气的状况。
1 假定吸收塔出口的温度T1(如果有GGH,则需要先行假定两个温度,即吸收塔进口T0及出口温度。
)2 利用假定的出口温度,查表可以知道对应改温度的饱和蒸汽压Pas。
3 由H as=0.622Pas/(P-Pas)可以求出改温度下的饱和水湿度4 由已知的进口温度T0、r0、C H(C H= 1.01+1.88H0)、H0,可以求出T as=T0-(r0*(H as-H0)/(1.01+1.88 H0))(H0:初始烟气的湿度,r0=2490)5 如果Tas接近于T1,那么这个假定温度可以接受,若果与假定温度相距太远,则该温度不能接受,需要重新假定。
(上述为使用试差法的绝热饱和计算过程,对于技术上涉外的项目,一般外方公司会提供,上面一部分的计算软件无须人工手算的)6 有GGH时,假定吸收塔出口温度经已确定后,判断该温升是否符合GG H 出口与入口的烟温差,假如烟温差同样适合的话,再校验GGH的释放热量问题。
再次,在确定好吸收塔出口气体的流量后,利用除雾器的最大流速限值,计算出吸收塔的直径。
再根据进口烟气限速,计算出烟气进口的截面积。
7 由提供的液气比L/G可以计算出,喷淋所需的吸收液流量。
由这个吸收液流量,再按照经验停留时间,可以计算出循环水箱的容积。
同样根据经验需要的氧化时间及设计的氧气上升速度,可以计算出循环水箱的液位高度。
那么就可以计算出整个吸收塔基循环水箱的截面积。
8 计算消耗的石灰石用量由入口的二氧化硫浓度以及设计的二氧化硫脱除率可以知道脱除的二氧化硫。
对于烟气的三氧化硫而言,其脱除率达100%,所以多氧化硫物质的脱除量可以计算出来。
石灰石石膏湿法脱硫物料衡算首先,根据所给的烟气成分,计算烟气的分子量,烟气的湿度等。
其次,要先行计算出吸收塔的进口及出口烟气的状况。
1 假定吸收塔出口的温度T1(如果有GGH,则需要先行假定两个温度,即吸收塔进口T0及出口温度。
)2 利用假定的出口温度,查表可以知道对应改温度的饱和蒸汽压P as。
3 由H as=0.622P as/(P-Pas)可以求出改温度下的饱和水湿度4 由已知的进口温度T0、r0、C H(C H= 1.01+1.88H0)、H0,可以求出T as=T0-(r0*(H as-H0)/(1.01+1.88 H0))(H0:初始烟气的湿度,r0=2490)5 如果T as接近于T1,那么这个假定温度可以接受,若果与假定温度相距太远,则该温度不能接受,需要重新假定。
(上述为使用试差法的绝热饱和计算过程,对于技术上涉外的项目,一般外方公司会提供,上面一部分的计算软件无须人工手算的)6 有GGH时,假定吸收塔出口温度经已确定后,判断该温升是否符合GGH 出口与入口的烟温差,假如烟温差同样适合的话,再校验GGH的释放热量问题。
再次,在确定好吸收塔出口气体的流量后,利用除雾器的最大流速限值,计算出吸收塔的直径。
再根据进口烟气限速,计算出烟气进口的截面积。
7 由提供的液气比L/G可以计算出,喷淋所需的吸收液流量。
由这个吸收液流量,再按照经验停留时间,可以计算出循环水箱的容积。
同样根据经验需要的氧化时间及设计的氧气上升速度,可以计算出循环水箱的液位高度。
那么就可以计算出整个吸收塔基循环水箱的截面积。
8 计算消耗的石灰石用量由入口的二氧化硫浓度以及设计的二氧化硫脱除率可以知道脱除的二氧化硫。
对于烟气的三氧化硫而言,其脱除率达100%,所以多氧化硫物质的脱除量可以计算出来。
同样对于氯化氢、氟化氢而言,它们的脱除率一般在95%以上,因此可以计算到这两者的脱除量。
8.1 石灰石的计算消耗量石灰石的消耗量按照钙硫比及脱除氯/氟化物的消耗比可以计算出石灰石的实际消耗量。