烟气脱硫水平衡计算
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一、喷水量的计算(热平衡法)参数查表: 144℃: ρ(烟气)=0.86112Kg/m 3; C p(烟气)=0.25808Kcal/Kg ·℃ 78℃: ρ(烟气)=1.0259Kg/m 3; C p(烟气)=0.25368Kcal/Kg ·℃ 144℃:C 灰=0.19696Kcal/Kg ·℃78℃: C 灰=0.19102Kcal/Kg ·℃;C 灰泥,石膏=0.2Kcal/Kg ·℃C Ca(OH)2=0.246Kcal/Kg ·℃1.带入热量: Q 烟气, Q 灰,Q Ca(OH)2,Q 水M 烟气=ρ烟气·V 烟=510453.286112.0⨯⨯510112.2⨯=(Kg/hr )Q 烟气=C P ·M ·t 5510489.7814410112.225808.0⨯=⨯⨯⨯=(Kcal/hr)M 灰253105694.4810453.2108.19⨯=⨯⨯⨯=-(Kg/hr )Q 灰=C 灰•M 灰•t =52103775.1144105694.4819696.0⨯=⨯⨯⨯(Kcal /hr) Q Ca(OH)2=C Ca(OH)2•M •20=20246.02)(⨯⨯OH Ca M当 Ca/S=1.3, SO 2浓度为3500mg/m 3时Kg M OH Ca 244.151810743.185.06410453.21035003532)(=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-- ∴Q Ca(OH)2=76.746920244.1518246.0=⨯⨯(Kcal/hr)Q 水=cmt=χχ20201=⨯⨯(Kcal/hr) 其中χ为喷水量2.带出热量:Q 灰3,Q 烟气,Q 灰2,Q 蒸汽,Q 散热M 灰3=M Ca(OH)2=1518.244Kg ; Q 灰3=Q Ca(OH)2=7469.76(Kcal/hr)Q 烟气=cmt=551079.417810112.225368.0⨯=⨯⨯⨯(Kcal/hr);Q 灰2=264.7576810785694.482.02=⨯⨯⨯(Kcal/hr)Q 蒸汽=630.5χ(Kcal/Kg )热损失以3%计: Q 散=(Q 烟气+Q 灰)03.0⨯03.0)103775.110489.78(55⨯⨯+⨯=3.系统热平衡计算: Q in =Q out ,即:03.0)103775.110489.78(5.630264.757681079.4176.74692076.7469103775.110489.7855555⨯⨯+⨯+++⨯+=++⨯+⨯χχ∴χ=5.72(t/hr)二、脱硫主塔结构尺寸的计算1.出口计算主要计算脱硫塔出口高度,出口顶部颗粒速度为零。
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,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。
常用折算公式如下:烟气量(dry)=烟气量(wet) >(1-烟气含水量%)实际态烟气量=标态烟气量>气压修正系数x温度修正系数烟气量(6%02) = ( 21-烟气含氧量)/ ( 21 -6%)S02 浓度(6%02 ) = ( 21 - 6%) / (21 -烟气含氧量)S02 浓度( mg/Nm3 ) =S02 浓度( ppm) x2.857物料平衡计算1 )吸收塔出口烟气量G2G2= (G1 x (1 - mw1) X(P2/(P2-Pw2)) (X —mw2 )+ G3X (1- 0.21/K) ) >(P2/(P2-Pw2))G1: 吸收塔入口烟气流量mw1: 入口烟气含湿率P2:烟气压力Pw2 :饱和烟气的水蒸气分压说明: Pw2 为绝热饱和温度下的水蒸气分压,该值是根据热平衡计算的反应温度,由烟气湿度表查得。
(计算步骤见热平衡计算)2) 氧化空气量的计算根据经验,当烟气中含氧量为6%以上时,在吸收塔喷淋区域的氧化率为50 - 60 %。
采用氧枪式氧化分布技术,在浆池中氧化空气利用率n 02=25-30%,因此,浆池内的需要的理论氧气量为:S=(G1 x q1-G2 x q2) x(1-0.6)/2/22.41所需空气流量QreqQreq=S x22.4/(0.21 0.x3)G3= Qreq >KG3:实际空气供应量K :根据浆液溶解盐的多少根据经验来确定,一般在 2.0-3左右。
3) 石灰石消耗量计算W1=100x qs xnsW1: 石灰石消耗量qs: :入口S02 流量n S兑硫效率4) 吸收塔排出的石膏浆液量计算W2=172xx qs xn s/SsW2:石膏浆液量Ss石膏浆液固含量5) 脱水石膏产量的计算W3=172xx qs xn s/SgW3: 石膏浆液量Sg:脱水石膏固含量(1-石膏含水量)6) 滤液水量的计算W4=W3-W2W3: 滤液水量7) 工艺水消耗量的计算W5=18x (G4-G1-G3 x(1-0.21/K))+W3 (1x-Sg)+36x qs x n+W s WT蒸发水量石膏表面水石膏结晶水排放废水。
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(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。
水平衡计算一、根据阿伏伽德罗定律P1/P2=N1/N2计算1、在烟气出口,假设温度为50度,查表可以求出50度水的饱和蒸汽压P水=12.3KPa。
由于烟气出口混合气体与水蒸汽的体积、温度相同,所以P水/P干烟气=n水/n干烟气,P干烟气约为大气压+引风机出口压-脱硫系统压降-P水,一般选取105~109Kpa- P水=92.7~96.7。
2、n干烟气的计算平均烟气成分按氮气80.34%,二氧化碳13.27%,水蒸气4.19%,氧气6%,二氧化硫0.39%。
脱硫塔进口烟气量已知,例如320000标立方,进口烟温135度,则n干烟气=320000*95.42%/22.4*1000=13631428 mol。
3、出口烟气中水含量的计算n水=12.3/94.7*13631428=1770502.2 molm水=18*n水/1000/1000 t=31.86t4、原烟气中的水含量n原水=320000/22.4*1000*4.19%=598571 molm原水=18* n原水/1000/1000 t=10.77 t5、烟气从系统中带出的水m =31.86-10.77=21.09t二、根据烟气放热量=水吸收热量计算1、查《热能工程设计手册》P30页,得脱硫塔进口烟气温度为135度时的各组分的焓值。
氮气:175.9;二氧化碳:63.8;水蒸气2746.5;氧气:179.2二氧化硫250,单位KJ/Kg。
脱硫塔出口温度为50度时各组分的焓值,氮气:65;二氧化碳:8.2;水蒸汽:2592.2;氧气:65.88。
2、150度烟气的平均mol焓值:H1=HN2MN2/1000*XN2+HCO2MCO2/1000*XCO2+HH2OMH2O/1000*XH2O+HO2MO2/1000*XO2+HSO2MSO2/1000*=6.807KJ/mol50度烟气的平均mol焓值:H2=同上=3.614KJ/mol3、烟气放热量Q=(6.807-3.614)*320000/22.4*1000=45242857KJ4、查表的50度水的汽化潜热为2382.9KJ/Kg水从20度升到50度吸收热量125KJ/Kg则蒸发的水量为Q/(2382.9+125)=18.04 t 总需水量39.13t3#炉1、在烟气出口,假设温度为50度,查表可以求出50度水的饱和蒸汽压P水=12.3KPa。
水平衡计算
一、根据阿伏伽德罗定律P1/P2=N1/N2计算
1、在烟气出口,假设温度为50度,查表可以求出50度水的饱和蒸汽压P水=12.3KPa。
由于烟气出口混合气体与水蒸汽的体积、温度相同,所以P水/P干烟气=n水/n干烟气,P干烟气约为大气压+引风机出口压-脱硫系统压降-P水,一般选取105~109Kpa- P水=92.7~96.7。
2、n干烟气的计算
平均烟气成分按氮气80.34%,二氧化碳13.27%,水蒸气4.19%,氧气6%,二氧化硫0.39%。
脱硫塔进口烟气量已知,例如320000标立方,进口烟温135度,
则n干烟气=320000*95.42%/22.4*1000=13631428 mol。
3、出口烟气中水含量的计算
n水=12.3/94.7*13631428=1770502.2 mol
m水=18*n水/1000/1000 t=31.86t
4、原烟气中的水含量
n原水=320000/22.4*1000*4.19%=598571 mol
m原水=18* n原水/1000/1000 t=10.77 t
5、烟气从系统中带出的水
m =31.86-10.77=21.09t
二、根据烟气放热量=水吸收热量计算
1、查《热能工程设计手册》P30页,得脱硫塔进口烟气温度为135度时的各组分的焓值。
氮气:175.9;二氧化碳:63.8;水蒸气2746.5;氧气:179.2二氧化硫250,单位KJ/Kg。
脱硫塔出口温度为50度时各组分的焓值,氮气:65;二氧化碳:8.2;水蒸汽:2592.2;氧气:65.88。
2、150度烟气的平均mol焓值:
H1=H
N2M
N2
/1000*X
N2
+H
CO2
M
CO2
/1000*X
CO2
+H
H2O
M
H2O
/1000*X
H2O
+H
O2
M
O2
/1000*X
O2
+H
SO2
M
SO2
/1000*
=6.807KJ/mol
50度烟气的平均mol焓值:
H2=同上
=3.614KJ/mol
3、烟气放热量
Q=(6.807-3.614)*320000/22.4*1000=45242857KJ
4、查表的50度水的汽化潜热为2382.9KJ/Kg
水从20度升到50度吸收热量125KJ/Kg则蒸发的水量为Q/(2382.9+125)=18.04 t 总需水量39.13t
3#炉
1、在烟气出口,假设温度为50度,查表可以求出50度水的饱和蒸汽压P水=12.3KPa。
由于烟气出口混合气体与水蒸汽的体积、温度相同,所以P水/P干烟气=n水/n干烟气,P干烟气约为大气压+引风机出口压-脱硫系统压降-P水,一般选取105~109Kpa- P水=92.7~96.7。
2、n干烟气的计算
平均烟气成分按氮气80.34%,二氧化碳13.27%,水蒸气4.19%,氧气6%,二氧化硫0.39%。
脱硫塔进口烟气量已知,例如320000标立方,进口烟温110度,
则n干烟气=320000*95.42%/22.4*1000=13631428 mol。
3、出口烟气中水含量的计算
n水=12.3/94.7*13631428=1770502.2 mol
m水=18*n水/1000/1000 t=31.86t
4、原烟气中的水含量
n原水=320000/22.4*1000*4.19%=598571 mol
m原水=18* n原水/1000/1000 t=10.77 t
5、烟气从系统中带出的水
m =31.86-10.77=21.09t
二、根据烟气放热量=水吸收热量计算
1、查《热能工程设计手册》P30页,得脱硫塔进口烟气温度为110度时的各组分的焓值。
氮气:144.1;二氧化碳:30.5;水蒸气2696.4;氧气:145.3二氧化硫200.9,单位KJ/Kg。
脱硫塔出口温度为50度时各组分的焓值,氮气:65;二氧化碳:8.2;水蒸汽:2592.2;氧气:65.88。
2、150度烟气的平均mol焓值:
H1=H
N2M
N2
/1000*X
N2
+H
CO2
M
CO2
/1000*X
CO2
+H
H2O
M
H2O
/1000*X
H2O
+H
O2
M
O2
/1000*X
O2
+H
SO2
M
SO2
/1000*
=5.782KJ/mol
50度烟气的平均mol焓值:
H2=同上
=3.614KJ/mol
3、烟气放热量
Q=(5.782-3.614)*320000/22.4*1000=30971428KJ
4、查表的50度水的汽化潜热为2382.9KJ/Kg
水从20度升到50度吸收热量125KJ/Kg则蒸发的水量为Q/(2382.9+125)=12.34 t 总需水量33.43t
4#炉
1、在烟气出口,假设温度为50度,查表可以求出50度水的饱和蒸汽压P水=12.3KPa。
由于烟气出口混合气体与水蒸汽的体积、温度相同,所以P水/P干烟气=n水/n干烟气,P干烟气约为大气压+引风机出口压-脱硫系统压降-P水,一般选取105~109Kpa- P水=92.7~96.7。
2、n干烟气的计算
平均烟气成分按氮气80.34%,二氧化碳13.27%,水蒸气4.19%,氧气6%,二氧化硫0.39%。
脱硫塔进口烟气量已知,例如250000标立方,进口烟温140度,
则n干烟气=250000*95.42%/22.4*1000=10649553 mol。
3、出口烟气中水含量的计算
n水=12.3/94.7*10649553=1383204.9 mol
m水=18*n水/1000/1000 t=24.90t
4、原烟气中的水含量
n原水=250000/22.4*1000*4.19%=467634 mol
m原水=18* n原水/1000/1000 t=8.42 t
5、烟气从系统中带出的水
m =24.90-8.42=16.48t
二、根据烟气放热量=水吸收热量计算
1、查《热能工程设计手册》P30页,得脱硫塔进口烟气温度为110度时的各组分的焓值。
氮气:182.5;二氧化碳:70.5;水蒸气2756.5;氧气:186二氧化硫259.86,单位KJ/Kg。
脱硫塔出口温度为50度时各组分的焓值,氮气:65;二氧化碳:8.2;水蒸汽:2592.2;氧气:65.88。
2、150度烟气的平均mol焓值:
H1=H
N2M
N2
/1000*X
N2
+H
CO2
M
CO2
/1000*X
CO2
+H
H2O
M
H2O
/1000*X
H2O
+H
O2
M
O2
/1000*X
O2
+H
SO2
M
SO2
/1000*
=7.018KJ/mol
50度烟气的平均mol焓值:
H2=同上
=3.614KJ/mol
3、烟气放热量
Q=(7.018-3.614)*250000/22.4*1000=37991071KJ 4、查表的50度水的汽化潜热为2382.9KJ/Kg
水从20度升到50度吸收热量125KJ/Kg则蒸发的水量为Q/(2382.9+125)=15.14 t 总需水量 31.62t
39.3+33.43+31.62=104.18t。