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：1234496Nm 3/h（wet ）、1176998 Nm3/h（dry ） 烟气温度：114℃
烟气中SO 2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12000Nm 3/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
G CO2= 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
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。
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
CaSO 4. 2H 2O 分子量为：172.17 CaSO 3. 1/2H2O 分子量为：129.15 CaCO 3分子量为：100.09
1、脱硫剂的需求量
1）烟气中SO 2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：CaCO 3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CaSO 4. 2H 2O 与CaSO 3. 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）CaSO 4. 2H 2O 生成量=56.43 ×172.17×69.01×(69.01+1)=9576.78kg/h 2）CaSO 3. 1/2H2O 生成量=56.43 ×129.15×1×(69.01+1)=104.10kg/h 3）产物中未反应的CaCO 3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
3、反应产物中结晶水量
1）CaSO 4.2H 2O 中结晶水量=9576.78/172.17×2×18.02=2004.69kg/h 2）CaSO 3.1/2H2O 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：
17.3%X kg/h（
含固率
溢流
固体量为： 17.3%X × 50%×0.9%
90%
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 O 2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
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：1234496Nm 3/h（wet ）、1176998 Nm3/h（dry ） 烟气温度：114℃
烟气中SO 2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12000Nm 3/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
G CO2= 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
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。
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
CaSO 4. 2H 2O 分子量为：172.17 CaSO 3. 1/2H2O 分子量为：129.15 CaCO 3分子量为：100.09
1、脱硫剂的需求量
1）烟气中SO 2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：CaCO 3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CaSO 4. 2H 2O 与CaSO 3. 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）CaSO 4. 2H 2O 生成量=56.43 ×172.17×69.01×(69.01+1)=9576.78kg/h 2）CaSO 3. 1/2H2O 生成量=56.43 ×129.15×1×(69.01+1)=104.10kg/h 3）产物中未反应的CaCO 3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
3、反应产物中结晶水量
1）CaSO 4.2H 2O 中结晶水量=9576.78/172.17×2×18.02=2004.69kg/h 2）CaSO 3.1/2H2O 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：
17.3%X kg/h（
含固率
溢流
固体量为： 17.3%X × 50%×0.9%
90%
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 O 2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