喷雾干燥法物料恒算.docx

第一章：物料恒算2.1・1、SO2和颗粒物脱除喷雾干燥系统流程图如下总物料平衡图1--喷雾干燥器；2--布袋除尘器；3--循环料仓 ；4--浆液混合槽；5--石灰熟化和乳化系统；6--石灰粉仓；7--砂石仓计算SO2和颗粒物的物料平衡时，流入的烟气（流程图中1#物流）的SO2 和飞 灰流速 分别为 15 X 104m3/h X 1900mg/m3=285kg/h 和 15 X 104m3/h X 2.5g/m3=375kg/h输出包括洁净烟气（3#物流）中的SO2和飞灰的重量和捕集的 飞灰鹤SO2反应产物（11#物流）项目数值烟气流速/ (m3/h)15104组成/% (kg/h)N281553.56CO213044.185O26138.44H2O8593.816SO2285(0.26%)总计109615(100%)飞灰/（kg/h）375温度/152固含量/%熟石灰20浆液35灰渣96进入系统的SO2流率=285kg/hSO2允许排放量=28.5kg/hSO2 脱除量=256.5kg/h进入系统的飞灰流量=375kg/h允许的颗粒物排放量=30kg/h 系统的飞灰脱除量=345kg/h烟气SO2=285飞灰=375洁净烟气SO2=28.5 飞灰=30固体废物处理： SO2=256.5飞灰=3452.1.2、石灰乳制备进入系统的SO2量为285kg/h，假设达到90%脱硫率所需的钙硫比为1.4, 则所需的新鲜 CaO 的量为：CaO=1.4X 285X56/64=349.1kg/h而所需的新鲜石灰（含 CaO 92%）的量为石灰量=349.1/0.92=379.5kg/h由于1mol SO2仅同1mol碱（CaO + MgO）反应，就存留了部分过量 的CaO和MgO，其中一小部分同烟气中的CO2反应，而未参加反应的吸收剂 同飞灰一道被捕集下来。

石灰的成分及其流率（7#）物流如下：含量/%质量流率（kg/h）摩尔流率/（mol/h）CaO92349.16.24MgO311.40.29惰性组分519.0总量100379.56.53在熟化槽中， CaO 和 MgO 分别变成 Ca（ OH） 2 和 Mg（ OH） 2 假设熟化后 80%的惰性组分（砂石）已经被除去，这样;除去的砂石（9#物流）=石灰中的惰性组分X80%=19X 0.8=15.2仍留在熟石灰中的惰性组分为：19－15.2=3.8 kg/h由于 1 mol CaO 或 MgO 熟化为 1 mol Ca（ OH） 2 和 Mg（ OH） 2，则熟化槽中出来的固体包括：Ca（ OH） 2=6.24mol/hX 74kg/mol=461.8 kg/hMg （OH） 2=°.29 mol/hX58kg/mol=16.8 kg/h 惰性组分=3.8 kg/h因此，8#物流的固体质量为：8#物流固体质量=461.8+16.8+3.8 =482.4 kg/h如果熟化槽流出的石灰乳含量为 20%，则石灰乳中水含量为8#物流水分含量=固体总量X 80%/20%=482.4X4 =1929.6 kg/h则流入浆液混合槽的石灰乳总量为：耗水量（ 6#物流） =8#物流石灰乳量+9#物流砂石量－7#物流石灰量=2412+15.2-379.5=2047.7 kg/h石灰熟化操作的物料恒算如下表：熟化槽物料平衡输入流量（kg/h）输出流量（kg/h）CaO349.1Ca (OH) 2461.8MgO11.4Mg (OH) 216.8惰性组分19.0惰性组分3.8小计379.5水1929.6水2047.7砂石15.2总量2427.2总量2427.22.1.3、灰渣处理计算需处理的废物时，需要考虑石灰乳和烟气中所含的固体以及Ca (OH) 和SO2及CO2的反应产物，假设Mg (OH) 2与SO2和CO2的反应可忽略不计。

系统除去的SO2量为256.5kg/h,烟气含有375kg/h飞灰(其中345kg/h被 捕集)，石灰乳含 461.8kg/hCa (OH) 2和 16.8kg/h Mg (OH) 2,以及 3.8kg/h 的惰性组分估计与CO2反应生成CaCO3的Ca(OH)2约为与SO2反应的Ca(OH)2 的 10% ，则：因为 lmol SO2 反应了 lmol Ca (OH) 2 所以 SO2 反应了 Ca(OH) 2的物质的量为256.5/64~4mol/h因此：过量 Ca (OH) 2= (6.24-4-4X10%)=l.84 mol/h或 =1.84X74=136.2 kg/h形成的亚硫酸盐物质的量相当于脱除的SO2,这样；CaSO3=4 mol/h假设其中 20%氧化为硫酸盐：CaSO3=4X 0.8=3.2 mol/hCaSO4=4X 0.2=0.8 mol/h形成的碳酸盐为：CaCO3=0.4mol/h 或 =0.4X100=40 kg/h硫酸盐和亚硫酸盐均以水合形式存在：CaSO ・ 2HO = 0.8 mol/h =0.8X 172=137.6 kg/h42CaSO ・ 1/2H°O=3.2 mol/h =3.2X129=412.8 kg/h32固体废渣的各种物质含量和流率如下：流速（kg/h）百分比（％）飞灰37533.0CaSO ・ 2H2O4 2137.612.1CaSO ・ 1/2H2O3 2412.836.3Ca (OH) 2136.212.0CaCO3403.5Mg (OH) 216.81.5惰性组分191.6总计1137.4100Mg （OH） 2流量 58X0.29=16.8 kg/h假设灰渣中含水分 4%，则灰渣总量（11#物料） =1137.4/（1－4%） =1184.8 kg/h灰渣中水分 = 1184.8－1137.4 = 47.42.1.4、喷雾干燥塔水平衡和烟气组成供给雾化器的料浆（以及灰循环）多少取决于维持饱和温度差情况下可蒸发 的水量。

因而，在计算料浆流量和灰循环之前应首先确定吸收塔的水质量平衡由于在吸收塔壁的烟气热损失很小，可以认为吸收塔内为增湿绝热冷却由 空气---水的湿度曲线，可以用来计算烟气冷却过程中的水分蒸发如果需要确定 严格的烟气冷却需水量，可以通过设计计算程序完成根据前述的烟气成分，可以得知烟气中水分与干气体的比值为 0.05在 152°C,这相当于52°C湿球温度上的A点由于要求与饱和湿度的温度的温差为 11°C，烟气加水后的最后温度约为63°C沿湿球温度线可找到干球温度为63 C的B点，在这点的水和干气之比为 0.11，可用于计算出口烟气的水含量由于脱除了 SO2和飞灰，同时去处少量的 CO2和O2，所以洁净烟气的量略少于系统入口的烟气量SO2 减少=256.5kg/hCO2 减少=0.4mol/h=0.4 X 44=17.6kg/hO2 减少=4 X 0.2 X 0.5=0.4mol/h=0.4X 32=12.8 kg/h因此，系统出口的干烟气量为：N2=81553.56 kg/hCO2=(13044.19－17.6)=13026.59 kg/hO2=(6138.44－12.8)=6125.64 kg/hSO2=(285－256.5)=28.5kg/h总计100734 kg/h则烟气中的含水量为：H2O=0.11X100734=11080.7 kg/h喷雾干燥塔中的蒸发量为： 蒸发量=处理含水量－进口烟气中含水量=11080.7－8593.8=2486.9 kg/h为确定料浆槽中的水量和灰渣中的自由水量(47.4 kg/h)相加 则浆液中水分=2486.9+47.4=2534.3 kg/h来自除尘设备的烟气流率为(假设在除尘器中没有热损失)：烟气流率=各种组分的物质的量之和X22.4=89961.76 m3/h下表给出了处理烟气的流率和组成。

处理烟气的组成组分质量流率/ （kg/h）摩尔流率/ （mol/h）体积百分含量/%N281553.562912.672.9CO?13026.59296.111.726125.64191.45.5H2O11080.7615.69.9SO228.50.450.03小计1118154016.15100飞灰30总计111845.12.1.5、料浆制备料浆是熟石灰、循环灰渣和水的混合物，典型的最大固含量为 35%（质量分率）维持喷雾干燥塔出口烟气温度在63°C和灰渣最大含量4% （质量分率），则料浆的最大用量为：料浆用量（ 2#物流） =含水量/0.65=2534.3/0.65=3898.9 kg/h料浆的含固量为：含固量=料浆用量－浆液中水分=3898.9－2534.3=1364.6 kg/h所含固体中482.4 kg/h 来自石灰流程，因此，可循环使用的最大吸收剂量为：循环灰渣=（ 1364.6－482.4） /（ 1－4%）=918.9kg/h含水量=918.9X4%=36.77 kg/h循环灰渣占灰渣总量的百分比为：918.9/1184.8 X100%=77.6%为计算溶解循环灰渣和石灰所需水量，从浆液中抽出这两部分水量：溶解水（5#物流）=浆液含水量（2#物流）－石灰乳含水量（8#物流）－循环灰渣含水量（2#物流）=2534.3－1929.6－36.77=567.93 kg/h液气比（L/G）可以从入口烟气流率（15 X 104m3/h）和所需的浆液流率（3898.9Kg/h）实际烟气流率=150000X（273 + 63） / （273 + 20）=150000X 1.15=1.72X105m3/h设35%含固量的浆液密度为1000kg/m3，浆液的体积流率3.899m3/h,L/G=3.899/1720002.1.6、总需水量烟气净化系统的总需水量为石灰熟化用水（6#物流）和浆液溶解水（ 5#物流）之和：总水量=2047.7+567.93=2615.63 kg/h。