5烟气脱硫物料平衡.ppt

湿式石灰石石膏法烟气脱硫物料平衡物料总衡算方程
进行物料总衡算的空间范围称为控制体，此控制体的界面称为控制面。进行总衡算的基本定律是物料守恒定律，其方程为：
输入的流率-流出的流率=累积的速率
其中累积的速率也包括由化学反应生成的速率。这一总的表达式看似简单，实际上却变化无穷，它是我们分析和解决问题的基础。
进行总衡算一般用欧拉方法，即固定控制体的体积及控制面，对控制体或控制面进行衡算。对于任意一个体积为V，控制面的总面积为A的空间控制体，有多个进出口，以u为流过微圆面积dA的流体流速，ρ为其密度，流速方向与dA的法线交角为α，则ρu通常称为质量通量（kg/m2.s)，通用的总质量衡算方程（净质量流率+质量积累流率）为：

对于物料流入的质量流量为qm1(kg/h)，流出的质量流量为qm2的容器，总物料衡算方程为：

如果物料为混合物，则除了总物料衡算以外，还可以对每一个组分进行衡算。但对于一个含n个组分的体系，总共只有n个独立方程。

FGD工艺过程物料平衡
根据质量守恒定律，任何一个生产过程，其原料消耗量应为产品量与物料损失量之和。通过了解FGD工艺过程的物料平衡，可以知道输入系统的原料转变为脱硫产物以及流失的情况，以便寻求改善这一转变过程的途径。
在FGD系统设计中需进行物料平衡计算，确定原料、产出物和损失物的数量关系，以及系统热平衡关系，物料平衡计算是FGD系统设计的重要数据也是运行管理的重要参数。下图是湿法石灰/石灰石FGD工艺总物料平衡示意图。系统的主要输入流体是烟气和吸收剂。烟气进入FGD系统之前，先经除尘装置(ESP或布袋除尘器)除去烟气中99.5%以上的飞灰。虽然一些石灰/石灰石湿法FGD工艺能除去烟气中的飞灰(一般除尘效率不超过80%)，或采用碱性飞灰作吸收剂，但飞灰对工艺过程会产生一些有害的影响。湿法石灰/石灰石FGD系统总物料平衡这种有害影响主要是：
①降低石膏质量；
②加重了浆液对设备的磨损性；
③增加了脱硫石膏脱水难度；
④“封闭”吸收剂，使其失去活性。
后一种情况在运行中的表现是，浆液pH值、脱硫效率下降，虽向吸收塔内大流量地注入吸收剂浆液，反应罐pH值仍不上升，吸收效率也没有明显回升。其原因多半是进入吸收塔的烟尘含量较高，运行pH值控制又较低，由飞灰带入的Al3+与浆液中的F-形成的络合物达到一定浓度，吸附在吸收剂固体颗粒表面，“封闭”了吸收剂的活性，显著减慢了吸收剂的溶解速度。
另外，随飞灰引入系统的其他化学物质，如镁、锰能起到氧化催化剂的作用，这对强制氧化工艺是有利的，但对抑制氧化工艺则有害。随飞灰带入的一些重金属除了会影响工艺的化学反应外，还会影响排放废水的质量。因此，一般不希望有过量的飞灰带入吸收系统。入口烟气的主要气体成分是N2、CO2、O2、水蒸气、SO2、NOx、HCl、HF和硫酸蒸气，痕量化合物有MH3、CH4、CH3Cl等。烟气或飞灰中还存在一些有害痕量元素，例如目前较为重视的汞及汞的化合物。
在FGD系统中，烟气中的大部分SO2和部分O2被吸收进入浆体的液相。在石灰石基工艺中每吸收1molSO2，理论上要消耗1molCaCO3，产生1molCO2进入烟气中。由烟气带入FGD系统的氯化物会影响脱硫效率、石灰石的溶解和耐腐蚀材料的选择。入口烟气中的NO通常不被吸收而透过FGD系统，NO2仅少部分被吸收。
入口烟气中通常含有少量气态硫酸，气态硫酸浓度大约是SO2浓度的0.5%~1%，当烟气被冷却时，气态H2SO4迅速凝结成亚微米大小的气溶胶酸雾。一般吸收塔仅能除去约50%的这种酸雾，剩余的酸雾进入吸收塔下游侧的设备中将造成酸腐蚀，最后从烟囱排出的酸雾以及其他颗粒物由于对光的散射使烟气形成一种看得见的白色烟流。目前控制这种酸雾的方法主要是，向炉内或烟道中喷入吸收剂减少酸雾的形成；另一种方法是通过与吸收塔一体化的湿式ESP来除去。
烟气在吸收塔内被洗涤时，很快达到水汽饱和，这是水平衡中水耗的主要部分。吸收塔内水蒸发量取决于煤的组成、入口烟气温度和烟气含水量，洗涤1MW机组所产生的烟气通常蒸发的水量大约是0.1m3/h左右(有GGH)，0.13~0.2m3/h(无GGH)。造成系统水损失的其他原因有：
①为控制浆液中某些有害成分的浓度而设置的废水排放。这种废水排放量从每小时几吨到几十吨，这取决于煤中Cl-、F-含量、浆液有害成分的控制浓度、脱硫副产物的处理方式以及对耗水量控制的严格程度。如果固体副产物采取水力输送湿排的方式废弃，仅此项造成的水耗就可能高达100m3/h以上；
②随脱硫固体副产物带离系统的附着水和化学结晶水，由此损失的水相对较少。也有些系统不单独设置排污口，随固体副产物带离系统的液体成为带走FGD系统中可溶性物质(例如Cl-)的唯一渠道，这样，带离系统的水量就控制了工