石灰石石膏濕法煙氣脫硫吸收塔出口煙氣溫度及蒸發(fā)水量的計算分析與修正

1、石灰石石膏濕法煙氣脫硫吸收塔出口煙氣溫度及蒸發(fā)水量的計算分析與修正第38卷第4期2007年7月鍋爐技術(shù)boilertechnologyv01.38,no.4ju1.,2007文章編號icn311508(2007)04006804石灰石石膏濕法煙氣脫硫吸收塔出口煙氣溫度及蒸發(fā)水量的計算分析與修正朱文斌,王定(上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院,上海200030)關(guān)鍵詞:煙氣脫硫;吸收塔;煙氣溫度;蒸發(fā)水量摘要:根據(jù)熱力學(xué)基本原理,提出了石灰石石膏濕法煙氣脫硫吸收塔出口煙氣溫度及蒸發(fā)水量的計算過程.計算采用典型fgd人口煙氣參數(shù),應(yīng)用煙氣濕度和定壓容積熱容的概念計算了吸收塔出口煙氣溫度及塔內(nèi)蒸發(fā)水量,

2、并分析了其變化規(guī)律.此外,還對實(shí)際工程應(yīng)用中的計算提出了需考慮的主要修正點(diǎn).中圖分類號:x705文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a,1前言石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝目前在大中型燃煤電站鍋爐的煙氣處理裝置中占主導(dǎo)地位.其簡要流程見圖1.從鍋爐來的原煙氣經(jīng)煙氣換熱器降溫后進(jìn)人吸收塔.在吸收塔內(nèi),向上流動的煙氣與向下噴淋的經(jīng)霧化的吸收漿液相接觸,煙氣中的sohf,hc1等氣態(tài)污染物通過傳質(zhì),換熱和氧化過程同鈣基吸收劑發(fā)生反應(yīng),生成caso?2ho石膏結(jié)晶,caf等產(chǎn)物.原煙氣通過洗滌,其中攜帶的大部分的so污染物和灰塵得以去除.buf密封壓【ggh低泄偏壓l機(jī)圖1石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝流程圖(帶ggh)噴淋塔內(nèi)的熱

3、煙氣的洗滌過程,類似絕熱增濕過程,需要蒸發(fā)大量水分,這使得火力發(fā)電廠的工藝水消耗量很大.為了準(zhǔn)確計算吸收塔出口煙氣溫度及其蒸發(fā)水量,有必要給出一個簡單且準(zhǔn)確的計算方法.同時這2個參數(shù)的確定對整個fgd系統(tǒng)煙氣部分的物料平衡計算至關(guān)重要,而且這對設(shè)置了ggh的fgd系統(tǒng)的換熱器選型計算也是不可缺少的.2數(shù)學(xué)模型的建立濕法脫硫吸收塔的簡要流程見圖2.圖2脫硫吸收塔其熱力過程按絕熱增濕簡化模型考慮,如圖3中的ag過程線,即在整個煙氣處理過程中保持煙氣焓值不變,煙氣中的含濕量不斷增加,直至濕煙氣為飽和狀態(tài).(nm37蒸氣/nm干煙氣)圖3絕熱增濕過程線收稿日期:2007一o327作者簡介:朱文斌(19

4、73一),男,上海交通大學(xué)在讀工程碩士,從事燃煤電站濕法煙氣脫硫的工程設(shè)計工作.第4期朱文斌,等:石灰石石膏濕法煙氣脫硫吸收塔出口煙氣溫度及其蒸發(fā)水量的計算分析與修正69根據(jù)熱力學(xué)原理,絕熱飽和冷卻器氣體出口溫度有如下近似式:t一t1一(2-d1)(1)cp式中:t冷卻器出口煙氣絕熱飽和溫度,;t.冷卻器入口煙氣溫度,;),.水在0時的汽化潛熱,kj/kg;c.濕煙氣的定壓比熱容,kj/(kg?k);d入口煙氣濕度,水蒸氣/kg干空氣;d.出口煙氣濕度(飽和),kg水蒸氣/kg干空氣;在總壓力p一定時,飽和溫度t與飽和濕度d一一對應(yīng),故t僅是t,d的函數(shù).上式計算中采用了含濕量(d)k水蒸氣干

5、空氣和定壓比熱容c)叭的參數(shù).通常在fgd物料平衡計算中,采用摩爾體積參數(shù),同時考慮到鍋爐原煙氣的常用計算熱力學(xué)參數(shù),下面采用煙氣濕度d)3zk/nm.干煙氣和煙氣的定壓比容積熱容來計算c).3吸收塔出口煙氣溫度及其蒸發(fā)水量計算計算過程如下:(1)根據(jù)fgd入口煙氣成分,確定干煙氣體積分?jǐn)?shù),ico.,o2,n2(2)計算干煙氣的平均定壓比容積熱容:cp,vdg)kj/(nm.k)一9co,cp,vco,+9o2cp,+gn2+n2(2)(3)計算不同溫度下的飽和水蒸氣壓并列表.一exp18.s一(4)計算已知煙氣成分,不同溫度下的飽和濕煙氣濕度,并列表.dsv)wm.水蒸氣/nm3a,氣一4)

6、(5)計算已知煙氣成分,不同溫度下的干煙氣定壓容積熱容.hdg)kj/n3一cp,vdgt(5)(6)計算已知煙氣成分,不同溫度下的飽和濕煙氣定壓容積熱容,并列表.(h.)1【j/n.一cp,vdgt+d.(70+fhoxt)(6)(7)根據(jù)fgd入口原煙氣溫度,干煙氣體積分?jǐn)?shù),原煙氣濕度,計算人口煙氣容積焓.h)kj/n3一cp,vdgtl+(go+cpvh2ot1)(7)(8)在上述列表中查找與h相等的h.對應(yīng)的飽和溫度t,此即為吸收塔內(nèi)漿液及出口飽和濕煙氣溫度.(9)根據(jù)上面得到的飽和濕煙氣溫度t,可得到飽和濕煙氣濕度d計算吸收塔內(nèi)煙氣定壓單位容積蒸發(fā)水量:m)natg/n.干煙氣一d一

7、d(8)上述計算過程已在excel中編制成程序,利用程序的各種計算,查表功能便可方便地實(shí)現(xiàn)各工況的計算.4吸收塔出口煙氣溫度的影響因素fgd入口煙氣成分通常按表1所示.表1fgd入口煙氣(干基)成分范圍為了分析方便,本文采用表2參數(shù)進(jìn)行計算.表2計算用fgd入口煙氣成分計算時其它fgd入口煙氣參數(shù)設(shè)定如下:吸收塔內(nèi)絕對壓力p一0.103mpa,干煙氣流量一1000nm./h.,_贈<按/47484950515253吸收塔出口溫度f,/圖4吸收塔入口溫度同吸收塔出口溫度對應(yīng)關(guān)系從圖4可得到下述結(jié)論:(1)吸收塔人口煙氣溫度ti同出口煙氣溫度t基本成線性關(guān)系;鯽如們?nèi)缂觤舳70鍋爐技術(shù)第38

8、卷(2)tl每提高5,t相應(yīng)升高大約0.4;(3)t.的快速降低,主要是由于吸收塔內(nèi)水分蒸發(fā),吸收大量的汽化潛熱7.5吸收塔內(nèi)蒸發(fā)水量的影響因素吸收塔內(nèi)的絕熱增濕過程需要消耗大量的水份,水量主要與入塔的煙氣溫度有關(guān),如圖所示./253o354o455o556o吸收塔內(nèi)蒸發(fā)水量m/kg?1000nm一干煙氣圖5吸收塔人口溫度同塔內(nèi)蒸發(fā)水量對應(yīng)關(guān)系從圖5可得到下述結(jié)論:(1)吸收塔入口煙氣溫度t-同塔內(nèi)蒸發(fā)水量m基本成線性關(guān)系;(2)t每提高5,m相應(yīng)升高2.62kg/1000n干煙氣;如果t.由溫度120降到9o,每小時將降低塔內(nèi)蒸發(fā)水量15.72kg/1000nm.干煙氣,對于一般300mw燃

9、煤機(jī)組,fgd入口干煙氣量約為1150,000nm./h,則可節(jié)約18t/h工藝水.6吸收塔入口煙氣濕度d的影響下面分析吸收塔入口煙氣濕度對塔內(nèi)蒸發(fā)水量及煙氣出izl溫度的影響.見圖6,7.計算用的煙氣參數(shù)采用表2中數(shù)據(jù),d的變化范圍為0.0430.088,吸收塔人口溫度為122,吸收塔內(nèi)絕對壓力o.103mpa,干煙氣流量一1000nm3/h.蓄摹z三/./_.,.43444546474849505152吸收塔出口煙氣溫度,圖6吸收塔人口濕度同吸收塔出口溫度對應(yīng)關(guān)系薯摹差_42434344444445吸收塔內(nèi)蒸發(fā)水mlkg?1000nm-3干煙氣圖7吸收塔人口濕度同塔內(nèi)蒸發(fā)水量對應(yīng)關(guān)系從圖6

10、,7可得到相述結(jié)論:(1)吸收塔入口濕度提高時,塔內(nèi)蒸發(fā)水量減少,且在此濕度范圍內(nèi)兩者基本呈線性關(guān)系.(2)吸收塔入口濕度提高時,吸收塔出口溫度亦提高,且在此濕度范圍內(nèi)兩者基本呈線性關(guān)系.7吸收塔出口煙氣溫度及其蒸發(fā)水量計算的修正實(shí)際工程中的濕法煙氣脫硫流程如圖1所示,在計算中,需要考慮各種因素的影響:7.1ggh相關(guān)修正ggh的設(shè)置會使得脫硫系統(tǒng)的煙氣平衡計算變得相當(dāng)復(fù)雜,具體需考慮如下因素:(1)系統(tǒng)中如果設(shè)置了ggh,將會較明顯地降低進(jìn)入吸收塔的原煙氣溫度,使得塔內(nèi)蒸發(fā)水量減少.(2)根據(jù)ggh凈煙氣出口的設(shè)定溫度,計算吸收塔入口煙氣溫度和熱量.(3)ggh低泄漏風(fēng)機(jī)的風(fēng)量一般為原煙氣流

11、量的3o5o,將增大進(jìn)入吸收塔內(nèi)的原煙氣流量和熱量.(4)ggh原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)的泄漏量,也增大進(jìn)入吸收塔內(nèi)的原煙氣流量和熱量.7.2熱量修正絕熱增濕過程只是理想的假設(shè),在實(shí)際吸收反應(yīng)過程中,需考慮熱量的平衡.(1)吸收塔一般均不設(shè)保溫,從上面計算中得到的塔內(nèi)溫度一般大于44,故吸收塔外壁會有一部分散熱損失;(2)在吸收塔內(nèi),so.同caco3生成caso4?2ho的過程釋放出的熱量也需要考慮;(3)吸收塔進(jìn)出液體的熱量平衡;(4)ggh吹掃用壓縮空氣或蒸汽的熱量;盯如如加鯽贈口,辮盯0ooooo第4期朱文斌,等:石灰石石膏濕法煙氣脫硫吸收塔出口煙氣溫度及其蒸發(fā)水量的計算分析與修正71(5)

12、煙氣中其它氣體成分的熱量;(6)煙氣中co.,o.,n等氣體成分的比熱容及水蒸氣的汽化潛熱在不同溫度下的修正;如:氣體比熱容是溫度的函數(shù),已知溫度t下的干煙氣熱量的計算可采用下面積分公式:hdg)kj/n3一cdg()dt(9)(7)buf對煙氣的升溫作用,通?？紤]增壓風(fēng)機(jī)后煙氣溫度升高23.7.3其它風(fēng)量修正吸收塔入口也需要考慮下列風(fēng)量的增加:(1)增壓風(fēng)機(jī)密封冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量;(2)旁路擋板泄漏風(fēng)量;(3)ggh吹掃用壓縮空氣或蒸汽的流量;(4)氧化空氣鼓人流量.8結(jié)論總之,在進(jìn)行修正計算過程中,需堅持以質(zhì)量守恒,熱量守恒原理進(jìn)行核算.參考文獻(xiàn):1曾丹苓,敖越,朱克雄.等.工程熱力學(xué)(第二版

13、)m.北京:高等教育出版社,1987.2沈維道,蔣智敏,童鈞耕.工程熱力學(xué)(第三版)em.北京:高等教育出版社,2004.calculation,analysisandmodificationregardingoutletfluegastemperatureandvaporizedwaterquantityofabsorberforlimestonegypsumwetfgdzhuwenbin,wangding(schoolofmechanicalengineering,shanghaijiaotonguniversity,shanghai200030,china)keywords:fgd;ab

14、sorber;outletfluegastemperature;vaporizedwaterquantityabstract:basedonthermaldynamictheory,thisarticlepresentsthecalculationprocedureforoutletfluegastemperatureandvaporizedwaterquantityofabsorberforlimestonegypsumwetfgd.withadoptionofthetypicalfluegasinletparameterforfgd,thisarticlecompletesabovecal

15、culationwithhumidityandpressurevolumeheatconcept,andanalyzestherelativechangingrules.moreover,thisarticlealsogivessomemodificationfactorsforthecalculationwhenappliedforengineeringpractice.(上接第37頁)thestatusofpetroleumcokedisposingincfbboilertande-jian,chenjihui.,youlike.(1.education&teachingcente

16、rofchongqingelectricpowercorporation.chongqing400053.china2.collegeofpowerengineering,chongqinguniversity,chongqing400030,china:3.chongqingluohuangpowerplant,chongqing402283,china)keywords:cfbboiler;industrialsolidwastes;petroleumcoke;combustionabstract:withtheincreasingproblemsofenvironmentandenergyreplacementcausedbythedescendingoffossilfue