石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺液相系统分析与计算VIP专享VIP免费

热力发电�2007(12)����基金项目:�十一五!国家科技支撑计划资助项目(2006BAA01B04);新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET�06�0513)作者简介:�钟毅(1977�),男,江西新余人,浙江大学能源清洁利用国家重点实验室博士研究生,研读方向为大气污染控制技术。E�mail:��zhongyi77@zju.edu.cn石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺液相系统分析与计算钟�毅,高�翔,林永明,骆仲泱,岑可法浙江大学,浙江杭州�310027[摘要]�石灰石�石膏湿法烟气脱硫(WFGD)工艺是我国电站锅炉烟气脱硫的最主要技术,其液相系统的设计对于整个工艺的设计具有非常重要的意义。结合系统能量平衡与液相平衡对石灰石�石膏喷淋塔WFGD液相系统进行了分析,并给出了计算方法。采用该方法对4个实际WFGD项目进行了计算,计算结果与国外WFGD技术提供商给出的计算结果比较吻合。所提出的计算方法可以用于石灰石�石膏喷淋塔WFGD项目的设计与运行优化。[关键词]�电站锅炉;湿法烟气脱硫(WFGD);石灰石�石膏法;液相系统;喷啉塔[中图分类号]�X701[文献标识码]�A[文章编号]�10023364(2007)12001103��石灰石�石膏湿法烟气脱硫(WFGD)工艺具有脱硫率高、运行可靠、吸收剂利用率高等特点,目前已成为我国燃煤电站脱硫的主流技术。石灰石�石膏喷淋脱硫系统中液相系统的设计不仅对气相系统、固相系统的设计有影响,而且还与整个WFGD系统的能量平衡有很大的关系。1�液相系统分析与计算由于烟气中含有腐蚀性的酸性气体和水蒸气,因此烟气温度的高低对系统烟道的防腐有非常重大的影响。液相系统中的蒸发水是系统的主要水耗,且蒸发水又与系统的热平衡有较大关联,故计算水耗必须进行热平衡分析。脱硫塔热平衡如图1所示。系统中其它组分均仅有温度的变化而无相变,故只表现出显热,而蒸发水不仅发生温度变化,还会发生相变,故有潜热表现。鉴于吸收塔内水的蒸发既有温升,又有相变,为简化计算,用水的焓变来表征水蒸发图1�WFGD脱硫塔热平衡示意消耗的能量。根据相应温度范围内不同温度的焓的实际数据分别拟合出水和水蒸气焓的计算公式如式(1)和式(2):hw=101.07+7.483∀(tw-297.25)(1)式中:hw为水的焓值,kJ/kg;tw为水温,K。式(1)适用于水温在(290.15~303.15)K范围内水的焓值计算。hs=2583.72+6.577∀(ts-318.95)(2)�基础研究����热力发电�2007(12)式中:hs为水蒸气的焓值,kJ/kg;ts为水蒸气温度,K。式(2)适用于水蒸气温度在(306.15~328.15)K范围水蒸气焓值的计算。水由液相转化为气相时的焓变由式(3)可得:�h=hs-hw(3)式中�h为水发生相变时焓变,kJ/kg。在WFGD系统中,SO2与CaCO3在水溶液中的反应、CaSO3的氧化等化学反应均为放热反应,石膏结晶过程也会有结晶热放出。由于这些热量在能量平衡中占有一定的份额,计算中必须予以考虑。反应体系计算焓变时的基准主要有两种:一种是以反应热为基础的计算方法,一种是以生成热为基础的计算方法[1,2]。本文计算采用前者,并以非标准条件下反应热方法为基准进行计算,即先选取25#和1个标准大气压作为基准状态,可查表获得该条件下反应热,然后假设一反应途径,使化学反应在所选取的基准状态下发生,最后依据盖斯定律求得反应过程各阶段的焓变之和,即实际条件下的反应热[1,3,4]。石灰石�石膏烟气脱硫系统总反应如下:SO2+CaCO3+12O2+2H2O=CaSO4.2H2O+CO2查表获得基准状态下反应物到生成物的反应热[5],根据盖斯定理可计算得到反应热。烟气中各组分(如N2、CO2、O2、H2O(g))的比定压热容由式(4)可知[5]:cp=a+bT+cT2+dT3(4)式中:cp为比定压热容,J/(kg�k);T为烟气温度,K;a、b、c、d为不同气体的常数,可通过查表获得[5]。由于在WFGD脱硫塔中烟气温度变化较小,计算中可用烟气中各成分比热容的平均值来近似表示烟气的比热容。考虑烟道漏风时,吸收塔进口烟气量由式(5)、式(6)计算[6]:V0k=0.0089(C+0.375S)+0.265H-0.0333O(5)式中:V0k为锅炉理论空气量,m3/kg;C为燃料中应用基碳,%;S为燃料中应用基硫,%;,H为燃料中应用基氢,%;O为燃料中应用基氧,%。V=Vy+�∀L∀V0k∀Bj(6)式中:V为考虑漏风时的进口原烟气量,m3/h;Vy为原烟气量,m3/h;�为漏风系数,L为烟道长度,m;Bj为锅炉实际耗煤量,kg/h。系统蒸发水量可采用式(7)计算:M...