脱硫系统评价指标Word文档下载推荐.docx

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式中：

G＇SO2，G〞SO2——分别为脱硫装置进口与出口烟气中的SO2的

质量流量，kg/s，分别按式（3.2）与（3.3）计算。

，kg/s（3.2）

，kg/s（3.3）

c＇SO2，c〞SO2——分别为进口与出口烟道截面上烟气中SO2的

浓度平均值，mg/m3，均基于标准状态下的干烟气。

V＇std，V〞Std——分别为脱硫装置进口与出口截面上、标准状态下干烟气的体积流量，m3/s。

为了确定烟气中SO2的质量流量，不仅需要测定烟气中SO2的浓度，还需要直接测定脱硫装置进口与出口烟气流量，直接测定烟气流量比较繁琐且难度较大，因此，一般情况下，在工程实际中采用直接以进、出口烟气中的SO2的浓度表达SO2脱除率计算式，即

（3.4）

c＇SO2，c〞SO2——分别为脱硫装置进口与出口截面上、标准状

态下干烟气中SO2的浓度的平均值，mg/m3，且需折算到6%O2的烟气。

脱硫装置烟气进口截面规定为增压风机出口至吸收塔进口之间的烟道上，出口截面规定为气-气热交换器（GGH）出口的烟道上，或者为吸收塔出口的烟道上（如果没有GGH，或采用外来热量加热净烟气的换热装置）。

如果用进口烟气与出口烟气的氧量变化值计算漏入脱硫装置的空气（比如，脱硫风机布置在吸收塔下游，吸收塔在低于大气压力下工作；

GGH密封空气等），并将脱硫装置进口与出口的SO2浓度测量值折算到6%O2，则式（3.1）与（3.4）的计算结果应相同。

但是，考虑到氧化风机鼓入吸收塔的空气中的氧气被消耗掉，而带入的氮气则贡献给脱硫装置出口干烟气，则折算到6%O2的方法并不能计及该影响，因此，会使出口SO2浓度测量值略比真实值偏低，计算的SO2脱除率将比由式（3.1）计算的值略高。

根据估算（按氧化风机鼓入的空气占进口烟气量的0.3%～1%），SO2脱除率偏高量小于0.05个百分点。

由于差别微小，采用式（3.4）确定SO2脱除率不会产生明显的误差。

原则上，应采用SO2脱除率的基本定义式（3.1），但一般性能试验时可采用（3.4）的简化计算法进行计算，应予以注明。

3.1.2SO2脱除率的计算

采用式（3.1）计算SO2脱除率时，需要在脱硫装置进、出口烟道截面上确定烟气中SO2的浓度及干烟气容积流量。

SO2的浓度可采用烟气成分连续测量仪器或试验分析烟气样品的方法确定；

而为了确定进口及出口截面上的干烟气体积流量，需要分别测量烟气中的水分份额和烟气的体积流量。

（1）烟气中水分含量

按本章后面的测量方法，测得的烟气中的水分包括凝结水分及干燥剂吸附水分，分别计算各水分的体积，并除以对应得样品烟气体积，则得到烟气中的水分份额，按式（3.5）至式（3.8）顺序计算。

①烟气中的水蒸气凝结的水分

（3.5）

△Vc￣￣￣￣凝结水的体积，m3；

ρw￣￣￣￣标准状态下水的密度，kg/m3；

Mw￣￣￣￣水的摩尔质量，18kg/kmol；

Tw￣￣￣￣凝结水的绝对温度，K；

pbar￣￣￣￣当地绝对压力，Pa；

R￣￣￣￣摩尔气体常数，R=8.314×

10-3J/（kmol·

k）。

②被硅胶干燥剂颗粒吸附的水分

（3.6）

△Wx￣￣￣￣硅胶吸收水分后的增重，kg；

Tstd￣￣￣￣标准状态下的绝对温度，K；

pstd￣￣￣￣标准状态下的压力，Pa。

③取样样品干烟气量（标准状态）为

（3.7）

Vm￣￣￣￣体积流量计测量的干烟气体积，m3；

Tm￣￣￣￣体积流量计处的绝对温度，K；

ps￣￣￣￣取样点处烟气绝对压力，Pa。

④烟气中水分的体积分数Xw

（3.8）

（2）干烟气体积流量

实际测定的均为实际湿烟气的体积流量，在选定的烟道截面上采用网格布点法，测量烟气动压并计算平均烟气流速，再计算烟气的体积流量，扣除水分并折算到标准工况后得到干烟气体积流量，见式（3.13）。

①烟气平均流速

采用皮托管时，其计算式为

m/s（3.9）

￣￣￣￣烟气动压平均值，Pa；

Kp￣￣￣￣皮托管修正系数；

ps￣￣￣￣烟气的密度，kg/m3。

（3.10）

，

￣￣￣￣取样点处烟气绝对温度平均值，K，烟气绝对压

力，Pa；

Ma￣￣￣￣实际湿烟气的摩尔质量，kg/kmol。

Ma由于烟气的摩尔质量Md与烟气中水分体积分数Xw[式（3.8）]确定，即

（3.11）

Md￣￣￣￣干烟气的摩尔质量kg/kmol，根据进口或出口截面处实

测的烟气成分（CO2，O2，N2及CO）体积百分数计算。

Md=0.440（CO2）+0.320（O2）+0.280（N2+CO）（3.12）

由于脱硫后的烟气携带了大量水蒸气，因此，脱硫装置的进口实际湿烟气量均小于出口实际湿烟气量，比如，某300MW湿法烟气脱硫系统设计的出口烟气量比进口烟气量多出约7%。

②干烟气的平均体积流量（标准状态）。

（3.13）

A￣￣￣￣测量截面处烟道的流通截面面积，m2。

第3.2节石灰石耗量测量与钙硫摩尔比计算

3.2.1石灰石耗量测量

消耗的石灰石量（石灰石粉或石灰石浆液），可采用流量测量方法直接测定或采用化学分析计算方法间接确定。

（1）流量测量方法

流量测量方法包括石灰石浆液储罐（或石灰石粉仓）料位差测量法或直接流量测量法。

不同厂家的脱硫装置的设计不同，有采购石灰石原料在厂内湿法磨制或干法磨制，制取浆液；

也有直接购进成品石灰石粉，在厂内直接制浆液，因此，石灰石消耗量的计量方法各不相同。

①料位差测量法

1）对石灰石粉仓。

清空石灰石粉仓，称重并记录进入石灰石粉仓的石灰石粉的重量，维持脱硫装置稳定正常运行，经过一段时间，根据石灰石粉仓料位的变化值计算石灰石粉的消耗量。

2）对石灰石浆液储罐。

在性能试验期间隔离浆液储罐，在试验的开始和结束时刻分别记录浆液液位的数值，根据液位变化量来计算脱硫剂的消耗量。

所有的浆液稀释操作，均必须在储罐隔离前完成，如果石灰石浆液储罐的容量不足以完成整个试验，而必须补充，或者在系统运行中无法完全隔离石灰石浆液储罐，则均应采用体积流量测量法。

该方法只有在系统稳定运行的条件下才足够准确，预计测量不确定度约为1%以内。

②干态质量或体积流量测量法。

采用固体质量流量测量装置或干态体积流量测量装置，可以测量固体石灰石的流量。

这类测量装置的测量不确定度在2%以内。

干态体积流量测量装置的精确度取决于石灰石的物性及物料的空隙度。

③就地仪表测量。

如果无法采用以上测量方法，且经试验各方同意，则可采用现场就地的流量监测仪表来测量石灰石流量，譬如，测量液体流量的差压仪表，测量固体物料流量的密闭称重皮带给料机等。

其测量不确定度与采用的仪表有关。

（2）化学分析法

化学分析法是根据间接测量数据来计算石灰石消耗量。

通过对石灰石（粉）与石膏取样，分析石灰石粉的纯度（碳酸钙含量）、石膏中碳酸钙、硫酸钙与亚硫酸钙的含量，根据被脱除的SO2与CaCO3间的化学反应当量比关系以及石膏中残余的碳酸钙质量份额，计算石灰石的实际消耗量。

根据化学反应关系，脱除一个摩尔的SO2需要消耗一个摩尔的CaCO3，脱除的SO2摩尔数为

因为脱除的SO2摩尔数等于消耗的CaCO3摩尔数，因此，脱除的SO2摩尔数乘以CaCO3的摩尔质量，并计及石灰石的纯度，则得到对应的理论石灰石消耗量

，即

，kg/h（3.14）

Vg￣￣￣￣烟气流量，m3/h（标准状态，干烟气，折算到6%O2）；

￣￣￣￣分别为原烟气与净烟气中SO2浓度，mg/m3；

MCC￣￣￣￣CaCO3的摩尔质量，100.09kg/kmol；

MSO2￣￣￣￣SO2的摩尔质量，64.06kg/kmol；

FR￣￣￣￣石灰石的纯度，为小于1的数值。

实际上，消耗的CaCO3与被脱除的SO2的摩尔数之比总是大于1，过量的CaCO3残留在石膏中。

根据化学反应关系，消耗一个摩尔的CaCO3，无论生成硫酸钙或亚硫酸钙，均为一个摩尔。

根据对石膏成分的分析数据，石膏中CaCO3的摩尔数占石膏中硫酸钙与亚硫酸钙摩尔数之和的份额fCC为

（3.15）

xCC￣￣￣￣石膏中碳酸钙（CaCO3）质量分数；

xCS，MCS￣￣￣￣石膏中硫酸钙（CaSO4·

2H2O）质量分数与摩尔质量，172.18kg/kmol；

X'

CS，M'

CS￣￣￣￣石膏中亚硫酸钙（CaSO3·

0.5H2O）质量分数与摩尔质量，129.15kg/kmol。

同理，根据石膏产物中硫酸钙和亚硫酸钙与CaSO3的等摩尔数关系，份额fCC与理论石灰石量的乘积即为过量的石灰石量。

因此，实际石灰石消耗量GR为理论石灰石量与过量的石灰石量之和，即

，kg/h（3.16）

实际石灰石消耗量计算式为

，kg/h（3.17）

采用化学分析法间接计算石灰石消耗量，除了分析石灰石纯度及石膏成分外，还需要测量烟气流量，原烟气水分含量、原烟气与净烟气中的SO2浓度等。

3.2.2钙硫摩尔比

（1）钙硫摩尔比的定义

对于烟气脱硫，钙硫摩尔比有两种定义式，一种定义为加入的脱硫剂摩尔数与脱硫装置进口烟气中的SO2的摩尔数之比，见式（3.18）；

另一种定义为加入的脱硫剂摩尔数与被脱除的SO2的摩尔数之比，如式（3.19）所示。

（3.18）

（3.19）

前一定义式（3.18）常用于湿法烟气脱硫工艺，这是因为在这类脱硫系统中，电除尘器均在脱硫装置之前，而电除尘器本身具有一定的脱硫作用，采用基于进口SO2摩尔数定义的钙硫摩尔比来衡量脱硫装置的脱硫效率更为合理。

以脱除的SO2为基准的钙硫摩尔比式（3.19），通常用于喷雾干燥等烟气脱硫工艺，因为在该工艺系统中，除尘器（通常是电除尘器）布置在脱硫装置之后，也有在石灰石湿法烟气脱硫工艺采用该定义的。

对比而言，在循环流化床炉内脱硫的情况下，将钙硫摩尔比定义为加入的脱硫剂摩尔数与煤带入（且考虑煤灰分自脱硫率）的S的摩尔数之比，测定与计算方法亦不同，需要燃煤中硫分的分析数据。

对湿法烟气脱硫装置