鞍山盛盟110万吨年焦炉烟气脱硫脱硝项目7-能量衡算计算书.doc
鞍山盛盟110万吨/年焦炉烟气脱硫脱硝项目能量衡算计算书
合肥工业大学Forerunner
2017“东华科技-陕鼓杯”第十
2017“东华科技-陕鼓杯”
第十一届全国大学生化工设计竞赛
鞍山盛盟110万吨/年焦炉烟气脱硫脱硝项目
能量衡算计算书
能量衡算计算书
设计团队：合肥工业大学-Forerunner团队成员：李强陈倩如蔡永丽姜潇申辰阳
设计团队：合肥工业大学-Forerunner
团队成员：李强陈倩如蔡永丽姜潇申辰阳
指导教师：杨则恒姚运金魏凤玉张先龙张卫新
目录
TOC\o1-3\h\z\u第一章能量衡算说明 4
1.概述 4
2.热量衡算原理 5
3.热量衡算任务 6
第二章各项能量衡算 8
2.1脱硫工段能量衡算 8
2.1.1混合器(V-0301) 9
2.1.2分流器(FSPLIT) 9
2.1.3换热器(E-0301) 10
2.1.4反应器(CSTR) 10
2.1.5塔设备(T0301) 11
2.1.6闪蒸罐、气液分离器(FLASH、SEP) 12
2.2硫铵精制工段能量衡算 13
2.2.1旋流器(S-0301~S-0302) 13
2.2.2离心机(M-0301) 14
2.2.3混合器(MIX-0301) 15
2.3脱硝工段能量衡算 15
2.3.1混合器(X-0101、X-0103) 16
2.3.2鼓风机(C-0101) 17
2.3.3换热器(E-0101、E-0102) 17
2.3.4反应器(R-0101) 18
2.3.5除尘器(X-0107) 19
2.4蒸氨工段物料衡算 19
2.4.1换热器(E-0201、E-0202、E-0204) 20
2.4.2塔设备(T-0201) 22
2.5有机朗肯循环工段物料衡算 22
2.5.1换热器(E-0205~E-0208) 23
2.5.2透平机(S-0201) 25
第三章总项目核算 26
第一章能量衡算说明
1.概述
项目针对两台110万吨/年炼焦炉的烟道气进行尾气处理，拟建一套处烟气量为220,000Nm3/h的尾气净化装置。在整个工艺过程中，工质发生质量传递的同时也伴随着能量的传递、转化与消耗。其中能量变换数量从能量衡算求得，由此获得相关数据资料对设备的热负荷进行确定。由热负荷的大小、处理工质性质对设备进行选型。通过能量衡算，可以为后续工作提供数据支持。
设计过程中利用AspenPlus对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算，Aspenplus全模拟流程如图1-1、图1-2、图1-3、图1-4所示。
图1-1脱硫与硫铵工段Aspen模拟图
图1-2脱硝与余热回收工段Aspen模拟图
图1-3蒸氨工段Aspen模拟图
图1-4有机朗肯循环Aspen模拟图
2.热量衡算原理
工程依据化工设计中关于热量衡算的基本思想和要求，遵循基本规范与实际工艺相结合的原则，进行热量衡算书的编制。其中一个主要依据是能量平衡方程：
其中，
Qin——
Qout——
Ql——
对于连续系统：
Q+W=
其中，
Q——设备的热负荷。
W——输入系统的机械能。
Hout——
Hin
在进行全厂热量衡算时，是以单元设备为基本单位，考虑由机械能转换、化学反应释放和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺段进行系统级的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。
3.热量衡算任务
在进行脱硫脱硝装置的热量衡算中，主要通过定量计算完成下述基本任务：
（1）确定工艺单元中物料输送机械（如泵）所需要的功率，以便于进行设备的设计和选型；
（2）确定脱硫等单元操作中所需要的热量或冷量以及传递速率，计算换热设备的尺寸，确定加热剂和冷却剂的消耗量，为后续设计中比如供汽、供冷、供水等专业提供设备条件；
（3）确定为保持一定反应温度所需移除或者加入的热传递速率，指导反应器的设计和选型；
（4）提高热量内部集成度，充分利用余热，提高能量利用率，降低能耗；
（5）最终计算出总需求能量和能量的费用，并由此确定工艺过程在经济上的可行性。
第二章各项能量衡算
2.1脱硫工段能量衡算
根据AspenPlus软件模拟得出脱硫工段各物流焓变如下表2-1所示。
表2-1脱硫工段物流焓变计算表
Project
IN
OUT
FlowInformation
E0102OUT
CSTRIN1
CSTRIN2
CSTRIN3