扬子石化热电厂燃煤锅炉烟气资源化脱硫项目07-2附录1-2能量衡算书.docx
扬子石化热电厂2×220t/h燃煤锅炉烟气资源化脱硫项目能量衡算书
南京林业大学蓝精灵团队PAGE\*Arabic2/6
目录
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能量衡算书 1
1.1 总述 1
1.2 热量衡算的原理和准则 1
1.3 具体装置衡算结果 3
1.3.1 脱硫塔 3
1.3.2 氧化槽 5
1.3.3 蒸发器 5
1.3.4 干燥器 5
1.3.5 尾气吸收塔 6
能量衡算书
总述
在设计一个过程时，主要任务之一是仔细算出输入和输出每个过程设备的能量，并确定过程需要的总能量。因此需要算出过程及其设备的进出物料量相对应的能量，对其进行能量衡算。
在化工生产中，需要通过能量衡算解决的问题，可概括为以下几个方面：
(1)确定物料输送机械(泵、压缩机等)和其他操作机械(搅拌、过滤、粉碎等)所需功率，以便于确定输送设备的大小、尺寸及型号；
(2)确定各单元过程(蒸发、蒸馏、冷凝、冷却等)所需热量或冷量，以用于设计及设备的选型；
(3)化学反应常伴有热效应，导致体系温度的上升或下降，可为反应器的设计及选型提供依据；
(4)可以充分利用余热，使生产过程的总能耗降低到最低限度；
(5)最终确定总需求能量和能量的费用，并用来确定这个过程在经济上的可行性。
热量衡算的原理和准则
对于一个系统，基于能量守恒定律，即“热力学第一定律”，能量衡算的普遍关系式为
(输入系统的能量)-(输出系统的能量)+
(输入的热量)-(系统输出的功)＝(系统内能量的积累)
这就是说，系统初态和终态的能量变化是由于系统与环境之间能量交换引起的。系统与环境之间交换的能量通常有两类，一类是借系统与环境间的质量交换(物流)所带进或带出的能量，另一类是以纯粹的热和功的形式在系统和环境间传递的能量
热量传递是化工生产中能量传递的重要形式。物料的混合、加热和冷却，化学反应及相变化等过程都伴有热量的交换。前已指出，在一般的化工过程中，物料的动能和势能的变化比起热能的变化来说通常要小得多，故在计算中可以忽略而不会影响计算的精确度。另外，不少化工过程中物料与环境也不存在功交换。对于没有功交换的系统，即无功过程，其稳态流动过程的能量平衡方程式为；
ΔH＝Q
即系统的焓变等于系统与环境交换的热。
以上这种仅仅由于热量交换而使系统焓值发生变化的能量平衡式，又称为热量平衡方程式或焓平衡方程式。应用这一公式进行计算的过程叫做稳态热量衡算。
热量平衡方程式是能量平衡方程式的一个特例。在化工过程的能量衡算中，热量衡算占有较大的比例。在实际化工生产中，进出系统的物料往往不止一股，热量的交换也有多处，这时热平衡方程式司写为
∑Q＝∑Hout—∑Hin
式中∑Q——系统与环境各种交换热量之和；
∑Hi*,--进入系统的各股物料的热焓和；
∑Hi~--离开系统的各股物料的热焓和。
注意，此公式是对单位质量的各个物料而言的，如果各个物料不是单位质量的，则要将其热焓乘以其质量。
由此可见，热量衡算是总能量衡算的一个特例或应用。
热量衡算可分为二种情况：一种情况是在已有的装置上对某个设备利用实际测定(有时也要作一些相应的计算)的数据，算出另外一些不能测定或很难测定的能量或热量，从而对这个设备做出能量上的分析。利用各股物料进出口量及温度找出该设备的热利用和热损失就是一例。另一种情况是在设计中利用各物料的进出口已知量及已知温度，求一股物料的未知量或温度。比如，在设计中常要求汁算换热设备的水蒸气用量或冷却水用量，就是这种情况。
还要指出，在以上热量衡算式中，没有包括过程或设备向周围环境散失的热量。在实际生产中，总有热量的损失，故在做热量衡算时应视具体的工艺条件和实际的操作情况加上这一项热损失。
具体装置衡算结果
脱硫塔
进料氨
进塔烟气
循环喷淋1
循环喷淋2
循环喷淋3
氧化排出气
冲洗水
塔顶排出气
塔底排出液
温度℃
20
134.2
52
52
52
53.1
51.5
52.1
52
压力kPa
874.549
107
109.06
109.06
109.06
140
102
102.5
104.06
气相分率
0
1
0
0
0
1
0
1
0
摩尔流量kmol/h
49.675
23279.111
2564.526
2564.526
2565.295
82.928
2917.254
24943.614
9052.172
质量流量kg/s
0.235
191.747
13.812
13.812
13.816