宁夏金和化工尾气余热利用项目衡算报告一．流化床尾气衡算：1.物料衡算：CaF2的摩尔质量M（CaF2）=78 g/molHF的摩尔质量M（HF）=20 g/molAlF3的摩尔质量M（AlF3）=84 g/molH2O的摩尔质量M（H2O）=18 g/molA:一车间AlF3生产操作过程中物料消耗为：萤石:6.8 t/h 萤石中CaF2为97%AlF3的年产量为30000t,一年按350d生产计算可得AlF3产量为3.57t/h.假定在实际反应过程中其各反应的转换率为97%整个工艺所涉及方程式：CaF2+H2SO4=CaSO4↓+2HF↑3HF+Al(OH)3=AlF3 +3H2O 用于生产AlF3的HF记为m1，尾气HF记为m2：CaF2～2HF1 2m(CaF2)=6.8×97%=6.6 tn(CaF2)= m(CaF2)/ M（CaF2）=6600000/78 mol得n(HF)=6600000/78×2 molm(HF) = n(HF) ×M（HF）=6600000/78×2 ×20×97%=3.28t3HF～AlF33 1n(AlF3)=m(AlF3)/ M（AlF3）=3570000/84 mol得n1(HF)=(3570000/84)×3 molm1(HF)= n1(HF)×M（HF）=(3570000/84)×3×20 ÷0.97=2.63 t m(HF)= m1(HF)+m2(HF) 即：m2(HF)=3.28 t-2.63 t=0.65 t③AlF3～H2O1 3m(H2O) =n(H2O)×M（H2O）= 3 n(AlF3) ×M（H2O）=3×(3570000/84) ×18=2.29t即尾气中的水蒸气量为2.29t。
则尾气总流量L=0.65+2.29=2.94t/hB:二和三车间AlF3生产操作过程中物料消耗为：萤石:5.8 t/h 萤石中CaF2为97%AlF3的年产量为25000t,一年按350d生产计算可得AlF3产量为2.98t/h.假定在实际反应过程中其各反应的转换率为97%整个工艺所涉及方程式：CaF2+H2SO4=CaSO4↓+2HF↑3HF+Al(OH)3=AlF3 +3H2O用于生产AlF3的HF记为m1，尾气HF记为m2：①CaF2～2HF1 2m(CaF2)=5.8×97%=5.63 tn(CaF2)= m(CaF2)/ M（CaF2）=5630000/78 mol得n(HF)=5630000/78×2 molm(HF) = n(HF) ×M（HF）=5630000/78×2×20 ×97%=2.8t②3HF～AlF33 1n(AlF3)= m(AlF3)/ M（AlF3）=2980000/84 mol得n(HF)=(2980000/84)×3 molm1(HF)= n1(HF)×M（HF）= (2980000/84)/0.97×3×20 =2.19t m(HF)= m1(HF)+m2(HF) 即：m2(HF)=2.8 t-2.19 t=0.61 t④AlF3～H2O1 3m(H2O) = n(H2O)×M（H2O）= 3 n(AlF3) ×M（H2O）= 3×2980000/84 ×18=1.92t即尾气中的水蒸气量为1.92t。
则尾气总流量L=0.61+1.92=2.53t/h由上可得，流化床出口尾气总流量约为L=2.95+2×2.53=8.42t/h三套规模生产线都按350d计，尾气量为70728t左右。
2.热量衡算：经过查表得以下参数值：Cp(AlF3)= 1.003 J/(g·K) H f(Al2O3)= -1675.69 kJ/molCp(HF)=1.5 kJ/(kg ·K) Cp(SiF4)=0.704 kJ/(kg·K)Cp(CO2)=0.28 卡/（克·℃）=1.17 J/(g ·℃)水的比热容C w=4.186 kJ/kg·℃一车间的尾气流量L=2945 kg/h二和三车间的尾气流量L=2530 kg/h尾气温度t=350℃假设尾气中水蒸气的含量为70%，空气含量为28%，HF含量为2% 相关公式：H= m(q)/m(g) (1)式中H—湿度，kg（水汽）/kg（绝干气）m(q)—湿空气中水汽的质量，kgm(g)—湿空气中绝干空气的质量，kgI=（1.01+1.88H）t+2492H (2)式中I—湿空气的焓，kJ/kg1.01—干空气的平均比热容，kJ/(kg·℃)1.88—水汽的平均比热容，kJ/(kg·℃)2492—0℃时水的汽化热，kJ/kgH—湿度，kg（水汽）/kg（绝干气）t—相应状态下的温度, ℃公式（1）（2）出处：《化工传质与分离过程》贾绍义柴诚敬主编Q=mC p t (3)式中Q—物质所含的热量，MJ/hm—物质的质量，kgC p—物质的比热容，kJ/kg·℃t—物质相应状态下的温度，℃公式（3）出处：《物理化学》万洪文詹正坤主编Q= IL (4)式中Q—物质所含的热量，MJ/hI—湿空气的焓，kJ/kgL—流化床出口尾气总流量，kg/h公式（4）为经验公式Q总= Q湿空气+ Q HF (5)Q可利用=Q损=η×Q总=50%×Q总 (6)式中η—系统的热效率为50%X1=w1/1- w1…………………………………………………（7a）式中X1—干燥前干基含水量，kg/kg（绝干料）w1—物料进干燥器时的湿基含水质量分数1- w1—湿物料中绝干物料量X2=w2/1-w2…………………………………………………（7b）式中X2—干燥后干基含水量，kg/kg（绝干料）w2—物料离开干燥器时的湿基含水质量分数1-w2—湿物料中绝干物料量G c=G1（1-w1） (8)式中G c—绝干物料量，kg/hG1—湿物料的量，kg/hw1—物料进干燥器时的湿基含水质量分数W= G c(X1 -X2) (9)式中W—水分蒸发量，kg/hG c—绝干物料量，kg/hX1—干燥前干基含水量，kg/kg（绝干料）X2—干燥后干基含水量，kg/kg（绝干料）Q输入= Q输出 (10)式中Q输入=Q进尾气+ Q湿物料= I1×L，+ G c×(C m+ C w×X1) ×t m1Q输出= Q出尾气+ Q干物料=I2×L，+ G c×(C m+ C w×X2) ×t m2I1—进干燥管时湿空气的焓，kJ/kgI2—出干燥管时湿空气的焓，kJ/kgL，—进干燥器的尾气流量，kg/hG c—绝干物料量，kg/hC m—湿物料氢氧化铝的比热容，kJ/kg·℃C w—水的比热容，取4.186 kJ/kg·℃X1—干燥前干基含水量，kg/kg（绝干料）X2—干燥后干基含水量，kg/kg（绝干料）t m1—湿氢氧化铝进口温度，℃t m2—干燥后氢氧化铝出口温度，℃Q1=1.01 L，(t2-t1)+W(1.88 t2+2492)+ G c C m(t m2- t m1) + Q损 (11)式中Q1—干燥4t氢氧化铝所消耗的总热量，MJ/h1.01—干空气的平均比热容，kJ/(kg·℃)L，—进干燥器的尾气流量，kg/ht2—出干燥器尾气的温度，℃t1—进干燥器尾气温度，℃W—水分蒸发量，kg/h1.88—水汽的平均比热容，kJ/(kg·℃)2492—0℃时水的汽化热，kJ/kgG c—绝干物料量，kg/hC m—湿物料氢氧化铝的比热容，kJ/kg·℃t m2—干燥后氢氧化铝出口温度，℃t m1—湿氢氧化铝进口温度，℃Q损—系统热损失，MJ/h公式（7）－（11）出处：《化工传质与分离过程》贾绍义柴诚敬主编Q2=n HF×△H (12)式中Q2—HF和Al(OH)3发生反应放出的总热量，MJ/hn HF—HF的物质的量，mol△H—HF和Al(OH)3反应的反应热，kJ/mol公式（12）为经验公式Q=Q1 - Q2 (13)q= Q /4 (14)式中q—干燥1t氢氧化铝所需热量，MJ/hQ—干燥4t氢氧化铝所需的总热量，MJ/hm=Q可利用/ q (15)式中m—干燥氢氧化铝的量，tq—干燥1t氢氧化铝所需热量，MJ/hA:一车间尾气热量计算：湿空气的湿度：H1=m(q)/m(g)=0.70×2945/(0.28×2945)=2.5 kg水汽/kg干气湿空气的焓I1=（1.01+1.88H1）t+2492H1=8228.5 kJ/kg Q湿空气= I1L=8228.5×2945×98%=23748.27 MJ/h（湿空气的含量为水蒸气的含量加上空气的含量，故其含量为70%+28%=98%）Q HF= mC p t=2945×2%×1.5×(350+273)=55 MJ/hQ总= Q湿空气+ Q HF=23748.27+55=23803.27 MJ/h尾气所含热量可折合标煤813.23kg/h，按一年350天连续生产计，共折合标煤6831.132t。
A:二和三车间尾气热量计算：湿空气的湿度：H1=m(q)/m(g)=0.70×2530/(0.28×2530)=2.5 kg水汽/kg干气湿空气的比焓I1=（1.01+1.88H1）t+2492H1=8228.5 kJ/kgQ湿空气= I1L=8228.5×2530×98%=20401.74 MJ/h（湿空气的含量为水蒸气的含量加上空气的含量，故其含量为70%+28%=98%）Q HF= mC p t=2530×2%×1.5×(350+273)=47.3 MJ/hQ总= Q湿空气+ Q HF=20401.74+47.3=20449 MJ/h问题3：在计算时，将查到的常数项尽量都列举，计算时将公式列出，单位换算在公式中体现，不然无法看出单位及哪些是常数项尾气所含热量可折合标煤698.6kg/h，按一年350天连续生产计，共折合标煤5868.5t。
按以上一二三车间三套规模生产线计，一年可折合标煤为6831.132+2×5868.5=18568.132t每吨按875元计算，价值约1.6亿元左右。