3. 烟气净化系统物料平衡与排放总量核算
核算对象与系统边界
本例以某 300 MW 燃煤锅炉配套的“SCR脱硝 → 电袋复合除尘 → 湿法石灰石-石膏脱硫 → 湿电除尘”净化链为核算对象。系统边界取引风机出口至烟囱入口，入口基准数据统一折算到干基、标况（273.15 K、101.325 kPa）、6% O₂，与前一例的基准校正结果保持一致。
物料平衡的核心是三条守恒关系：烟气流量守恒（含漏风与增湿修正）、污染物质量守恒（入口质量 = 各单元脱除量 + 出口排放量）、以及脱除量与效率的对应关系。核算时以入口污染物质量流量为基准，逐单元扣减，最终得到烟囱排放总量。
入口参数与单元效率取值
下表为教学示例数据（假设值，用于演示核算流程，非实测结果）。烟气量按标况干基计，污染物浓度已折算至 6% O₂ 基准。
| 参数 | 符号 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 入口标况干烟气量 | Q | 1 050 000 | Nm³/h |
| 入口 SO₂ 浓度 | C_SO₂,in | 1 800 | mg/Nm³ |
| 入口 NOx 浓度（以 NO₂ 计） | C_NOx,in | 350 | mg/Nm³ |
| 入口颗粒物浓度 | C_PM,in | 28 000 | mg/Nm³ |
| SCR 脱硝效率 | η_NOx | 85% | — |
| 除尘器综合除尘效率 | η_PM | 99.85% | — |
| 脱硫塔脱硫效率 | η_SO₂ | 97.5% | — |
| 湿电除尘补充效率 | η_WESP | 70% | — |
逐单元迁移量计算
污染物质量流量 = 浓度 × 标况干烟气量，单位换算为 kg/h：m = C × Q / 1 000 000。
入口质量流量：
m_SO2,in = 1800 × 1 050 000 / 1e6 = 1890.0 kg/h
m_NOx,in = 350 × 1 050 000 / 1e6 = 367.5 kg/h
m_PM,in = 28000 × 1 050 000 / 1e6 = 29400.0 kg/h
SCR 脱硝单元（仅作用于 NOx）：
m_NOx,脱除 = 367.5 × 0.85 = 312.375 kg/h
m_NOx,SCR出口 = 367.5 - 312.375 = 55.125 kg/h
除尘单元（作用于颗粒物）：
m_PM,脱除 = 29400 × 0.9985 = 29355.9 kg/h
m_PM,除尘出口 = 29400 - 29355.9 = 44.1 kg/h
脱硫单元（作用于 SO₂）：
m_SO2,脱除 = 1890 × 0.975 = 1842.75 kg/h
m_SO2,脱硫出口 = 1890 - 1842.75 = 47.25 kg/h
湿电除尘（对残余颗粒物再脱除）：
m_PM,湿电脱除 = 44.1 × 0.70 = 30.87 kg/h
m_PM,最终排放 = 44.1 - 30.87 = 13.23 kg/h全系统物料平衡与排放总量
将各单元脱除量与最终排放量汇总，验证“入口 = 脱除 + 排放”是否闭合。同时按年运行 5 500 h 折算年排放总量。
| 污染物 | 入口 kg/h | 总脱除 kg/h | 最终排放 kg/h | 平衡偏差 | 年排放 t/a |
|---|---|---|---|---|---|
| SO₂ | 1 890.00 | 1 842.75 | 47.25 | 0.00 | 259.9 |
| NOx | 367.50 | 312.38 | 55.13 | 0.00 | 303.2 |
| 颗粒物 | 29 400.00 | 29 386.77 | 13.23 | 0.00 | 72.8 |
上表为按给定效率直接推算的理论平衡结果，偏差为零属正常。实际核算中，因烟气量波动、效率取值偏差、漏风稀释、石膏/灰渣带走量计量误差，偏差通常不为零，需按下节方法识别。
平衡偏差识别与原因分析
实际核算时，若某污染物出现明显偏差（如 |偏差| > 入口质量的 3%），按以下顺序排查，避免把计量问题误判为效率问题：
- 烟气量基准不一致：入口与出口是否都折算到干基、标况、6% O₂。若出口未做 O₂ 折算，低负荷高氧工况下浓度会被稀释，导致“排放量偏低”的假象。
- 漏风与增湿：脱硫塔入口烟气经增湿降温，湿基与干基体积差异可达 8%~12%，必须统一到干基后再乘浓度。
- 脱除物计量缺失：脱硫石膏产量、除尘灰量若未计入，脱除量只能由效率反推，偏差会被效率误差放大。
- 效率取值时变性：SCR 效率随氨氮比与催化剂活性波动，除尘效率随滤袋破损下降，应使用与核算时段对应的实测效率，而非设计值。
核算结果与判读
按示例参数，系统综合脱除率为：SO₂ 97.5%、NOx 85.0%、颗粒物 99.955%。年排放总量分别为 SO₂ 259.9 t、NOx 303.2 t、颗粒物 72.8 t。若排放标准按 SO₂ 35 mg/Nm³、NOx 50 mg/Nm³、颗粒物 5 mg/Nm³（6% O₂ 干基）考核，则出口浓度分别为 SO₂ 45 mg/Nm³、NOx 52.5 mg/Nm³、颗粒物 12.6 mg/Nm³，其中 SO₂ 与 NOx 已接近或略超限值，颗粒物余量较大——这提示优化重点应放在脱硫效率提升与 SCR 喷氨调平，而非继续加严除尘。