煙氣露點計算與最佳脫硫溫度的選擇

引言：

煙氣露點 ，指的是煙氣中酸性物質(zhì)(如硫酸蒸氣等)開始凝結(jié)時的溫度。當(dāng)煙氣溫度低于露點時，就會在煙道內(nèi)壁形成硫酸霧露珠，形成嚴(yán)重的露點腐蝕，從而影響煙道、吸收塔及相關(guān)設(shè)備的壽命，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，在煙氣脫硫脫硝工程中，應(yīng)當(dāng)盡可能將煙溫維持在露點以上，所以希望露點越低越好。

在煙氣脫硫脫硝工程設(shè)計和運(yùn)行中，脫硫反應(yīng)溫度和排煙溫度是影響鍋爐效率和安全運(yùn)行的重要因素之一。研究表明，脫硫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度有利于提高脫硫效率；同時，排煙溫度過高，排煙損失越大，但脫硫反應(yīng)溫度和排煙溫度低于露點時，又會造成嚴(yán)重的露點腐蝕。因此，準(zhǔn)確計算煙氣露點溫度，設(shè)計合理的反應(yīng)溫度，對提高脫硫效率、延長設(shè)備使用壽命，具有重要意義。

 

 

 

1．煙氣露點的影響因素

研究表明，對于含SO2的煙氣，煙氣露點的主要影響因素為水蒸氣含量、SO2含量和SO3含量，其中，SO2和水蒸氣含量對露點的影響較小，SO3含量是影響露點的主要因素。SO3和煙氣中的水蒸氣化合成為硫酸蒸汽，硫酸蒸汽則會造成煙氣露點急劇上升。有研究表明，煙氣中水蒸氣的露點可低達(dá)30-60℃，當(dāng)含有少量SO3時，煙氣露點則會迅速升高到110-160℃。

煙氣中SO3主要來源于以下三個方面：

1）燃燒生成SO3，在爐膛高溫作用下，部分氧分子會解離成原子狀態(tài)，它能將SO2氧化成SO3，較多的過量空氣會形成較多的氧原子，生成的SO3也會越多。

 

2）Fe2O3和V2O5是S02轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑，煙氣與煙道表面的氧化鐵膜以及脫硝催化劑中的V2O5接觸，會生成較多的SO3；

 

3）  燃煤中的硫酸鹽分解，在總量中占比較少。

 

對于燃煤鍋爐，煙氣中SO3的含量，可以通過SO2的含量簡單估算，SO3的含量一般為SO2含量的0.5%到2%。

 

2.煙氣露點的計算

   2.1 煙氣中水蒸汽露點溫度的計算

 

當(dāng)已知煙氣中的含濕量dg(g/kg干煙氣)時，可按下式計算煙氣中的水蒸汽露點溫度（水露點）tDP:

      1) 當(dāng)dg=3.8g/kg～160g/kg時：

          tDP.O= , ℃;                       (7.1-1)

          2) 當(dāng)dg=61g/kg～825g/kg 時

          t’DP·O= ,  ℃;                     (7.1-2)

式中：

Pg——煙氣的絕對壓力，  kPa；

dg——煙氣含濕量        g/kg干煙氣；

ρg——干煙氣密度           kg/Nm3。

 

2.2 煙氣酸露點溫度的計算

 

a.按燃煤成分為基準(zhǔn)的計算方法

燃煤鍋爐的煙氣酸露點按下述公式計算：

   tDp=tDp.o+℃                            (7.2-1)

式中：

   tDp.o——煙氣中純水露點溫度，按7.1確定。

   SSP。——燃料折算硫分，%·g/kcal，按可燃硫Sc.ar計算：

   SsP=Sc.ar×                                    (7.2-1a)

   n——指數(shù)，表征飛灰含量對酸露點影響的程度；

   n=αfly·AsP。

   αfly——飛灰份額，對煤粉爐αfly=0.8～0.9；

   AsP——燃料折算灰分

   AsP=Aar×                                     (7.2-1b)

   β——與爐膛出口過剩空氣系數(shù)有關(guān)的參數(shù)，=1.2時β=121；=1.4～1.5時，β=129。一般工程計算中可取β=125。

         

b.按煙氣成分為基準(zhǔn)的計算方法

 

   1、參考式1（推薦作為下限式）：

          tDp=255+27.6 lgPso3+18.7lg，℃                                         (7.2-2)

式中：

   Pso3——煙氣中SO3分壓力，at

   ——煙氣中水蒸汽分壓力，at

   Pso3=·Pg                (7.2-2a)

   Pg——煙氣絕對壓力，按at；

   Kso3——SO3轉(zhuǎn)化率，對煤粉爐KSO3=0.5%～2%（0.005～0.02），煤的含硫量高時取下限，含硫量低時取上限1）。

1）當(dāng)計及煤中飛灰堿性成份對SO3吸收作用影響時，實際上的轉(zhuǎn)化率值將變小。

 

   2、參考式2（推薦作為上限式）：

 

   tDP=186+26 lgSO3+20 lgH2O, ℃                    (7.2-3)

式中：

   SO3——煙氣中SO3容積份額，%

   SO3=%                       (7.2-3a)

   H2O——煙氣中水蒸汽容積份額，%

   H2O=   %                                                                   (7.2-3b)

 

c.SCR脫硝裝置出口煙氣酸露點的計算

 

煙氣通過SCR煙氣脫硝裝置時因SCR催化作用而形成新的SO3轉(zhuǎn)化率，此時煙氣酸露點溫度的增幅可按下式估算：

   (7.2-3b)

式中：

——煙氣通過SCR催化劑時形成的SO3轉(zhuǎn)化率，一般可按1%（0.01）選取。

Kso3——SO3轉(zhuǎn)化率，對煤粉爐KSO3=0.5%～2%（0.005～0.02），煤的含硫量高時取下限，含硫量低時取上限1）。

 

3.最佳脫硫溫度的確定

 

在設(shè)計脫硫溫度時，應(yīng)當(dāng)先根據(jù)煙氣特性計算露點，盡量使進(jìn)脫硫塔前溫度高于煙氣露點，同時兼顧脫硫效率（溫度越低，脫硫效率越高）和煙氣溫度的波動范圍。

 

對于脫硫后的凈煙氣，溫度一般在50℃左右，一般低于煙氣露點，存在露點腐蝕現(xiàn)象，可以通過煙氣再熱器提升排煙溫度，使其剛好高于露點，既減弱露點腐蝕，又能利于消除“白煙”

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