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(如硫酸蒸氣等)開始凝結時的溫度。當煙氣溫度低于露點時，就會在煙道內壁形成硫酸霧露珠，形成嚴重的露點腐蝕，從而影響煙道、吸收塔及相關設備的壽命，造成巨大的經(jīng)濟損失。為此，在煙氣脫硫脫硝工程中，應當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計和運行中，脫硫反應溫度和排煙溫度是影響鍋爐效率和安全運行的重要因素之一。研究表明，脫硫反應為放熱反應，降低反應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，但脫硫反應溫度和排煙溫度低于露點時，又會造成嚴重的露點腐蝕。因此，準確計算煙氣露點溫度，設計合理的反應溫度，對提高脫硫效率、延長設備使用壽命，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30-60℃，當含有少量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dg=3.8g/kg～160g/kg時：

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

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

 

   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轉化率，一般可按1%（0.01）選取。

Kso3——SO3轉化率，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

 

在設計脫硫溫度時，應當先根據(jù)煙氣特性計算露點，盡量使進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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