烟气露点计算与最佳脱硫温度的选择

引言：

烟气露点 ，指的是烟气中酸性物质(如硫酸蒸气等)开始凝结时的温度。当烟气温度低于露点时，就会在烟道内壁形成硫酸雾露珠，形成严重的露点腐蚀，从而影响烟道、吸收塔及相关设备的寿命，造成巨大的经济损失。为此，在烟气脱硫脱硝工程中，应当尽可能将烟温维持在露点以上，所以希望露点越低越好。

在烟气脱硫脱硝工程设计和运行中，脱硫反应温度和排烟温度是影响锅炉效率和安全运行的重要因素之一。研究表明，脱硫反应为放热反应，降低反应温度有利于提高脱硫效率；同时，排烟温度过高，排烟损失越大，但脱硫反应温度和排烟温度低于露点时，又会造成严重的露点腐蚀。因此，准确计算烟气露点温度，设计合理的反应温度，对提高脱硫效率、延长设备使用寿命，具有重要意义。

 

 

 

1．烟气露点的影响因素

研究表明，对于含SO2的烟气，烟气露点的主要影响因素为水蒸气含量、SO2含量和SO3含量，其中，SO2和水蒸气含量对露点的影响较小，SO3含量是影响露点的主要因素。SO3和烟气中的水蒸气化合成为硫酸蒸汽，硫酸蒸汽则会造成烟气露点急剧上升。有研究表明，烟气中水蒸气的露点可低达30-60℃，当含有少量SO3时，烟气露点则会迅速升高到110-160℃。

烟气中SO3主要来源于以下三个方面：

1）燃烧生成SO3，在炉膛高温作用下，部分氧分子会解离成原子状态，它能将SO2氧化成SO3，较多的过量空气会形成较多的氧原子，生成的SO3也会越多。

 

2）Fe2O3和V2O5是S02转化为SO3的催化剂，烟气与烟道表面的氧化铁膜以及脱硝催化剂中的V2O5接触，会生成较多的SO3；

 

3）  燃煤中的硫酸盐分解，在总量中占比较少。

 

对于燃煤锅炉，烟气中SO3的含量，可以通过SO2的含量简单估算，SO3的含量一般为SO2含量的0.5%到2%。

 

2.烟气露点的计算

   2.1 烟气中水蒸汽露点温度的计算

 

当已知烟气中的含湿量dg(g/kg干烟气)时，可按下式计算烟气中的水蒸汽露点温度（水露点）tDP:

      1) 当dg=3.8g/kg～160g/kg时：

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

          2) 当dg=61g/kg～825g/kg 时

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

式中：

Pg——烟气的绝对压力，  kPa；

dg——烟气含湿量        g/kg干烟气；

ρg——干烟气密度           kg/Nm3。

 

2.2 烟气酸露点温度的计算

 

a.按燃煤成分为基准的计算方法

燃煤锅炉的烟气酸露点按下述公式计算：

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

式中：

   tDp.o——烟气中纯水露点温度，按7.1确定。

   SSP。——燃料折算硫分，%·g/kcal，按可燃硫Sc.ar计算：

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

   n——指数，表征飞灰含量对酸露点影响的程度；

   n=αfly·AsP。

   αfly——飞灰份额，对煤粉炉αfly=0.8～0.9；

   AsP——燃料折算灰分

   AsP=Aar×                                     (7.2-1b)

   β——与炉膛出口过剩空气系数有关的参数，=1.2时β=121；=1.4～1.5时，β=129。一般工程计算中可取β=125。

         

b.按烟气成分为基准的计算方法

 

   1、参考式1（推荐作为下限式）：

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

式中：

   Pso3——烟气中SO3分压力，at

   ——烟气中水蒸汽分压力，at

   Pso3=·Pg                (7.2-2a)

   Pg——烟气绝对压力，按at；

   Kso3——SO3转化率，对煤粉炉KSO3=0.5%～2%（0.005～0.02），煤的含硫量高时取下限，含硫量低时取上限1）。

1）当计及煤中飞灰碱性成份对SO3吸收作用影响时，实际上的转化率值将变小。

 

   2、参考式2（推荐作为上限式）：

 

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

式中：

   SO3——烟气中SO3容积份额，%

   SO3=%                       (7.2-3a)

   H2O——烟气中水蒸汽容积份额，%

   H2O=   %                                                                   (7.2-3b)

 

c.SCR脱硝装置出口烟气酸露点的计算

 

烟气通过SCR烟气脱硝装置时因SCR催化作用而形成新的SO3转化率，此时烟气酸露点温度的增幅可按下式估算：

   (7.2-3b)

式中：

——烟气通过SCR催化剂时形成的SO3转化率，一般可按1%（0.01）选取。

Kso3——SO3转化率，对煤粉炉KSO3=0.5%～2%（0.005～0.02），煤的含硫量高时取下限，含硫量低时取上限1）。

 

3.最佳脱硫温度的确定

 

在设计脱硫温度时，应当先根据烟气特性计算露点，尽量使进脱硫塔前温度高于烟气露点，同时兼顾脱硫效率（温度越低，脱硫效率越高）和烟气温度的波动范围。

 

对于脱硫后的净烟气，温度一般在50℃左右，一般低于烟气露点，存在露点腐蚀现象，可以通过烟气再热器提升排烟温度，使其刚好高于露点，既减弱露点腐蚀，又能利于消除“白烟”

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