沈志昂，劉含笑，酈建國(guó)，姚宇平，何毓忠，朱少平，何海濤，趙海寶，余順利

（浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，浙江 諸暨 311800）

燃煤電廠煙氣酸露點(diǎn)的計(jì)算、測(cè)試方法探討

沈志昂，劉含笑，酈建國(guó)，姚宇平，何毓忠，朱少平，何海濤，趙海寶，余順利

（浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆憬?諸暨 311800）

闡述了酸露點(diǎn)的定義，分析了酸露點(diǎn)的主要影響因素，介紹了燃煤電廠煙氣酸露點(diǎn)的計(jì)算、測(cè)試方法，旨在探討一種科學(xué)合理的酸露點(diǎn)預(yù)測(cè)方法。

燃煤電廠；酸露點(diǎn)；低低溫電除塵器；計(jì)算；測(cè)試

以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線是目前燃煤電廠實(shí)現(xiàn)“超低排放”的經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)路線之一，是目前研究和推崇的熱點(diǎn)技術(shù)。低低溫電除塵技術(shù)要求電除塵器的進(jìn)口煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度，因此，如何計(jì)算或測(cè)量煙氣酸露點(diǎn)是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，而且酸露點(diǎn)的界定，對(duì)于防止電除塵器前換熱器的低溫腐蝕也具有重要意義。本文通過(guò)分析相關(guān)文獻(xiàn)，探討了酸露點(diǎn)的主要影響因素，以及酸露點(diǎn)的計(jì)算、測(cè)試方法等，為后續(xù)技術(shù)研究提供理論參考。

1 酸露點(diǎn)的定義

蒸汽開(kāi)始凝結(jié)時(shí)的溫度為露點(diǎn)。燃煤煙氣中含有一定量的水蒸汽，燃煤煙氣中水蒸汽凝結(jié)的溫度稱(chēng)為水露點(diǎn)。水露點(diǎn)與水蒸汽在煙氣中的分壓有關(guān)。

含硫燃料在鍋爐燃燒過(guò)程中生成二氧化硫，其中部分二氧化硫會(huì)進(jìn)一步氧化成三氧化硫，隨著煙氣溫度降低到某一臨界溫度時(shí)，三氧化硫與煙氣中的水蒸汽會(huì)凝結(jié)生成硫酸霧，此臨界溫度即為酸露點(diǎn)。

2 影響酸露點(diǎn)的主要因素

對(duì)于單一組分的氣體來(lái)說(shuō)，露點(diǎn)僅與其壓力有關(guān)，對(duì)于多組分的混合氣體，如果不考慮組分間的相互影響，每種組分的露點(diǎn)分別與其在混合氣體中的分壓力有關(guān)[1]。因此，燃煤煙氣酸露點(diǎn)的直接相關(guān)因素是三氧化硫和水蒸汽的分壓力，而影響這兩種氣體分壓的因素又有多種：如鍋爐爐型、脫硝催化劑、燃料含硫量、燃料含灰量、過(guò)量空氣系數(shù)等[2]。

鍋爐爐型不同，燃燒方式不同，爐膛煙氣溫度不同，一般爐膛溫度越高，三氧化硫的轉(zhuǎn)化率越高，酸露點(diǎn)溫度也就越高；燃料中的含硫量越高，燃燒后生成的二氧化硫量越大，二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫的量也就越大，酸露點(diǎn)也就越高；燃煤煙氣中煤灰顆粒表面的堿性物質(zhì)對(duì)煙氣中的三氧化硫具有一定的吸附和中和作用，因此，一般含灰量越大，酸露點(diǎn)越低。

對(duì)于過(guò)量空氣系數(shù)與酸露點(diǎn)的定性關(guān)系已被確定。一般來(lái)說(shuō)，爐膛煙氣中的氧氣含量越大，氧化氛圍越高，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的量也越大，露點(diǎn)溫度升高；當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)減小時(shí)，可能引起煙氣中一氧化碳濃度升高，抑制三氧化硫生成。但如果由于漏風(fēng)

率過(guò)大引起煙氣中過(guò)量空氣系數(shù)升高，此時(shí)三氧化硫和水蒸汽分壓降低，酸露點(diǎn)會(huì)降低。王金旺等[3]通過(guò)理論分析推導(dǎo)了過(guò)量空氣系數(shù)和酸露點(diǎn)的數(shù)學(xué)解析方法和計(jì)算公式。

3 酸露點(diǎn)的計(jì)算方法

3.1 前蘇聯(lián)公式

前蘇聯(lián)鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法（1973年）中推薦的煙氣酸露點(diǎn)溫度計(jì)算公式[5-6]：

式③中：a是根據(jù)煙氣中水分而確定的定值，當(dāng)水分體積為5%、10%、15%時(shí)，a分別取184、194、201。

（2）Halstead酸露點(diǎn)曲線圖[8]

Halstead在前人大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以常用燃料形式的水蒸汽體積含量以11%為基準(zhǔn)，得出了酸露點(diǎn)的數(shù)據(jù)表（如圖2所示）。規(guī)定當(dāng)水蒸汽的體積含量低于9%時(shí)，表中的露點(diǎn)相應(yīng)減去3℃，當(dāng)水蒸汽的體積含量高于13%時(shí)，表中的露點(diǎn)相應(yīng)再加上3℃。

圖2 露點(diǎn)溫度與煙氣中水蒸汽含量（體積分?jǐn)?shù)）及液相中硫酸含量（體積分?jǐn)?shù)）的關(guān)系

（3）美國(guó)CE空氣預(yù)熱器公司酸露點(diǎn)計(jì)算圖[7]

美國(guó)CE空氣預(yù)熱器公司（APC）酸露點(diǎn)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)圖3所示，之后R.H. Sirols對(duì)其進(jìn)行的修正如圖4所示。

圖3 美國(guó)CE空氣預(yù)熱器公司酸露點(diǎn)計(jì)算圖

圖4 R.H. Sirols修正的酸露點(diǎn)計(jì)算圖

3.3 其它經(jīng)驗(yàn)或修正公式

匯總其他常用的酸露點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)公式（酸露點(diǎn)溫度與煙氣成分中SO3、H2O含量關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式）或修正公式（根據(jù)前蘇聯(lián)公式的修正公式）如下表所示[9-12]。表中P是氣體分壓力，atm；V是氣體的體積分?jǐn)?shù)，10-6；其余參數(shù)含義與前蘇聯(lián)公式3.4 不同計(jì)算公式的對(duì)比分析

其他經(jīng)驗(yàn)或修正公示表

前蘇聯(lián)公式可按煤質(zhì)資料進(jìn)行直接計(jì)算，而圖表法或其他計(jì)算公式需測(cè)定或設(shè)定一個(gè)SO3轉(zhuǎn)換率，在理論上可以通過(guò)間接測(cè)定法使計(jì)算值更有依據(jù)，但從現(xiàn)有測(cè)試資料來(lái)看，在同等條件下所測(cè)得的SO3值及轉(zhuǎn)換率可因測(cè)試儀器或測(cè)試方法等原因相差達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，很難確認(rèn)取值的可信度，而且可供選用的經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)圖表有幾十種之多，實(shí)際操作上難以進(jìn)行遴選。且已有研究表明，前蘇聯(lián)公式更接近實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果[9]，因此，目前工程上仍普遍采用前蘇聯(lián)公式預(yù)測(cè)酸露點(diǎn)。

4 酸露點(diǎn)測(cè)試方法

酸露點(diǎn)測(cè)試方法可分為間接測(cè)量法和直接測(cè)量法[13、14]，間接測(cè)量法是指通過(guò)先測(cè)出煙氣中三氧化硫或硫酸霧、水蒸汽的含量，然后通過(guò)上述的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算求解；直接測(cè)量法是指通過(guò)光學(xué)法、電氣法、酸沉積法等直接測(cè)量酸露點(diǎn)值。其中電氣法使用較為成功，主要是通過(guò)硫酸液膜改變電阻導(dǎo)電特性的原理來(lái)進(jìn)行測(cè)試，而根據(jù)酸露點(diǎn)最終確定方法的不同，電氣法又可細(xì)分為電阻法、電流法、冷卻加熱平衡法、自找電流增長(zhǎng)率為零法、電流增長(zhǎng)率為零法等[15，16]。

有研究認(rèn)為，當(dāng)采用電氣法按照酸露點(diǎn)定義測(cè)出硫酸蒸氣、水蒸汽冷凝與硫酸溶液蒸發(fā)間兩相平衡時(shí)的溫度作為酸露點(diǎn)，但受測(cè)試儀器靈敏度的影響，很難測(cè)出氣液兩相平衡時(shí)的“定義酸露點(diǎn)”，實(shí)際測(cè)量出的是“有一定酸沉積率時(shí)的溫度”，即“測(cè)量酸露點(diǎn)”。

在上述電氣法分類(lèi)中，電阻法、電流法、冷卻加熱平衡法是通過(guò)一定的電流或電阻表示一定的酸沉積率，測(cè)得的是“測(cè)量酸露點(diǎn)”，而自找電流增長(zhǎng)率為零法和電流增長(zhǎng)率為零法是通過(guò)電流變化率來(lái)代表酸沉積率，當(dāng)電流或電阻變化率等于零時(shí)，氣液兩相達(dá)到平衡，因此，這兩種方法測(cè)得的是“定義酸露點(diǎn)”。測(cè)量“測(cè)量酸露點(diǎn)”的儀器有SFJ型煙氣酸露點(diǎn)儀[17]等，可以測(cè)量“定義酸露點(diǎn)”的儀器有RYL-1型酸露點(diǎn)儀[18]、S-660型露點(diǎn)儀[19]、UQS-1型露點(diǎn)儀[20]、Lz型露點(diǎn)儀[20]等。

5 工程酸露點(diǎn)

低溫腐蝕不僅與酸霧凝結(jié)（氣、液兩相）有關(guān)，還與粉塵（固相）有關(guān)，粉塵表面的堿性物質(zhì)會(huì)中和掉部分酸性冷凝液，因此，利用酸露點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)低溫腐蝕，尤其是除塵器前換熱器件的低溫腐蝕時(shí)應(yīng)綜合考慮氣、液、固三相的綜合作用。

史月濤等[21]提出了一種新的酸露點(diǎn)概念來(lái)評(píng)價(jià)燃煤電廠換熱器件的腐蝕—工程酸露點(diǎn)：當(dāng)煤質(zhì)一定時(shí)，試驗(yàn)段Nu（努賽爾數(shù)）隨著外壁溫的變化而變化，在工程酸露點(diǎn)溫度區(qū)間內(nèi)驟降，此時(shí)換熱元件積灰和腐蝕情況加劇。工程酸露點(diǎn)通常比傳統(tǒng)定義的酸露點(diǎn)至少低30℃。

6 結(jié)語(yǔ)

燃煤煙氣酸露點(diǎn)的直接相關(guān)因素是三氧化硫和水蒸汽的分壓力，目前工程上仍普遍采用前蘇聯(lián)公式計(jì)算酸露點(diǎn)，普遍采用電氣法測(cè)試酸露點(diǎn)，評(píng)價(jià)換熱器件的低溫腐蝕應(yīng)綜合考慮燃煤煙氣、液、固三相的綜合作用，工程酸露點(diǎn)概念的提出具有重要意義。

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Probe into Calculation and Testing Method of Flue Gas Acid Dew Point in Coal-fired Power Plant

SHEN Zhi-ang, LIU Han-xiao, LI Jian-guo, YAO Yu-ping, HE Yu-zhong, ZHU Shao-ping, HE Hai-tao, ZHAO Hai-bao, YU Shun-li
(Feida Environmental Protection Technology Co., Ltd, Zhejiang Zhuji 311800, China)

The paper expatiates the definition of acid dew point, analyzes the main effect element of the acid dew point and presents the calculation and testing method of flue gas acid dew point in coal-fired power plant, so as to probe into one scientific and logical forecasting method of the acid dew point.

coal-fired power plant; acid dew point; low-low temperature electrostatic precipitator; calculation; testing

X701

A

1006-5377（2015）08-0054-04

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（2013AA065002）；浙江省重大科技專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013C01054）。