燃煤電廠煙氣酸露點的計算、測試方法探討

沈志昂，劉含笑，酈建國，姚宇平，何毓忠，朱少平，何海濤，趙海寶，余順利

（浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800）

燃煤電廠煙氣酸露點的計算、測試方法探討

沈志昂，劉含笑，酈建國，姚宇平，何毓忠，朱少平，何海濤，趙海寶，余順利

（浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800）

闡述了酸露點的定義，分析了酸露點的主要影響因素，介紹了燃煤電廠煙氣酸露點的計算、測試方法，旨在探討一種科學合理的酸露點預測方法。

燃煤電廠；酸露點；低低溫電除塵器；計算；測試

以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路線是目前燃煤電廠實現“超低排放”的經濟、有效的技術路線之一，是目前研究和推崇的熱點技術。低低溫電除塵技術要求電除塵器的進口煙氣溫度低于酸露點溫度，因此，如何計算或測量煙氣酸露點是該項技術的關鍵，而且酸露點的界定，對于防止電除塵器前換熱器的低溫腐蝕也具有重要意義。本文通過分析相關文獻，探討了酸露點的主要影響因素，以及酸露點的計算、測試方法等，為后續技術研究提供理論參考。

1 酸露點的定義

蒸汽開始凝結時的溫度為露點。燃煤煙氣中含有一定量的水蒸汽，燃煤煙氣中水蒸汽凝結的溫度稱為水露點。水露點與水蒸汽在煙氣中的分壓有關。

含硫燃料在鍋爐燃燒過程中生成二氧化硫，其中部分二氧化硫會進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，三氧化硫與煙氣中的水蒸汽會凝結生成硫酸霧，此臨界溫度即為酸露點。

2 影響酸露點的主要因素

對于單一組分的氣體來說，露點僅與其壓力有關，對于多組分的混合氣體，如果不考慮組分間的相互影響，每種組分的露點分別與其在混合氣體中的分壓力有關[1]。因此，燃煤煙氣酸露點的直接相關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、過量空氣系數等[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，三氧化硫的轉化率越高，酸露點溫度也就越高；燃料中的含硫量越高，燃燒后生成的二氧化硫量越大，二氧化硫轉化成三氧化硫的量也就越大，酸露點也就越高；燃煤煙氣中煤灰顆粒表面的堿性物質對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，酸露點越低。

對于過量空氣系數與酸露點的定性關系已被確定。一般來說，爐膛煙氣中的氧氣含量越大，氧化氛圍越高，二氧化硫轉化為三氧化硫的量也越大，露點溫度升高；當過量空氣系數減小時，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

率過大引起煙氣中過量空氣系數升高，此時三氧化硫和水蒸汽分壓降低，酸露點會降低。王金旺等[3]通過理論分析推導了過量空氣系數和酸露點的數學解析方法和計算公式。

3 酸露點的計算方法

3.1 前蘇聯公式

前蘇聯鍋爐機組熱力計算標準方法（1973年）中推薦的煙氣酸露點溫度計算公式[5-6]：

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

（2）Halstead酸露點曲線圖[8]

Halstead在前人大量實驗的基礎上，以常用燃料形式的水蒸汽體積含量以11%為基準，得出了酸露點的數據表（如圖2所示）。規定當水蒸汽的體積含量低于9%時，表中的露點相應減去3℃，當水蒸汽的體積含量高于13%時，表中的露點相應再加上3℃。

圖2 露點溫度與煙氣中水蒸汽含量（體積分數）及液相中硫酸含量（體積分數）的關系

（3）美國CE空氣預熱器公司酸露點計算圖[7]

美國CE空氣預熱器公司（APC）酸露點計算經驗圖3所示，之后R.H. Sirols對其進行的修正如圖4所示。

圖3 美國CE空氣預熱器公司酸露點計算圖

圖4 R.H. Sirols修正的酸露點計算圖

3.3 其它經驗或修正公式

匯總其他常用的酸露點經驗公式（酸露點溫度與煙氣成分中SO3、H2O含量關系的經驗公式）或修正公式（根據前蘇聯公式的修正公式）如下表所示[9-12]。表中P是氣體分壓力，atm；V是氣體的體積分數，10-6；其余參數含義與前蘇聯公式3.4 不同計算公式的對比分析

其他經驗或修正公示表

前蘇聯公式可按煤質資料進行直接計算，而圖表法或其他計算公式需測定或設定一個SO3轉換率，在理論上可以通過間接測定法使計算值更有依據，但從現有測試資料來看，在同等條件下所測得的SO3值及轉換率可因測試儀器或測試方法等原因相差達一個數量級以上，很難確認取值的可信度，而且可供選用的經驗公式或經驗圖表有幾十種之多，實際操作上難以進行遴選。且已有研究表明，前蘇聯公式更接近實驗測試結果[9]，因此，目前工程上仍普遍采用前蘇聯公式預測酸露點。

4 酸露點測試方法

酸露點測試方法可分為間接測量法和直接測量法[13、14]，間接測量法是指通過先測出煙氣中三氧化硫或硫酸霧、水蒸汽的含量，然后通過上述的經驗公式進行計算求解；直接測量法是指通過光學法、電氣法、酸沉積法等直接測量酸露點值。其中電氣法使用較為成功，主要是通過硫酸液膜改變電阻導電特性的原理來進行測試，而根據酸露點最終確定方法的不同，電氣法又可細分為電阻法、電流法、冷卻加熱平衡法、自找電流增長率為零法、電流增長率為零法等[15，16]。

有研究認為，當采用電氣法按照酸露點定義測出硫酸蒸氣、水蒸汽冷凝與硫酸溶液蒸發間兩相平衡時的溫度作為酸露點，但受測試儀器靈敏度的影響，很難測出氣液兩相平衡時的“定義酸露點”，實際測量出的是“有一定酸沉積率時的溫度”，即“測量酸露點”。

在上述電氣法分類中，電阻法、電流法、冷卻加熱平衡法是通過一定的電流或電阻表示一定的酸沉積率，測得的是“測量酸露點”，而自找電流增長率為零法和電流增長率為零法是通過電流變化率來代表酸沉積率，當電流或電阻變化率等于零時，氣液兩相達到平衡，因此，這兩種方法測得的是“定義酸露點”。測量“測量酸露點”的儀器有SFJ型煙氣酸露點儀[17]等，可以測量“定義酸露點”的儀器有RYL-1型酸露點儀[18]、S-660型露點儀[19]、UQS-1型露點儀[20]、Lz型露點儀[20]等。

5 工程酸露點

低溫腐蝕不僅與酸霧凝結（氣、液兩相）有關，還與粉塵（固相）有關，粉塵表面的堿性物質會中和掉部分酸性冷凝液，因此，利用酸露點來評價低溫腐蝕，尤其是除塵器前換熱器件的低溫腐蝕時應綜合考慮氣、液、固三相的綜合作用。

史月濤等[21]提出了一種新的酸露點概念來評價燃煤電廠換熱器件的腐蝕—工程酸露點：當煤質一定時，試驗段Nu（努賽爾數）隨著外壁溫的變化而變化，在工程酸露點溫度區間內驟降，此時換熱元件積灰和腐蝕情況加劇。工程酸露點通常比傳統定義的酸露點至少低30℃。

6 結語

燃煤煙氣酸露點的直接相關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公式計算酸露點，普遍采用電氣法測試酸露點，評價換熱器件的低溫腐蝕應綜合考慮燃煤煙氣、液、固三相的綜合作用，工程酸露點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

國家高技術研究發展計劃（2013AA065002）；浙江省重大科技專項計劃資助項目（2013C01054）。