《煙氣露點的計算方法》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《煙氣露點的計算方法(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、煙氣中SO2含量為1800~4500mg/Nm3,HCl=200~300mg/Nm3,HF=20~30mg/Nm3。粉塵=5~350 mg/Nm3,脫硫后SO2<400 mg/Nm3。露點為50oC。
在鍋爐的設(shè)計和運行中,煙氣露點是一個能清楚表達腐蝕能否發(fā)生的指標(biāo),在一定程度上也能表征腐蝕的程度。對于燃用高硫煤的鍋爐,煙氣露點成為重要的影響技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的因素之一,還是影響除塵器工作效率的因素之一。循環(huán)流化床煙氣脫硫的關(guān)鍵技術(shù)之一是嚴(yán)格控制流化床入口的煙氣溫度,該溫度越接近露點,脫硫效率越好,但是,此溫度又必須維持在露點以上,否則會引起結(jié)露,導(dǎo)致設(shè)備堵塞和腐蝕,無法正常工作
目前使用最為普
2、遍的計算煙氣露點的經(jīng)驗公式為:
????????????tsld=[?B?(SarZS)?1/3/4396afhAarAS]+?tld??[oC]??????????????(1)
式中,tsld--煙氣的酸露點,oC;tld?--煙氣的水蒸汽露點,oC;B--與過量空氣系數(shù)有關(guān)的常數(shù),當(dāng)at=1.4~15時,B=208;at=1.2時,B=195;SarZS,AarAS--收到基折算(每1000kJ的折算值)硫分及灰分,%;afh--飛灰占總灰分的數(shù)額。
SO3對露點的影響很大,只要有極少量的硫酸蒸汽存在,露點就會提高到373K以上。而SO2對露點的影響則小得多,在相當(dāng)大的濃度范圍內(nèi),
3、露點的波動不超過1K。在接近露點溫度時,SO3在煙氣中幾乎完全溶解于水蒸汽,硫酸蒸汽的分壓PH2SO4就等于SO3的分壓PSO3;而SO2的分壓PSO2雖遠(yuǎn)大于PH2SO4,但SO2在煙氣中極少溶解于水蒸汽而成為亞硫酸蒸汽,即亞硫酸蒸汽的分壓PH2SO3接近于0,因而不能提高煙氣的露點溫度。從SO2在空氣中和水的離解平衡常數(shù)K298和KT來分析。
其平衡式在K298下時為:SO2?+ H2Oà?H2SO3????????(2)
平衡常數(shù)為K298=1.3×10-2?[mol]?????????DH298=16.3[kJ/mol]
而?HSO3-à?H?+?+ SO32-? ? ? ? ?
4、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??(3)
K298=6.4×10-8?[mol]?DH298=11.9[kJ/mol]
在其它溫度下時,平衡常數(shù)為???? KT?=K298·exp(DH298/T-298)
即KT仍為很小值,亦即SO2在水中的溶解度極低,因此不會明顯地影響煙氣露點溫度。如果試圖控制煙氣露點,應(yīng)該控制SO3的生成上,亦即SO2向SO3的轉(zhuǎn)化上,來控制SO2的轉(zhuǎn)化率。煙氣生成的SO3量不僅與燃煤硫分有關(guān),而且與火焰溫度,燃燒空氣量,飛灰性質(zhì)與數(shù)量,以及鍋爐受熱面的催花作用等有關(guān)??梢圆扇∫韵麓胧﹣砜刂芐O3的生成:(1)燃料脫硫,使燃料中含硫
5、量降到一個非常低的水平。(2)改善燃燒方法以減少煙氣中SO3的含量。(3)加入添加劑與煙氣中的SO3發(fā)生反應(yīng)。
煙氣露點與煙氣中SO3的含量密切相關(guān),而SO3的形成是與燃燒設(shè)備和燃燒條件緊密相連的。所以,煙氣露點與燃料含硫量之間并不存在數(shù)量上的對應(yīng)關(guān)系,因此(1)式中籠統(tǒng)地以折算含硫量來考慮硫分對煙氣露點的影響,從機理上來說是不夠的,在實際應(yīng)用中并不能很好的與各種燃燒設(shè)備,燃燒方式和燃燒條件相符合。
根據(jù)在不同硫酸蒸汽分壓下的露點值(表-1),擬合出硫酸露點與水蒸汽露點之差和硫酸蒸汽分壓的關(guān)系如下:
????????????tsld-?tld?=0.1855+0.5651?PH2O-0.
6、0009382?PH2SO4?[oC]??????????? (4)
硫酸蒸汽分壓與SO3分壓有如下關(guān)系:
???????????PH2SO4= X?PH2O?????????????[Pa]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (5)
式中,X –SO3轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩嵴羝姆蓊~。X和溫度有關(guān),X的定義為:
?????????X=?PH2SO4/?PSO3100%? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (6)
假設(shè)燃料中的硫分全部轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>
7、SO2,其中有一部分再轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3,則最終煙氣中SO2與SO3分壓之和為
???????PSO2+?PSO3=Sar/100·(22.4/32·1/ Vy)??????(Pa)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (7)
式中,Sar--燃料的收到基硫分,Vy--單位質(zhì)量燃料生成的煙氣量[Nm3/kg(fuel)]。定義SO3的生成率為:
????????R=?PSO3/(PSO2+?PSO3)·100%? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(8)
以上各式中PSO3均為未生成硫酸蒸汽前的SO3分壓。
表-1?不同硫酸蒸汽分壓下的
8、露點
硫酸蒸汽分壓PH2SO4[Pa]
水蒸汽分壓PH2O[Pa]
5000
8300
245000
0
33
43
64
10
40
48
70
50
63
68
87
100
86
91
105
200
116
121
130
表-2? SO3的生成率
燃料
含硫量?%
設(shè)備的溫度工況
煙氣中過量空氣%
SO3生成率R?(SO3/ SO2容積比)
省煤器
空氣預(yù)熱器
煙溫
水溫
煙溫
空氣溫度
入口oC
出口oC
入口oC
出口oC
入口oC
出口oC
出口oC
煤
4.45
305
188
9、149
199
188
143
104
68
0.0294
煤
3.18
307
172
93
177
172
116
79
57
0.02
煤
2.10
343
216
116
166
216
112
148
49
0.0123
煤粉
4.67
568
177
96
218
177
110
138
36
0.00755
?
煙氣中飛灰對煙氣露點的影響有兩個方面。飛灰中Fe2O3,V2O5等成分對SO2向SO3的轉(zhuǎn)化有催化作用,而未燃碳顆粒,鈣鎂等氧化物以及Fe3O4等則能吸收或中和煙氣中的。飛灰的數(shù)量,成分和形態(tài)與燃料及燃燒方法有關(guān),飛灰的吸收及中和作用大于催化作用。即煙氣中飛灰的存在使煙氣中SO3的分壓有所下降,從而使煙氣露點有所提高。修正(4)式,得:tsld-tld=[0.1855+0.5651PH2SO4-0.0009382(PH2SO4)2]/Kafh·AarAS[oC]? ?(9)
式中,K為和飛灰有關(guān)的常數(shù)。將上式稍作變形即得計算煙氣露點的最終公式:
tsld[0.1855+0.5651PH2SO4-0.0009382(PH2SO4)2]/Kafh·AarAS+tld[oC]? ? ?(10)