余热锅炉的酸露点温度计算

余热锅炉的酸露点温度计算 姜森， 刘全， 辛曲珍 （哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 150046） 摘要：低温腐蚀对余热锅炉的安全运行危害极大， 为有效防止低温腐蚀发生， 以确定余热锅炉受热面的壁温和压 力， 必须正确计算酸露点温度， 分析了烟气中 SO3的生成机理， 提出了确定酸露点温度的查因法和公式法， 通过例题 计算加以说明。 关键词：余热锅炉；低温腐蚀；酸露点温度 中国分类号：TO171.6+25.4文献标识码：A 文章编号：1002 - 1663 （20002） 04 - 0298 - 03 Calculaiton of Acid Dew Point Temperature for Heat Recovery Boiler JIANG Sen， LIU Ouan， XIN Ou-zhen （Harbin Boiier Co.，Ltd，Harbin 150046，China） Abstract：Low temperature corrosion is extremeiy detrimentai to the safe and efficient operation of heat recovery boiier. In order to prevent the occurrence of iow temperature corrosion，the acid dew point temperature must be properiy caicuiated to estabiish the waii temperature of the heated surface and the operating pressure of the boiier. The generation of SO3in air is anaiysed，and the determination of acid dew point temperature by using charts and formuiair is suggested. A typicai exampie is given to iiiustrate the caicuiation. Key words：heat recovery boiier；iow temperature corrosion；acid dew point temperature 收稿日期：2001 - 07 - 16。 作者简介：姜森 （1961 - ） ， 男， 工程师， 一直从事锅炉设计开发工作。 很多工业炉窑排出的烟气中， 常含有一些腐 蚀性气体和腐蚀性物质， 如硫的氧化物， 钒的氧化 物， 硫酸盐络化物等。这些物质对余热锅炉会产 生强烈的腐蚀， 严重时在很短的时间内会使锅炉 遭到损坏。当进入余热锅炉的烟气中含有 SO2 时， 其中一部分会转化成 SO3， 并与烟气中的水蒸 汽结合生成 H2SO4蒸汽， 显著提高烟气的露点温 度， 在低温金属表面上凝结形成 H2SO4溶液， 与碱 性灰反应， 也与金属反应， 腐蚀金属。由于经常发 生在锅炉的低温受热面上， 故称低温腐蚀。低温 腐蚀的特点是均匀性腐蚀， 它使管壁厚度逐渐减 薄以至破裂， 对余热锅炉的安全运行危害性极大。 为了有效地防止低温腐蚀的发生， 以确定余热锅 炉受热面的壁温和锅炉的运行压力， 必须计算出 硫酸蒸汽的酸露点温度。 除 SO3外， Ci2和 SO2等也会产生低温腐蚀， 但它们都发生在烟气的水蒸汽的露点以下。因露 点温度很低 （一般在 30 60 C） ， 在余热锅炉中可 不予考虑。 1SO3的生成及转化率的确定 烟气中 SO3生成的机理极其复杂。一般认 为， 一部分是在工艺生产过程中产生的， 一部分是 在烟道和余热锅炉中产生的。 在工艺生产过程中， 主要是离子氧的作用而 生成 SO3， 离子氧主要是在燃烧反应中形成的。 CO + O2!CO2+ O H+ O2!OH+ O 这些离子氧很活泼， 容易将 SO2转化成 SO3。 另外， O2、 CO2及金属氧化物在炉膛高温辐射下， 其中一部分也会分解出离子氧而使 SO2转化成 SO3。 当压力一定时， SO2转化成 SO3的平衡曲线 892 voi.24， No.4Heiiongjiang Eiectric PowerAug.2002 如图 1 所示。从图 1 可以看出， 低温时对转化成 SO3有利。在 850 C以上的高温下， SO3几乎不产 生。在温度相同时， 压力升高会增加向 SO3方面 的转化。但实际上， 因离子氧、 SO3触媒及飞灰的 作用而变得更为复杂。 图 1 SO2 、 SO 3平衡状态 图 2在各种催化物质的作用下 SO 2、 转化成 SO3与温度的关系 在工艺生产过程中， 如处理物料中含有硫酸 盐时， 也会直接分解生成 SO3。如重有色金属硫 化矿火法冶炼时， 所生成的高温烟气中含 SO3一 般占 SO2的 2% 6%。在余热锅炉中， 在催化剂 的作用下， 烟气里的 SO2有一部分会转化成 SO3。 余热锅炉烟气中常见的催化剂有 Fe2O3 、 Al 2O3、 Vl2O5、 SiO2和烟尘等。从图 2 可以看出， 催化剂 作用一般只发生在 500 800 C。当余热锅炉积 灰时， 积灰的表面温度随积灰厚度的增加而上升， 从而有利于 SO2转化成 SO3。其中， Fe2O3和烟尘 对转化所起的影响最为显著。工业炉使用的原料 和燃料不同， 以及工艺过程不同， 烟气中 SO2转化 成 SO3的转化率也是不同的。对于化工过程来 说， 转化率一般为 3.2% 8.7%， 对于重有色冶金 来说， 转化率一般为 6% 10%， 为考虑余热锅炉 的安全， 在计算烟气的酸露点温度时， 推荐采用 10%的转化率。 2H2SO4蒸汽的酸露点温度的计算 烟气中不但有 SO3， 而且有水蒸汽， 它们相互 作用而生成 H2SO4蒸汽。如果管壁温度低于某一 数值， H2SO4蒸汽就会在管壁上凝结并产生腐蚀。 这一数值就称为 H2SO4蒸汽的酸露点温度。硫酸 蒸汽的酸露点温度主要取决于烟气中 SO3和水蒸 汽的含量， 一般可按下述方法确定。 a. 查图法 烟气中硫酸的质量浓度按下式计算： C = 98 VSO 3 / （80 VSO 3 + 18 VH 2O） （1） VSO 3 = K VSO 2 （2） 式中， VSO 3 为烟气中 SO3的容积分额， %； VH 2O 为烟气中 H2o 的容积分额， %； VSO 2 为烟气中 SO2的容积分额， %； K 为烟气中 SO2转化为 SO3的转化率， %； C 为烟气中 H2SO4的质量浓度， %。 烟气中水蒸汽和 SO3分压之和按下式计算： PH 2O+SO3 =（B - P） （V SO3+ VH2O） /100 （3） 式中， B 为锅炉安装处大气压力， Pa； P 为锅炉入口处烟气负压， Pa； PH 2O+SO3 为烟气中水蒸汽和三氧化硫分压之和， Pa。 根据 C 及 PH 2O+SO3 之值可从图 3 查出酸露点 温度。 b. 公式法 一般可按下述公式进行简便估算： Tld= 186 + 20lgVH 2O + 26lgVSO 3 （4） 式中， VH 2O ， V SO3意义同上； Tld为酸露点温度， C。 3例题 某焙烧炉排出烟气成分为： SO29.07%； CO2 （下转第 316 页） 992 第 24 卷第 4 期黑龙江电力2002 年 8 月 i.其他功能： 教练员台还提供了许多其他功 能， 如远方功能、 开关查控等， 以方便教学培训。 4仿真系统的特点 !.仿真规模大 本仿真机为哈尔滨第三发电有限公司 600 MW 机组的全范围仿真， 不仅具备就地仿真功能， 而且还具有机组启动、 停机、 模拟事故处理等项功 能。 !.# 软硬件系统逼真 该系统按照哈尔滨第三发电有限公司国产 600 MW 机组的原形， 与原 111 比例仿真， 不仅在 硬件上与现场保持一致， 而且在图形软件上也力 图与现场一样。 !.$功能齐全 该仿真机的设计， 充分体现了培训的实用性。 在教练员台上设置了各种功能， 其中的记录重演 功能、 变量趋势监视功能及故障插入功能方便了 教学与培训， 可以根据学员的实际水平， 因材施 教。 !.!设计独特 该仿真机的设计， 能使高级教练员根据需要 修改系统的内部参数或为电厂做破坏性实验。 5结束语 该全仿真系统功能齐全、 技术先进、 仿真逼真 度高、 运行稳定可靠， 使培训学员能在短时间内掌 握大型机组的运行规程， 并进行各种各样的事故 分析和处理。因此， 全仿真机的建成， 对防止现场 误操作， 提高事故处理能力， 保障生产安全， 减少 电厂损失， 有着非常重大的意义。 （编辑李世杰） （上接第 299 页） 烟气中 H2SO4质量浓度/ % 图 3在汽相中 H 2SO4浓度和露点之间的关系 0.45%； H2O 10%； O25.48%； N275%； 求酸露点温 度及锅炉的运行压力。已知锅炉入口处烟气负压 为 - 100 Pa。 解： 设 SO2转化成 SO3的转化率 K 为 10%， 则 VSO 3 = K X VSO 2 = 0.1 X 9.07 = 0.907 （ ） （1） 查图法 烟气中硫酸的质量浓度按公式 （1） 计算： C = 98 X VSO 3 / （80 X VSO 3 + 18 X VH 2O） = 98 X 0.907/ （80 X 0.907 + 18 X 10） = 35.2 （ ） 烟气中水蒸汽和 SO3分压之和按公式 （2） 计算： PH 2O+SO3 =（B - P） （V SO3+ VH2O） /100 =（101 325 + 100） / （0.907 + 10） /100 = 11 126（Pa） 根据 C = 35.2%及 PH 2O+ SO3 = 11 126 Pa 可从 图 3 查出酸露点温度为： Tld= 214 C （2） 公式法 按公式 （4） 有： Tld= 186 + 20igVH 2O + 26igVSO 3 = 186 + 20 X ig10 + 26 X