烟气酸露点计算及控制低温腐蚀的设计优化

王骞 董景川

摘 要：准确计算烟气酸露点对电站锅炉控制低温腐蚀具有重要意义。工程设计推荐采用Okkes计算公式进行烟气酸露点计算，并对锅炉设备进行必要设计优化，以控制低温腐蚀。

关键词：烟气酸露点；低温腐蚀；SO3

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.002

0 引言

锅炉燃料中含有的硫分在燃烧过程中会生成SO2及少量SO3。当烟气温度降低至酸露点以下时，SO3与烟气中水蒸气结合形成的H2SO4蒸汽会凝结于受热面等金属壁面上形成硫酸浓液，并对金属壁面产生低温酸性腐蚀。因此，在锅炉电站系统设计阶段应准确计算烟气酸露点，以指导烟气排烟温度等设计参数选择及低温受热面等材质选择。本文基于某2×335MW亚临界参数锅炉的工程设计实例，进行烟气酸露点计算，并对锅炉及辅机进行相应设计优化。

1 烟气酸露点的计算

工程实践中酸露点计算一般采用基于大量试验数据的经验公式。本文即基于某工程实际输入条件，采用不同经验公式分别进行烟气酸露点的计算。

1.1 烟气酸露点计算的输入条件

该工程燃用低挥发份烟煤（详见下表）；空预器出口过剩空气系数取1.28；环境大气压力考虑海拔修正后取90.7KPa；烟气中SO2转化为SO3的比例取1%。

1.2 烟气酸露点计算公式的选择

关于烟气酸露点的计算公式多达数十种，本文选取国内外引用频率较高的部分计算公式，即：分别采用中国标准DL/T 5240-2010推荐计算公式（等同于前苏联1973/9188版计算标准）[1]、Haase-Borgman公式[2]、Verhoff公式[1]、Okkes公式[1]、日本电研所公式[1]进行烟气酸露点计算。

1.3 烟气酸露点计算结果的比较

除采用国内电力标准DL/T 5240-2010计算的酸露点为106.7℃，其它公式的计算值均略高于130℃。

相关文献[2]认为：Haase-Borgman公式、Verhoff公式、Okkes公式、日本电研所公式处于同一水平；部分文献[3]认为Okkes公式基于Muller实验数据拟合准确度较高，而采用前苏联计算公式的误差较大；部分文献[4]也出现采用DL/T 5240-2010计算公式的计算酸露点明显低的计算结果；此外，基于美国CE空预器公司酸露点曲线[1]的酸露点查询值约在135℃左右。

因此可认为：本工程输入条件下烟气酸露点设计值取130.4℃相对准确，而采用DL/T 5240-2010标准计算公式误差相对较大。

2 烟气酸露点的变化范围

考虑到锅炉实际运行过程中，煤质变化、运行参数变化等引起烟气酸露点发生变化。本文基于原输入條件基础上进行变量修正，并采用Okkes计算公式进行酸露点计算，计算结果表明：影响烟气酸露点温度的主要因素是煤中可燃硫含量及SO2向SO3的转化分数。

考虑到该工程实际煤质含硫量变化范围为0.5%-3%且无烟气脱硝时SO3转化率变化范围为0.5%-1.5%，组合不同条件下计算的该工程烟气酸露点变化范围为110-136℃。

3 防止低温腐蚀的锅炉设计优化

3.1 优化锅炉排烟温度

锅炉排烟温度越低越有利于提高锅炉效率，但可能导致空预器及下游设备烟道的低温腐蚀加剧。考虑到该工程机组常年负荷率较高，设计排烟温度和烟气酸露点之间裕量可适当减小，优化后的BMCR工况下设计排烟温度取137℃。

3.2 优化空预器选型设计

该工程空预器传热元件采用“热端考登钢+冷端搪瓷”的防腐设计方案，以有效控制传热元件的低温腐蚀和酸露点凝结引起的积灰堵塞。该工程在送风机出口设烟气再循环或暖风器系统以提高低负荷、低气温条件下空预器进风温度。

4 结论

本文采用不同计算公式，基于某工程实际设计参数，进行了烟气酸露点计算。计算结果表明：采用Okkes等计算公式的计算值一致性较好，而采用DL/T 5240-2010标准中推荐公式的计算值偏低，工程设计建议优先采用Okkes计算公式进行烟气酸露点计算。工程实际范围内不同变量条件下的酸露点计算证实煤中可燃硫含量是影响烟气酸露点的主要因素，本文同时给出某工程实际运行过程中烟气酸露点变化范围。最后，本文基于上述计算成果，提供了锅炉设计的优化建议。

参考文献：

[1]DL/T 5240-2010火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程[S].

[2]张建中.烟气酸露点计算方法研究中的一些误区和疑点的辨析和讨论[J].锅炉技术，2013，44（02）：10-16.

[3]李鹏飞，佟会玲.烟气酸露点计算方法比较和分析[J].锅炉技术，2009，40（06）：5-8.

[4]贾明生，凌长明.烟气酸露点温度的影响因素及其计算方法[J].研究与开发，2003（06）：31-35.