燃煤电厂烟气酸露点的计算、测试方法探讨

沈志昂，刘含笑，郦建国，姚宇平，何毓忠，朱少平，何海涛，赵海宝，余顺利

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

燃煤电厂烟气酸露点的计算、测试方法探讨

沈志昂，刘含笑，郦建国，姚宇平，何毓忠，朱少平，何海涛，赵海宝，余顺利

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阐述了酸露点的定义，分析了酸露点的主要影响因素，介绍了燃煤电厂烟气酸露点的计算、测试方法，旨在探讨一种科学合理的酸露点预测方法。

燃煤电厂；酸露点；低低温电除尘器；计算；测试

以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线是目前燃煤电厂实现“超低排放”的经济、有效的技术路线之一，是目前研究和推崇的热点技术。低低温电除尘技术要求电除尘器的进口烟气温度低于酸露点温度，因此，如何计算或测量烟气酸露点是该项技术的关键，而且酸露点的界定，对于防止电除尘器前换热器的低温腐蚀也具有重要意义。本文通过分析相关文献，探讨了酸露点的主要影响因素，以及酸露点的计算、测试方法等，为后续技术研究提供理论参考。

1 酸露点的定义

蒸汽开始凝结时的温度为露点。燃煤烟气中含有一定量的水蒸汽，燃煤烟气中水蒸汽凝结的温度称为水露点。水露点与水蒸汽在烟气中的分压有关。

含硫燃料在锅炉燃烧过程中生成二氧化硫，其中部分二氧化硫会进一步氧化成三氧化硫，随着烟气温度降低到某一临界温度时，三氧化硫与烟气中的水蒸汽会凝结生成硫酸雾，此临界温度即为酸露点。

2 影响酸露点的主要因素

对于单一组分的气体来说，露点仅与其压力有关，对于多组分的混合气体，如果不考虑组分间的相互影响，每种组分的露点分别与其在混合气体中的分压力有关[1]。因此，燃煤烟气酸露点的直接相关因素是三氧化硫和水蒸汽的分压力，而影响这两种气体分压的因素又有多种：如锅炉炉型、脱硝催化剂、燃料含硫量、燃料含灰量、过量空气系数等[2]。

锅炉炉型不同，燃烧方式不同，炉膛烟气温度不同，一般炉膛温度越高，三氧化硫的转化率越高，酸露点温度也就越高；燃料中的含硫量越高，燃烧后生成的二氧化硫量越大，二氧化硫转化成三氧化硫的量也就越大，酸露点也就越高；燃煤烟气中煤灰颗粒表面的碱性物质对烟气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，酸露点越低。

对于过量空气系数与酸露点的定性关系已被确定。一般来说，炉膛烟气中的氧气含量越大，氧化氛围越高，二氧化硫转化为三氧化硫的量也越大，露点温度升高；当过量空气系数减小时，可能引起烟气中一氧化碳浓度升高，抑制三氧化硫生成。但如果由于漏风

率过大引起烟气中过量空气系数升高，此时三氧化硫和水蒸汽分压降低，酸露点会降低。王金旺等[3]通过理论分析推导了过量空气系数和酸露点的数学解析方法和计算公式。

3 酸露点的计算方法

3.1 前苏联公式

前苏联锅炉机组热力计算标准方法（1973年）中推荐的烟气酸露点温度计算公式[5-6]：

式③中：a是根据烟气中水分而确定的定值，当水分体积为5%、10%、15%时，a分别取184、194、201。

（2）Halstead酸露点曲线图[8]

Halstead在前人大量实验的基础上，以常用燃料形式的水蒸汽体积含量以11%为基准，得出了酸露点的数据表（如图2所示）。规定当水蒸汽的体积含量低于9%时，表中的露点相应减去3℃，当水蒸汽的体积含量高于13%时，表中的露点相应再加上3℃。

图2 露点温度与烟气中水蒸汽含量（体积分数）及液相中硫酸含量（体积分数）的关系

（3）美国CE空气预热器公司酸露点计算图[7]

美国CE空气预热器公司（APC）酸露点计算经验图3所示，之后R.H. Sirols对其进行的修正如图4所示。

图3 美国CE空气预热器公司酸露点计算图

图4 R.H. Sirols修正的酸露点计算图

3.3 其它经验或修正公式

汇总其他常用的酸露点经验公式（酸露点温度与烟气成分中SO3、H2O含量关系的经验公式）或修正公式（根据前苏联公式的修正公式）如下表所示[9-12]。表中P是气体分压力，atm；V是气体的体积分数，10-6；其余参数含义与前苏联公式3.4 不同计算公式的对比分析

其他经验或修正公示表

前苏联公式可按煤质资料进行直接计算，而图表法或其他计算公式需测定或设定一个SO3转换率，在理论上可以通过间接测定法使计算值更有依据，但从现有测试资料来看，在同等条件下所测得的SO3值及转换率可因测试仪器或测试方法等原因相差达一个数量级以上，很难确认取值的可信度，而且可供选用的经验公式或经验图表有几十种之多，实际操作上难以进行遴选。且已有研究表明，前苏联公式更接近实验测试结果[9]，因此，目前工程上仍普遍采用前苏联公式预测酸露点。

4 酸露点测试方法

酸露点测试方法可分为间接测量法和直接测量法[13、14]，间接测量法是指通过先测出烟气中三氧化硫或硫酸雾、水蒸汽的含量，然后通过上述的经验公式进行计算求解；直接测量法是指通过光学法、电气法、酸沉积法等直接测量酸露点值。其中电气法使用较为成功，主要是通过硫酸液膜改变电阻导电特性的原理来进行测试，而根据酸露点最终确定方法的不同，电气法又可细分为电阻法、电流法、冷却加热平衡法、自找电流增长率为零法、电流增长率为零法等[15，16]。

有研究认为，当采用电气法按照酸露点定义测出硫酸蒸气、水蒸汽冷凝与硫酸溶液蒸发间两相平衡时的温度作为酸露点，但受测试仪器灵敏度的影响，很难测出气液两相平衡时的“定义酸露点”，实际测量出的是“有一定酸沉积率时的温度”，即“测量酸露点”。

在上述电气法分类中，电阻法、电流法、冷却加热平衡法是通过一定的电流或电阻表示一定的酸沉积率，测得的是“测量酸露点”，而自找电流增长率为零法和电流增长率为零法是通过电流变化率来代表酸沉积率，当电流或电阻变化率等于零时，气液两相达到平衡，因此，这两种方法测得的是“定义酸露点”。测量“测量酸露点”的仪器有SFJ型烟气酸露点仪[17]等，可以测量“定义酸露点”的仪器有RYL-1型酸露点仪[18]、S-660型露点仪[19]、UQS-1型露点仪[20]、Lz型露点仪[20]等。

5 工程酸露点

低温腐蚀不仅与酸雾凝结（气、液两相）有关，还与粉尘（固相）有关，粉尘表面的碱性物质会中和掉部分酸性冷凝液，因此，利用酸露点来评价低温腐蚀，尤其是除尘器前换热器件的低温腐蚀时应综合考虑气、液、固三相的综合作用。

史月涛等[21]提出了一种新的酸露点概念来评价燃煤电厂换热器件的腐蚀—工程酸露点：当煤质一定时，试验段Nu（努赛尔数）随着外壁温的变化而变化，在工程酸露点温度区间内骤降，此时换热元件积灰和腐蚀情况加剧。工程酸露点通常比传统定义的酸露点至少低30℃。

6 结语

燃煤烟气酸露点的直接相关因素是三氧化硫和水蒸汽的分压力，目前工程上仍普遍采用前苏联公式计算酸露点，普遍采用电气法测试酸露点，评价换热器件的低温腐蚀应综合考虑燃煤烟气、液、固三相的综合作用，工程酸露点概念的提出具有重要意义。

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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

国家高技术研究发展计划（2013AA065002）；浙江省重大科技专项计划资助项目（2013C01054）。