含硫烟气余热回收现状研究

解妙雅 林安琪 赵艳敏 刘舒寒 孙艳 周屹轩 王俊璞

摘 要：含硫烟气存在于各行各业，余热回收可实现节能降耗，其核心是换热器。通过现状调研发现，目前含硫烟气余热回收还存在较大的回收空间，原因是为了避免露点腐蚀，采用耐腐蚀材质或提高排放温度的方法，但最终造成成本高或余热回收不充分。所以找出影响含硫烟气露点的因素[1]，确定露点与影响因素之间的关系，将含硫烟气的排放温度与烟气露点的差值尽可能小，从而确定余热回收最大化的方案。

关键词：含硫烟气;余热回收; 露点腐蚀

一、前言

2021年全国两会，碳达峰和碳中和被首次写入政府工作报告：我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和[2]，实现的途径主要是通过节能减排、植树造林等形式。经调研，热电厂、化工厂、金属冶炼厂等各行各业存在含硫烟气的生产厂家，均存在余热回收不彻底的问题。含硫烟气余热回收的核心是换热器，我国是换热器生产大国，应用于各行各业，2020年主营业务收入1868亿元，在“中国制造2025”的規划背景下，我国的换热器市场规模越来越大，年均增长速度可达15%左右[3]。

二、含硫烟气余热现状

为了了解含硫烟气余热回收现状，选取有代表性的生产单位进行采访调研，调研结果详见表1。

从表1可见，50%余热回收存在含硫烟气，占据调研企业的半壁江山。调研企业采用燃煤锅炉或存在焦炉气的行业中，热电厂的排放温度最低，可以低到80℃，付出的代价是采用昂贵的陶瓷材质;钢铁有限公司的排烟温度较低，为140-150℃;化肥厂、防腐剂厂排烟温度为140-160℃，远远高于含硫烟气的露点。其余被调研企业的废气焚烧环保设施除了装置内部的陶瓷蓄热外，基本上无余热回收装置，热量浪费很大，与目前的双碳环境很不协调。

通过调研可知，为了解决含硫烟气露点腐蚀问题，有些换热器采用高成本的耐腐蚀材质，有些为了降低投入简单地采用提高排放温度的方式。总之成本高、露点未充分有效控制、余热未充分回收利用是含硫烟气余热回收目前存在的主要问题。

三、含硫烟气余热回收解决方案

前述热电厂采用陶瓷材质的目的是为了避免金属材质易发生露点腐蚀的问题，但是陶瓷材质价格高、导热性不及金属材质，如何采用价廉导热性好的金属材质、同时不发生露点腐蚀、同时又能使余热得到最大的回收利用，这是目前急待解决的问题。

为解决这一问题，含硫烟气露点的控制是前提。首先，要获取含硫烟气系统的露点值，目前缺少能直接测量的仪器，为解决这一问题，必须确定影响含硫烟气露点的影响因素，借鉴吴雪峰[4]、马金磊[5]等前人已有的研究成果，引入含硫烟气露点的函数关系，函数关系如下：

T露=f（pH2O，pSO3）.......................式①

式①表明，含硫烟气中水汽的分压pH2O与三氧化硫的分压值pSO3会对露点产生影响，而水汽的分压与三氧化硫的分压值可以通过现有的在线仪器检测获取，通过式①计算就可以得到在不同分压下的含硫烟气露点。

第二，除了含硫烟气露点值以外，还必须知道含硫烟气的温度，含硫烟气的温度可以通过目前现成的热电偶进行在线检测。将检测得到温度控制在T露以上，并且尽可能减少含硫烟气实际温度与T露的差值，实现避免露点腐蚀下的余热最大回收。

第三，在确定以上基础条件后，构建含硫烟气实际温度与T露的控制方案，设计智能控制器，随时捕捉含硫烟气的露点与实时温度，通过含硫烟气余热回收换热器冷热介质的流量、压力、温度的调节，实现即不发生露点腐蚀、又能实现余热最大利用、投入运行费用最低的最佳状态。

结束语

通过对余热回收现状的调研、对前人已有研究成果的消化吸收，本研究提出采用实时检测含硫烟气每种成分的分压，通过分压计算含硫烟气的实时露点，从而控制含硫烟气的实际温度微高于含硫烟气的露点，实现即防止露点腐蚀、又实现热量最大回收、还控制投入成本。

参考文献

[1]烟气酸露点温度计算方法研究现状及进展[J]. 张建中，徐耀兵，潘军，李甲鹏. 热力发电. 2019（11）

[2]全媒发力 内容创新 技术赋能——从2021年全国两会报道看党报媒体融合新趋向[J]. 别志雷，蔡计锁，王小波. 采写编. 2021（05）

[3]冯玉静，翟亮亮.产业政策、创新与制造企业服务化——基于“中国制造2025”准自然实验的经验研究[J/OL].科技进步与对策：1-9[2022-01-23].

[4]吴雪峰，李安英，高继峰，麻宏强.含硫烟气酸露点实验及预测模型研究[J].石油与天然气化工，2021，50（06）：58-63.

[5]马金磊. 发电厂燃煤锅炉热力计算系统的研究[D].华北电力大学，2014.