烟气中SO2含量为1800~4500mg/Nm³,HCl=200~300mg/Nm³,HF=20~30mg/Nm³。粉尘=5~350 mg/Nm³,脱硫后SO2<400 mg/Nm³。为50ºC。
在锅炉的设计和运行中,烟气是一个能清楚表达腐蚀能否发生的指标,在一定程度上也能表征腐蚀的程度。对于燃用高硫煤的锅炉,烟气成为重要的影响技术经济指标的因素之一,还是影响除尘器工作效率的因素之一。循环流化床烟气脱硫的关键技术之一是严格控制流化床入口的烟气温度,该温度越接近,脱硫效率越好,但是,此温度又必须维持在以上,否则会引起结露,导致设备堵塞和腐蚀,无法正常工作。
目前使用最为普遍的计算烟气的经验公式为:
tsld=[ B (SarZS) 1/3/4396afhAarAS]+ tld [ºC] (1)
式中,tsld–烟气的酸,ºC;tld –烟气的水蒸汽,ºC;B–与过量空气系数有关的常数,当at=1.4~15时,B=208;at=1.2时,B=195;SarZS,AarAS–收到基折算(每1000kJ的折算值)硫分及灰分,%;afh–飞灰占总灰分的数额。
SO3对的影响很大,只要有极少量的硫酸蒸汽存在,就会提高到373K以上。而SO2对的影响则小得多,在相当大的浓度范围内,的波动不超过1K。在接近温度时,SO3在烟气中几乎完全溶解于水蒸汽,硫酸蒸汽的分压PH2SO4就等于SO3的分压PSO3;而SO2的分压PSO2虽远大于PH2SO4,但SO2在烟气中极少溶解于水蒸汽而成为亚硫酸蒸汽,即亚硫酸蒸汽的分压PH2SO3接近于0,因而不能提高烟气的温度。从SO2在空气中和水的离解平衡常数K298和KT来分析。
其平衡式在K298下时为:SO2 + H2O H2SO3 (2)
平衡常数为K298=1.3×102 [mol] H298=16.3[kJ/mol]
而 HSO3 H + + SO3² (3)
K298=6.4×108 [mol] H298=11.9[kJ/mol]
在温度下时,平衡常数为 KT =K298•exp(H298/T298)
即KT仍为很小值,亦即SO2在水中的溶解度极低,因此不会明显地影响烟气温度。如果试图控制烟气,应该控制SO3的生成上,亦即SO2向SO3的转化上,来控制SO2的转化率。烟气生成的SO3量不仅与燃煤硫分有关,而且与火焰温度,燃烧空气量,飞灰性质与数量,以及锅炉受热面的催花作用等有关。可以采取以下措施来控制SO3的生成:(1)燃料脱硫,使燃料中含硫量降到一个非常低的水平。(2)改善燃烧方法以减少烟气中SO3的含量。(3)加入添加剂与烟气中的SO3发生反应。
烟气与烟气中SO3的含量密切相关,而SO3的形成是与燃烧设备和燃烧条件紧密相连的。所以,烟气与燃料含硫量之间并不存在数量上的对应关系,因此(1)式中笼统地以折算含硫量来考虑硫分对烟气的影响,从机理上来说是不够的,在 实际应用中并不能很好的与各种燃烧设备,燃烧方式和燃烧条件相符合。
根据在不同硫酸蒸汽分压下的值(表-1),拟合出硫酸与水蒸汽之差和硫酸蒸汽分压的关系如下:
tsld tld =0.18550.5651 PH2O0.0009382 PH2SO4 [ºC] (4)
硫酸蒸汽分压与SO3分压有如下关系:
PH2SO4= X PH2O [Pa] (5)
式中,X –SO3转变为硫酸蒸汽的份额。X和温度有关,X的定义为:
X= PH2SO4/ PSO3100% (6)
假设燃料中的硫分全部转变为SO2,其中有一部分再转变为SO3,则最终烟气中SO2与SO3分压之和为
PSO2+ PSO3=Sar/100•(22.4/32•1/ Vy) (Pa) (7)
式中,Sar–燃料的收到基硫分,Vy–单位质量燃料生成的烟气量[Nm³/kg(fuel)]。定义SO3的生成率为:
R= PSO3/(PSO2+ PSO3)•100% (8)
以上各式中PSO3均为未生成硫酸蒸汽前的SO3分压。
表-1 不同硫酸蒸汽分压下的
硫酸蒸汽分压PH2SO4[Pa] |
水蒸汽分压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
|