一種新的酸露點(diǎn)計(jì)算式及其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

李加護(hù)，王小濤，張 猛，王 太，謝英柏，閻維平

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一種新的酸露點(diǎn)計(jì)算式及其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

李加護(hù)，王小濤，張 猛，王 太，謝英柏，閻維平

（華北電力大學(xué)（保定）研究生院動(dòng)力工程系，河北 保定 071003）

煙氣酸露點(diǎn)是制約深度余熱回收技術(shù)的重要因素，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)該數(shù)值對(duì)避免低溫腐蝕、降低排煙熱損失及提高鍋爐效率有重要意義。在對(duì)幾種常用酸露點(diǎn)計(jì)算式分析比較的基礎(chǔ)上，采用最小二乘法對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合后得到擬合式，通過理論計(jì)算及近年來相關(guān)學(xué)者現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)公式進(jìn)行對(duì)照分析，并使用自行設(shè)計(jì)的酸露點(diǎn)測(cè)量裝置對(duì)本文提出的計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文提出的計(jì)算式計(jì)算數(shù)值分布范圍更加合理，當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)低于20 mL/m3時(shí)具有更高的計(jì)算精度。

酸露點(diǎn)；計(jì)算式；余熱利用；最小二乘法；低溫腐蝕；排煙溫度；鍋爐效率

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燃煤電站污染物排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高[1]，煤電企業(yè)運(yùn)行費(fèi)用明顯增加，利潤(rùn)大幅下降。因此，對(duì)于煤電企業(yè)而言，有效降低發(fā)電煤耗、提高燃煤鍋爐效率與電廠收益成為其關(guān)注的焦點(diǎn)。電站鍋爐作為燃煤電站機(jī)組的重要組成部分，其熱能損失巨大，其中排煙熱損失約占總損失的50%～70%，造成排煙熱損失的主要原因是較高的排煙溫度。相關(guān)學(xué)者指出鍋爐尾部煙氣溫度每降低10～20 ℃，鍋爐效率會(huì)提升0.6%～1.0%[2]。

回收鍋爐尾部煙氣余熱，降低鍋爐排煙溫度是較為有效的節(jié)能手段。鑒于此，眾多學(xué)者對(duì)鍋爐尾部煙氣余熱深度回收的可行性及具體方案進(jìn)行了廣泛研究[3]。王志軍等[4]提出了一種適用于回收鍋爐尾部煙氣余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，并對(duì)此進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。Liu S等[5]實(shí)驗(yàn)研究了一種采用半導(dǎo)體材料制成的熱電發(fā)生器實(shí)現(xiàn)鍋爐的余熱回收，為鍋爐尾部煙氣余熱回收的可實(shí)施性提供了理論支持。馬有福等[6]以某超超臨界600 MW機(jī)組為參照，對(duì)3種鍋爐尾部煙氣的余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。Wang C等[7]以超超臨界2×600 MW機(jī)組為例，對(duì)脫硫塔前加裝余熱回收裝置進(jìn)行了研究。朱建躍等[8]指出余熱回收雖能達(dá)到節(jié)能減排的目的，但同時(shí)也帶來了受熱面低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，其中煙氣酸露點(diǎn)是造成受熱面低溫腐蝕的最主要因素。

化石燃料在燃燒過程中，其含有的硫元素會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO2、SO3等硫氧化物。煙氣中SO3可溶于水蒸氣形成硫酸蒸氣，當(dāng)含有微量硫酸蒸氣的煙氣流經(jīng)低溫受熱面時(shí)，部分硫酸蒸氣會(huì)發(fā)生冷凝形成硫酸，沉積在受熱面上，這是引起低溫受熱面堵塞、腐蝕等危害的重要原因[9]。煙氣中硫酸蒸氣開始冷凝時(shí)的溫度稱為煙氣酸露點(diǎn)，準(zhǔn)確計(jì)算或測(cè)量煙氣酸露點(diǎn)，對(duì)避免低溫腐蝕有重要意義。眾學(xué)者對(duì)酸露點(diǎn)計(jì)算方法進(jìn)行了大量研究，并根據(jù)不同模型提出了多種酸露點(diǎn)計(jì)算式[10-13]。然而，近些年來，部分學(xué)者[14]通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，常見酸露點(diǎn)計(jì)算式的預(yù)測(cè)結(jié)果明顯高于其實(shí)際數(shù)值，這在一定程度上對(duì)余熱回收裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行失去了指導(dǎo)意義，因此提高酸露點(diǎn)預(yù)測(cè)精度十分必要。

本文在分析比較幾種常用酸露點(diǎn)計(jì)算式的基礎(chǔ)上，對(duì)文獻(xiàn)[15]中模擬煙氣的酸露點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出一個(gè)精度更高的酸露點(diǎn)計(jì)算式，在與理論計(jì)算和相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的同時(shí)，通過某電廠煙氣酸露點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)該擬合式進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 常見酸露點(diǎn)計(jì)算式與擬合式

國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)酸露點(diǎn)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了大量研究，并根據(jù)不同模型提出了多種酸露點(diǎn)計(jì)算式。計(jì)算式可大致分為兩類[13,16]：一類是依據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)擬合得出的計(jì)算式，如P.А.Леpoeян計(jì)算式；另一類是通過熱力學(xué)理論推導(dǎo)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的計(jì)算式[15]，如A.G.Okkes計(jì)算式。國(guó)內(nèi)外酸露點(diǎn)adp計(jì)算式多達(dá)幾十種，其中國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)引用頻率較高的計(jì)算式匯總見表1。

表1 常見酸露點(diǎn)計(jì)算式匯總

Tab.1 Summary of common acid dew point calculation formulas

注：1）為與煙氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)相關(guān)的常數(shù)。當(dāng)水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，=184；當(dāng)水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，=194；當(dāng)水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，=201。為與爐膛出口過量空氣系數(shù)有關(guān)的常數(shù)，一般工程計(jì)算取125。fh為飛灰份額，煤粉爐取0.8～0.9。 2）為煙氣中水蒸氣分壓，Pa；為煙氣中SO3分壓，Pa；為煙氣中水蒸氣分壓，0.1 MPa；為煙氣中SO3分壓，0.1 MPa。3）為煙氣中硫酸蒸氣體積分?jǐn)?shù)，mL/m3；為煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)，mL/m3；為煙氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)，%；為煙氣中水蒸氣分壓，MPa；為煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)，%。 4）zs為折算硫分，zs=4 187ar/net，其中ar為收到基硫分，net為收到基低位發(fā)熱量。zs為折算灰分，zs=4 187ar/net，其中ar為收到基灰分。

1.1 常見酸露點(diǎn)計(jì)算式分析與比較

本文以煙氣真空度為800 Pa，水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為90 mL/L的煙氣為基準(zhǔn)，計(jì)算煙氣中SO3不同體積分?jǐn)?shù)下的酸露點(diǎn)。當(dāng)使用P.А.Леpoeян計(jì)算式獲得酸露點(diǎn)數(shù)值分布狀況時(shí)，假定煙氣中約1%的SO2會(huì)被進(jìn)一步氧化為SO3，當(dāng)煙氣溫度低于200 ℃時(shí)，SO3完全轉(zhuǎn)化為硫酸蒸氣[15]。根據(jù)《實(shí)用鍋爐手冊(cè)》中提及的煤種數(shù)據(jù)，大部分燃煤折算灰分基本處于30～60 g/kJ，依此選取中間值作為計(jì)算參考數(shù)值。根據(jù)以上假設(shè)對(duì)表1中部分計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算匯總得到煙氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為90 mL/L時(shí)，酸露點(diǎn)隨SO3體積分?jǐn)?shù)變化曲線如圖1所示。

由圖1可以看出：各酸露點(diǎn)計(jì)算式理論數(shù)值隨煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)的增加而增大，計(jì)算數(shù)值基本處于Verhoff & Branchero和Haase & Borgmann的計(jì)算數(shù)值之間；但各計(jì)算式的數(shù)值分布狀況存在明顯差異。

1）P.А.Леpoeян計(jì)算式計(jì)算數(shù)值較其他計(jì)算式有著更加寬泛的數(shù)值分布范圍。《火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)程》指出，該方法已在國(guó)內(nèi)燃煤機(jī)組運(yùn)行中得到驗(yàn)證，即其計(jì)算數(shù)值分布狀況較表1中其他方法更加合理。然而分析計(jì)算式形式可知，該方法使用燃料收到基成分、煙氣水蒸氣露點(diǎn)和過量空氣系數(shù)作為變量，卻忽略了煙氣成分中SO3體積分?jǐn)?shù)的影響。當(dāng)機(jī)組加裝脫硝和低低溫除塵等設(shè)備后，煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)會(huì)發(fā)生明顯變化，此時(shí)該計(jì)算式計(jì)算精度會(huì)出現(xiàn)較大誤差，因此不適用于采用脫硝和低低溫除塵設(shè)備的機(jī)組。

2）Haase & Borgmann計(jì)算式計(jì)算數(shù)值整體偏低。當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)處于1～5 mL/m3時(shí)，該計(jì)算式與P.А.Леpoeян計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值較為接近，且兩者相對(duì)誤差不足1.5%。但當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)高于20 mL/m時(shí)，Haase&Borgmann計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值較其他計(jì)算值明顯偏低。唐志永[21]提及的國(guó)外燃煤煙氣酸露點(diǎn)測(cè)試統(tǒng)計(jì)資料顯示：當(dāng)煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)處于50～60 mL/m3時(shí)，煙氣酸露點(diǎn)大致處在120～175 ℃，顯然Haase & Borgmann計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值偏低。由以上分析可知，當(dāng)煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)，Haase & Borgmann計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值相對(duì)合理；當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)較高時(shí)Haase & Borgmann計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值明顯偏低，故該計(jì)算式更適合SO3體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)的工況。

3）除了Haase & Borgmann和P.А.Леpoeян計(jì)算式外，其余計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值分布比較集中且變化趨勢(shì)基本相同。當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)小于15 mL/m3時(shí)，酸露點(diǎn)隨SO3體積分?jǐn)?shù)的增加快速增大；當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)大于15 mL/m3時(shí)，酸露點(diǎn)的增長(zhǎng)速率出現(xiàn)明顯放緩。該類方法的計(jì)算數(shù)值分布相對(duì)集中，所有預(yù)測(cè)值基本都以Verhoff & Branchero計(jì)算式的結(jié)果為上限，以И.A.BapaHoB和Neubauer計(jì)算式的結(jié)果為下限。此外，該類方法計(jì)算數(shù)值相對(duì)偏高，當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)高于1 mL/m3時(shí)，酸露點(diǎn)值總是高于95 ℃，這與文獻(xiàn)[8,20]進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)明顯不符，而與宋杰[14]指出的目前常見酸露點(diǎn)計(jì)算式計(jì)算數(shù)值明顯偏高的理論不謀而合。通過與P.А.Леpoeян計(jì)算式對(duì)比可知，該類方法在SO3體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)的酸露點(diǎn)數(shù)值明顯偏高，而在SO3體積分?jǐn)?shù)高于30 mL/m3時(shí)的計(jì)算數(shù)值則較為接近。由此推斷，該類方法更加適用于SO3體積分?jǐn)?shù)較高的煙氣酸露點(diǎn)數(shù)值計(jì)算。

1.2 酸露點(diǎn)計(jì)算式的擬合

文獻(xiàn)[12,15]對(duì)含有不同SO3體積分?jǐn)?shù)的模擬煙氣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)所采用的模擬煙氣成分與實(shí)際煙氣成分較為吻合，且當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)處于0～20 mL/m3時(shí)，酸露點(diǎn)數(shù)值隨SO3體積分?jǐn)?shù)變化的趨勢(shì)與P.А.Леpoeян計(jì)算式較為接近。因此本文以該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用最小二乘法進(jìn)行擬合，得到擬合式如式(10)—式(12)所示。

圖2為根據(jù)上述擬合式繪制的三維曲面圖。為驗(yàn)證擬合結(jié)果的準(zhǔn)確性，將三次樣條插值擬合結(jié)果與最小二乘法擬合結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，繪制出擬合結(jié)果誤差分布狀況如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)處于3.5～20.0 mL/m3，水蒸氣體積分?jǐn)?shù)處于50～150 mL/L時(shí)，擬合式的計(jì)算結(jié)果與三次樣條計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差絕對(duì)值均不足5%，該范圍幾乎涵蓋實(shí)際煙氣中水蒸氣及SO3體積分?jǐn)?shù)分布狀況，顯然該擬合結(jié)果能夠滿足工程需求。

圖2 最小二乘法擬合結(jié)果

圖3 擬合結(jié)果誤差分布

為進(jìn)一步分析本文得到的擬合式數(shù)值分布狀況，選用表1中部分計(jì)算式與本文擬合式進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制得到圖4。由圖4可知：本文得到的擬合式數(shù)值分布狀況與P.А.Леpoeян計(jì)算式最為接近，結(jié)合上文分析可知擬合式的數(shù)值分布狀況較為合理；當(dāng)SO3體積分?jǐn)?shù)處于20~50 mL/m3時(shí)各計(jì)算數(shù)值基本處于Haase & Borgmann和Verhoff & Branchero計(jì)算式計(jì)算數(shù)值之間；當(dāng)煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)低于20 mL/m3時(shí)，計(jì)算數(shù)值比Haase & Borgmann計(jì)算式和P.А.Леpoeян計(jì)算式計(jì)算數(shù)值明顯偏低。為證明本文擬合式的合理性，采用近年來國(guó)內(nèi)學(xué)者的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)[8,14,17,20-23]進(jìn)行比較，上述測(cè)量數(shù)據(jù)中煙氣SO3體積分?jǐn)?shù)均處于2~36 mL/m3，水蒸氣體積分?jǐn)?shù)均處于42~120 mL/L。測(cè)量數(shù)據(jù)與不同計(jì)算方法相關(guān)性對(duì)比如圖5所示。

圖4 本文擬合式與常見酸露點(diǎn)計(jì)算式比較

圖5 測(cè)量數(shù)據(jù)與不同計(jì)算方法相關(guān)性對(duì)比

由圖5可知：表1中常見酸露點(diǎn)計(jì)算式預(yù)測(cè)數(shù)值與測(cè)量值大致可以本文擬合公式計(jì)算數(shù)值為分界線，測(cè)量數(shù)值明顯低于常見酸露點(diǎn)計(jì)算式的預(yù)測(cè)數(shù)值；就數(shù)值總體分布狀況而言，本文提出的酸露點(diǎn)擬合式與測(cè)量結(jié)果最為接近；15組測(cè)量數(shù)值中僅有1組高于本文擬合式結(jié)果，該數(shù)據(jù)點(diǎn)SO3體積分?jǐn)?shù)為8.96 mL/m3、水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為41.9 mL/L，與其余數(shù)據(jù)相比有偏高之嫌；本文采用的測(cè)量數(shù)據(jù)中SO3體積分?jǐn)?shù)高于20 mL/m3測(cè)量點(diǎn)僅1組，且該點(diǎn)數(shù)據(jù)更加接近Haase & Borgmann；由于并未找到更多測(cè)量數(shù)據(jù)，因此無法對(duì)SO3體積分?jǐn)?shù)超過20 mL/m3后的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

通過與理論計(jì)算分析以及近年來國(guó)內(nèi)學(xué)者測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比可知，本文提出的擬合式在數(shù)據(jù)分布范圍上較常見采用煙氣成分進(jìn)行酸露點(diǎn)計(jì)算的 公式更加合理，在煙氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)處于42~ 120 mL/L且SO3體積分?jǐn)?shù)低于20 mL/m3時(shí)，本文提出的擬合式具有更高的計(jì)算精度。

2 酸露點(diǎn)測(cè)量裝置與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本文得到的酸露點(diǎn)擬合式，采用自行設(shè)計(jì)的冷鏡式酸露點(diǎn)儀，對(duì)廣東某超臨界1 000 MW機(jī)組空氣預(yù)熱器出口和低壓省煤器入口的水平煙道內(nèi)的煙氣酸露點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。測(cè)點(diǎn)位于水平煙道頂端，距離煙道頂端垂直距離為55 cm，精密除塵器所處位置的煙氣溫度為125 ℃，濕度為95 mL/L。在測(cè)量過程中，測(cè)試機(jī)組功率基本維持在1 000 MW，且在單次測(cè)量時(shí)鍋爐內(nèi)燃煤不變。

2.1 酸露點(diǎn)測(cè)量裝置與實(shí)驗(yàn)方法

圖6為本文設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置原理圖。其原理是利用除去灰分的煙氣長(zhǎng)時(shí)間沖刷溫度恒定的冷鏡，通過顯微鏡觀察凝結(jié)狀況來確定酸露點(diǎn)范圍。

圖6 實(shí)驗(yàn)裝置原理

在測(cè)量過程中為避免實(shí)驗(yàn)開始前，因冷鏡溫度未達(dá)到設(shè)定溫度引起酸凝結(jié)造成誤差，將測(cè)量裝置安裝完畢之后，首先關(guān)閉煙氣進(jìn)口處閥門，同時(shí)打開空氣進(jìn)口閥門和真空泵，利用帶有加熱保溫裝置的管路將空氣加熱至一定溫度，并使用加熱的空氣沖刷冷鏡，使冷鏡表面溫度達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定數(shù)值。待完成上述操作后，關(guān)閉空氣進(jìn)口閥門，同時(shí)打開煙氣進(jìn)口閥門，使煙氣進(jìn)入冷腔，沖刷5 h之后，取出冷鏡利用顯微鏡觀察冷鏡表面狀況，隨后利用pH試紙測(cè)量冷鏡表面pH值，并通過不斷升高冷鏡的設(shè)定溫度，找到冷鏡表面恰好不出現(xiàn)凝結(jié)且pH試紙為中性時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，可認(rèn)定此數(shù)值為酸露點(diǎn)。經(jīng)過多次測(cè)量，推斷出酸露點(diǎn)溫度出現(xiàn)在70～75 ℃之間。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的煤樣進(jìn)行了元素分析，結(jié)果見表2。通過對(duì)煤種信息分析可知，本文測(cè)量煤種與許加慶[17]、李鈞[20]和宋杰[14]等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的煤種較為接近，且測(cè)量數(shù)值也基本吻合。不同計(jì)算方法與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比如圖7所示。由圖7可知：所有酸露點(diǎn)計(jì)算式的計(jì)算結(jié)果均高于實(shí)測(cè)值，這樣的計(jì)算數(shù)值可以保證設(shè)備的安全運(yùn)行；從數(shù)值精度來看，目前常見的酸露點(diǎn)計(jì)算式的預(yù)測(cè)值明顯偏離實(shí)測(cè)值，且誤差大致處于15～55 ℃，以該類預(yù)測(cè)值作為鍋爐排煙溫度上限會(huì)導(dǎo)致鍋爐效率下降約0.7%～3.0%；綜合對(duì)比各酸露點(diǎn)計(jì)算式結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本文提出的擬合式的結(jié)果雖高于實(shí)測(cè)值，但預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的誤差明顯小于其他計(jì)算式，由此推斷本文的擬合式計(jì)算結(jié)果更為精確。

表2 實(shí)驗(yàn)煤樣元素分析

Tab.2 The raw data table

圖7 不同計(jì)算方法與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

3 結(jié) 論

目前常見酸露點(diǎn)計(jì)算式中，P.А.Леpoeян計(jì)算式的計(jì)算數(shù)值較其他公式更加合理，但該式?jīng)]有考慮煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)對(duì)酸露點(diǎn)數(shù)值的影響，這將導(dǎo)致機(jī)組形式、燃燒工況及燃料種類發(fā)生較大變化后其預(yù)測(cè)數(shù)值失去價(jià)值。

采用煙氣成分為變量的酸露點(diǎn)計(jì)算式，計(jì)算數(shù)值存在一定的局限性，當(dāng)煙氣中SO3體積分?jǐn)?shù)發(fā)生變化后計(jì)算精度出現(xiàn)明顯的變化。

本文提出的擬合式計(jì)算數(shù)值分布狀況較其他采用煙氣成分為變量的計(jì)算式更加合理。通過與近年來國(guó)內(nèi)學(xué)者測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比可知，在煙氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)處于42～120 mL/L且SO3體積分?jǐn)?shù)低于20 mL/m3時(shí)，本文提出的擬合公式有更高的計(jì)算精度。

［1］ 程琳. 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及治理現(xiàn)狀[J]. 環(huán)境保護(hù)前沿, 2014(4): 72-76. CHENG Lin. Emission standards and controlling techniques for the pollutions of thermal power plant[J]. Advances in Environmental Protection, 2014(4): 72-76.

［2］ 李飛. 燃煤鍋爐煙氣含酸灰粒沉積特性與工程酸露點(diǎn)研究[D]. 濟(jì)南: 山東大學(xué), 2014: 1-2. LI Fei. Study on acid deposition characteristics and engineering acid dew point of flue gas from coal-fired boilers[D]. Ji’nan: Shandong University, 2014: 1-2.

［3］ 趙之軍, 馮偉忠, 張玲, 等. 電站鍋爐排煙余熱回收的理論分析與工程實(shí)踐[J]. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào), 2009, 29(11): 994-997. ZHAO Zhijun, FENG Weizhong, ZHANG Ling, et al. Theoretical analysis and engineering practice of waste heat recovery from power plant boilers[J]. Journal of Power Engineering, 2009, 29(11): 994-997.

［4］ 王志軍, 熊源泉. 兩級(jí)循環(huán)蒸發(fā)ORC系統(tǒng)深度回收燃煤鍋爐煙氣余熱的研究[J]. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào), 2017, 37(1): 66-72. WANG Zhijun, XIONG Yuanquan. Study on deep recovery of waste heat of flue gas from coal-fired boiler by two-stage circulating evaporation ORC system[J]. Journal of Power Engineering, 2017, 37(1): 66-72.

［5］ LIU S, BI D, ZHENG F, et al. Experiment on thermoelectric power generation system of boiler waste heat recovery based on semiconductor[J]. Agricultural Equipment & Vehicle Engineering, 2017, 55(5): 1-4.

［6］ 馬有福, 楊麗娟, 呂俊復(fù). 電站鍋爐尾部煙氣余熱利用系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較[J]. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào), 2017, 37(4): 321-328. MA Youfu, YANG Lijuan, Lü Junfu. Technical and economic comparison of flue gas waste heat recovery system in power plant boiler[J]. Journal of Power Engineering, 2017, 37(4): 321-328.

［7］ WANG C, HE B, SUN S, et al. Application of a low pressure economizer for waste heat recovery from the exhaust flue gas in a 600 MW power plant[J]. Energy, 2012, 48(1): 196-202.

［8］ 朱建躍, 張錫奇, 曹絳敏, 等. 基于酸露點(diǎn)檢測(cè)的煙氣余熱回收工程改造實(shí)踐[J]. 鍋爐技術(shù), 2017, 48(6): 55-59. ZHU Jianyue, ZHANG Xiqi, CAO Jiangmin, et al. Reconstruction practice of flue gas waste heat recovery project based on acid dew point detection[J]. Boiler Technology, 2017, 48(6): 55-59.

［9］ 陳輝, 黃啟龍, 戴維葆, 等. 660 MW超臨界煤粉鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰及解決措施分析[J]. 鍋爐技術(shù), 2017, 48(6): 63-66. CHEN Hui, HUANG Qilong, DAI Weibao, et al. Analysis of ash blocking and solution for 660 MW supercritical pulverized coal boiler air preheater[J]. Boiler Technology, 2017, 48(6): 63-66.

［10］ ZARENEZHAD B, AMINIAN A. Accurate prediction of the dew points of acidic combustion gases by using an artificial neural network model[J]. Energy Conversion & Management, 2011, 52(2): 911-916.

［11］ CIUKAJ S, PRONOBIS M. Dew point of the flue gas of boilers co-firing biomass with coal[J]. Chemical & Process Engineering, 2013, 34(1): 101-108.

［12］ XIANG B, TANG B, WU Y, et al. Predicting acid dew point with a semi-empirical model[J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 106: 992-1001.

［13］ WEI W, SUN F, SHI Y, et al. Theoretical prediction of acid dew point and safe operating temperature of heat exchangers for coal-fired power plants[J]. Applied Thermal Engineering, 2017, 123: 782-790.

［14］ 宋杰. 電站鍋爐低溫省煤器換熱特性數(shù)值模擬及低溫腐蝕研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2016: 15-23. SONG Jie. Numerical simulation of heat transfer charac- teristics and low temperature corrosion of low tempera- ture economizer in power station boilers[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2016: 15-23.

［15］ XIANG B, ZHANG M, YANG H, et al. Prediction of acid dew point in flue gas of boilers burning fossil fuels[J]. Energy & Fuels, 2016, 30(4): 3365-3373.

［16］ 李加護(hù), 任忠強(qiáng), 方立軍, 等. 煙氣酸露點(diǎn)估算方法[J].熱力發(fā)電, 2018, 47(3): 56-61. LI Jiahu, REN Zhongqiang, FANG Lijun, et al. Flue gas acid dew point estimation method[J]. Thermal Power Generation, 2018, 47(3): 56-61.

［17］ 許加慶. 電站鍋爐煙氣余熱利用與低溫腐蝕防治研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2015: 34-39.XU Jiaqing. Study on waste heat utilization and low temperature corrosion prevention of power station boilers[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2015: 34-39.

［18］ LI X, WU Z, ZHANG L, et al. An updated acid dew point temperature estimation method for air-firing and oxy-fuel combustion processes[J]. Fuel Processing Technology, 2016, 154: 204-209.

［19］ 張建中. 煙氣酸露點(diǎn)計(jì)算方法研究中一些誤區(qū)和疑點(diǎn)的辨析和討論[J]. 鍋爐技術(shù), 2013, 44(2): 10-16. ZHANG Jianzhong. Discrimination and discussion of some misunderstandings and doubtful points in the study of calculation methods of flue gas acid dew point[J]. Boiler Technology, 2013, 44(2): 10-16.

［20］ 李鈞, 閻維平, 高寶桐, 等. 電站鍋爐煙氣酸露點(diǎn)溫度的計(jì)算[J]. 鍋爐技術(shù), 2009, 40(5): 14-17. LI Jun, YAN Weiping, GAO Baotong, et al. Calculation of acid dew point temperature of power plant boiler[J]. Boiler Technology, 2009, 40(5): 14-17.

［21］ 唐志永. 濕法脫硫后燃煤電站尾部裝置腐蝕研究[D]. 南京: 東南大學(xué), 2006: 35-44. TANG Zhiyong. Study on corrosion of tailing device of coal-fired power station after wet desulfurization[D]. Nanjing: Southeast University, 2006: 35-44.

［22］ WILHELM G. Kurzes handbuch der brennstoff: und feuerungstechnik[M]. Springer-Verlag, 1962: 35.

［23］ 向柏祥, 邢文崇, 李健峰, 等. 煙氣酸露點(diǎn)的測(cè)量與計(jì)算關(guān)聯(lián)式的修正[J]. 鍋爐技術(shù), 2014, 45(1): 1-4.XIANG Baixiang, XING Wenchong, LI Jianfeng, et al. Correlation between measurement and calculation of flue gas acid dew point[J]. Boiler Technology, 2014, 45(1): 1-4.

A noval acid dew point calculation formula and its field experiment verification

LI Jiahu, WANG Xiaotao, ZHANG Meng, WANG Tai, XIE Yingbai, YAN Weiping

(School of Energy and Power Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China)

The acid dew point of flue gas is an important factor that restricts deep waste heat recovery technology. Accurate prediction of this value is of great significance for avoiding low temperature corrosion, reducing heat loss of flue gas and improving boiler efficiency. Based on the analysis and comparison of common calculation formulas of acid dew point, the least square method is used to fit the relevant experimental data to obtain the fitted formula, which is analyzed through theoretical calculation and field measurement data of relevant scholars in recent years. The calculation results of the formula proposed in this paper are verified by using self-designed measurement device of acid dew point. The result shows that the formula proposed in this paper not only has a more reasonable range of numerical prediction, but also has higher accuracy than others when the volume fraction of SO3is below 20 mL/m3.

acid dew point, calculation formula, waste heat utilization, least square method, low temperature corrosion, exhaust gas temperature, boiler efficiency

Shanxi Provincial Key Laboratory Open Fund (SKLCHECUCFB-201701)

TK222; O652

A

10.19666/j.rlfd.201808188

李加護(hù), 王小濤, 張猛, 等. 一種新的酸露點(diǎn)計(jì)算式及其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(4): 110-115. LI Jiahu, WANG Xiaotao, ZHANG Meng, et al. A noval acid dew point calculation formula and its field experiment verification[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(4): 110-115.

2018-08-24

山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(SKLCHECUCFB-201701)

李加護(hù)(1973—)，男，講師，主要研究方向?yàn)槟茉礉崈艏夹g(shù)與鍋爐低溫受熱面技術(shù)，lijiahu01@163.com。

（責(zé)任編輯 馬昕紅）