烟气酸露点温度计算分析

摘要 -29-第1章绪论1.1课题背景及意义能源是现在国民经济发展的基础。随着经济的飞速发展以及能源的日益消耗，能源安全备受关注。虽然国家大力提倡新能源，但由于其局限性而导致目前仍旧采用化石能源，因此，电站锅炉烟气酸露点的问题备受关注。现在电厂大都采用燃煤锅炉，燃煤锅炉烟气中的二氧化硫或三氧化硫与水蒸气结合生成硫酸。在低温状态下，当低温受热面壁温低于烟气酸露点时，硫酸蒸汽会迅速凝结在低温受热面上，从而造成低温受热面发生低温腐蚀。低温腐蚀一般发生在低温空气预热器冷端。低温腐蚀容易引起受热面泄漏，从而导致燃烧所用的空气量以及送引风机负荷增大；而且容易造成低温受热面积灰，严重时会被迫停炉，还有可能大量的更换受热面，造成昂贵的维修费用，从而影响了机组的经济性。因此必须要解决低温腐蚀这个问题。目前最好的方式是提高排烟温度，从而减轻低温腐蚀，但排烟温度过高会导致锅炉热效率的降低。而在实际操作中，确保锅炉热效率的同时还需考虑低温腐蚀问题，尽可能控制排烟温度略高于烟气酸露点温度，因此对烟气酸露点的估算提出了更高的要求。锅炉是火电厂的三大主机之一，在正常运行中排烟损失为几种热损失中比重最大的热损失，除此之外还有化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失，因此烟气酸露点的计算准确性至关重要。并且现代电厂普遍安装了SCR催化装置，因此更要提高烟气酸露点计算的准确性，尽量减少计算结果与实验值之间的误差。烟气酸露点计算的准确性直接关系到电厂锅炉能否安全稳定地运行。低温腐蚀的直接影响因素是硫酸蒸汽，但与此同时，在计算过程中也要考虑到水路点这一参数。当硫酸蒸汽凝结之后，水蒸气也会快速地随之凝结到受热面上，而水蒸气开始凝结的温度是水露点。目前的研究表明硫酸蒸汽分压与水蒸气分压共同影响烟气酸露点温度。但烟气酸露点的计算公式都有其局限性，这种缺陷可能会直接影响到烟气酸露点计算结果的准确性，进而直接会导致电站锅炉无法安全平稳地运行，影响发电。以往的研究或实际计算应用中说明了目前烟气酸露点计算存在一些弊端，例如计算公式中未考虑到其他因素对于烟气酸露点的影响。甚至有的公式只是考虑到了一种因素，导致计算出的烟气酸露点温度误差较大。本课题通过研究烟气酸露点计算公式的准确性来找出烟气酸露点计算公式的适用条件，以此为依据，提出解决低温腐蚀的有效措施。烟气酸露点温度计算结果的准确性直接关系到电厂锅炉地安全运行。因此烟气酸露点的计算有其在锅炉运行中的实际意义。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状谢天等[1]提出了一种通过测量脱硫塔入口实际烟气的二氧化硫含量而反算出烟气酸露点的方法。这种方法应用了前苏联公式。这种方法是以烟气脱硫塔入口烟气中实际的二氧化硫含量为基础，而且还不用考虑飞灰自脱硫作用的影响，能更好的保证烟气酸露点计算结果的准确性。结果表明，通过对600MW机组对贫煤、烟煤、褐煤计算，计算结果比前苏联公式更符合实际运行结果。黄中等[2]对循环流化床锅炉排烟中的三氧化硫浓度测量及酸露点计算公式进行研究。通过对三氧化硫浓度的测量，并运用前苏联公式进行计算。通过三氧化硫测量试验结果表明，由于循环流化床锅炉飞灰孔隙远低于煤粉锅炉，使循环流化床锅炉三氧化硫含量远低于煤粉炉。因此，得出循环流化床锅炉可以选取较低的排烟温度，能够提高循环流化床锅炉运行的经济性。李加护等[3]通过10种煤燃烧后三氧化硫体积分数及对应的酸露点得出了实际运行中水蒸气运行时酸露点随三氧化硫体积分数的变化趋势。通过目前常采用的8种烟气酸露点估算方法对十种硫分含量不同的燃煤进行烟气酸露点计算，绘制出了酸露点随硫分含量、水蒸气体积分数的变化曲线。得出了以下结论：从煤种含硫量不同的角度来分析，日本电研所公式、A.G.Okkes等公式计算误差较小；从烟气中所含三氧化硫体积分数以及水蒸气体积分数分析，前苏联公式计算结果最低。向柏祥、邢文崇等[4]对国外烟气酸露点计算关联式式进行了修正，而且也提出了三氧化硫的测量方法。通过分析烟气酸露点的影响因素，通过用饱和亚硫酸氢钠溶液测量三氧化硫浓度，并针对锅炉实际运行情况进行试验，并提出了考虑三氧化硫浓度的烟气酸露点计算式。这为三氧化硫浓度的测量提供了一定的经验。同时也为之后的烟气酸露点预测模型的建立奠定了一定的基础。向柏祥、赵从振等人[5]通过对前期测量酸露点方法筛选工作的基础上，分别对不同烟气条件下酸露点的测量并结合其影响因素，建立了烟气酸露点的预测模型。实验结果表明：相比于抽气式测量的实验结果，插入式测量装置对于烟气中水蒸气分压的变化更为敏感。王金旺、张建中[6]针对烟气酸露点公式中的过量空气系数进行了修正。通过对过量空气系数与烟气酸露点关系的计算模式分析，得出了烟气酸露点与其影响因素之间的具体关系，并将现行公式计算烟气酸露点的变化规律与实际相反原因进行了对比分析。分析结果说明，现行计算烟气酸露点的公式存在明显的不足，甚至还会有误导作用。因此，二人提出的修正方法对烟气酸露点在过量空气系数这一因素的计算提供了很好的思路。沈志昂等[7]分析了烟气酸露点的影响因素，介绍了烟气酸露点的测量方法。通过对烟气酸露点主要影响因素的分析，并且介绍了烟气酸露点的计算方法，进而提出了工程酸露点的概念。得出了燃煤烟气酸露点的直接影响因素是硫酸蒸汽与水蒸气各自的分压，同时评价换热器件的低温腐蚀应综合考虑固、液、气三想的综合作用。王键、张锡国等[8]通过对锅炉排烟中酸蒸汽冷凝过程的可视性试验证明了现在烟气酸露点计算公式与实际情况之间误差较大。他们对锅炉排烟蒸汽的凝结过程进行了可视性试验，确定了过路的排烟温度。同时对烟气酸露点常用计算公式进行了比较。实验结果说明了烟气酸露点计算公式与锅炉实际运行情况有较大差距；烟气温度低于酸露点会形成冷凝液。宋景慧等[9]通过对酸露点的计算分析探讨了低压省煤器的适用性。通过典型的计算公式进行烟气酸露点的计算，分析了现场实测于计算结果产生误差的原因。得出了日本电研所经验公式计算的酸露点结果随负荷增加而降低。施勇等[10]通过对环保电厂的燃料焚烧进行了详细的分析计算。通过对生活垃圾焚烧的含硫量、锅炉形状、过量空气系数、水蒸气及其他的主要影响烟气酸露点大小的因素进行了分析，并推出三个烟气酸露点计算公式，验证其准确性。并且结论如下：生活垃圾焚烧的烟气中含有三氧化硫与大量的水蒸气，容易发生结露现象；通过穆勒曲线拟合式、荷兰的A.G.Okkes公式以及и.A.Bapahoba计算公式计算烟气酸露点，验证了三种公式的误差和准确性，虽然不同计算方法其结果有所差异，但这三种计算公式的计算结果与锅炉实际运行结果的误差较小，可以作为生活垃圾焚烧计算烟气酸露点的计算方法；而且由于生活垃圾焚烧的烟气脱硫工艺不同，需要充分的考虑不同位置烟气酸露点的情况。国内研究者在针对国外烟气酸露点计算公式的运用方面仍具有一定的局限性[11]。而到目前为止，国内学者在引用国外烟气酸露点计算公式计算烟气酸露点时，出现了一些问题。这些问题可能会直接导致烟气酸露点的计算结果产生严重的偏差，一旦不注意这些问题，运用这些公式计算，那么会导致锅炉无法正常运行。国内学者在引用前苏联公式时，出现了一些谬误。前苏联公式中的分母式子中的幂乘关系误写成了相乘关系。幂乘与相乘的计算结果天差地别，一旦按照相乘来算，的确符合烟气酸露点随着灰分含量的变化趋势，但与实际结果有很大的误差。这种误差可能会导致无法确定排烟温度，造成排烟热损失增大。而且这也会使烟气酸露点随着过量空气系数增大而降低，这是严重不符合实际的。在引用Haase&Borgmann公式时，出现了三氧化硫对数系数与水蒸气对数系数写反了。在运用此公式计算烟气酸露点的过程中，由于系数写反，这会导致计算结果出现严重偏差，使其计算值偏低。这会影响比选结果。在引用日本电研所公式时，对三氧化硫的量纲单位的使用产生了严重的误区，三氧化硫的量纲单位是%，而不是1。量纲单位为1，这会直接导致烟气酸露点结果会严重偏低，这种偏低结果与实际严重不符。而且国内不少文献在引用日本电研所公式时往公式中带入三氧化硫体积分数的绝对数值，这会严重影响其准确性。国内研究学者在关于现行烟气酸露点的计算公式的比较时，出现了很多结论上的失误，以运算失误的数据来比较烟气酸露点计算公式准确性是无法得出正确的结论。因此在确定排烟温度之前，必须要检验烟气酸露点的准确性，以确保经过计算之后不会出现较大偏差。陈世桐、黄卫剑[12]通过对前苏联公式、A.G.Okkes公式以及日本电研所经验公式的比较，对酸露点关键影响因素的研究，验证了三个烟气酸露点计算公式的准确性。通过对600MW亚临界机组的实际测量，进而验证了烟气酸露点计算公式的准确性。同时得出了前苏联计算式与A.G.Okkes公式计算结果相接近。王春波、秦洪飞[13]以600MW富氧燃煤锅炉的实际例子，对前苏联公式、A.G.Okkes公式以及и.A.Bapahoba公式在三种烟气再循环方式下进行了烟气酸露点计算分析。通过计算分析，前苏联公式整体计算偏低，误差较大。而另两个公式计算结果相接近。张建中[14]通过对国内文献引用国外计算公式的误区以及国外跟他说本身存在的疑点与误区的分析，发现了这些误区与疑点存在的原因。并对一些公式进行了一定的修正。通过对烟气酸露点计算图标的分析，发现美国CE空预器公司的烟气酸露点计算图不符合实际。指出的这些误区也为烟气酸露点计算公式的研究及验证其计算结果的准确性打下了一定的基础。徐文、肖彬[15]通过对富氧燃烧方式下烟气酸露点的研究，提出了以下结论。富氧燃烧方式下实际烟气量是下降的，节约了燃料。而且，烟气组分油显著地变化；随着助燃空气中氧浓度的增加，烟气酸露点也会比实际情况下高很多。因此，在排烟温度的选取上，根据助燃空气的氧浓度选取。武世福、苏铁熊、张培华等[16]通过对山西某循环流化床锅炉的烟气酸露点及空气预热器漏风绿的计算，得出了如下结论。为了保证电厂锅炉的实际运行，排烟温度一般在140℃左右，但会增加排烟热损失。因此，在对烟气酸露点计算过程中要保证烟气酸露点计算结果的准确性。王春波、秦洪飞[17]通过对富氧燃烧锅炉磨煤机的特性研究，得出了以下结论。二氧化硫体积分数对烟气酸露点的影响比水蒸气的影响大；而且再循环方式的不同会导致磨煤机的烟气酸露点的不同；磨煤机出口烟气酸露点随着锅炉负荷增加呈下降趋势，并且磨煤机出口烟气酸露点煤种硫分含量密切相关。刘福生、范艳霞[18]通过列举电厂锅炉尾部低温腐蚀的案例分析，得出了防止低温腐蚀的措施。通过对烟气酸露点的计算和分析，总结出了低温腐蚀的成因，并针对低温省煤器的安装位置提出解决低温腐蚀的方案。根据任忠强[19]对飞灰中碱性成分对于烟气酸露点的影响的研究，得出了烟气中氧化钙、氧化镁是影响烟气酸露点的重要碱性化合物。同时，也从煤种的角度上验证了и.A.Bapahoba公式与A.G.Okkes公式的误差相接近，前苏联公式计算结果偏低。王骞、董景川[20]对于烟气酸露点的计算，对锅炉设备提出了控制低温腐蚀的措施。陈莉莉[21]基于射流冲击换热技术烟气酸露点仪的研究，对烟气酸露点进行了计算，得出了由于计算公式大多是经验公式而导致计算结果有一定的偏差。许加庆[22]通过研究1000MW锅炉机组的烟气酸露点并对不同算法的对比分析，得出了现有的烟气酸露点计算公式只能对相似工况进行计算而无法对特定工况进行准确计算。袁伟峰等[23]通过分析影响烟气酸露点的主要因素，并且也提出了工程酸露点的概念。为预防低温腐蚀提供了一定的思路。贾明生、凌长明[24]对烟气酸露点影响因素进行了详细的分析，验证了烟气酸露点计算公式的准确性。李钧、阎维平[25]等通过对一电厂的锅炉运行情况，验证了烟气酸露点计算公式的准确性。得出了影响烟气酸露点的因素，为减少锅炉的低温腐蚀提供了经验。刘思阳[26]通过对于空气预热器的影响进行了研究，得出了燃油锅炉比燃煤锅炉更容易产生低温腐蚀。通过计算，当燃料的含硫量超过设计值时，烟气酸露点的计算结果会增加。张建中[27]对前苏联公式进行了详细的研究，得出了前苏联公式不适用于低硫煤种计算烟气酸露点的结论。这也为国内用前苏联公式计算烟气酸露点提供了经验。沈政[28]通过对烟气酸露点计算公式的研究，结合实际，算出的烟气酸露点可以应用于锅炉实际运用工况。陈金玉、温敬平[29]通过研究烟气酸露点的测量方法，指出了往常常用测量方法的不足之处。唐志永、金保升等[30]通过研究湿法脱硫状态下烟气酸露点，表明了A.G.Okkes公式适用于湿法脱硫状态的烟气酸露点的计算。现代锅炉普遍采用SCR脱硝与湿法脱硫，这为了现代锅炉烟气酸露点的计算提供了参考。秦洪飞[31]通过对干或湿烟气的循环方式计算烟气酸露点。对富氧状态下的燃煤锅炉来说，烟气酸露点比正常燃煤锅炉燃烧要高很多，而且烟气酸露点的计算结果也有一定偏差。郝卫、赵之军等[32]通过从锅炉低温腐蚀生成机理研究金属壁面与烟气酸露点之间的关系，烟煤含硫量小于1%时，通常情况下锅炉烟气酸露点不高于75℃。吴畅毅、刘永等[33]通过对电除尘器热端烟气酸露点的计算，提出了电除尘器烟气酸露点以及酸雾的控制方案。1.2.2国外研究现状以前苏联学者以及国内学者为代表，根据电厂锅炉实际运行情况及试验结果提出计算公式[34]。前苏联计算公式在计算方面存在一定的问题。由于其考虑了飞灰这一因素，导致前苏联计算公式在计算烟气酸露点时有的计算结果偏低。虽然其考虑了飞灰对烟气酸露点的影响，但却并未考虑到飞灰中的碱性成分对于二氧化硫甚至三氧化硫的具体影响。根据前苏联公式可知，配套的1/k=f(logR)（括号中的对数是以十为底）曲线来看，随着烟气中灰分与碱金属的增加，R值增加，导致1/k的值增加，结果却导致酸露点的增加，与现实完全不符。而且分母中10的幂次应为3，而不是a。一种则是以西方学者为代表，根据烟气酸露点与其影响因素之间的热力学关系建立了半理论模型。其中，第二种计算公式适用性不如第一种好，但它可以从理论上解释了烟气酸露点在热力学方面的关系。国外研究者在运用烟气酸露点计算公式计算时，存在一定的不足与疑点[14][34]。这些不足或疑点会导致计算结果的准确性。计算烟气酸露点的目的是为了确定锅炉的排烟温度。排烟温度过高或过低，会使锅炉无法安全平稳运行。因此，必须要找出每一个公式的局限性以及疑点，确定计算公式的准确性。美国CE空气预热器公司酸露点计算图有着明显的疑点，烟气酸露点温度随着水蒸气分压力的增加而降低，这明显不是正常的。因为烟气酸露点是水蒸汽与三氧化硫各自分压共同决定的。既然是由二者各自分压决定的，那么烟气酸露点温度不可能随着水蒸气分压的升高而降低。这很明显与实际情况严重不符。因此，美国CE空气预热器公司酸露点计算图有它的问题。国内外目前所用公式仍具有一定的局限性。包括前苏联公式、荷兰A.G.Okkes公式、Haase&Borgmann公式、日本电研所经验公式、Verhoff&Branchero公式、И.A.BapahoBa估算式等。烟气酸露点的这些计算公式，从结果上来看，并不十分接近。但在适当的范围内都具有其准确性。每一个公式都有其合理性以及逻辑性。荷兰的A.G.Okkes公式、Haase&Borgmann公式、日本电研所经验公式、Verhoff&Branchero公式、И.BapahoBa估算式等均为考虑飞灰这一因素对于烟气酸露点的影响。而且前苏联公式并未考虑到水蒸气这一因素，穆勒曲线以及Helstead曲线拟合式都为考虑到水蒸气体积分数这一影响因素。虽然Helstead曲线拟合式虽然考虑了硫酸蒸汽体积分数，但并未考虑水露点对与烟气酸露点的影响。因此，水露点一旦变化，会直接导致烟气酸露点随之变化。20世纪50年代，英国提出了导电式露点仪的测量方法，这也是现在直接测量法的前身，很多测量酸露点的方法都是根据导电式露点仪的原理来测量的。现在电厂测量烟气酸露点的方法普遍原理大多都是根据导电式露点仪的原理来测量烟气酸露点的。1.3本文主要的研究内容及方法1.3.1本课题主要研究内容(1)对比分析计算值与实验值之间误差，并分析产生误差的原因。(2)研究每一个公式各自应用条件和适用范围。(3)根据计算结果，提出防治低温腐蚀的方案，并且验证烟气酸露点计算公式的准确度以及各自的适用条件。(4)采用多种酸露点公式计算不同工况下烟煤、无烟煤、贫煤和褐煤的烟气酸露点温度，对计算结果进行对比分析，获得不同烟气酸露点计算公式的适用范围和准确度。(5)采用控制变量法，改变另一影响因素，控制住一个变量不变，来计算烟气酸露点，并且绘制出烟气酸露点随变量变化而变化的曲线图，分析并与电厂锅炉实际运行情况相比较，判断出烟气酸露点计算式准确度。了解烟气酸露点计算公式的适用条件及其局限性，并针对问题对症下药。可根据已知条件（酸、水蒸气浓度、煤种、过量空气系数等），代入不同烟气酸露点计算公式进行运算，并将计算结果进行对比分析，寻找不同公式的适用条件及局限性，提出关于烟气酸露点计算公式的修正方法。完成以上工作后，根据酸露点温度确定锅炉机组在此工况下的最低排烟温度，进一步提出预防低温腐蚀的措施。根据已知的硫酸蒸汽体积分数、水蒸气体积分数、煤种、过量空气系数等条件，带入常用的烟气酸露点温度计算公式计算出烟气酸露点。采用控制变量法，一个因素不变，而另一因素变化的方式计算烟气酸露点，并绘制其随变因的变化而变化的趋势曲线。并将曲线进行对比，比较出它们之间的不同点。计算并绘制完成后，分析烟气酸露点随着各自影响因素的变化而变化的程度。低温腐蚀的过程中，腐蚀速率并不是一成不变的。腐蚀速率随着冷凝液含量的增加不一定增加。这取决于受热面的壁温与烟气酸露点温度之间的大小关系。1.3.2本课题采用的研究方法根据文献，查找烟气酸露点计算公式，根据已知参数，采用控制变量法，用EXCEL计算烟气酸露点。根据烟气酸露点计算结果，建立烟气酸露点的数学模型。根据数学模型，分析出烟气酸露点随着不同参数的变化规律，与实际运行工况对比，验证酸露点计算公式的准确性第2章烟气酸露点计算公式的研究第2章烟气酸露点计算公式的研究2.1研究烟气酸露点温度的意义经过查阅相关文献，发现对烟气酸露点计算方法主要通过公式和查图两种方法。查图法主要是以美国CE空气预热器公司酸露点计算图为代表。在实际应用中，公式法计算烟气酸露点是最常用的。近些年来，国内研究学者通过不同方法试着建立烟气酸露点的预测模型。但是这些模型各有利弊。烟气酸露点的每个计算公式所考虑到的影响因素不同，就会导致模型的不同，所得的烟气酸露点的高低也就不同。通过对烟气酸露点的估算模型的比较分析，发现有些因素并没有被考虑到。本文将会从硫酸蒸汽体积分数、水蒸气体积分数、过量空气系数、煤种四个因素来确定烟气酸露点计算公示的使用条件以及验证烟气酸露点计算公式的准确性。2.2烟气酸露点计算式到目前为止，研究烟气酸露点的学者可以被大致分为两类，一类是以前苏联及国内学者为代表，根据电厂锅炉的实际运行情况总结出烟气酸露点的经验公式；另一种则是以西方学者为代表，通过研究烟气酸露点与其影响因素之间的热力学关系建立起了理论伙伴理论模型。第一种方法虽然适应性强，但是无法从理论上解释烟气酸露点与其影响因素之间的热力学关系。而第二种方法虽然适用性不如第一种，但是它可以从理论上阐述烟气酸露点与其影响因素之间的关系。因此，目前学者们通常都通过第二种方法来研究烟气酸露点与其影响因素之间的关系，进而再去用烟气酸露点计算公式计算。虽然这些公式在一定程度上都有其局限性，但是这些公式从某种角度上也是相当准确的。因此，对于烟气酸露点计算要经过对比分析，进而总结出烟气酸露点计算公式的使用条件。在下列计算公式中，VSO3为烟气中SO3的体积百万分率；tld为纯水蒸气露点，℃；Sar,red为燃料折算硫分，%；Aar,red为燃料折算灰分，%；Sar为燃料的收到基硫分，%；Aar为燃料的收到基灰分，%；Qnet，ar,p为燃料收到基低位发热量，kJ/kg；αh为飞灰份额；β为与炉膛出口的过量空气系数有关的系数，标准一般取125；VH2SO4为H2SO4体积百万分率；tld为纯水蒸气露点，℃；PH2SO4为烟气中H2SO4蒸汽分压力，atm；PSO3为烟气中SO3的分压力，atm；a为与烟气水分有关的常数，当水分体积为5%、10%、15%时，a分别取184、194、201；B、n为实验常数；ΦSO3为烟气中SO3的体积分数，%；ΦH20为烟气中水蒸气的体积分数，%；n为SO3的转化系数，一般取3，机组加SCR脱硝装置后可取4～5。下列是计算酸露点的公式：穆勒曲线：tsld=116.5515+16.06329lgVSO3 +1.05377(lgVSO3)2(2-1)前苏联公式：tsld=tld+(2-2)Halstead曲线拟合式：tsld=113.0219+15.0777lgVH2SO4+2.0975(lgVH2SO4)2(2-3)A.G.Okkes公式:tsld=203.25+10.83lgpSO3+27.61lgpH20+1.06(lgpSO3+8)2.19(2-4)日本电研所经验公式：tsld=20lgVSO3+a-80(2-5)Haase&Borgman公式:tsld=255+27.6lgpSO3+18.7lgpH2O(2-6)и.A.Bapahob公式:tsld=186+26lgφSO3+20lgφH2O(2-7)2.2.1烟气酸露点的已知条件烟气酸露点的已知条件如下：硫酸蒸汽体积分数6-15ppm；水蒸气体积分数为3-15%；过量空气系数；煤种(烟煤、贫煤、无烟煤、褐煤)。2.2.2硫酸蒸汽体积分数影响规律表2-1и.A.Bapahoba公式计算的烟气酸露点硫酸蒸汽体积百万分率ppm酸露点℃6126.0247087127.26204978128.34908129129.319621210130.197111130.998442612131.73628713132.420328114133.058170615133.6558936表2-3根据穆勒曲线拟合式额的烟气酸露点计算结果硫酸蒸汽体积百万分数ppm酸露点℃6129.68924737130.87914768131.91752129132.839314710133.6685611134.422540912135.113955813135.752686514136.346329315136.9009598表2-4根据日本电研所经验公式的烟气酸露点计算结果硫酸蒸汽体积百万分数ppm水蒸气体积分数%酸露点℃63119.56302573120.901960883122.061799793123.0848502103124113124.8278537123125.5836249133126.278867143126.9225607153127.5218252通过对四个公式的比较可知，Halstead曲线拟合式、穆勒曲线以及и.A.Bapahoba公式计算结果相接近。这四个公式最小值相比，и.A.Bapahoba公式相对较小，而穆勒曲线拟合式以及Halstead曲线拟合式的最小值都接近130，日本电研所经验公式最小值略小于120。四个公式的比较中，и.A.Bapahoba公式、日本电研所经验公式均小于130，而另外两个公式最大值在130-140这一范围内，而且数值相近。原因：因为四个公式的考虑到的因素不同。而研究烟气酸露点通常采用的是控制变量法。顾名思义控制变量要求其中一个变量变化，其他变量不变。而结论1这四个公式中，穆勒曲线拟合式与Halstead曲线拟合式只考虑了硫酸蒸汽体积百分含量，并未考虑水蒸气体积分数的变化，这在烟气酸露点计算应用方面有一定的局限性。二者也会直接导致在与其他公式进行比较时，有一些因素无法从这两个公式表现出来。以下4图是四个公式计算的烟气酸露点随着硫酸蒸汽体积分数的变化曲线(水蒸气体积分数为3%)。图2-1и.A.Bapahoba公式计算的酸露点随硫酸蒸汽体积分数变化曲线图2-2穆勒曲线拟合式烟气酸露点随硫酸蒸汽体积分数变化曲线图2-3Halstead曲线拟合式烟气酸露点随着硫酸蒸汽体积分数变化曲线图2-4日本电研所经验公式烟气酸露点随着硫酸蒸汽体积分数变化曲线2.2.3水蒸气体积分数影响规律表2-5根据и.A.Bapahoba公式计算的烟气酸露点硫酸蒸汽体积百万分数ppm水蒸气体积分数%酸露点℃63111.774357664114.273132365116.211332666117.794957567119.133893368120.293732269121.3167827610122.2319325611123.0597862612123.8155574613124.5107996614125.1544932615125.7537577表2-6根据日本电研所经验公式计算的烟气酸露点计算结果硫酸蒸汽体积百万分数ppm水蒸气体积分数%酸露点℃63119.5630250164119.5630250165119.5630250166121.5630250167123.5630250168125.5630250169127.56302501610129.56302501611130.96302501612132.36302501613133.76302501614135.16302501615136.56302501通过对两个表的粗略比较可知，日本电研所经验公式的图表的变化趋势是酸露点随着硫酸蒸汽体积百万分数增加先不变后增加。而另一个图表的变化趋势是酸露点随着硫酸蒸汽体积百万分数的增加而增加，但后期相对比较趋于平缓。由此可见，上述两个公式中，日本电研所经验公式的计算结果与另外三个公式相比稍有一些偏差，但还是在一定程度上有一定的准确性。原因：通过对日本电研所经验公式与И.A.BapahoBa估算式的比较，日本电研所经验公式中的a值在水蒸气体积分数由3%-5%时的数值是一样的，而И.A.BapahoBa估算式中，水蒸气体积分数是变化的，因此二者最后绘制出的曲线的变化趋势是不一样的。并且，之所以只有两个公式，是因为一方面条件不足，另一方面每一个公式所考虑到的因素不同，导致了计算结果的不同。下图为两个公式计算的烟气酸露点随着硫酸蒸汽体积分数的变化曲线。图2-5日本电研所经验公式随着水蒸气体积分数变化曲线图2-6и.A.Bapahoba公式烟气酸露点随着水蒸气体积分数变化曲线2.2.4煤种不同时，烟气酸露点随着煤种中元素含量的变化规律根据查阅文献可知煤种的含硫量。下表为煤种的含硫量。表2-7煤种含硫量及其收到基低位发热量煤种含硫量%收到基低位发热量kJ/kg丰广褐煤0.213410焦作无烟煤0.422880龙凤洗中煤0.516760金竹山无烟煤0.622210淮南烟煤0.724300开滦烟煤0.822825元宝山褐煤0.914580阜新烟煤1.018645徐州烟煤1.224720西山贫煤1.324730通过上表的煤种的含硫量及参数可作如下分析：由于收到基低位发热量不同，导致了煤种不同的情况下，即使煤的含硫量相同，计算出的烟气酸露点也会不同。这是因为计算折算硫分时，收到基低位发热量不同，会导致折算硫分不同，进而会导致烟气酸露点不同。而且根据公式可知，前苏联公式考虑到了灰分以及水露点对于烟气酸露点的影响，因此前苏联经验公式计算的结果相对于其他公式来说要偏低一些。但是它也在一定程度上反映了自身的准确性。李鹏飞修正式是对前苏联经验公式的修正表达式，通过实际应用可以验证它也在一定程度上表明了其计算结果的准确性。2.3本章小结通过上述烟气酸露点关于体积分数的计算，可以得出日本电研所经验公式虽然在一定程度上有着其自身的局限性，但是与实际运行数据相接近。и.A.Bapahoba公式、Halstead曲线拟合式、穆勒曲线拟合式这三个公式的计算结果相接近。由于Halstead曲线拟合式、穆勒曲线拟合式未考虑到水蒸气体积分数对烟气酸露点的影响，很难确定二者在计算水蒸气体积分数这一因素时的准确性。而前苏联公式由于计算式中折算硫分的不同，即使煤种相同，计算结果也会不同。根据文献来看，前苏联公式适用于高硫分与中硫分的烟气酸露点计算，不适用于低硫分煤种的计算。西安交通大学网络教育学院论文第3章烟气酸露点计算结果的分析第3章烟气酸露点计算结果的分析3.1烟气酸露点的影响因素硫酸蒸气分压及体积分数。烟气酸露点的主要影响因素之一，它是生成低温腐蚀的直接原因。进而影响到锅炉的热效率。水蒸气体积分数及分压。烟气酸露点的另一个主要影响因素，在硫酸蒸汽完全凝结之后，水蒸气会随之凝结在受热面上，也会影响到锅炉的热效率。过量空气系数。在其他因素不变的情况下，烟气酸露点会随着过量空气系数的增加而增加，因此不同工况的烟气酸露点是不同的。煤种。由于不同煤种的含硫量及水分等参数不同，这也就导致了不同煤种在锅炉实际运行过程中，烟气酸露点也就随之不同。3.2硫酸蒸汽体积分数变化的详细分析根据2.2.1中的折线图可知，在水蒸气体积分数不变的情况下，硫酸蒸汽体积分数增加，烟气酸露点也会随之增加。通过数值的比较可知，日本电研所经验公式与и.A.Bapahoba公式计算结果想接近，穆勒曲线拟合式与Helstead曲线拟合式计算结果相接近。四个公式的误差相对来讲较小。虽然日本电研所公式误差相对大一些，但与其他三个公式相比，偏差不算太大。通过四个公式的折线图对比可知，и.A.Bapahoba公式的最小值与日本电研所经验公式的最小值相接近，而且二者最小值与另两个公式的最小值有一定差距。最小值均在110-130之间。通过曲线的对比，四个公式的变化程度差不太多，但通过最大值得比较，发现其数值均在120-140之间。由此可以验证四个公式的准确性。由于穆勒曲线拟合式与Halstead曲线拟合式都未考虑水蒸气对于烟气酸露点的影响，所以一定程度上无法知道二者的烟气酸露点随水蒸气的变化规律。3.3水蒸气体积分数变化的详细分析根据2.2.2中的折线图可知，日本电研所公式与и.A.Bapahoba公式的计算结果有一点差距。通过对二者计算结果的比较，发现二者公式的最小值偏差相对较大，而最大值数值偏差也相对较大。通过对二者公式的曲线图对比可知，и.A.Bapahoba公式的曲线虽然符合烟气酸露点随水蒸气体积分数的变化规律，但其曲线的变化趋势是随着水蒸气体积分数的增加而呈趋于平缓的增加趋势。而日本电研所经验公式在水蒸气体积分数为3%-5%时，烟气酸露点计算值相同。当水蒸气体积分数由5%开始增加时，烟气酸露点随之增加。而且二者曲线的增加趋势相对接近。3.3.1水蒸气分压变化规律的分析。水蒸汽分压对于烟气酸露点的影响：不改变其他的影响因素，只改变水蒸气的分压，烟气酸露点的变化规律是随着水蒸气分压的增加而增加。由于在文献[16]中，作者针对其公式的分析验证，Haase&Borgmann公式中的lgpH2SO4与lgpH2O的系数写反。而根据3-1和3-2图的对比可知，Haase&Borgmann公式的计算结果有一定误差。Haase&Borgmann公式烟气酸露点随着水蒸气体积分数的变化趋势大致相同。Haase&Borgmann公式在lgpH2SO4与lgpH2O的系数变化前，与A.G.Okkes公式相比，烟气酸露点的计算结果有一定差距，而且Haase&Borgmann公式的计算结果偏低。而Haase&Borgmann公式在二者系数修改之后，两个公式之间的计算结果相接近。因此可以确定，Haase&Borgmann公式在lgpH2SO4的系数为18.7与lgpH2O的系数为27.6的情况下，烟气酸露点计算结果与A.G.Okkes公式计算结果相接近。另外，根据3-1和3-2图以及2.2.3中的折线图对比可知，这五个公式的计算结果相接近(Haase&Borgmann公式修改后的情况)。图3-2-1Haase&Borgmann公式修改前公式与A.G.Okkes公式烟气酸露点对比曲线图3-2硫酸蒸汽分压不变时，烟气酸露点随着水蒸气体积分数的变化曲线原因：水蒸气所占的分压越高，酸露点温度越大。实际上，在硫酸蒸汽分压与水蒸气分压的共同作用下对于烟气酸露点的影响是最大的。而且，在讨论水蒸气分数与分压的变化情况下，由于未考虑过量空气系数，会影响其计算结果的准确性。而且由于日本电研所经验公式的a值在3%-5%时是相通的，所以日本电研所经验公式在与其他公式进行比较时，它的曲线存在一定偏差。与文献的对比上，И.A.BapahoBa估算式、Haase&Borgmann公式以及A.G.Okkes公式计算结果与实际运行情况相接近。因此，在公时的准确性上，И.A.BapahoBa估算式、Haase&Borgmann公式以及A.G.Okkes公式相对来说准确度高的原因3.3.2硫酸蒸汽分压的变化规律分析。硫酸蒸汽分压对烟气酸露点的影响：通过让水蒸气分压不变，对不同硫酸蒸汽分压改变的清晰啊，烟气酸露点随着硫酸蒸汽分压的变化规律是随着硫酸蒸汽分压的增加而增加。结果如下图3-3、3-4所示：根据3.3.1可知，Haase&Borgmann公式在lgpH2SO4与lgpH2O的系数引用上，二者的系数写反了。通过对二者的对比可见，二者的计算结果相差相对较大，而且曲线的变化规律也不完全相接近。公式修改前的曲线趋势比公式修改后的趋势要相对平缓一些。而且二者与A.G.Okkes公式的全新相比，公式修改后的曲线与A.G.Okkes公式有相交的地方。虽然两个公式的变化趋势都在增长，但A.G.Okkes公式的增长趋势相对比Haase&Borgmann公式相对平缓一些。而且Haase&Borgmann公式与A.G.Okkes公式的计算结果也是十分接近。另外，将Haase&Borgmann公式与A.G.Okkes公式同2.2.2中的折线图对比可知，6个公式中，除了日本电研所公式与其他五个公式有一定的偏差外，另五个公式的计算结果是十分接近的。而且通过查阅文献可知，这六个公式中，Haase&Borgmann公式在文献[16]中被修正，其余的公式和修正后的Haase&Borgmann公式的计算结果相接近。图3-3不同公式的烟气酸露点随着硫酸蒸汽分压的变化曲线图3-4Haase&Borgmann公式修改后不同公式的烟气酸露点变化对比曲线根据3.3.1可知，Haase&Borgmann公式在lgpH2SO4与lgpH2O的系数引用上，二者的系数写反了。通过对二者的对比可见，二者的计算结果相差相对较大，而且曲线的变化规律也不完全相接近。公式修改前的曲线趋势比公式修改后的趋势要相对平缓一些。而且二者与A.G.Okkes公式的全新相比，公式修改后的曲线与A.G.Okkes公式有相交的地方。虽然两个公式的变化趋势都在增长，但A.G.Okkes公式的增长趋势相对比Haase&Borgmann公式相对平缓一些。而且Haase&Borgmann公式与A.G.Okkes公式的计算结果也是十分接近。另外，将Haase&Borgmann公式与A.G.Okkes公式同2.2.2中的折线图对比可知，6个公式中，除了日本电研所公式与其他五个公式有一定的偏差外，另五个公式的计算结果是十分接近的。而且通过查阅文献可知，这六个公式中，Haase&Borgmann公式在文献[16]中被修正，其余的公式和修正后的Haase&Borgmann公式的计算结果相接近。原因：硫酸蒸汽分压刚开始增加的时候，烟气酸露点在增长。但是由于公司并未考虑到过量空气系数对于烟气酸露点的影响，未考虑到过量空气系数对于低温腐蚀形成过程中的具体影响。在计算过程中，无形的将过量空气系数直接默认为不变了。但实际上，随着锅炉负荷的不断增加，煤的不断燃烧，过量空气系数一定程度上是变化的，负荷稳定时过量空气系数是不变的，因此6个公式的烟气酸露点计算结果在一定程度上是准确的，而且计算结果也是十分接近的。3.4本章小结本章通过针对烟气酸露点的影响因素进行了详细的分析。通过烟气酸露点的曲线图可知，A.G.Okkes公式、Haase&Borgmann公式、и.A.Bapahoba公式、穆勒曲线拟合式、Halstead曲线拟合式的计算结果相接近。而日本电研所经验公式与其他五个公式相比在针对水蒸气计算方面稍有一些差距。但是日本电研所经验公式的准确性也是毋庸置疑的。结论结论1.针对硫酸蒸汽或三氧化硫的体积分数以及水蒸气体积分数的计算，Halstead曲线拟合式、穆勒曲线拟合式、И.A.BapahoBa估算式以及日本电研所经验公式的计算结果相接近。2.根据结论1中的四个公式的曲线图可知，关于烟气酸露点随着硫酸蒸汽体积分数的变化曲线趋势相近。通过对烟气酸露点的计算，从数值上可知，烟气酸露点计算结果然存在一点偏差，但差距不太大。与文献中的数据对比，验证了计算公式的准确性。3.根据2-5、2-6两个折线图可知，当硫酸蒸汽体积百分含量不变时，烟气酸露点随着水蒸气体积分数的变化趋势不是太接近。而且两个公式之间的计算误差结果偏差不算太大。И.A.BapahoBa估算式与日本电研所经验公式相比更准确一些。4.硫酸蒸汽分压对于烟气酸露点的影响不是特别明显，但是其增长趋势是烟气酸露点水蒸硫酸蒸汽分压的增加而增加。当其他因素不变时，烟气酸露点的计算趋势是符合实际的。烟气酸露点计算公式并未考虑到过量空气系数对于烟气酸露点的影响。5.水蒸气分压对于烟气酸露点的影响相对来说是明显的。而且日本电研所公式、И.A.BapahoBa估算式、Haase&Borgmann公式以及A.G.Okkes公式相对来说准确性是很高的。致谢致谢2018年进入西安交通大学网络教育学院开始，直到写完这篇论文，我才感觉到在职教育时光到这里已经接近了尾声。时光匆匆而过，让我感受到了时间恍如白驹过隙。我选择了烟气酸露点温度计算分析这一课题，这让我对于锅炉知识有了更深的理解。因为这个课题对于锅炉来说，最终目的是为了找出预防低温腐蚀问题的解决方案。在这里，我要感谢我的导师刘长春老师对我的指导与教诲。刘长春老师在我平时的学习这一课题的过程中。他在学术方面一直秉持严谨、认真的态度，不仅为我在研究课题的过程中提供了很多思路与方法，还教会了我在面对一件事情时如何找寻切入点，慢慢直奔主题的方法。这对我当下在电力企业的工作方面以及为人处世方面提供了一定的经验。在此，我要真心的感谢我的导师，是他让我在在职学习生活中得到了锻炼。最后，我要感谢我的家人、同事，也给了我很多支持。每当我坚持不下去的时候，是他们给了我很多鼓励，让我勇往直前。同时，我还要感谢年来与我一起共同进步的同学，是他们让我没有任何理由说不。在班级同学们的共同努力下，创造了良好的学习氛围。另外我还要感谢所有参与答辩的专家、教授，让我们关于课题的研究有了更大的进步。参考文献 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