基于酸露点检测的烟气余热回收改造实践

降低排烟温度,不但可以回收烟气热量还可节约不少水量及由此增加的排烟量。

烟气余热回收热量多寡或曰深度，当然与锅炉排烟与烟气冷却器余热回收后的烟气温差大小有关，但对于确定的锅炉而言，因其排烟温度基本确定，所以其余热回收的深度就与烟气冷却器出口烟温直接关联，而烟气冷却器出口烟温高低的确定，则取决于烟气酸露点温度，过高则未能使得余热回收利益最大,过低则存在低温腐蚀的风险。由此,准确估计烟气的酸露点温度,是决定烟气余热回收深度的关键。

2.1 低温腐蚀风险

就目前烟气冷却器运行控制的出口烟温而言，业内基本认同是接近甚至低于根据煤样成分所得的计算酸露点温度，但具体是否会产生低温腐蚀的存在有不同看法：

(1)烟温已降到露点以下，但低温腐蚀风险并不大；

(2)烟温已降到酸露点附近或以下,必将导致低温腐蚀风险增大；

(3)烟温与酸露点温度同步下降；

(4)燃煤烟气的酸露点温度实际上比水露点温度高出有限；

(5)烟温已降到酸露点以下但温度水平进入低温腐蚀的低谷区，是工程上可承受的“有限腐蚀”论点。

2.2 烟气酸露点计算

对于同一种烟气成分，应用不同的计算方法得到的烟气露点温度差异很大。

本文的工程实例中采用比较常用的、前苏联1973年锅炉热力计算标准方法中的烟气酸露点式(1)进行酸露点温度估算：

（1）

    并且，以Haase·R&Borgmann·H·W的经验式(2)对相同数据进行计算，作为对照：

（2）

2.3 实际酸露点

    由于各种计算烟气酸露点方法的差异很大，难以判断哪一个更符合实际情况。更重要的是，从工程应用角度，只有当烟道或受热面的表面产生结露，才有可能发生低温腐蚀，因此，应该更在意壁面的结露温度而非烟气中存在的酸露点温度。

3.1 酸露点测量

(1) 测量设备

   仪器主要性能参数：

   测量技术：电导传感器

   酸露点温度：50℃～280℃

   烟气温度：0℃～500℃

(2)测量原理

该测量仪主要由前端带有铂电极耐热玻璃探头的不锈钢采样杆和便携式控制装置(CPU)组成，探头通过空气软管和电缆连接到CPU控制装置上。将采样杆置于烟道中，通过压缩空气给采样杆顶端降温，由流过传感器电流的变化可以观察是否发生结露情况。当采样杆顶端温度降低到一定程度，在探头顶端将产生结露在酸露点温度，酸露的形成速率和蒸发速率相等，而酸膜厚度和电流的读数将保持不变，此时通过探头上的温度传感器即可得到酸露点温度(ADT)。

(3)测量结果

通过测量统计得出，烟气开始结露的温度范围基本都在50℃~70℃之间，大量结露的温度则是在30℃~50℃范围，远低于理论计算温度，更接近烟气中的水露点理论计算温度。其次，结露温度与机组负荷和排烟温度并无太大的关联，与煤种成分的关联性在此次的试验中也难以判断。

对于如此的差别，本文认为是锅炉烟气在流经空气预热器的换热降温过程中，烟气中的SO₃或凝结为液相或与烟气中的水分结合成为硫酸蒸汽，已基本被烟气中的飞灰所吸附，从而大幅度降低了烟气中的SO₃浓度，使得其后的实际露点测量温度偏低。

据此，完全有可能将烟气冷却器的出口烟温在密切监控条件下分阶段降低，增加烟气余热回收效益。

3.2 烟气冷却器出口烟温调节试验及运行监控

降低烟气冷却器出口烟温的过程分为两阶段进行：

一，将出口烟温下降至85℃，控制运行10个月后，对烟气冷却器低温段受热面进行观察，未发现明显腐蚀现象。

二，继续将出口烟温下降至75℃，运行4月后观察，仍未发现明显腐蚀现象。同位置受热面对比照片如图1所示。

图1 降温后低温段肋片管对比

    至此，在入炉煤成分不超出试验范围情况下，烟气冷却器出口烟温维持在75℃工况下运行至今。

3.3 经济效益分析

    运行记录数据统计表明，在烟气冷却器出口控制烟温90℃条件下，为保证烟气加热器出口烟温达到80℃以上的排放要求，不同的负荷工况下均需提供辅助蒸汽加热，负荷越低蒸汽耗量越大。当进行第一阶段降温试验运行后，各工况的蒸汽耗量明显降低，高负荷阶段已经停用蒸汽，甚至回收的烟气热量已多于所需加热量以致烟温升高，见表1。

(1)燃煤电厂含尘烟气中的低温受热面壁面的实测结露温度远低于根据燃煤成分所计算的酸露点温度，且含尘烟气经除尘后的实测露点温度并不高于除尘前的实测露点温度；

(2)可依据实际酸露点温度及受热面壁面温度来控制烟气冷却器的出口烟温，取得烟气余热回收最大化；

(3)进一步完善，可根据入炉煤种成分的变化可能，较大范围地统计归纳对应实际酸露点温度的变化规律，纳入机组DCS，以对换热器排烟温度予以实时追踪控制。