[发明专利]一种燃煤烟气深度冷却时碱硫吸收低温腐蚀防控方法

摘要

本发明公开了一种燃煤烟气深度冷却时碱硫吸收低温腐蚀防控方法，该方法根据公式计算碱硫比C_A/S和流场不均匀累积系数M的值；碱硫比从质的概念上，揭示了碱硫吸收的机理，控制碱硫比只是实现烟气中灰吸收SO₃或H₂SO₄的必要条件；流场不均匀累积系数表征流场不均匀性的累积过程，反映灰吸收SO₃/H₂SO₄(g)/H₂SO₄(l)的充分条件；控制碱硫比大于临界值0.5，并使不均匀累积系数控制在15～30范围内，即可实现灰颗粒对SO₃/H₂SO₄(g)/H₂SO₄(l)的高效吸收，显著降低烟气深度冷却器的低温腐蚀速率，并在后续静电除尘器中实现酸灰协同脱除；本发明突破了国外提出的灰硫比单一判别指标，首次提出了通过控制碱硫比和流场不均匀累积系数实现烟气深度冷却器腐蚀防控的双判据评价方法及指标。

主权项

1.一种燃煤烟气深度冷却时碱硫吸收低温腐蚀防控方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1、按照国标GB/T1574‑2007《煤灰成分分析方法》进行灰中碱性金属氧化物Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O和K₂O质量含量测试；步骤2、进行灰中折算碱性金属氧化物的质量百分数之和Wt_A的计算：式中：——灰中Fe₂O₃质量含量，％；Wt_CaO——灰中CaO质量含量，％；Wt_MgO——灰中MgO质量含量，％；——灰中Na₂O质量含量，％；——灰中K₂O质量含量，％；步骤3、进行灰中折算碱性金属氧化物含量C_A的计算：C_A＝C_D×Wt_A式中：C_D——烟气冷却器入口烟尘浓度，mg/m³；Wt_A——灰中折算碱性金属氧化物的质量百分数之和，％；步骤4、进行烟气冷却器入口SO₃浓度的计算：式中：η₁——燃煤中收到基硫转化为SO₂的转化率；η₂——SO₂向SO₃的转化率；M——锅炉燃煤量，t/h；S_ar——燃煤中收到基硫含量，％；q₄——锅炉的固体不完全燃烧热损失，％；Q——烟气流量，m³/h；步骤5、进行碱硫比C_A/S的计算：式中：——烟气冷却器入口SO₃浓度，mg/m³；C_A——灰中折算碱性金属氧化物含量，mg/m³；步骤6、进行燃煤电厂空气预热器出口到烟气深度冷却器出口的烟道和换热管束的局部系数m的计算：式中：k——气固影响因子，无量纲；α——烟气经过不同异形结构时所转过的平均角度，°；S₁——烟气经过不同异形结构前的通流面积，m²；S₂——烟气经过不同异形结构后的通流面积，m²；步骤7、进行流场不均匀累积系数M的计算：式中：m_i——烟气经过不同异形结构时的局部系数；所述流场不均匀累积系数M为一种评价流场不均匀性的判据，以此来评价烟气在经过异形通流及管束结构时，流场不均匀性的累积过程；步骤8、碱硫吸收低温腐蚀防控方法：控制碱硫比C_A/S只是实现烟气中灰高效吸收SO₃或H₂SO₄的必要条件，碱硫比越大，碱硫吸收率越高；而控制流场不均匀累积系数M是决定灰高效吸收SO₃或H₂SO₄的充分条件，在规定范围内，流场不均匀累积系数越小，碱硫吸收率越高；只要在烟气深度冷却器设计和运行时控制碱硫比C_A/S大于临界值0.5，并使不均匀累积系数M控制在15～30范围内时，即实现烟气中灰高效吸收SO₃或H₂SO₄，显著降低烟气深度冷却器的低温腐蚀速率，一方面，实现烟气深度冷却器的安全高效运行，另一方面，灰吸收SO₃或H₂SO₄后，将在后续静电除尘器中实现协同脱除灰和SO₃或H₂SO₄的目的；当所述碱硫比C_A/S没有大于临界值0.5时，对碱性金属氧化物含量不同的煤种进行混配，或直接向烟气中均匀喷洒碱性金属氧化物粉末，提高燃煤电厂燃用煤种的碱性金属氧化物含量，从而提高燃用煤种的碱硫比，实现高效碱硫吸收，并有效防控烟气深度冷却器的低温腐蚀；当从燃煤电厂的空气预热器出口到烟气深度冷却器出口的烟道和换热管束的流场不均匀累积系数M大于控制范围时，对烟道和换热器流场进行数值模拟和流场均匀化设计，减小烟气经过不同异形结构时所转过的平均角度，并使烟气温度场、速度场和灰颗粒浓度场能够具有协同改善碱硫吸收率的作用。