硫氧化物--课件

燃烧污染物及生成机理燃烧污染物及生成机理 硫氧化物硫氧化物1 燃料中的硫燃料中的硫2 硫氧化物的种类和性质硫氧化物的种类和性质3 SO2的生成及其排放浓度的生成及其排放浓度4 SO3的生成的生成5 硫酸雾和酸性尘硫酸雾和酸性尘1ppt课件1 燃料中的硫燃料中的硫有三种存在形态：有三种存在形态：有机硫：以各种有机硫化合物存在，分布均匀；有机硫：以各种有机硫化合物存在，分布均匀；黄铁矿：以黄铁矿：以FeS2的形态存在，是无机硫；的形态存在，是无机硫；硫酸盐类：以硫酸盐类：以CaSO42H2O和和FeSO4等的形式存等的形式存在于矿物杂质中，属无机硫。在于矿物杂质中，属无机硫。煤中的含硫量一般为煤中的含硫量一般为0.55%以有机硫和黄铁矿硫形式存在的硫在燃烧过程以有机硫和黄铁矿硫形式存在的硫在燃烧过程中全部参加反应，氧化为中全部参加反应，氧化为SO2，而硫酸盐则不参，而硫酸盐则不参与燃烧，往往有一部分留在底灰中，另一部分与燃烧，往往有一部分留在底灰中，另一部分以飞灰形式排出。以飞灰形式排出。1固体燃料中的硫固体燃料中的硫2ppt课件种类很多，以有机化合物的形式存在于种类很多，以有机化合物的形式存在于燃料中，如游离硫、硫化氢等燃料中，如游离硫、硫化氢等原油的合硫量依产地不同而不同，一般原油的合硫量依产地不同而不同，一般为为0.52%。重油的含硫量较高，一般。重油的含硫量较高，一般为原油含硫量的为原油含硫量的1.5倍。倍。以气态硫化氢的形式存在，天然气中含以气态硫化氢的形式存在，天然气中含硫量一般小于硫量一般小于1%2 液体燃料中的硫液体燃料中的硫3 气体燃料中的硫气体燃料中的硫3ppt课件2 硫氧化物的种类和性质硫氧化物的种类和性质燃料燃烧产生的硫氧化物主要有：燃料燃烧产生的硫氧化物主要有：1.SO2 2.SO33.硫酸雾硫酸雾4.酸性尘酸性尘4ppt课件煤中的硫在燃烧过程中，除部分（约占煤中的硫在燃烧过程中，除部分（约占510%）残）残留在灰份中外，绝大部分与氧化合而首先成生留在灰份中外，绝大部分与氧化合而首先成生SO2SO2是无色而有刺激性的气体。比空气重，是空气是无色而有刺激性的气体。比空气重，是空气的的2.26倍。在倍。在20温度下，每温度下，每100g水中能溶解水中能溶解SO2气气体体10.5g，而产生亚硫酸溶液。亚硫酸具有还原性，而产生亚硫酸溶液。亚硫酸具有还原性，可以用来作为漂白剂使用，它对人体和农作物的危可以用来作为漂白剂使用，它对人体和农作物的危害很大害很大在锅炉燃烧室内产生的在锅炉燃烧室内产生的SO2，在高温条件下当有氧，在高温条件下当有氧原子存在或有催化剂，如原子存在或有催化剂，如Fe2O3，V2O5等存在时，等存在时，其中一部分将转化成其中一部分将转化成SO3。通常为。通常为SO2的的0.52%左左右右1 SO22 SO35ppt课件烟气中的烟气中的SO3和烟气中的水分结合而生成硫酸和烟气中的水分结合而生成硫酸H2SO4，这些，这些硫酸气体在温度降低时，将成为雾状，称为硫酸气体在温度降低时，将成为雾状，称为硫酸雾硫酸雾。在露。在露点温度以下时，将凝结在金属表面上，对金属具有强烈腐点温度以下时，将凝结在金属表面上，对金属具有强烈腐蚀作用蚀作用纯硫酸纯硫酸H2SO4为无色，当加热到为无色，当加热到340，会分解而产生，会分解而产生SO3气体。浓硫酸具有强的脱水作用，能从其他化合物中按一气体。浓硫酸具有强的脱水作用，能从其他化合物中按一定的比例夺取氢和氧。稀硫酸与锌定的比例夺取氢和氧。稀硫酸与锌(Zn)、铁、铁(Fe)等反应，等反应，生成氢气和金属的硫酸盐。当硫酸的浓度为生成氢气和金属的硫酸盐。当硫酸的浓度为47%时，对铁时，对铁的腐蚀作用最强，高于或低于这的腐蚀作用最强，高于或低于这浓度时，腐蚀作用降低。浓度时，腐蚀作用降低。在稀硫酸中腐蚀量与硫酸的浓度成比例在稀硫酸中腐蚀量与硫酸的浓度成比例排入大气中的排入大气中的SO2气体，由于金属飘尘的触媒作用，也会气体，由于金属飘尘的触媒作用，也会被氧化而生成被氧化而生成SO3，遇水形成硫酸雾，再与粉尘结合而形，遇水形成硫酸雾，再与粉尘结合而形成酸性粉尘，或者被雨水淋落而产生硫酸雨。硫酸雨所带成酸性粉尘，或者被雨水淋落而产生硫酸雨。硫酸雨所带来的危害更广、更大来的危害更广、更大3 硫酸雾硫酸雾6ppt课件4 酸性尘酸性尘含有硫酸蒸气的烟气，当温度低到露点温度以下时，硫酸蒸含有硫酸蒸气的烟气，当温度低到露点温度以下时，硫酸蒸气将凝结在微小粒子的表面上，然后，这些粒子粘结在一起，气将凝结在微小粒子的表面上，然后，这些粒子粘结在一起，长大成雪片状的长大成雪片状的酸性尘酸性尘。通常又称作。通常又称作雪片雪片。在酸性尘的生成过程中，烟气中的固体烟尘具有重要的作用在酸性尘的生成过程中，烟气中的固体烟尘具有重要的作用 首先，这些烟尘粒子为硫酸蒸气的凝结提供了良好的凝结中首先，这些烟尘粒子为硫酸蒸气的凝结提供了良好的凝结中心。尤其是粒径小于心。尤其是粒径小于1m的气相析出型烟尘，其表面积很大，的气相析出型烟尘，其表面积很大，又难从烟气中除去，为硫酸蒸气凝结创造了有利条件。其次，又难从烟气中除去，为硫酸蒸气凝结创造了有利条件。其次，烟气中的固体粒子里会有大量的未燃碳，这些物质是良好的烟气中的固体粒子里会有大量的未燃碳，这些物质是良好的吸附剂。这些碳对吸附剂。这些碳对SO2和和SO3具有很高的亲合力，而对具有很高的亲合力，而对SO2进进一步氧化成一步氧化成SO3的过程有催化作用的过程有催化作用酸性尘的另外两个来源是：酸性尘的另外两个来源是：1金属受热面低温硫酸腐蚀产物金属受热面低温硫酸腐蚀产物2未保温的金属烟囱和烟道内，凝结在其表面上的酸、腐蚀未保温的金属烟囱和烟道内，凝结在其表面上的酸、腐蚀生成的金属盐类、粘附在其表面的粉尘等生成的金属盐类、粘附在其表面的粉尘等7ppt课件排入大气中的烟气，与大气混合，温度降排入大气中的烟气，与大气混合，温度降低。当温度降低到饱和温度时，烟气中硫低。当温度降低到饱和温度时，烟气中硫酸蒸气将凝结产生硫酸雾滴，使烟气呈白酸蒸气将凝结产生硫酸雾滴，使烟气呈白色而称色而称白烟白烟影响白烟产生的主要因素有：影响白烟产生的主要因素有：1.燃料含硫量越大，燃料含硫量越大，SO3的生成量越大，烟的生成量越大，烟气露点升高，因而容易产生白烟；气露点升高，因而容易产生白烟；2.烟囱直径越粗，烟气出口速度越低，白烟烟囱直径越粗，烟气出口速度越低，白烟越长；越长；3.大气温度越低，相对湿度越大，越容易产大气温度越低，相对湿度越大，越容易产生白烟生白烟4 白烟白烟8ppt课件3 SO2的生成及其排放浓度的生成及其排放浓度燃燃料料中中的的硫硫在在燃燃烧烧过过程程中中与与氧氧气气反反应应，主主要要产产物物是是SO2和和SO3、但但SO3的的浓浓度度相相当当低低，即即使使在在贫贫燃燃料料的的状状态态下下，生生成成的的SO3也也只只占占SO2生生成成量量的的百百分分之之几几。在在富富燃燃料料状状态态下下，除除了了SO2外外，还还有有一一些些其其他他硫硫的的氧氧化化物物，如如一一氧氧化化硫硫及及其其二二聚聚物物，还还有有少少量量氧氧化化二二硫硫，由由于于它它们们化化学学反反应应能能力力强强，所所以以仅仅在在各各种种氧氧化化反反应应中中以以中中间间体体形形式出现式出现1 SO2的生成的生成9ppt课件燃料燃烧时，燃料燃烧时，如如果果过过量量空空气气系系数数低低于于1.0时时，有有机机硫硫将将分分解解，除除SO2外外，还还产产生生S，H2S，SO等等当当过过量量空空气气系系数数高高于于1.0时时，将将全全部部燃烧生成燃烧生成SO2在在完完全全燃燃烧烧条条件件下下，生生成成SO2的的同同时时，约约有有0.52.0%的的SO2将将进进一一步步氧氧化化而而生成生成SO310ppt课件3 SO2的生成及其排放浓度的生成及其排放浓度2 SO2的生成机理的生成机理1）黄铁矿硫的氧化）黄铁矿硫的氧化在在氧氧化化性性气气氛氛下下，黄黄铁铁矿矿硫硫（FeS2）直直接氧化生成接氧化生成SO2：4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 11ppt课件在还原性气氛中，例如在煤粉炉为控制在还原性气氛中，例如在煤粉炉为控制NOx生成而形成的富燃料燃烧区中，生成而形成的富燃料燃烧区中，FeS2将会分将会分解为解为FeS：FeS2 FeS+1/2 S2（气体）（气体）FeS2+H2 FeS+H2S FeS2+CO FeS+COS 12ppt课件FeS的再分解则需要更高的温度：的再分解则需要更高的温度：FeS Fe+1/2 S2 FeS+H2 Fe+H2S FeS+CO Fe+COS13ppt课件2）有机硫的氧化）有机硫的氧化 煤中有机硫：煤中有机硫：硫茂（噻吩），约占有机硫的硫茂（噻吩），约占有机硫的60%，它是煤中最普通的含硫有机结构，它是煤中最普通的含硫有机结构硫醇（硫醇（R-SH）二硫化物（二硫化物（R-SS-R）硫醚（硫醚（R-S-R）14ppt课件煤在加热热解释放出挥发分时，硫侧链（煤在加热热解释放出挥发分时，硫侧链（-S）和环硫链（和环硫链（-S-）由于结合较弱，因此硫醇、硫）由于结合较弱，因此硫醇、硫化物等在低温（化物等在低温（450）时首先分解，产生）时首先分解，产生最早的挥发硫。硫茂的结构比较稳定，要到最早的挥发硫。硫茂的结构比较稳定，要到930时才开始分解析出。在氧化性气氛下，时才开始分解析出。在氧化性气氛下，它们全部氧化生成它们全部氧化生成SO2 硫醇硫醇RSH氧化反应最终生成氧化反应最终生成SO2和烃基和烃基R：RSH+O2 RS+HO2 RS+O2R+SO215ppt课件在在还还原原性性气气氛氛中中所所生生成成的的SO在在遇遇到到氧氧时，会产生下列反应：时，会产生下列反应：SO+O2 SO2+O SO+O SO2+hr 3）SO的氧化的氧化16ppt课件4）元素硫的氧化元素硫的氧化所所有有硫硫化化物物的的火火焰焰中中都都曾曾发发现现元元素素硫硫。对对纯纯硫硫蒸蒸气气及及其其氧氧化化过过程程的的研研究究表表明明，这这些些硫硫蒸蒸气气分分子子是是聚聚合合的的，其其分分子子式式为为S8，其其氧氧化化反反应应具具有有链锁反应的特点：链锁反应的特点：S8 S7+S S+O2 SO+O S8+O SO+S+S6 上上面面反反应应产产生生的的SO在在氧氧化化性性气气氛氛中中就就会会氧氧化化而而生成生成SO217ppt课件5）H2S的氧化的氧化 煤煤中中的的可可燃燃硫硫在在还还原原性性气气氛氛中中均均生生成成H2S，H2S在在遇遇到到氧氧时时就就会会燃燃烧烧生生成成SO2 2H2S十十3O22 SO2十十2H2O 18ppt课件上式的反应，实际上是由下面的链锁反应组成上式的反应，实际上是由下面的链锁反应组成的：的：H2S十十OSO十十H2 SO十十O2SO2十十O H2S十十OOH十十SH H2十十OOH十十H H十十O2OH十十O H2十十OHH2O十十H上述反应中，当SO浓度减少、OH的浓度达到最大值时，SO2达到其最终浓度，这是反应的第一阶段此后，H2的浓度不断增加，使生成的H2O浓度上升，最后使全部H2S氧化生成SO2和H2O 19ppt课件6）CS2和和COS的氧化的氧化 CS2的的氧氧化化反反应应是是由由下下面面一一系系列列链链锁锁反反应应组组成的，而成的，而COS则是则是CS2火焰中的一种中间体火焰中的一种中间体CS2十十O2CS十十SOOCS十十O2CO十十SO SO十十O2SO2十十O O十十CS2CS十十SO CS十十OCO十十SO十十CS2COS十十S S十十O2SO十十O 20ppt课件在在上上面面的的反反应应中中，COS是是CS2燃燃烧烧链链锁锁反反应应的的中中间间产产物物。COS本本身身的的氧氧化化反反应应，则是首先由光解诱发的下列链锁反应：则是首先由光解诱发的下列链锁反应：COS十十hrCO十十S S十十O2SO十十O O十十COSCO十十SO SO十十O2SO2十十O CO十十1/2 O2CO2 21ppt课件3 SO2的排放浓度的排放浓度煤中含硫量与煤中含硫量与S0S02 2的原始生成浓度及脱硫效率的关系的原始生成浓度及脱硫效率的关系 22ppt课件在煤粉炉和燃油炉中，目前还不能用在煤粉炉和燃油炉中，目前还不能用改进燃烧技术的方法控制其生成量。改进燃烧技术的方法控制其生成量。因而因而SO2的生成量将正比于燃料中的含的生成量将正比于燃料中的含硫量硫量。含硫量为含硫量为1.5的重油，排烟中的的重油，排烟中的SO2浓度约为浓度约为1000ppm23ppt课件在氧化性气氛中，煤在燃烧过程中其可燃在氧化性气氛中，煤在燃烧过程中其可燃硫全部会氧化生成硫全部会氧化生成SO2。由于可燃硫占煤。由于可燃硫占煤中含硫量的绝大部分，因此可以根据含硫中含硫量的绝大部分，因此可以根据含硫量估算出煤燃烧中量估算出煤燃烧中SO2的生成量的生成量煤中的硫在燃烧后生成两倍于煤中硫质量煤中的硫在燃烧后生成两倍于煤中硫质量的的SO2，因此煤中每，因此煤中每1%的硫含量就会在的硫含量就会在烟气中生成大约烟气中生成大约2000mgNm3的的SO2浓度浓度 24ppt课件SO2生成量可按理论计算式获得生成量可按理论计算式获得式中：式中：VSO2指由所计算的燃烧装置排出的指由所计算的燃烧装置排出的SO2的体积数的体积数GSO2指由所计算的燃烧装置排出的指由所计算的燃烧装置排出的SO2的质量的质量S 所用燃料含硫量（质量所用燃料含硫量（质量%）t 排烟温度（排烟温度（）B单位时间消耗的燃料量（单位时间消耗的燃料量（kg/h）25ppt课件煤中的灰分具有一定的脱硫作用煤中的灰分具有一定的脱硫作用 K=63+34.5(0.99)AjK烟烟气气中中SO2的的排排放放系系数数，即即在在煤煤燃燃烧烧过过程程中中不不采采取取其其它它脱脱硫硫措措施施时时排排放放出出的的SO2浓度与原始总生成的浓度与原始总生成的SO2浓度之比浓度之比 Aj煤灰的碱度，其值按下式计算：煤灰的碱度，其值按下式计算：Aj=0.1afhAzs(7CaO十十3.5MgO十十Fe203)afh煤煤灰灰分分中中飞飞灰灰所所占占的的份份额额。一一般般煤煤粉炉的粉炉的afh可取为可取为0.8526ppt课件Aar收到基灰分含量（收到基灰分含量（%）Qar,net,p煤的收到基低位发热量（煤的收到基低位发热量（MJ/kg）根据上式，只要知道煤的工业分析、含硫量、根据上式，只要知道煤的工业分析、含硫量、发热量以及灰中的碱性组分含量，就可以计发热量以及灰中的碱性组分含量，就可以计算出锅炉不采用脱硫措施时烟气中排放的算出锅炉不采用脱硫措施时烟气中排放的SO2浓度浓度 27ppt课件当当有有过过剩剩氧氧存存在在时时，即即在在过过量量空空气气系系数数大大于于1时时，在在完完全全燃燃烧烧的的条条件件下下，SO2会会进进步步氧氧化化生生成成SO3，其其反反应应式式为：为：SO2+1/2 O2 SO3SO3很易生成很易生成H2SO44 SO3的生成的生成28ppt课件在锅炉中，一般的燃烧条件下，在锅炉中，一般的燃烧条件下，SO2向向SO3的转变率为的转变率为15%。对含硫量为。对含硫量为2的的重油，烟气中的重油，烟气中的SO3浓度为浓度为2060ppm。这些数据表明，实际锅炉中，这些数据表明，实际锅炉中，SO3并不并不是由是由SO2和分子氧和分子氧O2直接反应而生成的。直接反应而生成的。那么锅炉中那么锅炉中SO3是怎样形成的呢？对于这是怎样形成的呢？对于这个问题，现在有以下两种说法个问题，现在有以下两种说法29ppt课件1、高温燃烧区氧原子的作用、高温燃烧区氧原子的作用氧氧分分子子在在高高温温下下首首先先离离解解生生成成氧氧原原子子O，氧氧原原子子O再再与与二二氧氧化化硫硫反反应应生成生成SO3 O2 O+O SO2+O SO330ppt课件从上面反应式可见，当过量空气系数越从上面反应式可见，当过量空气系数越大，温度越高，反应时间越长，大，温度越高，反应时间越长，SO3的的生成量就越多。生成量就越多。但是，计算表明：在炉膛的温度下，热但是，计算表明：在炉膛的温度下，热分解反应生成的氧原子浓度很低，所能分解反应生成的氧原子浓度很低，所能生成的生成的SO3的浓度远远低于锅炉烟气中的浓度远远低于锅炉烟气中SO3的实际浓度的实际浓度Giuabitz研究氧气浓度的影响时发现，在研究氧气浓度的影响时发现，在火焰结束后的下游区域内，即使再增加火焰结束后的下游区域内，即使再增加氧气的浓度，氧气的浓度，SO3的浓度也不再变化。的浓度也不再变化。因而可以断定，因而可以断定，SO3的生成量主要决定的生成量主要决定于在火焰中生成的原子氧的浓度于在火焰中生成的原子氧的浓度31ppt课件对氧原子来源的解释，一般有两种说法。对氧原子来源的解释，一般有两种说法。即高温条件下，其他含氧物质，如二氧即高温条件下，其他含氧物质，如二氧化碳，也会热分解生成原子氧。化碳，也会热分解生成原子氧。总之，火焰温度越高，火焰中原子氧的总之，火焰温度越高，火焰中原子氧的浓度就越大，三氧化硫生成量增加。浓度就越大，三氧化硫生成量增加。32ppt课件实践表明，实践表明，SO3的浓度和火焰末端的温的浓度和火焰末端的温度有关。火焰末端的温度越低，实测烟度有关。火焰末端的温度越低，实测烟气中气中SO3的浓度越高。因此，希望缩短火的浓度越高。因此，希望缩短火焰长度。焰长度。SO3的生成反应是可逆反应，的生成反应是可逆反应，然而，在锅炉燃烧过程中，远没有达到然而，在锅炉燃烧过程中，远没有达到平衡状态。火焰末端温度低，平衡状态。火焰末端温度低，SO3生成生成量增高，实质上是由于火焰拖长使烟气量增高，实质上是由于火焰拖长使烟气停留时间增大的缘故。即停留时间越长，停留时间增大的缘故。即停留时间越长，SO3的生成量就越多的生成量就越多。总之，不希望火焰中心温度过高，也不总之，不希望火焰中心温度过高，也不希望火焰拖得很长，以防希望火焰拖得很长，以防SO3生成量过大。生成量过大。33ppt课件2、对流受热面上的积灰和氧化膜的、对流受热面上的积灰和氧化膜的催化作用催化作用实际锅炉运行中，烟气离开炉膛流实际锅炉运行中，烟气离开炉膛流经对流受热面时，温度虽然降低，经对流受热面时，温度虽然降低，而而SO3的浓度却反而增加。这是因为的浓度却反而增加。这是因为积灰和氧化膜（氧化铁、氧化硅、积灰和氧化膜（氧化铁、氧化硅、氧化铝和氧化钠）具有催化作用的氧化铝和氧化钠）具有催化作用的结果。下图是结果。下图是Fe2O3和和V2O5的催化作的催化作用的实验结果：用的实验结果：34ppt课件氧氧化化膜膜对对转转化化率率的的影影响响 由图可知，金属由图可知，金属氧化膜的催化作氧化膜的催化作用与温度有关。用与温度有关。氧化铁的催化作氧化铁的催化作用，在用，在590附近附近最大；最大；V2O5的催的催化作用在化作用在540附附近出现最大值。近出现最大值。而且，而且，V2O5的催的催化作用比化作用比Fe2O3还还要强要强。a平衡值平衡值 bV2O5 cFe2O335ppt课件 SO2在在温温度度为为130820 条条件件下下，与与V2O5接触作用发生如下反应：接触作用发生如下反应：V2O5十十SO2V2O4十十SO3 2SO2十十O2十十V2O42VOSO4 2VOSO4V2O5十十SO2十十SO336ppt课件3SO 3的生成速率的生成速率SO3的的生生成成还还受受到到在在高高温温时时下下列列反反应应的制约：的制约：SO3十十OSO2十十O2 SO3十十HSO2十十OH SO3十十MSO2十十O十十M 37ppt课件近年来，关于对流受热面催化作用近年来，关于对流受热面催化作用的进一步研究证明，烟气流过层部的进一步研究证明，烟气流过层部对流受热面烟道后，三氧化硫的浓对流受热面烟道后，三氧化硫的浓度比炉膛出口有明显增加。而且，度比炉膛出口有明显增加。而且，随着对流受热面上的积灰增多，低随着对流受热面上的积灰增多，低温腐蚀加重，当消除了积灰后，腐温腐蚀加重，当消除了积灰后，腐蚀才减轻。蚀才减轻。38ppt课件可见，对流受热面管壁上的氧化膜和积可见，对流受热面管壁上的氧化膜和积灰，都是二氧化硫向三氧化硫转变的催灰，都是二氧化硫向三氧化硫转变的催化剂。化剂。但是，在一定的温度范围内，它们才具但是，在一定的温度范围内，它们才具有较为明显的催化作用。有较为明显的催化作用。这一温度范围正好是过热器或再热器所这一温度范围正好是过热器或再热器所处的温度区（如上图所示）处的温度区（如上图所示）。特别是燃。特别是燃用含钒较多的重油时，过热器积灰中含用含钒较多的重油时，过热器积灰中含有的有的V2O5，其催化作用就更加明显。就，其催化作用就更加明显。就锅炉本身而言，其直接后果是尾部受热锅炉本身而言，其直接后果是尾部受热面发生腐蚀现象。面发生腐蚀现象。39ppt课件影响三氧化硫生成量的主要因素影响三氧化硫生成量的主要因素1.燃料中的含硫量越多，二氧化硫和三氧燃料中的含硫量越多，二氧化硫和三氧化硫的生成量越多；化硫的生成量越多；2.过量空气系数越大，三氧化硫的生成量过量空气系数越大，三氧化硫的生成量越多：越多：3.火焰中心温度越南，生成的三氧化硫也火焰中心温度越南，生成的三氧化硫也越多；越多；4.烟气停留时间越长，三氧化硫生成量就烟气停留时间越长，三氧化硫生成量就越多。越多。40ppt课件空气中常含有一定量的水蒸气，在它与一冷面空气中常含有一定量的水蒸气，在它与一冷面接触时，如果冷面温度与空气中水蒸气的分压接触时，如果冷面温度与空气中水蒸气的分压力入。相对应的饱和温度相等或更低时，水蒸力入。相对应的饱和温度相等或更低时，水蒸气就会部分地凝结在冷面上，这就是所谓的结气就会部分地凝结在冷面上，这就是所谓的结露现象露现象如果冷面的温度由高逐渐降低，当它降低到空如果冷面的温度由高逐渐降低，当它降低到空气中的水蒸气开始凝结的某一温度，这个温度气中的水蒸气开始凝结的某一温度，这个温度就称为该空气的露点。就称为该空气的露点。在煤燃烧生成的烟气中，由燃料带入和燃烧生在煤燃烧生成的烟气中，由燃料带入和燃烧生成的水分，约占烟气重量的百分之几，一般比成的水分，约占烟气重量的百分之几，一般比空气中的水蒸气含量高一些，因此水蒸气的露空气中的水蒸气含量高一些，因此水蒸气的露点也较高，也就是说烟气中的水蒸气在较高的点也较高，也就是说烟气中的水蒸气在较高的温度下就开始凝结温度下就开始凝结5 硫酸雾和酸性尘硫酸雾和酸性尘41ppt课件烟气的水蒸气露点烟气的水蒸气露点 42ppt课件转化率转化率X和温度的关系很大。温度越低，和温度的关系很大。温度越低，H2SO4蒸气的平衡分额越高，蒸气的平衡分额越高，SO3的转化率也越高的转化率也越高 烟烟气气中中的的SO3会会和和烟烟气气中中的的水水蒸蒸气气化化合合成成为硫酸蒸气，其反应式为：为硫酸蒸气，其反应式为：SO3十十H2O H2SO4SO3转变为转变为H2SO4的转化率如下：的转化率如下：43ppt课件SO3向向H2SO4蒸气的转化率与温度的关系蒸气的转化率与温度的关系 44ppt课件由图可知，当温度高于由图可知，当温度高于200250时，烟气中时，烟气中即使有三氧化硫，其转变为硫酸蒸气的份额也即使有三氧化硫，其转变为硫酸蒸气的份额也很小。通常，烟气在锅炉空气预热器中被冷却很小。通常，烟气在锅炉空气预热器中被冷却时，时，SO3与烟气中的水蒸气反应而产生硫酸蒸与烟气中的水蒸气反应而产生硫酸蒸气。这一反应从气。这一反应从200左右开始进行，当烟气左右开始进行，当烟气温度降低到温度降低到110 时，这一反应基本上完成，时，这一反应基本上完成，即几乎全部三氧化硫都和水蒸气结合成硫酸蒸即几乎全部三氧化硫都和水蒸气结合成硫酸蒸气。当温度进一步降低时，硫酸蒸气就会凝结气。当温度进一步降低时，硫酸蒸气就会凝结成硫酸滴。如果硫酸蒸气凝结在锅炉尾部受热成硫酸滴。如果硫酸蒸气凝结在锅炉尾部受热面上，将引起低温腐蚀，并产生硫酸尘；如排面上，将引起低温腐蚀，并产生硫酸尘；如排入大气中再凝结时，将生成硫酸雾，白烟就是入大气中再凝结时，将生成硫酸雾，白烟就是这种排入大气再凝结的硫酸雾。这种排入大气再凝结的硫酸雾。45ppt课件当烟气中含有硫酸蒸气时，即使它的含当烟气中含有硫酸蒸气时，即使它的含量很少，烟气的露点却会急剧上升，此量很少，烟气的露点却会急剧上升，此时的露点与水蒸气和硫酸蒸气的分压力时的露点与水蒸气和硫酸蒸气的分压力及烟气中的及烟气中的SO3含量有关含量有关不同硫酸蒸气分压下烟气的露点不同硫酸蒸气分压下烟气的露点t tdpdp()()46ppt课件一般，当凝结成分的分压高于饱和压力时，就一般，当凝结成分的分压高于饱和压力时，就要产生凝结。此时，烟气中含有的飞灰粒子正要产生凝结。此时，烟气中含有的飞灰粒子正好为硫酸蒸气的凝结提供了良好条件。硫酸蒸好为硫酸蒸气的凝结提供了良好条件。硫酸蒸气分压力和温度的关系如下式气分压力和温度的关系如下式:Log(xp)=19.77 9.366/T式中：式中：P硫酸蒸气的分压；硫酸蒸气的分压；x烟气中水份的摩尔分率；烟气中水份的摩尔分率；T绝对温度，绝对温度，K。47ppt课件实际锅炉运行中，管壁附近的烟气温度实际锅炉运行中，管壁附近的烟气温度比主流中烟气温度低，所以当主流中还比主流中烟气温度低，所以当主流中还没有发生结露时，在管壁上或管壁附近没有发生结露时，在管壁上或管壁附近可能已经结露可能已经结露。排烟温度为排烟温度为150，壁面温度为，壁面温度为140，酸的浓度为酸的浓度为100ppm时，不论在主流中还时，不论在主流中还是在管壁上都要产生结露是在管壁上都要产生结露但是当烟气中硫酸浓度为但是当烟气中硫酸浓度为50ppm时，主时，主流中就没有结露，而管壁表面和边界层流中就没有结露，而管壁表面和边界层中早已结露。中早已结露。48ppt课件烟气中烟气中SO3的浓度与露点的关系的浓度与露点的关系 烟气中蒸气和硫酸蒸气在不同浓度烟气中蒸气和硫酸蒸气在不同浓度下的露点下的露点(PH(PH2 2O+PHO+PH2 2SOSO4 45000Pa)5000Pa)49ppt课件由由图图可可知知，只只要要烟烟气气中中含含有有很很少少的的SO3，烟烟气气的的露露点点就就会会显显著著提提高高至至150，比比不不含含SO3的的烟烟气露点高得多（参见表）气露点高得多（参见表）当当SO3的的容容积积浓浓度度超超过过40ppm以以后后，SO3的的浓浓度度对露点的影响就变得很小对露点的影响就变得很小由由于于烟烟气气中中SO3的的浓浓度度直直接接影影响响烟烟气气中中H2S04蒸蒸气气的的浓浓度度，在在温温度度低低于于200时时SO3的的浓浓度度越越高高，则随着温度降低则随着温度降低SO3向向H2S04蒸气的转化率越高蒸气的转化率越高从从表表和和图图中中可可以以看看出出，在在烟烟气气中中水水蒸蒸气气和和硫硫酸酸蒸蒸气气的的分分压压力力之之和和为为5000Pa时时，如如果果没没有有硫硫酸酸蒸蒸气气的的存存在在，即即PH2S040，此此时时烟烟气气的的露露点点为为33，但但是是只只要要烟烟气气中中有有极极少少量量的的硫硫酸酸蒸蒸气气存存在在，露露点点就就会会提提高高到到100以以上上，这这也也说说明明了了为为什什么么烟烟气气中中SO3浓浓度度的的很很少少含含量量会会显显著著提提高高露点的原因露点的原因50ppt课件当当烟烟气气的的温温度度进进一一步步降降低低，使使其其中中硫硫酸酸蒸蒸气气的的分分压压力力高高于于其其饱饱和和压压力力时时，硫硫酸酸蒸蒸气气就就会会凝凝结结成硫酸雾滴成硫酸雾滴如如果果硫硫酸酸蒸蒸气气凝凝结结在在锅锅炉炉尾尾部部的的低低温温受受热热面面上上，就将引起受热面的腐蚀就将引起受热面的腐蚀如如排排入入大大气气中中再再凝凝结结时时，就就生生成成白白色色的的硫硫酸酸雾雾研研究究表表明明，硫硫酸酸蒸蒸气气凝凝结结过过程程的的一一个个重重要要的的特特点点是是凝凝结结下下来来的的硫硫酸酸的的浓浓度度比比烟烟气气中中的的硫硫酸酸蒸蒸气的浓度高得多气的浓度高得多例例如如，根根据据图图，当当硫硫酸酸蒸蒸气气的的浓浓度度为为10时时，烟烟气气的的露露点点为为180，但但此此时时结结露露的的硫硫酸酸浓浓度度高达高达90以上以上51ppt课件