煙氣露點(diǎn)溫度的計(jì)算方法
煙氣是含有水分和其他成分的氣體。當(dāng)煙氣溫度降至露點(diǎn)時(shí)，部分水蒸氣會(huì)冷凝成水滴，形成結(jié)露現(xiàn)象。若煙氣中含有SO?等酸性氣體，露點(diǎn)會(huì)顯著升高至100℃以上，此時(shí)稱為酸露點(diǎn)。露點(diǎn)高低取決于水蒸氣分壓力：水蒸氣含量高時(shí)，分壓力大，對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)也高；反之則低。露點(diǎn)對(duì)袋式除塵系統(tǒng)影響重大，會(huì)導(dǎo)致除塵效率下降、運(yùn)行阻力增加，并腐蝕結(jié)構(gòu)材料，需特別關(guān)注。露點(diǎn)可通過(guò)實(shí)測(cè)確定，也可采用計(jì)算方法求得。在實(shí)際應(yīng)用中，必須嚴(yán)格控制煙氣溫度，避免結(jié)露現(xiàn)象發(fā)生，以確保除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和材料耐久性。
一、根據(jù)含濕量求露點(diǎn)
根據(jù)氣體的濕含量從圖1和圖2 中可直接查得露點(diǎn)。
圖1 露點(diǎn)
圖2 濕氣體的露點(diǎn)和濕含量的關(guān)系
1-大氣 2-含CO230%的干氣體
二、蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)：能源優(yōu)化與鹽分回收
焓-濕圖包括定焓線、定含濕量線、定溫線、定相對(duì)濕度線以及水蒸氣分壓ps與含濕量d的關(guān)系曲線ps=f(d)，如圖3所示。
圖 3 濕氣體的焓-濕圖(h-d圖)
圖3顯示，h-d圖中的定含濕量線（d）是垂直于橫軸的直線，定焓線（h）是與d軸成135°夾角的平行線，而定相對(duì)濕度線（φ）為上凸曲線。其中，φ=100%為臨界曲線，劃分未飽和區(qū)（φ<100%）和飽和區(qū)（φ≥100%）。φ>100%為霧區(qū)，φ=0（d=0）對(duì)應(yīng)干氣體。
示例應(yīng)用：已知φ=80%、t=40℃的濕氣體，在h-d圖上找到兩線交點(diǎn)，橫坐標(biāo)即為濕含量d=38.6g/kg干氣體。從該點(diǎn)垂直向下與φ=100%曲線相交，對(duì)應(yīng)溫度即為露點(diǎn)t?=36℃。
三、計(jì)算濕氣體中含有 SO3的露點(diǎn)
當(dāng)濕氣體中含有SO2時(shí)，只要有過(guò)剩氧存在，SO2將發(fā)生向SO3轉(zhuǎn)化，SO3占到百萬(wàn)分之幾就會(huì)變成硫酸蒸氣，而使露點(diǎn)顯著提高。氣體含有水蒸氣和SO3的露點(diǎn)可由 A. H. bapaHoBa 公式求得，即
tp=186+20*lgH2O+26*lgSO3
式中tP--露點(diǎn)(℃)；H2O，SO3--氣體中 H2O，SO33的體積含量(%)。
按上式繪制的列線圖如圖 4所示。
圖 4 露點(diǎn)與氣體中的水蒸氣含量和SO3含量的關(guān)系
例如，濕氣體中水蒸氣體積濃度為5%，SO3的濃度為 1.19g/m3，已知設(shè)備的壓力≈0.1MPa，試確定氣體的露點(diǎn)。
在圖4中，將SO?濃度1.19 g/m3與水蒸氣體積分?jǐn)?shù)5%的兩點(diǎn)連線，該直線與露點(diǎn)溫度標(biāo)尺的交點(diǎn)即為露點(diǎn)溫度t?=161℃。使用該圖表時(shí)，煙氣中的水蒸氣含量可通過(guò)燃料燃燒計(jì)算較易獲得，而硫酸含量的確定則較為困難，這主要是因?yàn)殡y以準(zhǔn)確判斷煙氣中SO?轉(zhuǎn)化為SO?的轉(zhuǎn)化率。
四、燃煤鍋爐煙氣的露點(diǎn)
鍋爐煙氣中通常含有5%~10%（體積分?jǐn)?shù)）的水蒸氣，其來(lái)源主要包括三個(gè)方面：一是煤中所含的結(jié)晶水以及煤吸附的雨水或人為添加的水分；二是煤中氫元素燃燒后生成的水蒸氣。此外，煙氣中還含有硫氧化物（SO?），主要來(lái)源于煤中可燃硫燃燒生成的二氧化硫（SO?）。一般情況下，燃燒含硫1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的煤時(shí)，煙氣中SO?的濃度約為600×10??（體積分?jǐn)?shù)）。其中，部分SO?會(huì)進(jìn)一步與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫（SO?）。
通常，煙氣中的SO?約有1%~2%以SO?形式存在，其余98%~99%以SO?形式存在。SO?向SO?的轉(zhuǎn)化率受多種因素影響，如燃燒溫度、氧氣含量、煙氣中顆粒物的化學(xué)組成等。由于SO?對(duì)水蒸氣具有極強(qiáng)的親和力，兩者極易結(jié)合形成硫酸（H?SO?）。即使煙氣中硫酸濃度很低，也會(huì)顯著提高酸露點(diǎn)溫度，使其遠(yuǎn)高于純水露點(diǎn)。
若煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下，或接觸到低溫表面，硫酸會(huì)直接冷凝，導(dǎo)致金屬部件和濾料嚴(yán)重腐蝕，并可能堵塞濾料孔隙，影響除塵效率。因此，準(zhǔn)確掌握酸露點(diǎn)對(duì)鍋爐和除塵系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。圖5和圖6提供了基于SO?濃度直接查詢鍋爐煙氣酸露點(diǎn)的曲線。一般而言，燃煤鍋爐煙氣的酸露點(diǎn)約為120℃，為確保安全運(yùn)行，進(jìn)入除塵器的煙氣溫度建議保持在酸露點(diǎn)以上25℃左右。
圖 5 煙氣中的酸露點(diǎn)
圖 6 SO3濃度與露點(diǎn)
五、吸入冷空氣后的露點(diǎn)
吸入空氣冷卻高溫氣體時(shí)，不僅會(huì)改變氣體的溫度與風(fēng)量，還會(huì)影響其成分和濕度。具體影響如下：
1. 濕度與露點(diǎn)的變化
若吸入空氣的濕度低于被冷卻氣體的濕度，混合氣體的濕度會(huì)降低，從而導(dǎo)致露點(diǎn)下降。
若吸入空氣的濕度較高，混合氣體的露點(diǎn)可能升高。
因此，吸入冷空氣后，需重新計(jì)算混合氣體的露點(diǎn)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
2. 對(duì)除塵系統(tǒng)的影響
露點(diǎn)降低有利于除塵器的工作，可減少粉塵堵塞、糊袋及腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
若露點(diǎn)過(guò)高，可能導(dǎo)致酸冷凝，加劇設(shè)備腐蝕和濾料堵塞問(wèn)題。
3. 露點(diǎn)計(jì)算
利用圖7，可根據(jù)氣體的初始露點(diǎn)（或濕含量）及空氣吸入比例（%），直接查得混合氣體的最終露點(diǎn)。
通過(guò)合理控制空氣吸入量，可優(yōu)化氣體露點(diǎn)，提高除塵效率并延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
圖 7 求解混合氣體露點(diǎn)圖
例如，已知被冷卻煙氣最初的露點(diǎn)為60℃;空氣吸入量為 100%;空氣的濕度為15g/kg。求從 A 點(diǎn)到 15g/kg 曲線上B點(diǎn)的修正值和混合氣體的露點(diǎn)。
解:a.在圖7右下部，從吸入空氣100%的A點(diǎn)向上引垂線與曲線相交于濕度為15g/kg的B點(diǎn)處，再向左引水平線與縱坐標(biāo)相交于濕度2.5g/kg處，即得B點(diǎn)上的修正值為+2.5g/kg。
在圖 7 中露點(diǎn)60℃的C點(diǎn)處，向右引水平線與吸入空氣量100%的曲線相交于 D點(diǎn)，把修正值加到D點(diǎn)上得到E點(diǎn)，從E點(diǎn)向下引垂線與0的曲線相交于下點(diǎn)，由下點(diǎn)向左引水平線與縱坐標(biāo)軸露點(diǎn)相交與G點(diǎn)，該點(diǎn)的露點(diǎn)溫度為48℃，即得到所求的混合氣體露點(diǎn)。
六、含有水蒸氣和HCl氣體的露點(diǎn)溫度
含有水蒸氣和HCl氣體露點(diǎn)溫度可從圖8查出。
圖 8 含有H2O和HCI氣體的露點(diǎn)溫度列線圖
已知?dú)怏w中各組分的分壓為：
水蒸氣分壓 pH2O=5.44×103Pa
氯化氫分壓 pHCl=2.72×103Pa、
1. 確定冷凝溫度
①在圖8的縱坐標(biāo)軸上找到 pH2O=5.44×103Pa 對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并向右作水平線。
②該水平線與 pHCl=2.72×103Pa 的曲線相交于一點(diǎn)（記為點(diǎn)d）。
③點(diǎn)d對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值即為冷凝溫度，本例中為 50℃。
2. 計(jì)算冷凝液濃度
①?gòu)狞c(diǎn)d向下作垂線，與pHCl=2.72×103Pa 的濃度曲線（圖8上半部分）相交于點(diǎn)b。
②點(diǎn)b對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值即為冷凝液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，本例中為 26.3%。
該方法通過(guò)分壓-溫度關(guān)系圖，可快速確定混合氣體的冷凝特性，為工藝優(yōu)化提供依據(jù)。
七、含有水蒸氣和HF氣體的露點(diǎn)溫度
含有水蒸氣和HF氣體的露點(diǎn)溫度可從圖9查出。
圖 9 含有H2O和HF氣體的露點(diǎn)溫度列線圖
例如，在氣體中pH2O=8.16x10^3Pa，pHF=680Pa，需確定其露點(diǎn)溫度。由圖9查得露點(diǎn)t≈49℃，冷凝液的最初濃度約24%。
文章內(nèi)容轉(zhuǎn)載改編自：低碳與環(huán)保
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