董学樊

摘 要：钛白粉的主要生产方法为硫酸法和氯化法，无论是硫酸法还是氯化法都有煅烧工段，煅烧窑的窑头物料和窑尾烟气的温度较高，具有较高余热利用价值。目前窑头物料用于预热助燃空气，窑头物料将助燃空气由常温预热到120°C左右进入煅烧窑。目前窑尾烟气有两种用法：一是用于废酸预浓缩，废酸预浓缩过程容易堵塞文丘里洗涤器，高温下废酸的腐蚀性也较强，且大部分热量被高温废酸显热带走，热品质低，经济价值不是很高;二是用于副产蒸汽，热品质高，经济价值较高，但回收难度较大。由于窑尾烟气含有三氧化硫等腐蚀性气体，又有大量的烟尘跟水汽，水和三氧化硫的分压很高，因此露点温度很高，容易导致锅炉腐蚀损坏，影响生产运行。余热锅炉设计排烟温度过高又会导致余热回收经济性太低，因此计算出烟气结露温度范围并在方案设计上规避酸露点的情况下，最大化利用余热具有重要意义。

关键词：钛白粉;余热利用;酸露点计算;设计优化

钛白粉煅烧窑窑尾烟气在冷却过程中会产生露点腐蚀问题，本文从理论到实践，就酸露点的最终计算方法及设备系统设计优化两个方面展开具体分析。

1、钛白粉煅烧窑尾部烟气酸露点高的原因

A.钛白粉制造工艺有盐酸型和硫酸型两种，国内钛白粉生产厂家大部分均为硫酸型工艺，本文分析针对第二种硫酸法生产工艺。由于该生产工艺中需多次使用硫酸对原材料进行各种处理，保证进入煅烧阶段时的材料纯度，从而尾气的硫含量极高，而烟气中硫含量越高，酸露点温度就越高。

B.钛白粉进入煅烧前为水合二氧化钛状态，煅烧燃料为天然气。在天然气燃烧和水合物分解均产生水汽，因此尾气中含水量较高，水的饱和分气压越高，酸露点温度越高。

C.烟气中粉尘含量较高，氧含量也相对较高，外加煅烧前物料内加入了各种添加剂和改良剂，最终烟气成分极为复杂，在以上的综合作用下，SO2转换为SO3比例较高，其中SO3对烟气结露的影响特别大。

2、烟气酸露点的计算

在世界范围内，酸露点的计算方法较多，各种计算方法都需要有特定的已知数据作为计算条件，而数据准确性也严重影响计算结果。以下就2类已知条件，通过不同的常用公式，进行计算分析。

A.已知的SO2及H20分压计算法，此方法常用公式有以下几种：

荷兰A.G.Okkes方程（后简称公式a）;

美国Notre Dame大学Verhoff  and Banchero公式（后简称公式b）;

美国Notre Dame大学J.T.Ban Chero公式（后简称公式c）

Haase and Borgmann估算公式（后简称公式d）。

B.已知SO3个H20体积含量的计算方法，此方法常用公式有以下几种：

Muller曲线法（后简称公式e）;

Halstead表（后简称公式f）;

H.A.Bapahoba公式（后简称公式g）;

美国CE空调预热器公司算图（后简称公式h）;

日本电力研究所公式（后简称公式i）;

Muller曲线线性回归公式（后简称公式j）。

由于公式本身较为复杂，计算过程较为繁琐，本文对详细数据帶入公式计算的过程略去。为说明问题，本次数据从低到高依次分段进行分计算，结果按下表：

说明：

1.煅烧窑尾部烟气含水率应在20%左右，考虑到系统漏风系数的影响较大，而且较高温度下，含水率对烟气露点温度影响较小，稳妥起见，本次计算尾气含水率统一按照25%计算。

2.公式中S03数值在分气压跟体积百分比之间可以通过公式换算，因此本次计算表格中S03统一按体积含量进行计算。

总结：以上公式中公认以公式a、公式c、公式g的精度较高，适用范围交广，对比以上三组数据，总体也较为统一。通过走访国内多个钛白粉制造厂家，一致认为尾气S03含量在500PPM-1000PPM之间，综合上表数据，酸露点温度应在195℃以下。

3、余热回收系统设备设计优化

鉴于钛白粉煅烧窑尾气余热回收系统国内还处于起步阶段，由于烟气的高腐蚀，高粉尘、高露点温度的特性，余热回用产蒸汽难度较大。吸取国内较为成熟的硫酸炉、水泥窑及玻璃窑余热回收系统的特点，采用光管式蒸发器，余热锅炉蒸汽压力在1.0-1.6MPa之间较为合适。省煤器采用热媒取热技术的方式进行换热，给水初步预热后进入热媒系统。系统可以在一定范围内调节热媒运行温度，避免结露腐蚀。国内已有少数厂家试验过热管余热锅炉回收，螺旋翅片管中温下寿命有限，螺旋翅片管热管成本较低易堵灰，吹灰效果差;光管热管代价太高，因此更推荐光管式受热面。

4、结束语

综上所述，精确确定钛白粉煅烧窑尾气的酸露点温度范围，从而确定余热锅炉尾气的排放温度，从而可以最大限度的安全利用烟气尾气余热，既节能又环保。

参考文献：

[1]冯俊凯《锅炉原理及计算》.

[2]烟气酸露点计算公式中过量空气系数的修正方法[J]. 王金旺，张燕，张建中.  节能技术. 2014（04）

[3]烟气酸露点的测量与计算关联式的修正[J]. 向柏祥，邢文崇，李健峰，李玉忠，杨海瑞，吕俊复.  锅炉技术. 2014（01）

[4]烟气酸露点计算方法研究中一些误区和疑点的辨析和讨论[J]. 张建中.  锅炉技术. 2013（02）

（杭州新世纪能源环保工程股份有限公司  浙江杭州   310000）