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1、第五章 除尘脱硫设备,除尘装置的基本概况5.1.1.1 分类除尘装置是废气处理工程中最常用的一种设备，按除尘的主要机理，一般分为五类：1.机械力除尘器 该类除尘器是利用质量力(重力、惯性力和离心力等)的作用从含尘气流中分离尘粒的装置，有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。2.过滤式除尘器 该类除尘器是使含尘气流通过织物或多孔的填料层进行过滤分离的装置，主要有袋式除尘器、颗粒层除尘器等。,3.电除尘器 主要是利用高压电场使尘粒荷电，在库仑力的作用下使粉尘与气流分离，一般分有干式和湿式两类。根据荷电和分离区的空间布置不同，也可分为单区和双区电除尘器。4.湿式除尘器 该类除尘器是利用液滴或液膜将尘粒
2、从含尘气流中分离出来的装置，可分为冲击式、泡沫塔、文氏管等除尘器。5.组合式除尘器 该除尘器主要是利用多种净化机理的综合净化。一般由机械与过滤；机械与静电、湿式与净电等组合方式.,除尘器的选择 正确选择与使用各种除尘器，不仅可以提高产品质量和降低生产成本，而且也是控制粉尘污染的重要措施。而错误的选择往往会引起除尘器的性能恶化，甚至不能使用。,除尘器选择方法和步骤:,5.1.2 机械式除尘器,重力沉降室,重力沉降室的工作原理是：含尘气体进入空室后，气体流速大大降低，尘粒依靠自身重力作用而自然沉降，并与气流分离。沉降室在实际运行时，在室内都加设各种挡尘装置，以提高除尘效率，如图5-3所示。,图5-
3、2 水平气流沉降室,图5-3 沉降室的结构形式（a）空降室；（b）人字形挡墙；（c）平行隔板；（d）人字形挡墙+平行隔板（e）垂直形挡墙；（f）水平形挡墙；,（g）人字形+两短墙；（h）人字形+两短墙+水平隔板,二、垂直气流沉降室垂直气流沉降室如下图示。当气流从管道进入沉降室后，由于截面扩大降低了气流速度，使沉降速度大于气流速度的尘粒沉降下来。图5-4a是最简单的一种，尘粒沉降在入口周围，需定期停止排尘设备的运行以便清除积尘。图5-4b和图5-4c两种沉降室分别设置反射板2和导流锥4，以提高除尘效率。除下的尘粒可通过下灰管进入灰斗。,图5-4 垂直气流沉降室示意图a）屋顶式 b）扩大烟囱式c）
4、带导流锥的沉降室 1-烟道 2-反射板 3-耐火涂料 4-倒流锥 5-斜板 6-下灰管,5.1.2.2 惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气流冲击挡板，气流方向发生急剧改变，借助尘粒本身惯性力的作用，将粉尘分离下来的一种除尘装置。它一般多用于密度大、颗粒粗的金属和矿物性粉尘的处理，对密度小、颗粒细的粉尘及粘结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。,一、反转式惯性除尘器图5-5为常见的几种反转式惯性除尘器结构示意图，a)为弯管型，b)为百叶窗型，c)为多层隔板塔。,弯管型和百叶窗型反转式除尘装置和冲击式惯性除尘装置一样都适于烟道除尘，塔式除尘装置主要用于烟雾的分离，它可以分离几个微米粒径的雾滴。,二
5、、冲击式惯性除尘器图5-6为冲击式惯性除尘器结构示意图，其中图5-6a为单级冲击式惯性除尘器，图5-6b为多级冲击式 惯性除尘器，图5-6c为迷宫型（带喷嘴）惯性除尘器。,前两种型式的惯性除尘器中，沿气流运动的方向上设置一级或多级隔板，使气体中的尘粒冲撞隔板而被分离。迷宫型（带喷嘴）惯性除尘器装有喷嘴，可以增加气体的冲撞次数，增大除尘效率,5.1.3.3 脱水装置,湿式除尘器的脱水装置又称气液分离装置或除雾器。当用湿法治理烟尘和其他有害气体时，从处理设备排出的气体常常夹带有尘和其他有害物质的液滴。为了防止含有尘或其他有害物质的液滴进人大气，在洗涤器后面一般都装有脱水装置，把液滴从气流中分离出来
6、。脱水器的脱水机理类似除尘机理，例如重力沉降、惯性分离、离心分离。（一）重力沉降法脱水装置重力沉降法是最简单的一种方法，它与除尘的重力沉降室完全相同，即在洗涤器后设一空间，气体进入这空间后因流速降低，使液滴依靠重力而下降的速度大于气流的上升速度。只要有足够的高度，液滴就可以从气体中沉降下来而被去除。,二）碰撞法脱水装置,碰撞法是一种用得比较广泛的脱水装置，种类比较多，几种常见的脱水装置见下图。它设在除尘器的出口，其原理与惯性除尘器相同，当含有液滴的气流撞击在板上后，液滴就被截留，气体则通过脱水装置而排入大气。,为了使含液滴气流撞击板后，不再形成新的小液滴并保持板上的液膜不破坏，必须控制气流的速
7、度和气流与板的角度。,(三)弯头脱水器 弯头脱水器是借助气流在弯头中折转900或1800角时产生的离心力将水滴甩出，主要用于文氏管除尘器的脱水。下 图为弯头脱水器的一种形式。通过文氏管喉口的高速气流在扩散管内气流速度不断降低，而水滴由于其质量大，在惯性力的作用,下，速度降低较慢，因此在进入弯头脱水器时，水滴与气流的速度有明显差别。当气流折转900时，水滴由于惯性和离心力被甩到弯头脱水器的底部，由排水槽排出。,(四)旋风脱水器 当水滴较细而又要求脱水效率高时，可以采用旋风脱水器。根据脱水的特点，可设计成结构简单，体积小的旋风脱水器，锥底顶角一般为1000，图5-29为其中的一种。这种旋风筒可以除
8、去较小的液滴，常设在文氏管的后面。,图5-29 旋风脱水器,(五)旋流板脱水器 利用固定叶片使气流得到旋转，从而在离心力作用下将水滴分离的装置称为旋流板脱水器，通常都设在除尘器的出口处。,这种脱水器有圆柱形和圆锥形两种(见下图)。圆锥形旋流板消耗金属不少，压力损失小，但只适用于水汽浓度不超过0.8L/m3的情况。当水汽浓度达3.0L/m 时，则须采用圆形旋流板。,5.2脱硫设备,脱硫设备的种类和类型很多，根据所选用的脱硫工艺的不同，脱硫设备的种类和类型也不同。在传统脱硫工艺中，一般以吸收、吸附、反应设备为主。脱硫工艺中选用的吸收、反应设备，其结构类型与第二章所述的吸收、吸附、反应设备相似，只是
9、为了满足防腐的要求，设备的材料不同。,湿式氨法脱硫技术基本原理,氨法脱硫工艺主要有两部分反应组成。吸收过程：烟气经过吸收塔，其中的SO被吸收液吸收，并生成亚硫酸氨与硫酸氢铵;中和结晶：由吸收产生的高溶度亚硫酸氨与硫酸氢铵吸收液，先经灰渣过滤器滤去烟尘，再在结晶反应器中与氨起中和反应，同时用水间接搅拌冷却，使亚硫酸铵结晶析出.,，,湿法氨水洗涤脱硫工艺流程示意图,5.2.3 烟气脱硫设备的防腐,锅炉排放的烟道气一般温度在180左右，相对湿度为3%，含有灰分及各种腐蚀性成分，如S02、NO2、HCl及盐雾等。在脱硫过程中，又具有酸、碱介质交替的特性，因此设备腐蚀严重，防腐条件要求苛刻。,5.2.3
10、.1 腐蚀机理及腐蚀环境分析1.腐蚀机理分析 锅炉烟道气脱硫除尘设备腐蚀原因可归纳为四类：一是化学腐蚀，即烟道气中的腐蚀性介质在一定温度下与钢铁发生化学反应。生成可溶性铁盐，使金属设备逐渐破坏。部分反应方程式如下：Fe+S02+H20FeS03十H2Fe+S02+02FeS04 2HCI+FeFeCl2十H2其二是电化学腐蚀，如湿法脱硫，金属表面有水及电解质，其表面形成原电池而产生电使金属逐渐锈蚀，特别在焊缝接点处更易发生。电化学方程式如下：,Fe Fe2+2e,Fe2+8FeOOH+2e 3Fe304+4H20,第三为结晶腐蚀，用碱性液体吸收S02后生成可溶性硫酸盐或亚硫酸盐，液相则渗入表面
11、防腐层的毛细孔内，若锅炉不用时，在自然干燥下生成结晶型盐，同时体积膨胀，使防腐材料自身产生内应力，而使其脱皮、粉化、疏松或裂缝损坏。特别在干湿交替作用下，带结晶水的盐类体积可增加几倍或十几倍，腐蚀更加严重。因此，闲置的脱硫设备比经常应用的更易腐蚀。第四为磨损腐蚀，即烟道气中固体颗粒(如灰尘)与设备表面湍动摩擦，不断更新表面，加速腐蚀过程，使其逐渐变薄。提高脱硫设备的使用寿命，使其具有较强的防腐性能，除了采用耐腐蚀的不锈钢及非金属材料（如玻璃钢等），最有效的办法就是把金属设备内表面致密包围、有效地保护起来，切断各种腐蚀途径。,5.2.3.3 烟气脱硫装置防腐蚀技术鉴于脱硫装置的腐蚀介质分布于自吸
12、收塔(或预洗涤器)至烟囱烟气入口的全过程，故其防腐蚀设计应包括大型静态设备抗腐蚀对策到动态设备耐蚀材料选择等诸方面。1.静态设备防腐蚀吸收塔(还有预洗涤器)、除雾器、再热器的壳体及内支撑，是静态设备防，腐蚀的主体部分。对该部分的防腐蚀设计主要从两方面考虑，一是碳钢本体内衬有机材料防腐层(简称内衬防腐)；二是利用耐腐蚀的金属材料制造。鳞片衬里是目前烟气脱硫装置内衬防腐蚀的首选技术。脱硫过程中形成的SO32-、S042-有很强的化学活性和渗透能力，因此，防腐层必须具备优良的耐化学腐蚀性和高抗渗性。鳞片衬里因其玻璃磷片的多层平行排列，使介质攻击时无法垂直渗透而呈迷宫型途径，故具有优异的抗渗性能。脱硫
13、装置中的冷衬橡胶层本体非常致密，介质很难渗入，但胶板粘接缝为薄弱环节，失效往往由此开始。,表5-41 鳞片衬里与橡胶衬里综合比较,2.烟气脱硫装置耐蚀金属材料的使用,耐蚀金属材料在烟气脱硫装置中主要有两种应用方式，即耐蚀金属本体制造和耐蚀金属与碳钢复合材料本体制造。由于其制造成本高，因而本方法在美国等一些发达国家有所使用。主要材料为一些超低碳不锈钢如316L、317L及镍基合金等。316L、317L不锈钢在国外早期脱硫装置中应用较多，但腐蚀问题依然存在，如冲刷腐蚀、点蚀等。整体玻璃钢结构在烟气脱硫装置中有一些应用，但多作为单元设备使用，主要是80年代欧美等国家，而近年来应用较少。国内着手在某些小机组上试用，大量使用有一定困难，主要是国产材料和制造技术很难跟上，造价也是一个问题。,3.动态设备防腐蚀,在湿法石灰石石膏工艺中，动态设备主要是泵、搅拌器、风机。考虑到介质的腐蚀和固体物料的磨损，吸收塔再循环泵、吸收塔排出泵、滤液泵、抛降泵等泵壳及叶轮等采用铸铁+橡胶衬里结构，而石灰石浆泵、水系统用泵采用铸铁离心泵。衬胶泵在使用中会出现橡胶衬里失效，其原因是衬里质量差，浆液中的异物引起机械损伤，空载引起的气蚀，带有大颗粒的浆液造成异常磨损、泵的过载等。搅拌器大部分采用碳钢+橡胶衬里结构。,
