第五章除尘脱硫设备课件

第五章除尘脱硫设备第五章除尘脱硫设备13.3.电电除除尘尘器器 主主要要是是利利用用高高压压电电场场使使尘尘粒粒荷荷电电，在在库库仑仑力力的的作作用用下下使使粉粉尘尘与与气气流流分分离离，一一般般分分有有干干式式和和湿湿式式两两类类。根根据据荷荷电电和和分分离离区区的的空空间间布布置置不不同同，也也可分为单区和双区电除尘器。可分为单区和双区电除尘器。4.4.湿湿式式除除尘尘器器 该该类类除除尘尘器器是是利利用用液液滴滴或或液液膜膜将将尘尘粒粒从从含含尘尘气气流流中中分分离离出出来来的的装装置置，可可分分为为冲冲击击式、泡沫塔、文氏管等除尘器。式、泡沫塔、文氏管等除尘器。5.5.组组合合式式除除尘尘器器 该该除除尘尘器器主主要要是是利利用用多多种种净净化化机机理理的的综综合合净净化化。一一般般由由机机械械与与过过滤滤；机机械械与与静静电、湿式与净电等组合方式电、湿式与净电等组合方式.3.电除尘器 主要是利用高压电场使尘粒荷电，在库仑力2第五章除尘脱硫设备课件3第五章除尘脱硫设备课件4图图5-3 5-3 沉沉降降室室的的结结构构形形式式（a a）空空降降室室；（b b）人人字字形形挡挡墙；墙；（c c）平平行行隔隔板；板；（d d）人人字字形形挡挡墙墙+平平行行隔隔板板（e e）垂垂直直形形挡挡墙；墙；（f f）水水平平形形挡墙；挡墙；（g）人字形）人字形+两短墙；（两短墙；（h）人字形）人字形+两短墙两短墙+水平隔板水平隔板图5-3 沉降室的结构形式（a）空降室；（b）人字形挡墙；5二、垂直气流沉降室二、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。图流速度，使沉降速度大于气流速度的尘粒沉降下来。图5-4a5-4a是最简单的一种，尘是最简单的一种，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5-4b5-4b和图和图5-4c5-4c两种沉降室分别设置反射板两种沉降室分别设置反射板2 2和导流锥和导流锥4 4，以提高除尘效率。除下的尘粒可通过下，以提高除尘效率。除下的尘粒可通过下灰管进入灰斗。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）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 二、垂直气流沉降室图5-4 垂直气流沉降室示意图65.1.2.2 惯性除尘器惯性除尘器 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，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。则因易堵塞而不宜采用。一、反转式惯性除尘器反转式惯性除尘器图图5-55-5为常见的几种反转式惯性除尘器结构示意图，为常见的几种反转式惯性除尘器结构示意图，a)a)为弯管型，为弯管型，b)b)为为百叶窗型，百叶窗型，c)c)为多层隔板塔。为多层隔板塔。弯管型和百叶窗弯管型和百叶窗型反转式除尘装型反转式除尘装置和冲击式惯性置和冲击式惯性除尘装置一样都除尘装置一样都适于烟道除尘，适于烟道除尘，塔式除尘装置主塔式除尘装置主要用于烟雾的分要用于烟雾的分离，它可以分离离，它可以分离几个微米粒径的几个微米粒径的雾滴。雾滴。5.1.2.2 惯性除尘器一、反转式惯性除尘器弯管型和百叶窗7二、冲击式惯性除尘器二、冲击式惯性除尘器图图5-65-6为冲击式惯性除尘器结构示意图，其中图为冲击式惯性除尘器结构示意图，其中图5-6a5-6a为单级冲击式惯性除尘器，为单级冲击式惯性除尘器，图图5-6b5-6b为多级冲击式为多级冲击式 惯性除尘器，惯性除尘器，图图5-6c5-6c为迷宫型（带喷嘴）为迷宫型（带喷嘴）惯性除尘器。惯性除尘器。前两种型式的惯前两种型式的惯性除尘器中，沿气性除尘器中，沿气流运动的方向上设流运动的方向上设置一级或多级隔板，置一级或多级隔板，使气体中的尘粒冲使气体中的尘粒冲撞隔板而被分离。撞隔板而被分离。迷宫型（带喷嘴）迷宫型（带喷嘴）惯性除尘器装有喷惯性除尘器装有喷嘴，可以增加气体嘴，可以增加气体的冲撞次数，增大的冲撞次数，增大除尘效率除尘效率二、冲击式惯性除尘器 前两种型式的惯性除尘器中，沿气流运85.1.3.3 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。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。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涤器后面一般都装有脱水装置，把液滴从气流中分离出来。来。脱水器的脱水机理类似除尘机理，例如重力沉降、惯性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。分离、离心分离。（一）重力沉降法脱水装置（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。沉降下来而被去除。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9二）二）碰撞法脱水装置碰撞法脱水装置 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。脱水装置而排入大气。为了使含液为了使含液滴气流撞击板滴气流撞击板后，不再形成后，不再形成新的小液滴并新的小液滴并保持板上的液保持板上的液膜不破坏，必膜不破坏，必须控制气流的须控制气流的速度和气流与速度和气流与板的角度。板的角度。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10(三三)弯头脱水器弯头脱水器 弯弯头头脱脱水水器器是是借借助助气气流流在在弯弯头头中中折折转转90900 0或或1801800 0角角时时产产生生的的离离心心力力将水滴甩出，主要用于文氏管除尘器的脱水。将水滴甩出，主要用于文氏管除尘器的脱水。下下 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，水滴与气流的速弯头脱水器时，水滴与气流的速度有明显差别。当气流折转度有明显差别。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，由排水槽到弯头脱水器的底部，由排水槽排出。排出。(三)弯头脱水器 下，速度降低较慢，因此在进入弯头脱水11(四四)旋风脱水器旋风脱水器 当当水水滴滴较较细细而而又又要要求求脱脱水水效效率率高高时时，可可以以采采用用旋旋风风脱脱水水器器。根根据据脱脱水水的的特特点点，可可设设计计成成结结构构简简单单，体体积积小小的的旋旋风风脱脱水水器器，锥锥底底顶顶角角一一般般为为1001000 0，图图5-295-29为为其其中中的的一一种。种。这种旋风筒可以除去较小的这种旋风筒可以除去较小的液滴，常设在文氏管的后面。液滴，常设在文氏管的后面。图图5-29 5-29 旋风脱水器旋风脱水器(四)旋风脱水器 图5-29 旋风脱水器 12(五五)旋流板脱水器旋流板脱水器 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。的装置称为旋流板脱水器，通常都设在除尘器的出口处。这种脱水器有圆柱这种脱水器有圆柱形和圆锥形两种形和圆锥形两种(见下见下图图)。圆锥形旋流板消。圆锥形旋流板消耗金属不少，压力损耗金属不少，压力损失小，但只适用于水失小，但只适用于水汽浓度不超过汽浓度不超过0.8L/m3的情况。当水汽浓度的情况。当水汽浓度达达3.0L/m 时，则须采时，则须采用圆形旋流板。用圆形旋流板。(五)旋流板脱水器 这种脱水器有圆柱形和圆锥形135.2脱硫设备 脱硫设备的种类和类型很多，根据所选用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，只章所述的吸收、吸附、反应设备相似，只是为了满足防腐的要求，设备的材料不同。是为了满足防腐的要求，设备的材料不同。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14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。氨法脱硫工艺主要有两部分反应组成。吸收过程：吸收过程：烟气经过吸收塔，其中的烟气经过吸收塔，其中的SO被吸收液吸收，被吸收液吸收，并生成亚硫酸氨与硫酸氢铵并生成亚硫酸氨与硫酸氢铵;中和结晶：中和结晶：由吸收产生的高溶度亚硫酸氨与硫酸氢铵吸收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，同时用水间接器中与氨起中和反应，同时用水间接搅拌冷搅拌冷却，使亚硫酸铵结晶析出却，使亚硫酸铵结晶析出.，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。，15湿法氨水洗涤脱硫工艺流程示意图 湿法氨水洗涤脱硫工艺流程示意图 165.2.3 烟气脱硫设备的防腐锅炉排放的烟道气一般温度在锅炉排放的烟道气一般温度在180180左右，左右，相对湿度为相对湿度为3%3%，含有灰分及各种腐蚀性成，含有灰分及各种腐蚀性成分，如分，如S0S02 2、NONO2 2、HClHCl及盐雾等。在脱硫过及盐雾等。在脱硫过程中，又具有酸、碱介质交替的特性，因程中，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。此设备腐蚀严重，防腐条件要求苛刻。5.2.3 烟气脱硫设备的防腐175.2.3.1 腐蚀机理及腐蚀环境分析腐蚀机理及腐蚀环境分析1.腐蚀机理分析腐蚀机理分析 锅炉烟道气脱硫除尘设备腐蚀原因可归纳为四类锅炉烟道气脱硫除尘设备腐蚀原因可归纳为四类：一一是是化化学学腐腐蚀蚀，即即烟烟道道气气中中的的腐腐蚀蚀性性介介质质在在一一定定温温度度下下与与钢钢铁铁发发生化学反应。生成可溶性铁盐，使金属设备逐渐破坏。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：部分反应方程式如下：Fe+S0Fe+S02 2+H+H2 20 0FeS0FeS03 3十十H H2 2Fe+S0Fe+S02 2+0+02 2FeS0FeS04 4 2HCI+Fe 2HCI+FeFeClFeCl2 2十十H H2 2其其二二是是电电化化学学腐腐蚀蚀，如如湿湿法法脱脱硫硫，金金属属表表面面有有水水及及电电解解质质，其其表表面面形形成成原原电电池池而而产产生生电电使使金金属属逐逐渐渐锈锈蚀蚀，特特别别在在焊焊缝缝接接点点处处更更易易发发生。电化学方程式如下：生。电化学方程式如下：Fe Fe Fe Fe2 2+2e+2e Fe Fe2 2+8FeOOH+2e 3Fe+8FeOOH+2e 3Fe3 30 04 4+4H+4H2 20 0 5.2.3.1 腐蚀机理及腐蚀环境分析 Fe 18第第三三为为结结晶晶腐腐蚀蚀，用用碱碱性性液液体体吸吸收收S0S02 2后后生生成成可可溶溶性性硫硫酸酸盐盐或或亚亚硫硫酸酸盐盐，液液相相则则渗渗入入表表面面防防腐腐层层的的毛毛细细孔孔内内，若若锅锅炉炉不不用用时时，在在自自然然干干燥燥下下生生成成结结晶晶型型盐盐，同同时时体体积积膨膨胀胀，使使防防腐腐材材料料自自身身产产生生内内应应力力，而而使使其其脱脱皮皮、粉粉化化、疏疏松松或或裂裂缝缝损损坏坏。特特别别在在干干湿湿交交替替作作用用下下，带带结结晶晶水水的的盐盐类类体体积积可可增增加加几几倍倍或或十十几几倍倍，腐腐蚀蚀更更加加严严重重。因因此此，闲闲置的脱硫设备比经常应用的更易腐蚀。置的脱硫设备比经常应用的更易腐蚀。第第四四为为磨磨损损腐腐蚀蚀，即即烟烟道道气气中中固固体体颗颗粒粒(如如灰灰尘尘)与与设设备备表表面面湍湍动动摩擦，不断更新表面，加速腐蚀过程，使其逐渐变薄。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。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。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195.2.3.3 烟气脱硫装置防腐蚀技术烟气脱硫装置防腐蚀技术鉴鉴于于脱脱硫硫装装置置的的腐腐蚀蚀介介质质分分布布于于自自吸吸收收塔塔(或或预预洗洗涤涤器器)至至烟烟囱囱烟烟气气入入口口的的全全过过程程，故故其其防防腐腐蚀蚀设设计计应应包包括括大大型型静静态态设设备备抗抗腐腐蚀蚀对对策策到动态设备耐蚀材料选择等诸方面。到动态设备耐蚀材料选择等诸方面。1.1.静态设备防腐蚀静态设备防腐蚀吸收塔吸收塔(还有预洗涤器还有预洗涤器)、除雾器、再热器的壳体及内支撑，是静、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考虑，一是碳钢本体内衬有机材料防腐层(简称内衬防腐简称内衬防腐)；二是利；二是利用耐腐蚀的金属材料制造。用耐腐蚀的金属材料制造。鳞片片衬里是目前烟气脱硫装置内里是目前烟气脱硫装置内衬防腐防腐蚀的首的首选技技术。脱硫。脱硫过程中形成的程中形成的SOSO3 32-2-、S0S04 42-2-有很有很强强的化学活性和渗透能力，因此，防腐的化学活性和渗透能力，因此，防腐层必必须具具备优良的耐化学腐良的耐化学腐蚀性和高抗渗性。性和高抗渗性。鳞片片衬里因其玻璃磷片的多里因其玻璃磷片的多层平行排列，使介平行排列，使介质攻攻击时无法垂直无法垂直渗透而呈迷渗透而呈迷宫型途径，故具有型途径，故具有优异的抗渗性能。异的抗渗性能。脱硫装置中的冷脱硫装置中的冷衬橡胶橡胶层本体非常致密，介本体非常致密，介质很很难渗入，但胶板渗入，但胶板粘接粘接缝为薄弱薄弱环节，失效往往由此开始。，失效往往由此开始。5.2.3.3 烟气脱硫装置防腐蚀技术20表表5-41 5-41 鳞片衬里与橡胶衬里综合比较鳞片衬里与橡胶衬里综合比较对比指标对比指标鳞片鳞片衬里衬里冷衬橡胶冷衬橡胶对比指标对比指标鳞片衬里鳞片衬里冷衬橡胶冷衬橡胶抗介质渗透抗介质渗透界面粘接强界面粘接强度度抗应力腐蚀抗应力腐蚀抗热老化抗热老化耐温性耐温性抗扩散性蚀抗扩散性蚀本体强度本体强度衬层修补性衬层修补性很好很好好好好好好好好好好好差差好好好好一般一般好好差差低温好低温好,高温差高温差差差好好差差施工性施工性施工成本施工成本质检性质检性对环境要求对环境要求施工周期施工周期对基体要求对基体要求质量控制要质量控制要点点耐磨性耐磨性好好较高较高(适中适中难难较高较高短短高高针孔，厚度针孔，厚度好好较差较差高高较难较难高高长长高高胶缝，粘贴界胶缝，粘贴界面面好好表5-41 鳞片衬里与橡胶衬里综合比较对比指标鳞片冷衬橡212.2.烟气脱硫装置耐蚀金属材料的使用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一些超低碳不锈钢如316L316L、317L317L及镍基合金等。及镍基合金等。316L316L、317L317L不锈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。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，主要是备使用，主要是8080年代欧美等国家，而近年来应用较少。国内着年代欧美等国家，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。和制造技术很难跟上，造价也是一个问题。2.烟气脱硫装置耐蚀金属材料的使用223.3.动态设备防腐蚀动态设备防腐蚀在湿法石灰石在湿法石灰石石膏工艺中，动态设备主要是泵、石膏工艺中，动态设备主要是泵、搅拌器、风机。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及叶轮等采用铸铁+橡胶衬里结构，而石灰石浆橡胶衬里结构，而石灰石浆泵、水系统用泵采用铸铁离心泵。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、引起的气蚀，带有大颗粒的浆液造成异常磨损、泵的过载等。泵的过载等。搅拌器大部分采用碳钢搅拌器大部分采用碳钢+橡胶衬里结构。橡胶衬里结构。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23