淺析搪瓷換熱元件在煙氣脫硫脫硝中的應(yīng)用

吳曉斌

摘 要：近年來(lái)，大氣污染趨勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)重，已經(jīng)成為一個(gè)世界性討論的話題，大量工業(yè)生產(chǎn)和生活廢氣的排放給空氣帶來(lái)了嚴(yán)重的污染，煙氣轉(zhuǎn)換設(shè)備的研發(fā)為這一問(wèn)題的解決帶來(lái)了契機(jī)，該設(shè)備的核心部件是一種搪瓷換熱元件，它對(duì)吸進(jìn)設(shè)備的煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理，起到了氣體轉(zhuǎn)換的作用。文章就對(duì)這種搪瓷換熱元件進(jìn)行了反應(yīng)原理和作用的分析，并對(duì)主要的搪涂工藝作了詳細(xì)的說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫；煙氣脫硝；化學(xué)原理；涂搪工藝；燒制

引言

環(huán)境污染問(wèn)題是全球熱議的話題之一。在我國(guó)，大量工業(yè)和生活廢氣的排放使空氣污染程度加深，空氣質(zhì)量明顯下降，其嚴(yán)重后果也日益顯現(xiàn)，霧霾天氣越來(lái)越頻繁的出現(xiàn)，酸雨的出現(xiàn)也在世界各地危害著人們的正常生活。霧霾對(duì)人的呼吸道會(huì)造成損害，是引發(fā)多種疾病的元兇，而酸雨的降臨會(huì)嚴(yán)重破壞水資源的酸堿平衡，阻礙農(nóng)作物的生長(zhǎng)，這些污染源中都含有硫化物和氮氧化物，為此，對(duì)煙氣中的硫化物硝化物進(jìn)行過(guò)濾和凈化處理十分必要。

1 搪瓷換熱元件對(duì)煙氣進(jìn)行了有效的脫硫、脫硝作用

1.1 煙氣脫硫、脫硝的化學(xué)方法和反應(yīng)原理

煙氣脫硫脫硝的方法有很多種，石灰石石膏濕法脫硫是最常用的方法，同時(shí)也是最成熟的技術(shù)。該方法通過(guò)對(duì)氣體中二氧化硫的吸附，使之與化學(xué)原料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏或亞硫酸鈣。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是污染物吸收效率高，凈化效果好，易于操作，但是其反應(yīng)后易產(chǎn)生大量的副反應(yīng)物質(zhì)，需要進(jìn)行二次處理。

利用氧化催化反應(yīng)進(jìn)行脫硫作業(yè)也是一種不錯(cuò)的選擇。該種方法是一種新型的脫硫脫硝方法，目前還在進(jìn)一步研發(fā)中，其特點(diǎn)是在脫硫過(guò)程中添加適量的催化劑，使催化劑與廢氣中的二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)，生成物為硫酸，可以進(jìn)行二次利用，而且不會(huì)產(chǎn)生額外的副產(chǎn)物，是值得關(guān)注的科學(xué)脫硫脫硝方式。

1.2 利用搪瓷換熱元件進(jìn)行煙氣的脫硫脫硝

1.2.1 搪瓷元件如何幫助煙氣脫硫

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫后的凈化煙氣含有一定量的水，而且凈化后的煙氣只有40～50℃，根本無(wú)法進(jìn)行高空排放，至少需要加熱到80～82℃ 方能達(dá)到高空排放的溫度要求，煙氣脫硫中的煙氣加熱器是用來(lái)加熱煙氣的。

目前的煙氣加熱器基本上是回轉(zhuǎn)式的，根據(jù)火力發(fā)電裝機(jī)容量的不同，煙氣加熱器的規(guī)格也不相同。煙氣加熱器吸收 120 ～130℃臟煙氣的熱量，然后加熱凈化煙氣。這個(gè)吸熱 - 加熱能量轉(zhuǎn)化過(guò)程的溫度變化正處于煙氣硫酸露點(diǎn)溫度范圍內(nèi)，因此，凈化煙氣中的水與臟煙氣中硫氧化物反應(yīng)凝結(jié)成硫酸或亞硫酸溶液，進(jìn)而腐蝕換熱元件，所以煙氣加熱器的換熱元件采用了耐酸性能好的搪瓷產(chǎn)品。

1.2.2 搪瓷元件如何幫助煙氣脫硝

火力發(fā)電所使用的鍋爐都備有空氣預(yù)熱器，用于加熱二次助燃空氣，提高燃燒效率。煙氣脫硝的常規(guī)作法是將空氣預(yù)熱器置于脫硝催化反應(yīng)罐的后面，即煙氣通過(guò)脫硝后再進(jìn)入空氣預(yù)熱器中，隨之而來(lái)的問(wèn)題是煙氣中的水與三氧化硫在煙氣硫酸露點(diǎn)溫度凝結(jié)成硫酸溶液，并與硫酸氫銨一同對(duì)換熱元件進(jìn)行腐蝕。因此凡是進(jìn)行煙氣脫硝的空氣預(yù)熱器必須采用搪瓷元件作為換熱件。

1.3 搪瓷換熱元件的性質(zhì)和特點(diǎn)分析

1.3.1 抗腐蝕性。由于搪瓷換熱元件會(huì)長(zhǎng)期處于偏酸性的作業(yè)環(huán)境中，所以，其最基本的特性就是抗腐蝕性要達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在正式使用前，元件的抗腐蝕性要經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試以達(dá)到使用要求。

1.3.2 抗熱性和熱適應(yīng)性。脫硫脫硝的化學(xué)過(guò)程需要比較高的溫度才能實(shí)現(xiàn)，這就要求搪瓷換熱元件具備良好的熱適應(yīng)性，能夠根據(jù)不同需要在溫度條件發(fā)生驟變的情況下仍然保持工作效能的穩(wěn)定性。

1.3.3 材質(zhì)的均勻性和表面的光滑性。搪瓷換熱元件本身的內(nèi)部材質(zhì)和結(jié)構(gòu)要均勻，表面要光滑，以防在脫硫脫硝過(guò)程中產(chǎn)生雜質(zhì)物的刮附，不利于清潔，長(zhǎng)此以往會(huì)降低元件的效能。

1.3.4 抗氣流沖擊性和耐磨性。脫硫脫硝過(guò)程是一個(gè)氣流經(jīng)常吸入和排出的過(guò)程，氣流的沖擊力較強(qiáng)，另外氣體吸入會(huì)帶來(lái)大量的粉塵顆粒，在壓力的作用下容易對(duì)元件造成磨損，因此，搪瓷換熱元件要具備抗氣流沖擊和耐磨的性能。

2 搪瓷換熱元件的生產(chǎn)工藝

2.1 生產(chǎn)工藝概述

搪瓷換熱元件的涂搪目前國(guó)內(nèi)外全部采用一次搪瓷釉進(jìn)行，所使用的一次搪耐酸瓷釉或粉末既具有底釉與金屬基材形成良好密著的功能，又具備耐酸面釉的耐酸、耐水、耐水蒸汽、耐磨、耐溫急變等特性。

2.1.1 國(guó)外的涂搪工藝

國(guó)際上通用的涂搪工藝主要有干濕兩種方法，其中，濕法涂搪工藝是一種較為傳統(tǒng)的工藝方法，又可以分為如下方式：（1）浸入法。即將整個(gè)待涂元件浸入涂漆中，此種方法操作簡(jiǎn)便，適用于小部件搪涂。（2）噴涂法。利用噴涂設(shè)備將涂漆均勻的噴涂在待涂元件表面，適用于不易搬動(dòng)的大部件搪涂。（3）澆灌法。即自上而下的將涂漆澆落至待涂元件表面，此法不易控制搪涂的厚度，操作難度較大。（4）自由流動(dòng)法。即通過(guò)緩慢均勻旋轉(zhuǎn)待涂元件，使涂漆自由的在元件表面流動(dòng)，達(dá)到涂搪的目的。濕法涂搪的缺點(diǎn)十分明顯，涂搪不可能一次性完成，均需要多次重復(fù)操作以保證涂搪的效果。與濕法相對(duì)應(yīng)的是干法粉末噴涂。粉末噴涂的原理是利用噴槍，設(shè)備通電后產(chǎn)生電壓磁場(chǎng)，利用靜電效應(yīng)使粉末均勻度附著在元件表面，這種方法是近幾年來(lái)新研發(fā)出來(lái)的，它實(shí)現(xiàn)了搪涂過(guò)程的一次性完成，噴涂粉末無(wú)污染也是其一大特點(diǎn)，不僅搪涂表面均勻，不易脫落，而且既節(jié)省材料又綠色環(huán)保，廣泛地被企業(yè)采用，這是與濕法搪涂的明顯區(qū)別和優(yōu)勢(shì)。但在干法粉末噴涂過(guò)程中，會(huì)由于一些物理效應(yīng)影響整個(gè)噴涂的效果，我國(guó)國(guó)內(nèi)的企業(yè)和國(guó)外聯(lián)合對(duì)此種方法予以改進(jìn)，主要是通過(guò)對(duì)噴槍設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，目前已經(jīng)順利的解決了該問(wèn)題。

2.1.2 國(guó)內(nèi)的涂搪工藝

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)搪瓷換熱元件從生產(chǎn)空氣預(yù)熱器搪瓷換熱元件開(kāi)始，主要針對(duì)貴州地區(qū)煤質(zhì)中高含硫?qū)諝忸A(yù)熱器換熱元件的影響。所采用的鋼板基本是 SPCC、St 12 和 Q 195L 等搪瓷生產(chǎn)的代用鋼板，使用的瓷釉符合耐酸要求。雖然產(chǎn)品的針孔率略高，但基本滿足要求。干法粉末靜電噴涂生產(chǎn)的煙氣脫硫、煙氣脫硝搪瓷換熱元件，基本采用日本的 SPP 脫碳冷軋鋼板以及寶鋼研發(fā)的等同于 DC04ED 的 BTC -4D 搪瓷專用冷軋鋼板。

目前，國(guó)內(nèi)一些搪瓷換熱元件企業(yè)也加快了技術(shù)改造的步伐，紛紛上馬干法粉末靜電噴涂生產(chǎn)線開(kāi)展搪瓷換熱元件的生產(chǎn)，如安徽開(kāi)爾公司、江西龍?jiān)纯剖?、哈爾濱天路搪瓷、哈爾濱金田環(huán)保設(shè)備等。從目前國(guó)內(nèi)干法粉末靜電噴涂設(shè)備使用效果來(lái)看，瑞士金馬的搪瓷專用涂裝設(shè)備更適合于干法粉末靜電噴涂生產(chǎn)。

2.2 燒制搪瓷元件的要點(diǎn)分析

為了保證搪瓷換熱元件燒成后最小變形性量和瓷面達(dá)到質(zhì)量要求，搪瓷換熱元件的燒成工藝和燒成設(shè)備至關(guān)重要。燒成爐膛的容積及爐膛內(nèi)溫度的均勻性是滿足搪瓷換熱元件燒成的基本保障。一般來(lái)講燒成工件與窯爐發(fā)熱元件的最近距離不能小于 300 mm，對(duì)于多片元件燒成，相鄰兩片元件之間的距離不能小于250 mm，否則就會(huì)影響到元件的瓷面質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

氣體的脫硫脫硝作業(yè)對(duì)改善大氣環(huán)境至關(guān)重要，但在我國(guó)，其作業(yè)范圍還有一定的行業(yè)局限性，主要應(yīng)用在火力發(fā)電行業(yè)，要想取得更為理想的氣體污染治理效果，還要多方面共同攜手努力，僅靠單一行業(yè)的努力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。搪瓷材料是換熱元件制作最為理想的材質(zhì)，其優(yōu)良的性能是其他材料所不可比擬的。搪瓷換熱元件在氣體脫硫脫硝過(guò)程中十分必要，其行業(yè)發(fā)展前景將隨著我國(guó)大氣治理力度的加強(qiáng)越來(lái)越光明。

參考文獻(xiàn)

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