我國(guó)的熱力設(shè)備以燃煤鍋爐為主，在一次能源組成中，燃煤占76.3%，而全國(guó)SO2排放量的90%來(lái)自燃煤。煤燃燒產(chǎn)生大量的煙氣和SO2，SO2可導(dǎo)致酸雨的形成，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，我國(guó)的大氣污染特征正是由于大量燃煤而形成的煤煙型污染。過(guò)去對(duì)鍋爐煙氣的處理大多采用旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器、袋式除塵器，但這僅局限于對(duì)煙氣中粉塵的治理，而沒(méi)有考慮對(duì)SO2的處理，致使SO2排放量大，酸雨污染嚴(yán)重給我國(guó)經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。脫硫除塵一體化，治理粉塵和控制SO2排放量已成為我國(guó)環(huán)保工作的重要課題。

濕式旋風(fēng)脫硫除塵器是一種高效脫硫除塵裝置，是濕式吸附脫硫和高效除塵相結(jié)合的技術(shù)。但由于該裝置工作環(huán)境差，一方面高速含塵氣流對(duì)除塵器內(nèi)壁的強(qiáng)烈沖刷，導(dǎo)致殼體磨損嚴(yán)重，另一方面脫硫劑和脫硫劑與SO2反應(yīng)的產(chǎn)物對(duì)除塵器體腐蝕嚴(yán)重。防腐耐磨成為該技術(shù)得以推廣使用的關(guān)鍵。因此有必要對(duì)該設(shè)備腐蝕和磨損問(wèn)題進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的措施。

采用濕式吸附法脫硫和高效除塵相結(jié)合技術(shù)，由文丘里管、旋風(fēng)除塵器、渣水分離器、加藥系統(tǒng)等組成。含塵煙氣進(jìn)入文丘里管中的漸縮管，氣流速度逐漸增加，在喉管中，氣流速度較高，在高氣流的沖擊下，從加藥箱中注入的脫硫劑得到霧化，在喉管中氣液兩相充分混合，實(shí)現(xiàn)：

1)脫硫劑與二氧化硫氣體充分接觸，反應(yīng)加快，更有效地消除煙氣中的二氧化硫；2)脫硫劑與水滴不斷碰撞，凝并成更大的顆粒，已經(jīng)凝并的塵粒進(jìn)入旋風(fēng)除塵器中，進(jìn)一步脫硫除塵。

脫水除塵器下端排出塵渣和水的混合物，經(jīng)渣水分離器，將塵渣與水分離，渣從旋風(fēng)分離器下部排出到渣車(chē)，由渣車(chē)運(yùn)走，水流入循環(huán)水箱，再由水泵注入脫硫除塵器，利用含剩余脫硫劑的水再注入脫硫除塵器頂端的噴嘴，進(jìn)行第二次脫硫，這樣既不浪費(fèi)水，又使脫硫劑得到充分的利用，減少脫硫劑的費(fèi)用。

運(yùn)行效果及破損情況

該除塵器應(yīng)用于某高校4t/h鍋爐煙氣處理，運(yùn)行時(shí)不斷注入堿性脫硫劑；考慮到除塵器體的腐蝕問(wèn)題，要求廠家采用不銹鋼。從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看性能是穩(wěn)定的。用500目雙飛粉實(shí)測(cè)：除塵總效率為95%；經(jīng)兩級(jí)脫硫，脫硫效率達(dá)70%左右；能耗低，系統(tǒng)總壓力損失為1200~1300Pa；脫水性能好，引風(fēng)機(jī)后部管道不帶水，對(duì)風(fēng)管無(wú)腐蝕。但連續(xù)運(yùn)行8個(gè)月后，出現(xiàn)破損現(xiàn)象：距離除塵器錐體焊縫邊緣10mm左右處正對(duì)氣流一側(cè)出現(xiàn)5~10mm寬、30~40mm長(zhǎng)的裂縫，粉塵從裂縫處向外噴射。當(dāng)時(shí)采取應(yīng)急處理辦法是補(bǔ)焊。2個(gè)月之后，在補(bǔ)焊下緣距錐體焊縫邊5~7mm處又出現(xiàn)寬3~7mm、長(zhǎng)25~30mm的裂縫。該除塵器不得不停止運(yùn)行。

破損原因分析

1、外觀檢查與分析

停止運(yùn)行后的除塵器經(jīng)檢查，在圓筒體上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何裂紋，圓筒體內(nèi)壁有磨刷銹蝕痕跡，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)內(nèi)凹坑蝕現(xiàn)象；錐體焊縫正對(duì)氣流一側(cè)邊緣出現(xiàn)較大的細(xì)長(zhǎng)裂縫，裂縫內(nèi)斷口呈脆性破壞，顯微分析可在斷口附近發(fā)現(xiàn)許多裂紋，裂紋形狀復(fù)雜，呈分叉樹(shù)枝形狀；靠近錐底裂紋處有內(nèi)凹坑蝕現(xiàn)象，錐體其他地方有磨刷銹蝕痕跡，且比圓筒內(nèi)壁明顯，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有坑蝕現(xiàn)象。錐體中殘液pH=7.5~8.2，呈弱堿性。初步斷定錐體破損原因是：①在高速含塵氣流作用下，粉塵對(duì)除塵器內(nèi)壁的沖刷磨損，越靠近磨損越厲害；②殘液對(duì)除塵器內(nèi)壁的腐蝕。

從錐體焊縫一側(cè)和遠(yuǎn)離錐體焊縫的地方取材，利用顯微硬度儀測(cè)定硬度大小分別為40~41及30~31；而鍋爐飛灰塵粒摩氏硬度為6.57~7.70。焊縫邊緣鋼材硬度明顯低于遠(yuǎn)離焊縫的其他地方鋼材硬度，這是由于不銹鋼在焊接時(shí)溫度升高導(dǎo)致焊縫邊緣硬度下降。比較塵粒和不銹鋼的硬度，以及從圓筒體和錐體內(nèi)壁磨損情況來(lái)分析，粉塵的硬度不足以在短時(shí)間內(nèi)磨穿不銹鋼表面，如果不存在焊接質(zhì)量方面的問(wèn)題，錐體不會(huì)被磨穿。

2、分析討論

(1)從除塵機(jī)理分析：含塵氣流由進(jìn)氣管以較高速度沿切線方向進(jìn)入除塵器內(nèi)，在圓筒體、錐體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，隨著氣流向下旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入錐體，由于錐體半徑減小，氣流速度越來(lái)越大，氣流中的塵粒對(duì)錐體的沖擊、磨損越來(lái)越大。因而破損的地方可能會(huì)出現(xiàn)在錐體的下半部分，但由于運(yùn)行時(shí)間短，還來(lái)不及磨穿內(nèi)壁；另一方面，由于焊縫處有阻礙氣流的作用，局部磨損增大，出現(xiàn)了內(nèi)凹坑蝕現(xiàn)象。至于粉塵特性如粒度分布、塵粒硬度、粉塵濃度等因素，已有學(xué)者研究[問(wèn)。由于這種磨損對(duì)筒體、錐體磨損情況相同，可不考慮粉塵特性因素對(duì)除塵器的磨損，而主要考慮氣流沖刷除塵器的磨損。

(2)從不銹鋼的材質(zhì)分析：考慮到除塵器工作環(huán)境差，腐蝕性大，選用1Cr17Ni2不銹鋼，厚度為20mn。這種不銹鋼雖然耐腐蝕，但易局部腐蝕，對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感。

(3)從焊接工藝分析：1Cr17Ni2不銹鋼可焊接性差，焊后在空冷條件下，得到馬氏體組織，具有很強(qiáng)的淬硬傾向，焊后殘余應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋。尤其是在不銹鋼表面有微小凹坑時(shí)，更易產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)裂紋，且裂紋擴(kuò)展很快，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重破壞。

為防止應(yīng)力腐蝕斷裂的產(chǎn)生，需進(jìn)行回火處理，但如果回火溫度控制不當(dāng)，也會(huì)影響硬度，回火溫度對(duì)鋼的硬度影響。隨著溫度的升高，硬度升高很快，到1050~1100℃時(shí)，硬度達(dá)到較大，此時(shí)溫度為較佳淬火溫度。這是因?yàn)殡S溫度升高，未熔碳化物逐漸熔解，使淬火后馬氏體中的含碳量增加；馬氏體中的含碳量增加使得硬度增加有效地阻止裂紋擴(kuò)展。溫度超過(guò)1100℃時(shí)，由于組織中鐵素體增加及出現(xiàn)殘留奧氏體，使淬火后的硬度降低，這是因?yàn)榇愫蠹訜釡囟冗^(guò)高，一方面使奧氏體中溶解大量的碳及合金元素，穩(wěn)定性增加，另一方面，當(dāng)高溫時(shí)析出鐵素體以后，使奧氏體的合金元素，特別是起穩(wěn)定作用的合金元素相對(duì)地增加，使馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)降低，因此殘留奧氏體度量增加，殘留奧氏體將分解轉(zhuǎn)變成滲透碳體，降低晶間結(jié)合強(qiáng)度，從而有利于裂紋的形成和發(fā)展。