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

濕式旋風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除塵器內(nèi)壁的強烈沖刷，導致殼體磨損嚴重，另一方面脫硫劑和脫硫劑與SO2反應的產(chǎn)物對除塵器體腐蝕嚴重。防腐耐磨成為該技術(shù)得以推廣使用的關(guān)鍵。因此有必要對該設備腐蝕和磨損問題進行探討，并提出相應的措施。

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、旋風除塵器、渣水分離器、加藥系統(tǒng)等組成。含塵煙氣進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，實現(xiàn)：

1)脫硫劑與二氧化硫氣體充分接觸，反應加快，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)凝并的塵粒進入旋風除塵器中，進一步脫硫除塵。

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，渣從旋風分離器下部排出到渣車，由渣車運走，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，進行第二次脫硫，這樣既不浪費水，又使脫硫劑得到充分的利用，減少脫硫劑的費用。

運行效果及破損情況

該除塵器應用于某高校4t/h鍋爐煙氣處理，運行時不斷注入堿性脫硫劑；考慮到除塵器體的腐蝕問題，要求廠家采用不銹鋼。從實際運行來看性能是穩(wěn)定的。用500目雙飛粉實測：除塵總效率為95%；經(jīng)兩級脫硫，脫硫效率達70%左右；能耗低，系統(tǒng)總壓力損失為1200~1300Pa；脫水性能好，引風機后部管道不帶水，對風管無腐蝕。但連續(xù)運行8個月后，出現(xiàn)破損現(xiàn)象：距離除塵器錐體焊縫邊緣10mm左右處正對氣流一側(cè)出現(xiàn)5~10mm寬、30~40mm長的裂縫，粉塵從裂縫處向外噴射。當時采取應急處理辦法是補焊。2個月之后，在補焊下緣距錐體焊縫邊5~7mm處又出現(xiàn)寬3~7mm、長25~30mm的裂縫。該除塵器不得不停止運行。

破損原因分析

1、外觀檢查與分析

停止運行后的除塵器經(jīng)檢查，在圓筒體上沒有發(fā)現(xiàn)任何裂紋，圓筒體內(nèi)壁有磨刷銹蝕痕跡，也沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)凹坑蝕現(xiàn)象；錐體焊縫正對氣流一側(cè)邊緣出現(xiàn)較大的細長裂縫，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，裂紋形狀復雜，呈分叉樹枝形狀；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，粉塵對除塵器內(nèi)壁的沖刷磨損，越靠近磨損越厲害；②殘液對除塵器內(nèi)壁的腐蝕。

從錐體焊縫一側(cè)和遠離錐體焊縫的地方取材，利用顯微硬度儀測定硬度大小分別為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離焊縫的其他地方鋼材硬度，這是由于不銹鋼在焊接時溫度升高導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)壁磨損情況來分析，粉塵的硬度不足以在短時間內(nèi)磨穿不銹鋼表面，如果不存在焊接質(zhì)量方面的問題，錐體不會被磨穿。

2、分析討論

(1)從除塵機理分析：含塵氣流由進氣管以較高速度沿切線方向進入除塵器內(nèi)，在圓筒體、錐體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，隨著氣流向下旋轉(zhuǎn)，進入錐體，由于錐體半徑減小，氣流速度越來越大，氣流中的塵粒對錐體的沖擊、磨損越來越大。因而破損的地方可能會出現(xiàn)在錐體的下半部分，但由于運行時間短，還來不及磨穿內(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，已有學者研究[問。由于這種磨損對筒體、錐體磨損情況相同，可不考慮粉塵特性因素對除塵器的磨損，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，對應力腐蝕敏感。

(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，具有很強的淬硬傾向，焊后殘余應力大，易產(chǎn)生裂紋。尤其是在不銹鋼表面有微小凹坑時，更易產(chǎn)生細長裂紋，且裂紋擴展很快，在短時間內(nèi)發(fā)生嚴重破壞。

為防止應力腐蝕斷裂的產(chǎn)生，需進行回火處理，但如果回火溫度控制不當，也會影響硬度，回火溫度對鋼的硬度影響。隨著溫度的升高，硬度升高很快，到1050~1100℃時，硬度達到較大，此時溫度為較佳淬火溫度。這是因為隨溫度升高，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展。溫度超過1100℃時，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，這是因為淬后加熱溫度過高，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，當高溫時析出鐵素體以后，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地增加，使馬氏體轉(zhuǎn)變點降低，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)合強度，從而有利于裂紋的形成和發(fā)展。