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1、! 塑至生垦壁墼垫兰量墅望堡芝坌叁堂查! 叁丝塞塞 水泥厂窑尾袋除尘器防腐蚀的对策 张晓梅靳爽 天津水泥工业设计研宄院天津3 0 0 4 0 0 1 曹售 水泥厂湿法窑、立渡尔窑、立窑和烘干机烟气的 湿含量较高，除尘器出现腐蚀现象已是司空见惯，不 足为奇。可是新型干法窑烟气的湿含量相对较低， 窑尾除尘器的腐蚀现象应该不会太严重其实不然。 如河南天瑞集团汝州水泥有限公司有2 5 0 洲、4 0 0 州 d 和5 0 0 0 州三条新型干法水泥生产线，窑尾除尘系统 原来均采用电脒尘器，近几年来将2 5 0 0 州和5 0 0 0 州 的电脒尘器陆续改造成袋除尘器或电袋相结合的除 尘器，投产后先后出
2、现严重腐蚀现象( 改造n H 也存在 腐蚀问题) ，国内外也曾有不少类似的报道。汝州水 泥公司袋陈尘器的腐蚀情况见图I 、图2 和图3 。 图2 壳体腐蚀情况 圈3 喷吹管和花板腐蚀情况 出现腐蚀后，必然要大大增加生产费用。这些 费用包括维修袋除尘器的花板、壳体、灰斗、更换滤 袋以厦维修停窑减产的损失等。而且腐蚀严重时， 会影响除尘器不能正常运行，甚至要停窑更换新的 除尘器。 仔细分析新型干法窑烟气后，不难理解窑尾除 尘器出现腐蚀现象是必然的只是各个厂的具体情 况有所不同如尉科成分、生产流程和管理水平等 其腐蚀严重程度有所差异而已。所以首先要找出产 生腐蚀的原因，才能对症下药，采取有效的对策。
3、 2 产生腐蚀的原因 产生腐蚀必须具备三个因素：原料和燃料中有 可能生成酸性化台物的成分，烟气温度低于露点或 达到露点而产生冷凝水，以及除尘器的钢材为普通 碳素钢等。 ( ”幕科和烟气中可能生成奠性化各特的蛊分 原料和燃料中生成的酸性化合物，和普通钢板 之间发生化学反应就会产生腐蚀。其主要化学反应 见表1 。 这些化学反应在气态下不会发生，只有在出现 液态水时才发生化学反应， 中国硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集 2 0 0 9 年 表1酸性化合物和普通钢板的化学反应 能生成酸性 酸性化合物腐蚀生成物 化合物的物质 在大气 C 0 2 H 2 C 0 3 碳酸F e o 硫化铁 中生成 S
4、 0 2H ：S 0 ，亚硫酸F e s O ，硫酸亚铁 S 0 3H ：s 0 4 硫酸F e S 0 硫酸铁在袋除 尘器中 C a C l 2H C l 盐酸F e C l ：氯化铁生成 C 1 2H C l 盐酸F e C l ：氯化铁 产生酸陛化合物主要来自原料和燃料中的硫和 氯、黄铁矿粉中的硫以及添加剂中的氯化钙等。黄 铁矿粉中的硫在温度4 0 0 6 0 0 。C 时产生S O ：，实际进 入袋除尘器s O ：的量，取决于窑的系统、窑的效率和 窑废气的输送情况。含有硫的燃料在燃烧时也会生 成一定S O ：，实际到袋除尘器的S O ：量，取决于系统的 设计、窑的效率和操作参数。 含有
5、氯的化合物在高温下才能分解。即在新型 悬浮预热器( N S P ) 的一级筒和窑的煅烧带。气态氯 在整个预热系统中进行循环，实际进入袋除尘器的 量取决于预热系统的设计和效率。 ( 2 ) 烟气温度低于露点或达到露点而产生冷凝 水 新型干法窑的烟气也含有一定的水分，水分来 自燃料的燃烧、原料中的内在水分、烟气调质的喷水 或烟气用于烘干物料产生的水分等。烟气中的水分 总量均呈气态，当烟气温度达到露点温度时，水蒸气 将冷凝成水，和s 0 2 、S O ，、c l ：等化合而生成亚硫酸、硫 酸和盐酸，这些酸性物质对普通碳素钢便产生腐蚀。 对于普通碳素钢，当相对湿度超过6 0 一7 0 时。废气中含有2
6、 0 ( 体积) 的水蒸气和废气温度低于 露点1 2 时，就会出现腐蚀。即使是在水蒸气露点 以上，只要温度介于6 0 一1 5 0 之间，S 0 ：就会加剧水 蒸气的腐蚀作用。腐蚀速度随着废气温度与露点之 间差值的减小而提高，并且与废气中的s O ：含量成正 比。随着表面上生成的腐蚀产物的逐渐增厚而使腐 蚀作用变缓。 产生冷凝水的原因有以下几个方面： 1 ) 正常操作时烟气温度接近或低于酸露点； 2 ) 袋除尘器保温不良； 3 ) 人孔门和排灰装置密封不佳大量漏风； 4 ) 除尘器内气流分布不均； 5 ) 烟气冷却喷水或掺入冷风过多； 6 ) 除尘器启动和停车频繁； 7 ) 换袋和检修后，人孔
7、门未关严。 特别是漏风、不仅引起粉尘二次飞扬和气流分 布不均，而且使处理风量增多，相应过滤风速增大， 清灰频率缩短，降低滤袋的使用寿命。按我国袋除 尘器标准的规定，漏风率不得 3 ，但水泥厂窑尾 除尘器的实际漏风率多大于此值。 ( 3 ) 钢材材质的影响 袋除尘器多为不抗腐蚀的普通碳素钢制造而成， 只要上述条件存在就会被腐蚀。如果始终保持干燥， 就不会产生腐蚀，即使出现腐蚀也比较轻微。可是 想完全保持干燥不太可能，只要是普通钢材制造的 除尘器，无论是放在室内还是室外，腐蚀都在所难免， 何况是捕集含有腐蚀性气体的除尘器。 3 防腐蚀的对策 尽管影响袋尘器腐蚀的因素很多，但最直接的 原因是烟气中含
8、有酸f 生化合物和烟气温度接近露点， 甚至在露点以下，使气体产生冷凝，在金属表面出现 冷凝水。因此，最有效的措施是改进工艺系统和操 作方法，避免出现冷凝现象，其具体措施如下： ( 1 ) 首先减少产生酸性的化合物 1 ) 采用合适的窑尾废气处理系统 窑尾废气处理系统因水泥生产方式和窑型不同 而有较大的差异。如湿法窑、立波尔窑和干法长窑 的烟气直接进入袋除尘器，悬浮预热器窑( S P 窑) 和 带分解炉的悬浮预热窑( N S P 窑) 的废气，全部或部分 用于烘干物料后再进入除尘器。限于篇幅，本文仅 讨论现在普遍采用的N s P 窑。 现在多数情况下，N s P 窑的废气全部用于余热发 电后，再
9、通过立磨烘干和粉磨物料，参见图4 。 这一系统一举多得，既能提供新的能源，又能烘 干物料，节约能源，同时由于废气和磨内物料均匀接 触，废气中大部分呈气相的硫和氯被物料所吸收。即 使当立磨在8 0 1 0 0 运行时，低温废气进入袋除尘 器，也不会快速产生腐蚀。从防腐蚀的角度考虑，应 优先采用这一废气处理系统。 一7 5 2 0 0 9 年 中国硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集 至烟囱 图4 窑尾废气用于余热发电和烘干物料的系统 2 ) 尽可能选用含硫量和含氯量少的原料。 ( 2 ) 保持烟气温度在露点以上 1 ) 降低气体中的湿含量 要降低气体的露点温度，就要降低气体中的湿 含量，并尽可能
10、提高气体的温度，使气体温度与露点 温度的温差增大。以往许多文献资料都介绍气体温 度应高于露点温度2 0 。但实践证明，这一经验值 偏小，因为工况条件有些难以预计的因素，如漏风率 的大小和保温层的完好情况等，所以笔者建议气体 温度至少要高于露点温度3 0 以上。 露点是水蒸气开始产生冷凝的温度，露点在很 大程度上取决于烟气中所含水蒸气的百分数。酸露 点是水中含有酸性化合物开始冷凝时的温度，硫酸 露点大大的高于水露点。典型的盐酸的露点低于水 露点。三者在烟气中的湿含量和露点的关系见图5 。 一7 6 一 s t f - m _ ”_ 盹0 气碓中所含水分 体积) 图5烟气中的湿含量和露点的关系 2
11、 ) 降低除尘器的漏风率 漏风是除尘器腐蚀的主要原因之一，漏风量与 除尘器内的负压密切相关，负压越大，漏风将愈加严 重。避免漏风最好是采用正压操作，而且正压操作 对除尘器的性能不会带来不利的影响。但是所有连 接处如果密封不好，粉尘容易外泄，同时正压操作会 加速排风机的磨损。 3 ) 加强除尘系统的密封 这一措施包括除尘器本身和除尘系统中其他设 备和管道的密封。除尘器本身密封性的好坏主要取 决于壳体。要使壳体保持良好的密封性，必须保证 其制造和安装质量。壳体所有连接处都要连续焊， 焊缝要用煤油渗透法进行检查。人孔门处最容易漏 风，建议采用双层人孔门，门周边的密封要采用耐热 硅橡胶，并尽量减少人孔
12、门的数量。从顶部进入除 尘器换袋的密封面积远大于侧部人孔门，所以建议 选择在除尘器的侧部开人孔门。 此外，还要改进窑尾密封圈的结构，加强冷烟室 和预热器的检查孑L 和人孔门密封，因为这些部位都 处于负压下，密封不良也会漏人大量的冷风。 4 ) 尽量减少主机和除尘器开停次数 由于开停频繁，除尘器内的气体温度容易降到 露点以下。在主机停止运行时，应对除尘器进行保 温，同时排灰装置要继续运行，直到灰斗的积灰排空 为止。而且要调整生产计划，尽量将停机次数和停 机时间压缩到最低限度。 柚 一p1：H#Plo“：口 中国硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集 2 0 D 9 年 ( 3 ) 加强除尘器的保温
13、 不少水泥厂由于对除尘器保温重视不够，施工 质量差，使用一段时间后，保温材料大面积脱落，致 使壳体内、外壁的温差较大而产生冷凝水，造成壳体 和靠近壳体的内部构件被腐蚀。保温层的厚度应根 据当地最低气温和除尘器进出口气体温差以保 证3 0 为宜，并通过计算确定。此外还要重视保 温材料的选用和施工质量，保温层外表面要用薄铝 板或彩色压型钢板作为保护层，以延长保温层的使 用寿命。 ( 4 ) 选择正确的控制系统和训练有素的操作人 员 必须调整温度控制器使进入袋除尘器的温度始 终在露点以上，控制器的正确控制方式和调节，可使 袋除尘器不需要有大的安全系数。用于降温的冷风 阀或喷水装置，其设计、操作和安装
14、位置均应正确。 袋除尘器进口的热电偶安装位置要合适，保证所有 气体能有时间充分混和。袋除尘器出口也应安装热 电偶，以保证烟气温度通过袋除尘器后降低最少。如 果进出口的温差过大，说明漏风过多。 ( 5 ) 开车前滤袋喷涂预涂层 以免滤袋表面产生冷凝糊袋。通热气体烘干除 尘器内部后再安装滤袋。 ( 6 ) 采用防腐蚀材料 如果以上的对策均不奏效时，可考虑采用防腐 蚀的材料。 1 ) 采用不锈钢材 部分壳体和主要部件，如花板、袋龙等可采用不 锈钢材。但是不锈钢材只能抗硫酸，不抗盐酸，而且 不锈钢材也只是抗酸而不防酸。当出现酸性化合物 而且冷凝时，不锈钢材仍会有腐蚀，只是腐蚀的速度 比普通钢材缓慢。就
15、大型袋除尘器而言，采用不锈 钢材，价格将十分昂贵，一般用户难以接受，所以决 定采用前，一定要对一次投资和使用寿命进行评估。 对于腐蚀不十分严重的烟气，可考虑采用耐候 钢代替昂贵的不锈钢，虽然这种钢材不如不锈钢耐 腐蚀，但是价格却便宜的多。常用耐候钢的牌号为 Q 2 3 5 N H ( G B 厂r 4 l7 2 2 0 0 0 ) 。 2 ) 采用防腐蚀涂层 防腐蚀涂层有多种，现在常用的是环氧树脂。也 可喷涂其它的涂层如聚丙烯、醇酸和聚酯等。但是 这些涂料不耐温。当操作温度 1 5 0 时，会被氧化 解或脱层而失掉抗腐蚀作用。就是环氧树脂如在超 温下也会失效。现在虽然有耐更高温的涂层可供选 用
16、，但是价格昂贵，所以也不不可能普遍被采用。 4 结语 尽管水泥厂除尘器的腐蚀情况千差万别，而且 影响腐蚀的因素也很复杂。但是产生腐蚀的原因很 简单，即钢材和酸之间产生的化学反应。气体出现 冷凝是产生腐蚀的主要根源，所以在操作上防止气 体产生冷凝是第一位的。但是有时实际执行起来却 很复杂也很困难。出现腐蚀情况，一般多归咎于漏 风，其实漏风只是其中原因之一，而且往往不一定是 根本原因。所以在着手解决腐蚀问题之前，首先要 查明其主要原因、有的放矢，才能有效的解决腐蚀问 题。除非所有行之有效的措施均不奏效时，才考虑 采用不锈钢材或涂料，因为这些材料不仅价格昂贵， 而且也不能完全避免腐蚀。所以解决腐蚀问题，技 术和经济方面要综合考虑，才能获得事半功倍的效 果。 一7 7
