CN203941088U - 滤料腐蚀模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开滤料腐蚀模拟实验装置，该装置包括气体流动控制装置、恒温箱、老化试验箱、风机、烟气分析仪和尾气吸收装置。气体流动控制装置包括气瓶、阀门和流量计。恒温箱温度可调，老化试验箱位于恒温箱的内部，恒温箱及老化试验箱的内部布置着不锈钢杆，滤料垂直并排地悬挂在恒温箱及老化试验箱内的不锈钢杆上，老化试验箱顶部安装有温度计及压力表。风机连接在老化试验箱气体进口管路和出口管路间。气体出口管路上设置了在线烟气分析仪，尾气吸收装置位于管路的最末端。本实用新型可同时对比滤料在酸性气体中和空气中的腐蚀结果，可充分模拟不同气体在不同温度、浓度下对滤料的腐蚀情形，操作简单，结果可靠。

Description

滤料腐蚀模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及高温、酸性循环气体中滤料腐蚀实验技术，具体涉及一种滤料腐蚀实验装置。

背景技术               

近年出现的雾霾和沙尘暴对人们的生活和健康造成了重大影响，燃煤电厂排放的粉尘是造成空气恶化的重要原因之一，尤其是粒径在0.5~5μm之间的粉尘对人类危害最大。袋除尘和电袋除尘技术是目前应用较为广泛的一种高效的除尘方法，除尘效率高达99.99%，是解决大气污染问题十分有效的途径。

目前，我国燃煤电厂布袋除尘器滤料多采用PTFE (聚四氟乙烯) 和PPS (聚苯硫醚) 纤维。PTFE纤维和PPS纤维均具有良好的耐酸、碱腐蚀性能，但在高温条件下 (130℃以上)，烟气中的SO_x 、NO_x等都会加速纤维的老化，从而极大地缩短了滤料的使用寿命。在电厂除尘操作成本中，袋式除尘器滤料费用约占设备费用的15％，更换滤袋费用占除尘器运行年成本的20％。滤袋破损不仅造成粉尘排放浓度超标，也会造成设备维修成本增加，影响除尘器作业，增加运行成本。因此分析滤料在不同烟气浓度及温度下的腐蚀情形就显得十分必要。这可为制定相应防腐蚀措施提供依据，从而提高除尘器滤袋寿命。

国内外对滤料耐腐蚀性能的检测，分别制定了相应的标准。日本采用的是浸泡法，将相同规格的滤料 (10cm×40cm) 分别浸泡在不同浓度、不同温度的酸溶液中一定时间，检测滤料的断裂强力和断裂伸长率，以此来评价滤料的腐蚀情况。德国必达福公司将滤料浸泡在一定浓度的酸、碱液中，并使滤料承受一定的拉力，检测研究滤料的耐酸性能。目前，国内检测滤料耐腐性方法主要采用浸泡法，即将合适规格滤料放入一定浓度的酸或碱溶液中进行浸泡，分别测试在常温和85℃下腐蚀后滤料的断裂强力和断裂伸长率。

东北大学主要研究滤料在常温酸性、碱性溶液、热酸溶液中的断裂强力变化，采用了60％H₂SO₄和40％NaOH溶液进行测试。东华大学对垃圾焚烧净化烟气用滤料进行测试，分别采用10％H₂SO₄、20％HCl和10％NaOH进行对比测试。庄玉玲等采用了气体腐蚀法控制不同的温度、气体浓度及曝露时间来模拟实际电厂除尘过程中SO₂、O₃、NO₂、O₂对滤料的腐蚀情况。

虽然庄玉玲等人的气体腐蚀试验方法及操作能够比较有效的模拟出实际工况下滤料的腐蚀情况，但是当酸性气体以恒定的速率通入到老化试验箱中时，在滤料周围径向和轴向的方向必然存在气体浓度梯度，使得滤料周围的气体浓度不均匀，以致滤料的腐蚀情形和实际情况不符。

实用新型内容

为克服现有滤料测试装置的不足，同时也为了更真实地模拟滤料在袋式除尘和电袋除尘过程中的腐蚀情况，本实用新型提出了一种滤料腐蚀模拟实验装置，使气体对滤料的腐蚀更加接近于实际情况，具体技术方案如下。

滤料腐蚀模拟实验装置，其包括气体流量控制装置、恒温箱、老化试验箱、风机、烟气分析仪和吸收瓶；气体流量控制装置包括第一气瓶、第一流量计、第二气瓶和第二流量计；恒温箱侧面及顶部开孔，供老化试验箱的气体进出管道穿过；恒温箱内部水平方向上布置了一根第一不锈钢杆，且该不锈钢杆位于老化试验箱的外部，不锈钢杆上平行悬挂有第一滤料；老化试验箱位于恒温箱的内部，老化试验箱的内部并排安装若干根第二不锈钢杆，第二滤料平行地悬挂在第二不锈钢杆上；老化试验箱的顶部安装有热电偶温度计和压力表，并且设置有泄压阀；老化试验箱的气体进口管道和气体出口管道之间设有风机；第一气瓶和第二气瓶中气体经第一阀门V1进入到恒温箱内的老化试验箱中；气体出口管道可通过第三阀门V3与烟气分析仪相连，最终通过第四阀门V4与吸收瓶相连。

进一步优化的，第一气瓶中的气体为酸性气体，如SO_x和NO_x，第二气瓶中的气体为惰性气氛，如N₂，第一流量计和第二流量计分别位于第一气瓶和第二气瓶的出口管路上，用于调节气体出口流率。

进一步优化的，恒温箱的内材为不锈钢板，温度可调范围是25℃-250℃，恒温箱内的第一不锈钢杆距恒温箱底部最少20cm。

进一步优化的，老化试验箱位于恒温箱的内部，气体进口管穿过恒温箱侧壁的孔连接老化试验箱，气体出口管穿过恒温箱顶部开孔，老化试验箱内的第二不锈钢杆距老化试验箱底部最少20cm，相邻两根平行的第二不锈钢杆之间距离最少为10cm，老化试验箱箱体采用不锈钢板，具有极强的防腐蚀能力和良好的密封性能，老化试验箱能承受250℃的高温。

进一步优化的，风机选用高温耐腐蚀性风机，最高承受300℃高温，密封性能好；风机叶片选用不锈钢材料，整个气体循环管路选用不锈钢材质，管路密封性良好。

进一步优化的，烟气分析仪通过第三阀门V3和老化试验箱的气体出口管道相连，所述烟气分析仪用于自动测量二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮多种气体浓度、温度，采样流量为0.8~2L/min，采样管径Ф8×1mm。

进一步优化的，吸收瓶中装有NaOH溶液，老化试验箱的气体出口管道的气体经第四阀门V4进入吸收瓶的溶液中，净化后的气体从吸收瓶页面上方的排气管排出。

进一步优化的，第一滤料、第二滤料的制备按照《织物拉伸性能第l部分-断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》(GB/T3923-1997)、《土工布及其有关产品宽条拉伸试验》(GB/T15788-2005)的要求进行；采用平行法取样，即裁剪经向、纬向试验样品各5条，每条宽50mm、长400mm；第一不锈钢杆、第二不锈钢杆上相邻滤料之间相隔5cm。

上述的滤料腐蚀模拟实验装置的实验方法：通过调节恒温箱的温度来控制老化试验箱中酸性气体的温度，通过压力表控制老化试验箱中压力，通过第一流量计、第二流量计控制酸性气体和惰性气体的流率，从而使酸性气体浓度达到实验要求，打开风机实现老化试验箱中气体循环，让滤料在酸性气体中曝露设定的时间，和恒温箱内空气氛围中的滤料腐蚀结果做作对照。

与现有的滤料腐蚀实验装置相比，本实用新型的优点在于：结构简单，容易实现。在老化试验箱进口和出口的管路间设置了风机，增加了老化试验箱中气体的循环，强化了气体流动从而减小了滤料周围由于气体静止所造成的浓度梯度，使气体和滤料的接触更加充分，腐蚀结果更加可靠。另外恒温箱中也悬挂滤料，可同时对比滤料在酸性气体中和空气中的腐蚀结果。出口管路上连接有在线的烟气分析仪，可在线监测出口气体的浓度及温度，以维持滤料在恒定浓度、温度条件下腐蚀。本装置操作简单，结果准确可靠，能有效地模拟滤料在酸性气体中的腐蚀情况，对改进滤料生产工艺、延长滤袋使用寿命有着十分重要的意义。

附图说明

图1是本实用新型滤料腐蚀模拟实验装置的流程图。

具体实施方式

结合以下附图和实例对本实用新型的具体实施作详细描述，但本实用新型的实施和保护不限于此。

如图1所示，滤料腐蚀模拟实验装置，其包括气体流量控制装置、恒温箱4、老化试验箱10、风机15、烟气分析仪16和吸收瓶17；气体流量控制装置包括第一气瓶1、第一流量计2、阀门3、第二气瓶8和第二流量计9；恒温箱4侧面及顶部开孔，供老化试验箱10的气体进出管道穿过；恒温箱4内部水平方向上布置了一根第一不锈钢杆14，且该不锈钢杆14位于老化试验箱10的外部，不锈钢杆14上平行悬挂有第一滤料13；老化试验箱10位于恒温箱4的内部，老化试验箱10的内部并排安装若干根第二不锈钢杆12，第二滤料11平行地悬挂在第二不锈钢杆12上，相邻滤料之间相隔5cm；老化试验箱10的顶部安装有热电偶温度计5和压力表6，并且设置有泄压阀7；老化试验箱10的气体进口管道和气体出口管道之间设有风机15；第一气瓶1和第二气瓶8中气体经第一阀门V1进入到恒温箱4内的老化试验箱10中；气体出口管道可通过第三阀门V3与烟气分析仪16相连，最终通过第四阀门V4与吸收瓶17相连。第二不锈钢杆12距老化试验箱10底部最少20cm，两根平行地第二不锈钢杆之间距离最少为10cm。风机15连接在老化试验箱10气体进口和出口管路间。烟气分析仪16通过第三阀门V3和气体出口管相连。吸收瓶17位于管路的最末端，气体由第四阀门V4进入吸收瓶管，净化后的气体从右侧短管流出。

整套装置的操作方法为：首先，将裁剪好的滤料用细线分别悬挂在恒温箱和老化试验箱内部的第二不锈钢杆12和第一不锈钢杆14上，滤料之间保持5cm的间距。检查整套装置的气密性。关闭风机，打开第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4，并打开第一气瓶1和第二气瓶8出口阀，通过第一流量计2和第二流量计9来控制酸性气体(如SO₂、NO₂等)和惰性气体的流率，直到出口的酸性气体浓度达到指定的要求，可通过出口管线上的烟气分析仪16读数调整出口气体浓度。

当出口气体的浓度达到指定的要求时，关闭第一阀门V1、第三阀门V3、第四阀门V4，保持第二阀门V2处于开启状态，将恒温箱4调节到指定的温度，通过观察热电偶温度计5可以得到老化试验箱10中的气体的温度。然后打开风机15，让老化试验箱10中的气体不断循环，使滤料曝露在酸性气体中一定时间。试验结束后关闭风机，取出滤料，检测滤料的机械性能以及结构形态，和未经腐蚀的滤料以及曝露在空气氛围中的滤料的测试结果相比较。

当第一种条件下的腐蚀试验完成之后，打开第三阀门V3、第四阀门V4，测定气体出口浓度，然后打开第一阀门V1和第一气瓶1和第二气瓶8出口阀，根据测定结果调节入口酸性气体和惰性气体流率，使入口气体浓度达到新的要求。打开恒温箱升温到新指定的温度，即可开始新条件下的滤料腐蚀模拟实验。该装置可模拟滤料在多种酸性气体中的腐蚀情况，可调节气体浓度、温度以及滤料在酸性气体中的曝露时间来模拟滤袋在不同工况的腐蚀情况。使用风机实现整个老化试验箱中气体不断循环，滤料周围气体浓度比较均一，使得整个腐蚀情况比较接近于袋除尘和电袋除尘运行中滤袋的腐蚀情况，且可同时对比滤料在酸性气体中和空气中的腐蚀结果。操作简单，结果可靠，对延长滤料寿命、提高除尘器性能有十分重要的意义。

Claims (8)

1.滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于，包括气体流量控制装置、恒温箱 (4)、老化试验箱 (10)、风机 (15)、烟气分析仪 (16) 和吸收瓶 (17)；气体流量控制装置包括第一气瓶 (1)、第一流量计 (2)、第二气瓶 (8) 和第二流量计 (9)；恒温箱 (4) 侧面及顶部开孔，供老化试验箱 (10) 的气体进出管道穿过；恒温箱 (4) 内部水平方向上布置了一根第一不锈钢杆 (14)，且该不锈钢杆 (14) 位于老化试验箱 (10) 的外部，不锈钢杆 (14) 上平行悬挂有第一滤料 (13)；老化试验箱 (10) 位于恒温箱 (4) 的内部，老化试验箱(10) 的内部并排安装若干根第二不锈钢杆 (12)，第二滤料(11) 平行地悬挂在第二不锈钢杆 (12) 上；老化试验箱 (10) 的顶部安装有热电偶温度计 (5) 和压力表 (6)，并且设置有泄压阀 (7)；老化试验箱 (10) 的气体进口管道和气体出口管道之间设有风机 (15)；第一气瓶 (1) 和第二气瓶 (8) 中气体经第一阀门（V1）进入到恒温箱 (4) 内的老化试验箱 (10) 中；气体出口管道可通过第三阀门（V3）与烟气分析仪 (16) 相连，最终通过第四阀门（V4）与吸收瓶 (17) 相连。

2.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于第一气瓶 (1) 中的气体为酸性气体，第二气瓶 (8) 中的气体为惰性气氛，第一流量计 (2) 和第二流量计 (9) 分别位于第一气瓶 (1) 和第二气瓶 (8)的出口管路上，用于调节气体出口流率。

3.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于恒温箱 (4) 的内材为不锈钢板，恒温箱 (4) 内的第一不锈钢杆 (14) 距恒温箱底部最少20cm。

4.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于老化试验箱 (10)位于恒温箱 (4) 的内部，气体进口管穿过恒温箱 (4) 侧壁的孔连接老化试验箱(10)，气体出口管穿过恒温箱 (4) 顶部开孔，老化试验箱 (10) 内的第二不锈钢杆 (12) 距老化试验箱底部最少20cm，相邻两根平行的第二不锈钢杆之间距离最少为10cm，老化试验箱箱体采用不锈钢板。

5.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于风机 (15) 选用高温耐腐蚀性风机；风机叶片选用不锈钢材料，整个气体循环管路选用不锈钢材质。

6.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于烟气分析仪 (16)通过第三阀门（V3）和老化试验箱 (10)的气体出口管道相连，所述烟气分析仪用于自动测量二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮多种气体浓度、温度。

7.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于吸收瓶 (17) 中装有NaOH溶液，老化试验箱 (10)的气体出口管道的气体经第四阀门（V4）进入吸收瓶的溶液中，净化后的气体从吸收瓶页面上方的排气管排出。

8.根据权利要求1所述的滤料腐蚀模拟实验装置，其特征在于第一不锈钢杆、第二不锈钢杆上相邻滤料之间相隔5cm。