[发明专利]滤料腐蚀模拟实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温、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及方法。

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。

发明内容

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，本发明提出了滤料腐蚀模拟实验装置及方法，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。