浅析搪瓷换热元件在烟气脱硫脱硝中的应用

吴晓斌

摘 要：近年来，大气污染趋势愈发严重，已经成为一个世界性讨论的话题，大量工业生产和生活废气的排放给空气带来了严重的污染，烟气转换设备的研发为这一问题的解决带来了契机，该设备的核心部件是一种搪瓷换热元件，它对吸进设备的烟气进行脱硫脱硝处理，起到了气体转换的作用。文章就对这种搪瓷换热元件进行了反应原理和作用的分析，并对主要的搪涂工艺作了详细的说明。

关键词：烟气脱硫；烟气脱硝；化学原理；涂搪工艺；烧制

引言

环境污染问题是全球热议的话题之一。在我国，大量工业和生活废气的排放使空气污染程度加深，空气质量明显下降，其严重后果也日益显现，雾霾天气越来越频繁的出现，酸雨的出现也在世界各地危害着人们的正常生活。雾霾对人的呼吸道会造成损害，是引发多种疾病的元凶，而酸雨的降临会严重破坏水资源的酸碱平衡，阻碍农作物的生长，这些污染源中都含有硫化物和氮氧化物，为此，对烟气中的硫化物硝化物进行过滤和净化处理十分必要。

1 搪瓷换热元件对烟气进行了有效的脱硫、脱硝作用

1.1 烟气脱硫、脱硝的化学方法和反应原理

烟气脱硫脱硝的方法有很多种，石灰石石膏湿法脱硫是最常用的方法，同时也是最成熟的技术。该方法通过对气体中二氧化硫的吸附，使之与化学原料产生化学反应，生成石膏或亚硫酸钙。这种方法的优点是污染物吸收效率高，净化效果好，易于操作，但是其反应后易产生大量的副反应物质，需要进行二次处理。

利用氧化催化反应进行脱硫作业也是一种不错的选择。该种方法是一种新型的脱硫脱硝方法，目前还在进一步研发中，其特点是在脱硫过程中添加适量的催化剂，使催化剂与废气中的二氧化硫发生氧化反应，生成物为硫酸，可以进行二次利用，而且不会产生额外的副产物，是值得关注的科学脱硫脱硝方式。

1.2 利用搪瓷换热元件进行烟气的脱硫脱硝

1.2.1 搪瓷元件如何帮助烟气脱硫

石灰石-石膏湿法烟气脱硫后的净化烟气含有一定量的水，而且净化后的烟气只有40～50℃，根本无法进行高空排放，至少需要加热到80～82℃ 方能达到高空排放的温度要求，烟气脱硫中的烟气加热器是用来加热烟气的。

目前的烟气加热器基本上是回转式的，根据火力发电装机容量的不同，烟气加热器的规格也不相同。烟气加热器吸收 120 ～130℃脏烟气的热量，然后加热净化烟气。这个吸热 - 加热能量转化过程的温度变化正处于烟气硫酸露点温度范围内，因此，净化烟气中的水与脏烟气中硫氧化物反应凝结成硫酸或亚硫酸溶液，进而腐蚀换热元件，所以烟气加热器的换热元件采用了耐酸性能好的搪瓷产品。

1.2.2 搪瓷元件如何帮助烟气脱硝

火力发电所使用的锅炉都备有空气预热器，用于加热二次助燃空气，提高燃烧效率。烟气脱硝的常规作法是将空气预热器置于脱硝催化反应罐的后面，即烟气通过脱硝后再进入空气预热器中，随之而来的问题是烟气中的水与三氧化硫在烟气硫酸露点温度凝结成硫酸溶液，并与硫酸氢铵一同对换热元件进行腐蚀。因此凡是进行烟气脱硝的空气预热器必须采用搪瓷元件作为换热件。

1.3 搪瓷换热元件的性质和特点分析

1.3.1 抗腐蚀性。由于搪瓷换热元件会长期处于偏酸性的作业环境中，所以，其最基本的特性就是抗腐蚀性要达到规定标准，在正式使用前，元件的抗腐蚀性要经过反复的测试以达到使用要求。

1.3.2 抗热性和热适应性。脱硫脱硝的化学过程需要比较高的温度才能实现，这就要求搪瓷换热元件具备良好的热适应性，能够根据不同需要在温度条件发生骤变的情况下仍然保持工作效能的稳定性。

1.3.3 材质的均匀性和表面的光滑性。搪瓷换热元件本身的内部材质和结构要均匀，表面要光滑，以防在脱硫脱硝过程中产生杂质物的刮附，不利于清洁，长此以往会降低元件的效能。

1.3.4 抗气流冲击性和耐磨性。脱硫脱硝过程是一个气流经常吸入和排出的过程，气流的冲击力较强，另外气体吸入会带来大量的粉尘颗粒，在压力的作用下容易对元件造成磨损，因此，搪瓷换热元件要具备抗气流冲击和耐磨的性能。

2 搪瓷换热元件的生产工艺

2.1 生产工艺概述

搪瓷换热元件的涂搪目前国内外全部采用一次搪瓷釉进行，所使用的一次搪耐酸瓷釉或粉末既具有底釉与金属基材形成良好密着的功能，又具备耐酸面釉的耐酸、耐水、耐水蒸汽、耐磨、耐温急变等特性。

2.1.1 国外的涂搪工艺

国际上通用的涂搪工艺主要有干湿两种方法，其中，湿法涂搪工艺是一种较为传统的工艺方法，又可以分为如下方式：（1）浸入法。即将整个待涂元件浸入涂漆中，此种方法操作简便，适用于小部件搪涂。（2）喷涂法。利用喷涂设备将涂漆均匀的喷涂在待涂元件表面，适用于不易搬动的大部件搪涂。（3）浇灌法。即自上而下的将涂漆浇落至待涂元件表面，此法不易控制搪涂的厚度，操作难度较大。（4）自由流动法。即通过缓慢均匀旋转待涂元件，使涂漆自由的在元件表面流动，达到涂搪的目的。湿法涂搪的缺点十分明显，涂搪不可能一次性完成，均需要多次重复操作以保证涂搪的效果。与湿法相对应的是干法粉末喷涂。粉末喷涂的原理是利用喷枪，设备通电后产生电压磁场，利用静电效应使粉末均匀度附着在元件表面，这种方法是近几年来新研发出来的，它实现了搪涂过程的一次性完成，喷涂粉末无污染也是其一大特点，不仅搪涂表面均匀，不易脱落，而且既节省材料又绿色环保，广泛地被企业采用，这是与湿法搪涂的明显区别和优势。但在干法粉末喷涂过程中，会由于一些物理效应影响整个喷涂的效果，我国国内的企业和国外联合对此种方法予以改进，主要是通过对喷枪设备的结构进行改造，目前已经顺利的解决了该问题。

2.1.2 国内的涂搪工艺

国内生产搪瓷换热元件从生产空气预热器搪瓷换热元件开始，主要针对贵州地区煤质中高含硫对空气预热器换热元件的影响。所采用的钢板基本是 SPCC、St 12 和 Q 195L 等搪瓷生产的代用钢板，使用的瓷釉符合耐酸要求。虽然产品的针孔率略高，但基本满足要求。干法粉末静电喷涂生产的烟气脱硫、烟气脱硝搪瓷换热元件，基本采用日本的 SPP 脱碳冷轧钢板以及宝钢研发的等同于 DC04ED 的 BTC -4D 搪瓷专用冷轧钢板。

目前，国内一些搪瓷换热元件企业也加快了技术改造的步伐，纷纷上马干法粉末静电喷涂生产线开展搪瓷换热元件的生产，如安徽开尔公司、江西龙源科盛、哈尔滨天路搪瓷、哈尔滨金田环保设备等。从目前国内干法粉末静电喷涂设备使用效果来看，瑞士金马的搪瓷专用涂装设备更适合于干法粉末静电喷涂生产。

2.2 烧制搪瓷元件的要点分析

为了保证搪瓷换热元件烧成后最小变形性量和瓷面达到质量要求，搪瓷换热元件的烧成工艺和烧成设备至关重要。烧成炉膛的容积及炉膛内温度的均匀性是满足搪瓷换热元件烧成的基本保障。一般来讲烧成工件与窑炉发热元件的最近距离不能小于 300 mm，对于多片元件烧成，相邻两片元件之间的距离不能小于250 mm，否则就会影响到元件的瓷面质量。

3 结束语

气体的脱硫脱硝作业对改善大气环境至关重要，但在我国，其作业范围还有一定的行业局限性，主要应用在火力发电行业，要想取得更为理想的气体污染治理效果，还要多方面共同携手努力，仅靠单一行业的努力远远不够。搪瓷材料是换热元件制作最为理想的材质，其优良的性能是其他材料所不可比拟的。搪瓷换热元件在气体脱硫脱硝过程中十分必要，其行业发展前景将随着我国大气治理力度的加强越来越光明。

参考文献

[1]中国烟气脱硫脱硝信息网[Z].

[2]中国搪瓷工业协会网[Z].

[3]刘广阳.烟气加热器搪瓷传热元件国产化的探讨[J].玻璃与搪瓷，2006.