Способ очистки газа

 

Изобретение относится к способам электрической очистки агрессивных газов от высокоомной пыли. Способ основан на очистке газового потока электрическом поле электрофильтрата с электродами из низколегированных сортов стали, с нанесенным слоем коррозионностойкого и жаростойкого покрытия, полученного с помощью электроискрового легирования их феррохромом. Нанесенное покрытие позволяет улучшить процесс регенерации электродов. Прочностные характеристики слоя позволяют деформировать листы заготовок для получения необходимого типа осадительного электрода с нанесенным покрытием, не вызывая его отслаивания. 1з.п. ф-лы, 1ил., 2 табл.

Изобретение относится к электрической очистке газов и может быть использовано для обеспыливания отходящих газов и промышленных выбросов электрофильтрами в различных отраслях промышленности (металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, строительных материалов и др.).

Известны также способы очистки газов от пыли электрофильтрами, в которых активная часть представляет собой систему коронирующих и осадительных электродов, выполненных из нержавеющих сталей. Однако применяемые сплавы для электродов электрофильтров при использовании их для очистки в агрессивных и влажных средах при повышенных температурах подвергаются коррозии.

Кроме того, на электродах могут протекать нежелательные физико- химические процессы, способствующие также развитию коррозии. Так, при улавливании высокоомной пыли с удельным электрическим сопротивлением более 10⁹ ом м, заряженные пылинки в силу плохой отдачи своего заряда, образуют на осадительных электродах очаги объемного заряда, которые инициируют многочисленные пробои в порах слоя пыли. Это способствует коррозии электродов и образованию окалины, что приводит к дальнейшему разрастанию размеров очага, пораженных объемным зарядом.

Добавки кондиционирующих компонентов таких, например, как мелкораспыленной воды и двуокиси серы в пылегазовый поток, позволяет снижать удельное электрическое сопротивление пыли и температуру газа, однако это способствует увеличению коррозии электродов.

При повышенной влажности пылегазового потока и незащищенности применяемых материалов от налипания пыли происходит постепенное зарастание электродов трудностряхиваемыми слоями пыли, что также способствует коррозии и снижает срок службы аппарата очистки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки газов, когда электроды выполняются из высоколегированных нержавеющих сталей (Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами м. 1967 г.). Однако они также подвержены точечной коррозии в агрессивных влажных пылегазовых потоках при повышенных температурах, в особенности при наличии в последних примесей окислов серы. На электродах из высоколегированных сталей также происходят рассмотренные нежелательные процессы, способствующие росту числа пробоев рабочего пространства между электродами, ухудшению регенерации электродов, повышению "вторичного" уноса высокоомной пыли и в целом ведут к снижению эффективности очистки газа электрофильтрами со временем.

Целью изобретения является исключение коррозии электродов электрофильтра, улучшение их регенерации и расширение круга сплавов, применяемых для изготовления электродов.

Поставленная цель достигается тем, что очистку агрессивного газа производят между электродами, изготовленными из низколегированных сортов стали с коррозионностойким и жаростойким покрытием, полученным при электроискровом легирование их феррохромом, материалом с высокой стойкостью к коррозии в рабочей среде электрофильтра.

В процессе электроискровой обработки в результате эрозии легирующего материала электрода, заключенного в качестве анода к источнику импульсного тока с энергией искровых разрядов от 0,5 до 5 Дж. на изделие (катод) переносятся капли расплава наносимого метала или сплава, претерпевающего скоростную закалку и приводящего к образованию на обрабатываемой поверхности "белого" нетравящегося слоя, насыщенного сверхмелкозернистыми структурами, включая смеси аморфных и кристаллических фаз.

Таким образом, нанося на поверхность токопроводящего материала слой какого либо другого металла или сплава, можно существенно улучшать многие физико-химические свойства обрабатываемой поверхности Причем свойства наносимого материала, как правило, одновременно усиливаются т.е. если материал был коррозионностойким, твердым, жаростойким, получаемое покрытие будет более стойким по этим свойствам.

По внешнему виду на обрабатываемой поверхности образуется слой, состоящий из ряда накладывающихся друг на друга гладких бугорков с оплавленными выступами. Если легирующий материал претерпевает скоростную закалку, увеличивая коррозионную стойкость, то сформированное покрытие помимо высокой коррозионной стойкости обладает низкими адгезионными свойствами для многих пылей. При применении в качестве легирующих электродов некоторых материалов и сплавов таких, например, как хром, форрокремний и феррохром одновременно с увеличением коррозионной стойкости и адгезии возрастает жаростойкость поверхности, т.е. мера стойкости, вызванная высокой температурой газового потока. Сочетание этих свойств покрытия, полученного методом электроискрового легирования, высокой прочностью сцепления с его поверхностью, обусловленной взаимодиффузией составляющих слоя и основного металла позволяет рекомендовать этот метод для обработки коронирующих и осадительных электродов.

Прочностные характеристики слоя, при выбранных энергиях импульсного разряда, дают возможность деформировать заготовки для получения необходимого типа осадительного электрода вместе с нанесенным покрытием, не вызывая его отслаивания. Это позволяет наносить покрытие на плоские листы металла, используя высокопроизводительные механизированные установки.

В табл. 1 приведены сравнительные данные по коррозионной стойкости образцов сталей 4,45, У8, не обработанных электроискровым методом и нанесенным покрытием после 30-суточного пребывания их в коррозионной камере, наполненной туманом 3% раствора хлористого натрия.

В табл. 2 приведены данные по коррозионной стойкости некоторых нержавеющих сталей и покрытий, полученных на образцах из ст. 45 электроискровым методом при испытаниях их в кипящем 1% растворе хлористого водорода в течение 6 часов.

Из таблиц видно, что электроискровая обработка существенно уменьшает химическую активность поверхности. При легировании образцов ст.45 электродами из феррокремния хрома и феррохрома, коррозионная стойкость слоя превосходит стойкость даже высоколегированных нержавеющих сталей.

На чертеже представлены данные по жаростойкости ст.45 после легирования ее различными материалами. Газовую коррозию определяли по привесу образцов в зависимости от времени испытания при температуре 500^oC и доступе воздуха. Покрытия указанными материалами увеличивают окалиностойкость ст.45, а такие материалы как хром, феррохром, алюминий, кремний и феррокремний приводят к улучшению стойкости к газовой коррозии по сравнению с известными жаростойкими материалами, например сталью Х18Н10Т.

Металлографические исследования показывают, что при изгибах и кручениях образцов внешних повреждений покрытий (выкрашиваний, трещин и отслаиваний) не наблюдается.

Испытания, проведенные в реализуемых условиях при очистке дымовых газов ГЭЦ, когда часть осадительных электродов из низколегированной ст.45 была покрыта методом электроискрового легирования феррохромом, показали высокую стойкость обработанных мест к коррозии.

Величины скорости коррозии слоя покрытия не превышали 20-100 мгк/м²ч. Эти значения соответствуют сроку службы электродов значительно превышающими 30 летний срок, даже когда толщина покрытия не превышала 50 мкм. Электроды не были подвержены образованию окалины и оказали хорошую регенерацию.

Использование для изготовления электродов широко распространенных низколегированных сортов сталей значительно уменьшает стоимость аппаратов очистки.

Применение современных высокопроизводительных механизированных установок, в том числе с использованием ультразвука, увеличивающего скорость эрозии легирующего материала, позволяет рекомендовать этот материал для обработки электродов малогабаритных электрофильтров. Слои получаются с достаточной степенью сплошности (95%) и однородности.

Использование данного способа очистки агрессивных газов в электрическом поле электрофильтров с электродами из низколегированных сортов стали с нанесенным слоем коррозионостойкого покрытия, полученного методом электроискрового легирования, например, феррохромом, позволяет уменьшить рост очагов обратной короны за счет увеличения окалиностойкости электродов, а за счет низкой пыли к электродам сохранять хорошую регенерацию электродов в течение длительной эксплуатации электрофильтра. Предлагаемый способ увеличивает эффективность работы электрофильтров и продлевает срок их службы.

Формула изобретения

1. Способ очистки дымовых газов от высокоомной пыли в электрическом поле электрофильтров с электродами на железной основе, отличающийся тем, что очистку производят при помощи электродов из низколегированных сортов стали с нанесенным слоем коррозионно-стойкого и жаростойкого покрытия, полученного при электроискровом легировании их проводящими материалами, обладающими необходимой исходной стойкостью к этим видам коррозии, устанавливаемой в рабочих условиях, реализуемых при эксплуатации электродов электрофильтра.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего электрода применяют сплав феррохром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2