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工业含尘废气的不达标排放严重危害着大气环境和人类健康。湿式电除尘作为一种先进的含尘气体治理技术,被广泛应用于各大行业。湿式电除尘器(WESP)通过喷淋装置将含尘废气中的粉尘、水溶性气体等物质转移至循环水中,含尘废气被净化达标排放,各类污染物不断累积于WESP系统。装置运行一段时间后,湿式电除尘器的关键部件集尘板表面出现严重的结垢现象。集尘板结垢引起除尘效率低下、极板腐蚀、设备安全隐患等一系列问题。为解决集尘板结垢的问题,本文以某中密度纤维板生产企业的WESP系统内的循环水为试验水样,利用自制的模拟WESP系统集尘板结垢的试验装置,探索结垢影响因素及其结垢机理。同时,采用电镀工艺在不锈钢板表面制备镀层,研究其在上述试验装置中的阻垢性能。主要研究内容如下:(1)在自制的试验装置中,以工厂实际循环水为试验水样进行结垢周期试验。由循环水的浊度变化及集尘板表观现象可知,装置运行至第七天,循环水中各组分达到平衡状态,结垢过程基本完成,确定结垢试验周期为七天;并利用IR、XRD、SEM、EDS几种表征测试手段分析结垢产物,确定其主要成分为K2Ca(SO4)2·H2O晶体和木纤维。(2)探讨运行温度、循环水硬度(以CaCO3计)、悬浮物(SS)浓度、pH值和集尘板材质对结垢的影响程度。研究表明:在运行温度为50℃、循环水硬度为8.0 g/L、SS浓度为980 mg/L、pH值为6.0,集尘板材质为304不锈钢的试验条件下,结垢诱导期为三天,集尘板结垢量达到6.5068 g/m2。以上述试验条件为对照组,降低运行温度至30℃,诱导期延长至第六天,结垢量减少29.82%。随着循环水硬度的增加,集尘板表面的结垢量逐渐增加。调节循环水硬度至最大值12.0 g/L,结垢量增加28.63%。随着SS浓度的增加,集尘板表面结垢量呈先升后降的趋势。当SS浓度为560 mg/L时,结垢量最少,仅为0.3190g/m2。随着循环水pH值的升高,集尘板结垢量呈先增后减的趋势。调节循环水pH值为7.0、8.0可延长诱导期,减缓结垢程度,结垢量分别减少为0.3625 g/m2和0.3297 g/m2。对比304、316不锈钢材质的集尘板表面结垢情况发现,低表面粗糙度的316不锈钢材质的集尘板,不利于晶核附着,结垢诱导期延长,结垢量减少66.38%。(3)利用IR、XRD、SEM、EDS几种表征测试手段分析不同运行条件下的结垢产物,探索各因素对集尘板结垢的影响方式。研究表明:运行温度、循环水硬度、SS浓度、pH值及集尘板材质不会改变结垢产物的晶型,但会影响结垢产物的晶体形态、尺寸、结晶度、成分构成等。在30℃的运行温度下,形成附着于纤维表面的低结晶度的粒状晶体,结垢产物中C元素含量达到39.61%。随着循环水硬度的增加,结垢产物中K2Ca(SO4)2·H2O晶体的结晶度逐渐升高,形成柱状、纤维状等规则晶体,结垢产物中C元素含量在10-18%范围内。随着SS浓度的增加,结垢产物中晶体的结晶度逐渐降低,C元素含量逐渐升高;当SS浓度为560 mg/L时,集尘板表面附着少量纤维和片状晶体。pH值的升高会造成结垢产物中K2Ca(SO4)2·H2O晶体的尺寸减小甚至消失;调节循环水pH值为7.0和8.0,集尘板表面形成了少量粒状晶体,晶体结晶度降低,C元素含量升高至50%以上。316不锈钢材质的集尘板表面形成10μm左右的晶粒,结垢产物中C元素含量达到56.90%。(4)含有高浓度成垢离子的循环水及集尘板表面存在“缺陷”是WESP系统集尘板结垢的两个基本条件。WESP系统集尘板结垢是一个复杂的过程,是表面结晶和溶液结晶共同作用的结果。循环水中的木纤维在结垢过程中起着至关重要的作用。集尘板表面的柱状、纤维状等规则晶体,结构坚硬,难以去除。沉积于集尘板表面的纤维倾向“截留”溶液中的粒状晶体,结构松散,易于剥除。(5)分别采用滚镀锌、镀硬铬工艺在304、316不锈钢衬底上成功制备了平均晶体粒径分别为21.36 nm、23.52 nm和13.56 nm、36.43 nm的锌镀层和铬镀层。镀层掩盖了304不锈钢板表面的“沟壑”结构及316不锈钢板表面的“微孔”结构。锌镀层赋予不锈钢板表面突起结构,造成表面粗糙度增大;铬镀层完美修饰了304不锈钢板表面的缺陷,表面粗糙度为0.1802μm,镀铬层的316不锈钢板表面粗糙度降低了0.0127μm。(6)各镀层的阻垢性能由好到次的顺序依次为:铬镀层/316不锈钢、316不锈钢、铬镀层/304不锈钢、304不锈钢、锌镀层/316不锈钢、锌镀层/304不锈钢。循环水中氯离子浓度较高,锌镀层出现腐蚀现象的同时伴随着较严重的结垢现象,需在循环水中添加缓蚀剂来减少其腐蚀现象,从而改善锌镀层阻垢效果。与各自的衬底材料相比,铬镀层延长了结垢诱导期,而且铬镀层/304不锈钢、铬镀层/316不锈钢的结垢量分别减少为其基体材料的43.62%和75.31%。铬镀层对结垢诱导期及结垢量的影响,一方面是铬镀层表面粗糙度的制约,另一方面与衬底材料的特性有关。表面粗糙度不是决定结垢程度最关键的影响因素,表面特性的综合作用决定了结垢程度。结合经济和实际情况考虑,调节循环水硬度为8.0 g/L、SS浓度为560 mg/L、pH值为7.0,可缓解WESP系统集尘板表面的结垢程度,显著提高湿式电除尘器的运行效率和除尘效果。通过降低集尘板表面粗糙度、减少晶核位点和削弱结垢产物与集尘板表面的粘附力,亦可达到缓解集尘板结垢的目的。