CN107042032A - 节能型石墨多管烟气除尘器、其工作方法及其检修方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种节能型石墨多管烟气除尘器、其工作方法及其检修方法，所述烟气除尘器包括壳体、上封头和下封头，所述下封头的下方设有除灰箱，所述除尘箱的下端设有除灰口，所述壳体内设有石墨管束，所述上封头与壳体的衔接处横置有上石墨管板，所述下封头与壳体的衔接处横置有下石墨管板，所述石墨管束的管程通过上石墨管板和下石墨管板连通上封头和下封头的内腔，所述上封头上设有高温烟气入口，所述下封头上设有低温烟气出口，所述石墨管束的管程内流动有烟气。本发明采用石墨管作为锅炉烟气的除尘和换热元件，因其具有良好的导热性能和低亲和力，颗粒灰尘会在自重和惯性作用下从烟气中分离，并且不会粘附在石墨管壁上，除尘彻底。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气除尘设备，具体涉及一种节能型石墨多管烟气除尘器、其工作方法及其检修方法。
背景技术
节能环保是国家的基本国策，是践行科学发展观的重要体现。我国是一个能源消耗大国，随着我国经济的快速发展，能源需求急剧增大，能源短缺对经济发展制约进一步加剧，面临着巨大的资源和环境压力。其中一个最主要的原因是能源利用率低。推进能源高效利用和循环利用，是缓解能源紧张矛盾的根本出路。
锅炉是一种耗能量较大的特种设备，其耗能量占我国能源消耗总量绝大部分，锅炉节能和减排对于我国减少污染物排放，降低其能量消耗水平，提升企业的经济效益发挥着非常重要的意义。由于我国工业生产方式还处于劳动密集型和粗放型阶段，工业用汽方式比较分散，工业锅炉采用分散供汽，大部分中小企业没有采用节能、降耗、减排技术和措施。
在工业锅炉运行过程中存在着排烟温度高、燃烧不充分、锅炉热效率低等问题。排烟热损失中的能源总量庞大，将这一部分能源充分利用来预热空气和水，提高空气温度以及给水温度，在一定的程度上能够提高燃烧效率。由于煤、油、天然气等燃料中均含有硫，燃烧时通常会产生硫氧化物，与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点(称为酸露点)，就会在其表面形成液态硫酸(称为结露)，长期以来，省煤器由于结露而引起腐蚀，甚至穿孔现象时常发生，严重影响锅炉的运行安全，所以工业锅炉都是通过保持较高的排烟温度来缓解结露和腐蚀现象的产生。但是目前，工业锅炉除尘设备简单或无烟气处理措施，烟气中的颗粒粉尘、SO2和NO2污染物排放严重。
石墨是由碳元素组成的一类非金属材料，属于元素碳的一种同素异形体。碳元素有三种异构体：一种是无定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等；另两种是结晶形碳，即石墨和金刚石。无定形碳经高温处理可转化为石墨，石墨在催化剂作用和高压、高温条件下又可转化为金刚石。石墨属六方晶系，各层面由六角形环构成，层面与层面平行,呈有序的重叠晶体结构。
石墨由于其特殊结构，而具有许多特殊性质：1)、耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小，石墨强度随温度提高而加强。2)、导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿物高一百倍，导热性能数倍于钢、铁等金属材料。3)、润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。4)、化学稳定性：石墨在有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。5)可塑性：石墨的韧性好，可加工成很薄的薄片。6)、抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
石墨分天然石墨和人造石墨两种，天然石墨纯度低、组织松散，石墨设备用石墨材料一般为人造石墨。人造石墨由焦炭、沥青混捏，压制成型，在窑炉中隔绝空气焙烧，一般在1300℃下保持20天，再经2400～3000℃高温下进行石墨化处理。人造石墨在焙烧过程中，由于有机物呈气态逸出，故其呈多孔性，因此人造石墨材料一般需经过高分子材料(主要是酚醛树脂)封孔浸渍处理转变为不透性石墨，才能在化工设备上使用。不透性石墨分为三种：浸渍石墨、压型石墨、浇注石墨。浸渍石墨以浸渍剂不同区分为树脂浸渍石墨、水玻璃浸渍石墨、沥青浸渍石墨；压型石墨分模压型和挤压型两种；浇注型石墨分常压成型石墨、加压成型石墨两种。石墨和大多数介质之间的“亲和力”小，所以压型石墨表面不易结垢，当锅炉烟气与石墨接触时，烟气内的颗粒粉尘不会聚积在石墨表面上。
有上述可知，锅炉烟气温度高，内含有颗粒粉尘，而石墨具有耐高温性、高导热性和低亲和力，用石墨管作为除尘、换热元件，对锅炉高温烟气的除尘、余热回收等研究课题具有重大意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种节能型石墨多管烟气除尘器、其工作方法及其检修方法，高效回收锅炉烟气中的颗粒粉尘，高效节能，性价比优异，稳定耐用。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种节能型石墨多管烟气除尘器，包括壳体、上封头和下封头，所述上封头连接于壳体的上方，所述下封头连接于壳体的下方，所述下封头的下方设有除灰箱，所述除尘箱的下端设有除灰口，所述壳体内设有石墨管束，所述上封头与壳体的衔接处横置有上石墨管板，所述下封头与壳体的衔接处横置有下石墨管板，所述石墨管束的上下端分别与上石墨管板和下石墨管板相连，且所述石墨管束的管程连通上封头和下封头的内腔，所述上封头上设有高温烟气入口，所述下封头上设有低温烟气出口，所述石墨管束的管程内流动有烟气；
所述壳体的壳程内流动有循环水，所述壳体的下部设有循环水进口，所述壳体的上部设有循环水出口；
所述低温烟气出口的外侧连接有出口烟道，所述出口烟道的下方设有接收结露的水漠除尘器。
优选的，所述石墨管束选用酚醛树脂浸渍石墨管。
其中，所述上封头与壳体之间通过四氟盘根、O型圈和压兰组合密封，并通过法兰连接。
其中，所述下封头和壳体之间设有聚四氟乙烯密封垫片，所述上封头和下封头上均设有人孔。
进一步，所述循环水出口通过热水管与水箱相连，所述水箱的其中一出水端通过除氧***与锅炉相连，另一出水端通过暖水管与循环水进口相连，所述暖水管上靠近循环水进口处设有循环水泵，所述壳体的下部设有冷水进口，所述水箱上接有冷水管，所述热水管、暖水管和冷水管上均设有阀门。
其中，所述水箱上设有放空管。
其中，所述壳体的外侧均布有4个耳式支撑座，所述壳体的上部通过水管连接有水位报警器。
本发明实施例还提供一种节能型石墨多管烟气除尘器的工作方法，包括烟气除尘过程和烟气换热过程；
所述烟气除尘过程为：进入石墨管束的管程内的烟气中的颗粒粉尘在自重和流动惯性作用下从烟气中分离，沉积到除灰箱后由除灰口排出；烟气温度降到酸露点以下，烟气中SO2、NO2等有害介质凝结成雾状或液态从烟气中分离，在换热段沉淀至壳体内或在出口烟道中沉淀至水漠除尘器内。
其中，所述烟气换热过程放出的热量Q由下式计算：
Q＝G×C×(T1-T2) 式(1)，
式中，G为烟气流量，m3/h；C为烟气密度，kg/m3；T1为换热前烟气温度，℃；T2为换热后烟气温度，℃；
换热器的传热面积由下式计算：
式中，Q为传热量，kJ；A为换热面积，m2；K为总传热系数，kJ/m2·℃·h；ΔTm为对数平均温度差，℃；
其中，ΔTm的计算按照两流体流向为逆流关系而定，逆流时，
式中，T1、T2-----烟气的进口及出口温度，℃；t1、t2----循环水的进口及出口温度，℃。
本发明实施例还提供一种节能型石墨多管烟气除尘器的检修方法，包括如下步骤：
(1)石墨管检修方法
(1-1)石墨管损坏及胶结缝渗漏原因包括：运输安装过程中因严重的振动而损伤、使用过程水锤冲击或温差突变所致、在冬季由于积水而冻坏、操作过程中压力突然增大冲击损坏、超过使用温度造成损坏、腐蚀介质的腐蚀破坏、制品质量不良引起的；
(1-2)石墨管损坏现象及破损的位置：除受强烈的横向负荷冲击振动造成折损和由于石墨管质量不佳产生的纵向裂纹及水眼渗透，大部分损坏都发生在石墨管与石墨管板胶结的位置上，由于胶结缝裂开，造成石墨管内外介质渗透，也有在其他位置断裂或腐蚀穿孔的；
(1-3)修复方法：①如损坏的石墨管数少，利用和石墨管板孔径相符的石墨塞，将损坏的石墨管两端的石墨管板孔用胶结的方法堵死；②如损坏的石墨管数多，全部堵塞影响设备换热面积，可将损坏的石墨取出，更换新石墨管；
(1-4)堵管
1-4-1)准备
①现场需要具备通电、通水、通蒸汽、通压缩空气的条件，拟维修设备的上、下封头已经打开，清理干净内部杂物和有害介质，已经做好防雨措施，保证施工区域不被雨淋；
②对需要堵管的设备清洗烘干：先用蒸汽、热水或化学清洗剂清洗干净石墨管板内孔；
③查漏：对每根石墨管进行单根试压查漏，使用干燥的压缩空气进行，控制试验压力一般0.2MPa，对发现有渗漏的石墨管做好标记和记录；
④粘结剂试样：根据计划施工日期的天气情况和当天天气情况按照规程做粘结剂试样，以确定正式施工时粘结剂的配比和一次配制量；
1-4-2)施工
①打磨石墨管板内孔：用圆锉、钢丝刷打磨石墨管板内孔孔壁，清除其上的杂质、垢层，露出石墨本色为止，打磨深度大于需要堵塞区域，如果发现石墨管板内孔孔壁有被冲刷或腐蚀出较深的凹坑，需要先用胶泥修补，待充分固化后再堵，不能使石墨管板内孔扩大，以保证堵头与石墨管板内孔间距即粘结剂厚度；
②烘干：石墨管板内孔孔壁打磨合格后，用碘钨灯对每个孔进行烘烤，使其保证干燥；
③粘结剂调配：按照准备工作时评定的工艺进行操作，配比根据已做试样确定，用校核过的台秤称量树脂、石墨粉，用量杯计量固化剂、添加剂，先把称量好的一批树脂倒入搅拌桶内，再倒入石墨粉和固化剂，用搅拌器进行搅拌，搅拌时间10-15min，观察粘度和混合均匀情况，混合均匀后倒在容器内，送到涂抹粘结剂的现场，再做下一批，粘结剂要随做随用，不能放置太长时间；④涂抹粘接剂：为粘接牢固，石墨堵头外部和石墨管板孔内部都要涂抹粘结剂，涂抹粘接剂之前需要用洁净干燥的压缩空气吹掉堵头和石墨管板孔内的灰尘，堵头前端和侧面都需要涂抹粘接剂，并旋转均匀压实，厚度不宜超过1mm，粘结剂涂抹完以后，将堵头逐段推入石墨管板孔内部，应用力均匀，旋转推挤，不得偏心，堵上管板时，利用防流失块防止粘结剂流失；⑤热固化：粘结剂自然固化后，进行热固化，热固化采用碘钨灯或热风机烘烤的方法，控制在适当温度和时间；
1-4-3)施工注意事项：
①洗净并烘干需修补管板孔；
②把所修补孔内圆打毛；
③吹净灰尘均匀涂抹粘结剂，不允许有盲区；
④石墨堵头必须分段塞入，并形成饱满胶泥的环缝；
⑤自然固化24小时后，需加温48小时至完全固化；
1-4-4)其它注意项：
①仔细检查所需堵孔内是否有被冲刷形成的凹坑；
②石墨管板上的孔与孔之间是否有裂纹或者已被磨蚀相连通；
③确定防磨套或放冲刷板的深度或厚度，确保堵在防磨套以上；
④做好标记编号，防止错堵、漏堵；
1-4-5)试验查漏
①确定压力：设计压力的0.8倍，或0.3MPa，最高不超过0.35MPa，只试验壳程压力；
②试压方法：首先壳程管口加盲板，充满常温洁净水，排净空气，检查是否有渗漏，然后用泵加压，升压须缓慢，2分钟升0.1MPa，并观察是否有渗漏，如无渗漏保压半小时压力不降为合格；
③保压查漏：保持压力30min以上，检查是否有渗漏；
(1-5)换管
当石墨管损坏根数达到总根数20％以上时，需换管修复或更换新设备，程序如下：
1-5-1)试压检查确定漏管部位，排除积水，自干或烘干，做好标记；
1-5-2)将两端石墨管板坏管位置的孔扩大到比石墨管外径大1㎜，钻到石墨管板底部后，用新石墨管将漏管顶出或使用专用工具取出，扩大的石墨管板孔用砂纸擦成毛面，长度要与新石墨管的粘接面对齐，用胶泥黏结后，用长螺栓拉紧，紧固时应对称均匀扭紧，防止偏口，室温固化24小时，再用烘干炉进行130℃下热固化48小时；
(2)垫片和O型圈的更换方法
根据设备出现的故障位置和严重程度，采取不同的修理方法，若垫片和Ο型圈出现渗漏，可能是由于螺母松动或热膨胀引起的，随时调整一下就可以了；若垫片和Ο型圈已经老化或损坏漏泄严重，则按下述的方法检修：
(2-1)Ο型圈密封处，必须每班进行检验记录，如发现泄露需要及时维修，要仔细检查密封面处是否腐蚀、老化或损坏，Ο型圈是否符合要求，安装密封圈法兰时需要对称施力，修复后密封处需打压检查试漏；
(2-2)更换Ο型圈：对称松掉压兰固定螺母将压兰顶起，取出要更换的Ο型圈，置入新Ο型圈再以压兰压紧，应对称均匀地旋紧固定螺母。所用Ο型圈用橡胶圆条制作，材质根据介质特性选择氟橡胶、PTFE或三元乙丙橡胶。新换Ο型圈，长度要合适，不能太松，接头地方采用搭接，搭接部分二端削成小于30°坡度，整齐对正用胶水粘牢，外面再缠绕几层四氟生料带。压紧时Ο型圈切口面应平行于压兰密封面。
(2-3)更换密封垫：更换密封垫须拆卸上封头，检查密封面是否损坏，如有损坏须修补；密封垫的做法参照Ο型圈的做法。密封垫用聚四氟编织密封带或橡胶条制作，材质根据介质特性选择PTFE或三元乙丙橡胶、氟橡胶。
(3)石墨管板的检修方法
(3-1)损坏原因：运输过程中强烈振动及机械损伤、紧固螺栓时单边用力、超过使用温度和压力造成损坏、制品材质或施工质量不良引起；
(3-2)损坏情况及位置：一般损坏是产生纵向裂纹，如是石墨管板损坏，还会影响石墨管胶结缝渗漏，在修理石墨管板的同时要修理或更换石墨管；
(3-3)修复方法
在石墨管板上裂纹两侧用工具将裂纹加宽数毫米，另加工一块形状与扩缝相似而厚度小1mm左右的浸渍石墨板条，将搅拌好的粘结剂涂抹在扩缝的内面及小板条外面，然后将石墨板条挤入扩缝内，保证胶结缝两面内的胶泥厚度均匀，然后用裁好的比石墨管板的厚度稍宽的玻璃纤维布沿着圆周边涂抹胶结剂边用力绕缠2-3圈后，在玻璃纤维布外再涂上胶结剂，让其固化，室温固化24小时，再用烘干炉进行130℃下热固化48小时，待胶结剂完全固化后方可使用；
(3-4)检修注意事项
(3-4-1)浸渍石墨管板与浸渍石墨管是一种耐腐蚀性能很好的脆性材料，受到震动、敲打、磕碰很容易损坏，因此在拆卸、安装过程中必须轻拿轻放，并放置在平坦的软垫上，应特别注意对密封面的保护；
(3-4-2)拆卸和装配上封头时，必须使用其上的四个吊耳按照起重操作规程操作，防止翻转、磕碰；
(3-4-3)拆卸上封头时，须先用吊具将上封头吊住，但吊具不得过分吃力，吊索绷紧即可，松开压兰和Ο型圈，将上封头垂直吊起或下降一定高度(200-250mm)然后再平移，放到安全的场地，保护好密封面；
(3-4-4)检查密封垫和Ο型圈是否老化或损坏，如果已经老化或损坏，需要更换同种规格同种材质的密封垫和Ο型圈，检查密封面是否损坏，如有损坏须修补；
(3-4-5)装配上封头时，密封面必须清理干净，先将密封垫固定在上封头或石墨管板的密封面有密封水线的区域，套入已经做好的Ο型圈，然后按照拆卸上封头吊运相反的顺序将上封头吊运到位，对准密封面，用吊具将上封头吊住，但吊具不得过分吃力，吊索绷紧即可，四根吊索必须受力均匀；
(3-4-6)将长螺栓穿过上封头法兰、压兰、壳体法兰螺栓孔，此时需注意压兰的压紧螺母和垫圈要先拧上，调整到适当位置；可以先穿四根螺栓定位、调整，以便于穿其他螺栓。
(3-4-7)对称均匀地拧紧长螺栓最外端的螺母，然后再拧紧压兰压紧螺母，拧紧压兰压紧螺母之前，需要将填料箱内的填料放好；
(3-4-8)长螺栓的螺母全部拧紧后，检查密封垫位置是否符合要求、螺栓螺母受力是否均匀，合格后管程通水、加压，检查密封处是否有渗漏；试验压力超过使用压力0.05-0.1MPa即可，不需要达到铭牌值。
(3-4-9)再次开车时，待温度升高到60-70℃时，检查各处密封是否有渗漏，如有渗漏需重点紧固渗漏区螺栓螺母，其他螺栓螺母也要适当紧固；
(3-4-10)拆卸和装配下封头时，参照步骤(3-4-2)-(3-4-10)。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明采用石墨管作为锅炉烟气的除尘和换热元件，因其具有良好的导热性能和低亲和力，颗粒灰尘会在自重和惯性作用下从烟气中分离，并且不会粘附在石墨管壁上，除尘彻底；烟气中的SO2、NO2等有害介质凝结成雾状或液态从烟气中分离，在换热段沉淀至壳体内或在出口烟道中沉淀至水漠除尘器内，减少有害物质的排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明安装之后的结构示意图；
图3为本发明的上石墨管板进行堵管时的维修示意图；
图4为本发明的下石墨管板进行堵管时的维修示意图。
附图标记说明：
1、壳体；2、上封头；3、下封头；4、除灰箱；5、石墨管束；6、上石墨管板；7、下石墨管板；8、除灰口；9、高温烟气入口；10、低温烟气出口；11、循环水进口；12、循环水出口；13、出口烟道；14、水漠除尘器；15、人孔；16、水箱；17、除氧***；18、循环水泵；19、冷水进口；20、放空管；21、耳式支撑座；22、水位报警器；23、堵头；24、粘接剂；25、防流失块；26、排气孔；27、闪蒸汽接口；28、排净孔。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1、图2所示，一种节能型石墨多管烟气除尘器，包括壳体1、上封头2和下封头3，所述上封头2连接于壳体1的上方，所述下封头3连接于壳体1的下方，所述上封头2与壳体1之间通过四氟盘根、O型圈和压兰组合密封，并通过法兰连接。所述下封头2和壳体1之间设有聚四氟乙烯密封垫片，所述上封头2和下封头3上均设有人孔15。
所述下封头3的下方设有除灰箱4，所述除尘箱4的下端设有除灰口8，所述壳体1内设有石墨管束5，所述石墨管束5优选酚醛树脂浸渍石墨管。
所述上封头2与壳体1的衔接处横置有上石墨管板6，所述下封头3与壳体1的衔接处横置有下石墨管板7，所述石墨管束5的上下端分别与上石墨管板6和下石墨管板7相连，且所述石墨管束5的管程连通上封头2和下封头3的内腔，所述上封头2上设有高温烟气入口9，所述下封头3上设有低温烟气出口10，所述石墨管束5的管程内流动有烟气。
所述低温烟气出口10的外侧连接有出口烟道13，所述出口烟道13的下方设有接收结露的水漠除尘器14。
所述壳体1的壳程内流动有循环水，所述壳体1的下部设有循环水进口11，所述壳体1的上部设有循环水出口12。
所述循环水出口12通过热水管与水箱16相连，所述水箱16的其中一出水端通过除氧***17与锅炉相连，另一出水端通过暖水管与循环水进口11相连，所述暖水管上靠近循环水进口11处设有循环水泵18，所述壳体1的下部设有冷水进口19，所述水箱16上接有冷水管，所述热水管、暖水管和冷水管上均设有阀门。
所述水箱16上设有放空管20。
所述壳体1的外侧均布有4个耳式支撑座21，所述壳体1的上部通过水管连接有水位报警器22。
所述壳体1上部位于上石墨管板6的一侧设有排气孔26，另一侧设有闪蒸汽接口27，所述壳体1下部靠近下石墨管板的地方设有排净孔28。
本发明提供的节能型石墨多管烟气除尘器的工作方法，包括烟气除尘过程和烟气换热过程；其中，
所述烟气除尘过程为：进入石墨管束的管程内的烟气中的颗粒粉尘在自重和流动惯性作用下从烟气中分离，沉积到除灰箱后由除灰口排出；烟气温度降到酸露点以下，烟气中SO2、NO2等有害介质凝结成雾状或液态从烟气中分离，在换热段沉淀至壳体内或在出口烟道中沉淀至水漠除尘器内。
所述烟气换热过程放出的热量Q由下式计算：
Q＝G×C×(T1-T2) 式(1)，
式中，G为烟气流量，m3/h；C为烟气密度，kg/m3；T1为换热前烟气温度，℃；T2为换热后烟气温度，℃；
换热器的传热面积由下式计算：
式中，Q为传热量，kJ；A为换热面积，m2；K为总传热系数，kJ/m2·℃·h；ΔTm为对数平均温度差，℃；
其中，ΔTm的计算按照两流体流向为逆流关系而定，逆流时，
式中，T1、T2-----烟气的进口及出口温度，℃；t1、t2----循环水的进口及出口温度，℃。
本发明提供的节能型石墨多管烟气除尘器的检修方法，包括如下步骤：
(1)石墨管检修方法
(1-1)石墨管损坏及胶结缝渗漏原因包括：运输安装过程中因严重的振动而损伤、使用过程水锤冲击或温差突变所致、在冬季由于积水而冻坏、操作过程中压力突然增大冲击损坏、超过使用温度造成损坏、腐蚀介质的腐蚀破坏、制品质量不良引起的；
(1-2)石墨管损坏现象及破损的位置：除受强烈的横向负荷冲击振动造成折损和由于石墨管质量不佳产生的纵向裂纹及水眼渗透，大部分损坏都发生在石墨管与石墨管板胶结的位置上，由于胶结缝裂开，造成石墨管内外介质渗透，也有在其他位置断裂或腐蚀穿孔的；
(1-3)修复方法：①如损坏的石墨管数少，利用和石墨管板孔径相符的石墨塞，将损坏的石墨管两端的石墨管板孔用胶结的方法堵死；这种方法，适用于管数损坏少的情况下，进行临时性的小修处理，现场可以解决。②如损坏的石墨管数多，全部堵塞影响设备换热面积，可将损坏的石墨取出，更换新石墨管；这种修理方法比较复杂，一般都需送回本厂进行修理。
(1-4)堵管
1-4-1)准备
①现场需要具备通电、通水、通蒸汽、通压缩空气的条件，拟维修设备的上、下封头已经打开，清理干净内部杂物和有害介质，已经做好防雨措施，保证施工区域不被雨淋；
②对需要堵管的设备清洗烘干：先用蒸汽、热水或化学清洗剂清洗干净石墨管板内孔；
③查漏：对每根石墨管进行单根试压查漏，使用干燥的压缩空气进行，控制试验压力一般0.2MPa，对发现有渗漏的石墨管做好标记和记录；
④粘结剂试样：根据计划施工日期的天气情况和当天天气情况按照规程做粘结剂试样，以确定正式施工时粘结剂的配比和一次配制量；
1-4-2)施工
①打磨石墨管板内孔：用圆锉、钢丝刷打磨石墨管板内孔孔壁，清除其上的杂质、垢层，露出石墨本色为止，打磨深度大于需要堵塞区域，如果发现石墨管板内孔孔壁有被冲刷或腐蚀出较深的凹坑，需要先用胶泥修补，待充分固化后再堵，不能使石墨管板内孔扩大，以保证堵头与石墨管板内孔间距即粘结剂厚度；
②烘干：石墨管板内孔孔壁打磨合格后，用碘钨灯对每个孔进行烘烤，使其保证干燥；
③粘结剂调配：按照准备工作时评定的工艺进行操作，配比根据已做试样确定，用校核过的台秤称量树脂、石墨粉，用量杯计量固化剂、添加剂，称量和计量都要经过二人以上的核实校验，再进行配料。先把称量好的一批树脂倒入搅拌桶内，再倒入石墨粉和固化剂，用搅拌器进行搅拌，搅拌时间10-15min，观察粘度和混合均匀情况，混合均匀后倒在容器内，送到涂抹粘结剂的现场，再做下一批，粘结剂要随做随用，不能放置太长时间；有时涂石墨管和涂石墨管板要配制不同粘度的粘结剂。④涂抹粘接剂：为粘接牢固，石墨堵头23外部和石墨管板孔内部都要涂抹粘结剂24，涂抹粘接剂24之前需要用洁净干燥的压缩空气吹掉堵头23和石墨管板孔内的灰尘，堵头23前端和侧面都需要涂抹粘接剂24，并旋转均匀压实，厚度不宜超过1mm，粘结剂24涂抹完以后，将堵头23逐段推入石墨管板孔内部，应用力均匀，旋转推挤，不得偏心，堵上管板时，利用防流失块25防止粘结剂流失(上石墨管板和下石墨管板的堵管施工示意图如图3、图4所示)；⑤热固化：粘结剂自然固化后，进行热固化，热固化采用碘钨灯或热风机烘烤的方法，控制在适当温度和时间；
1-4-3)施工注意事项：
①洗净并烘干需修补管板孔；
②把所修补孔内圆打毛；
③吹净灰尘均匀涂抹粘结剂，不允许有盲区；
④石墨堵头必须分段塞入，并形成饱满胶泥的环缝；
⑤自然固化24小时后，需加温48小时至完全固化；
1-4-4)其它注意项：
①仔细检查所需堵孔内是否有被冲刷形成的凹坑；
②石墨管板上的孔与孔之间是否有裂纹或者已被磨蚀相连通；
③确定防磨套或放冲刷板的深度或厚度，确保堵在防磨套以上；
④做好标记编号，防止错堵、漏堵；
1-4-5)试验查漏
①确定压力：设计压力的0.8倍，或0.3MPa，最高不超过0.35MPa，只试验壳程压力；
②试压方法：首先壳程管口加盲板，充满常温洁净水，排净空气，检查是否有渗漏，然后用泵加压，升压须缓慢，2分钟升0.1MPa，并观察是否有渗漏，如无渗漏保压半小时压力不降为合格；
③保压查漏：保持压力30min以上，检查是否有渗漏；也可以采用橡胶塞子和耐腐蚀螺栓、螺母堵管，塞子的***深度根据泄露位置确定。
(1-5)换管
当石墨管损坏根数达到总根数20％以上时，需换管修复或更换新设备，程序如下：
1-5-1)试压检查确定漏管部位，排除积水，自干或烘干，做好标记；
1-5-2)将两端石墨管板坏管位置的孔扩大到比石墨管外径大1㎜，钻到石墨管板底部后，用新石墨管将漏管顶出或使用专用工具取出，扩大的石墨管板孔用砂纸擦成毛面，长度要与新石墨管的粘接面对齐，用胶泥黏结后，用长螺栓拉紧，紧固时应对称均匀扭紧，防止偏口，室温固化24小时，再用烘干炉进行130℃下热固化48小时；这种换管作业一般需要将设备运回设备制造厂进行。
(2)垫片和O型圈的更换方法
根据设备出现的故障位置和严重程度，采取不同的修理方法，若垫片和Ο型圈出现渗漏，可能是由于螺母松动或热膨胀引起的，随时调整一下就可以了；若垫片和Ο型圈已经老化或损坏漏泄严重，则按下述的方法检修：
(2-1)Ο型圈密封处，必须每班进行检验记录，如发现泄露需要及时维修，要仔细检查密封面处是否腐蚀、老化或损坏，Ο型圈是否符合要求，安装密封圈法兰时需要对称施力，修复后密封处需打压检查试漏；
(2-2)更换Ο型圈：对称松掉压兰固定螺母将压兰顶起，取出要更换的Ο型圈，置入(从螺栓和管板之间穿过)新Ο型圈再以压兰压紧，应对称均匀地旋紧固定螺母。所用Ο型圈用橡胶圆条制作，材质根据介质特性选择氟橡胶、PTFE或三元乙丙橡胶。新换Ο型圈，长度要合适，不能太松，接头地方采用搭接，搭接部分二端削成小于30°坡度，整齐对正用胶水粘牢，外面再缠绕几层四氟生料带。压紧时Ο型圈切口面应平行于压兰密封面。
(2-3)更换密封垫：更换密封垫须拆卸上封头，检查密封面是否损坏，如有损坏须修补；密封垫的做法参照Ο型圈的做法。密封垫用聚四氟编织密封带或橡胶条制作，材质根据介质特性选择PTFE或三元乙丙橡胶、氟橡胶。
(3)石墨管板的检修方法
(3-1)损坏原因：运输过程中强烈振动及机械损伤、紧固螺栓时单边用力、超过使用温度和压力造成损坏、制品材质或施工质量不良引起；
(3-2)损坏情况及位置：一般损坏是产生纵向裂纹，如是石墨管板损坏，还会影响石墨管胶结缝渗漏，在修理石墨管板的同时要修理或更换石墨管；
(3-3)修复方法
在石墨管板上裂纹两侧用工具将裂纹加宽数毫米，另加工一块形状与扩缝相似而厚度小1mm左右的浸渍石墨板条，将搅拌好的粘结剂涂抹在扩缝的内面及小板条外面，然后将石墨板条挤入扩缝内，保证胶结缝两面内的胶泥厚度均匀，然后用裁好的比石墨管板的厚度稍宽的玻璃纤维布沿着圆周边涂抹胶结剂边用力绕缠2-3圈后，在玻璃纤维布外再涂上胶结剂，让其固化，室温固化24小时，再用烘干炉进行130℃下热固化48小时，待胶结剂完全固化后方可使用；
检修用的胶结剂配方及其原料规格附表
| 原料名称 | 规格 | 配方 |
| 酚醛树脂 | 2130#粘度1000-2000秒 | 1kg |
| 石墨粉 | 粒度120-140目 | 0.6-0.8kg |
| 苯磺酰氯 | 工业品，纯度≥95％ | 25-75毫升 |
苯磺酰氯的用量：随气温的变化而定，气温低用量大，气温高用量少。
(3-4)检修注意事项
(3-4-1)浸渍石墨管板与浸渍石墨管是一种耐腐蚀性能很好的脆性材料，受到震动、敲打、磕碰很容易损坏，因此在拆卸、安装过程中必须轻拿轻放，并放置在平坦的软垫上，应特别注意对密封面的保护；
(3-4-2)拆卸和装配上封头时，必须使用其上的四个吊耳按照起重操作规程操作，防止翻转、磕碰；
(3-4-3)拆卸上时，须先用吊具将上吊住，但吊具不得过分吃力，吊索绷紧即可，松开压兰和Ο型圈，将上封头垂直吊起或下降一定高度(200-250mm)然后再平移，放到安全的场地，保护好密封面；注意：四根吊索必须受力均匀，否则封头会翻转磕碰或被吊索划伤密封面。
(3-4-4)检查密封垫和Ο型圈是否老化或损坏，如果已经老化或损坏，需要更换同种规格同种材质的密封垫和Ο型圈，检查密封面是否损坏，如有损坏须修补；
(3-4-5)装配上封头时，密封面必须清理干净，先将密封垫固定在上封头或石墨管板的密封面有密封水线的区域，套入已经做好的Ο型圈，然后按照拆卸上封头吊运相反的顺序将上封头吊运到位，对准密封面，用吊具将上封头吊住，但吊具不得过分吃力，吊索绷紧即可，四根吊索必须受力均匀；
(3-4-6)将长螺栓穿过上封头法兰、压兰、壳体法兰螺栓孔，此时需注意压兰的压紧螺母和垫圈要先拧上，调整到适当位置；可以先穿四根螺栓定位、调整，以便于穿其他螺栓。
(3-4-7)对称均匀地拧紧长螺栓最外端的螺母，然后再拧紧压兰压紧螺母，拧紧压兰压紧螺母之前，需要将填料箱内的填料放好；
(3-4-8)长螺栓的螺母全部拧紧后，检查密封垫位置是否符合要求、螺栓螺母受力是否均匀，合格后管程通水、加压，检查密封处是否有渗漏；试验压力超过使用压力0.05-0.1MPa即可，不需要达到铭牌值。
(3-4-9)再次开车时，待温度升高到60-70℃时，检查各处密封是否有渗漏，如有渗漏需重点紧固渗漏区螺栓螺母，其他螺栓螺母也要适当紧固；
(3-4-10)拆卸和装配下封头时，参照步骤(3-4-2)-(3-4-10)。
本发明采用石墨管作为锅炉烟气的除尘和换热元件，因其具有良好的导热性能和低亲和力，颗粒灰尘会在自重和惯性作用下从烟气中分离，并且不会粘附在石墨管壁上，除尘彻底；烟气中的SO2、NO2等有害介质凝结成雾状或液态从烟气中分离，在换热段沉淀至壳体内或在出口烟道中沉淀至水漠除尘器内，减少有害物质的排放。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，包括壳体、上封头和下封头，所述上封头连接于壳体的上方，所述下封头连接于壳体的下方，所述下封头的下方设有除灰箱，所述除尘箱的下端设有除灰口，所述壳体内设有石墨管束，所述上封头与壳体的衔接处横置有上石墨管板，所述下封头与壳体的衔接处横置有下石墨管板，所述石墨管束的上下端分别与上石墨管板和下石墨管板相连，且所述石墨管束的管程连通上封头和下封头的内腔，所述上封头上设有高温烟气入口，所述下封头上设有低温烟气出口，所述石墨管束的管程内流动有烟气；
所述壳体的壳程内流动有循环水，所述壳体的下部设有循环水进口，所述壳体的上部设有循环水出口；
所述低温烟气出口的外侧连接有出口烟道，所述出口烟道的下方设有接收结露的水漠除尘器。
2.根据权利要求1所述的节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，所述石墨管束选用酚醛树脂浸渍石墨管。
3.根据权利要求1所述的节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，所述上封头与壳体之间通过四氟盘根、O型圈和压兰组合密封，并通过法兰连接。
4.根据权利要求1所述的节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，所述下封头和壳体之间设有聚四氟乙烯密封垫片，所述上封头和下封头上均设有人孔。
5.根据权利要求1所述的节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，所述循环水出口通过热水管与水箱相连，所述水箱的其中一出水端通过除氧***与锅炉相连，另一出水端通过暖水管与循环水进口相连，所述暖水管上靠近循环水进口处设有循环水泵，所述壳体的下部设有冷水进口，所述水箱上接有冷水管，所述热水管、暖水管和冷水管上均设有阀门。
6.根据权利要求5所述的节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，所述水箱上设有放空管。
7.根据权利要求1所述的节能型石墨多管烟气除尘器，其特征在于，所述壳体的外侧均布有4个耳式支撑座，所述壳体的上部通过水管连接有水位报警器。
8.一种节能型石墨多管烟气除尘器的工作方法，其特征在于，包括烟气除尘过程和烟气换热过程；
所述烟气除尘过程为：进入石墨管束的管程内的烟气中的颗粒粉尘在自重和流动惯性作用下从烟气中分离，沉积到除灰箱后由除灰口排出；烟气温度降到酸露点以下，烟气中SO2、NO2等有害介质凝结成雾状或液态从烟气中分离，在出口烟道中沉淀至水漠除尘器内。
9.根据权利要求8所述的节能型石墨多管烟气除尘器的工作方法，其特征在于，所述烟气换热过程放出的热量Q由下式计算：
Q＝G×C×(T1-T2) 式(1)，
式中，G为烟气流量，m3/h；C为烟气密度，kg/m3；T1为换热前烟气温度，℃；T2为换热后烟气温度，℃；
换热器的传热面积由下式计算：
式中，Q为传热量，kJ；A为换热面积，m2；K为总传热系数，kJ/m2·℃·h；ΔTm为对数平均温度差，℃；
其中，ΔTm的计算按照两流体流向为逆流关系而定，逆流时，
式中，T1、T2-----烟气的进口及出口温度，℃；t1、t2----循环水的进口及出口温度，℃。
10.一种节能型石墨多管烟气除尘器的检修方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)石墨管检修方法
(1-1)石墨管损坏及胶结缝渗漏原因包括：运输安装过程中因严重的振动而损伤、使用过程水锤冲击或温差突变所致、在冬季由于积水而冻坏、操作过程中压力突然增大冲击损坏、超过使用温度造成损坏、制品质量不良引起的；
(1-2)石墨管损坏现象及破损的位置：除受强烈的横向负荷冲击振动造成折损和由于石墨管质量不佳产生的纵向裂纹及水眼渗透，大部分损坏都发生在石墨管与石墨管板胶结的位置上，由于胶结缝裂开，造成石墨管内外介质渗透，也有在其他位置断裂；
(1-3)修复方法：①如损坏的石墨管数少，利用和石墨管板孔径相符的石墨塞，将损坏的石墨管两端的石墨管板孔用胶结的方法堵死；②如损坏的石墨管数多，全部堵塞影响设备换热面积，可将损坏的石墨取出，更换新石墨管；
(1-4)堵管
1-4-1)准备
①现场需要具备通电、通水、通蒸汽、通压缩空气的条件，拟维修设备的上、下封头已经打开，清理干净内部杂物和有害介质，已经做好防雨措施，保证施工区域不被雨淋；
②对需要堵管的设备清洗烘干：先用蒸汽、热水或化学清洗剂清洗干净石墨管板内孔；
③查漏：对每根石墨管进行单根试压查漏，使用干燥的压缩空气进行，控制试验压力一般0.2MPa，对发现有渗漏的石墨管做好标记和记录；
④粘结剂试样：根据计划施工日期的天气情况和当天天气情况按照规程做粘结剂试样，以确定正式施工时粘结剂的配比和一次配制量；
1-4-2)施工
①打磨石墨管板内孔：用圆锉、钢丝刷打磨石墨管板内孔孔壁，清除其上的杂质、垢层，露出石墨本色为止，打磨深度大于需要堵塞区域，如果发现石墨管板内孔孔壁有被冲刷、腐蚀出较深的凹坑，需要先用胶泥修补，待充分固化后再堵，不能使石墨管板内孔扩大，以保证堵头与石墨管板内孔间距即粘结剂厚度；
②烘干：石墨管板内孔孔壁打磨合格后，用碘钨灯对每个孔进行烘烤，使其保证干燥；
③粘结剂调配：按照准备工作时评定的工艺进行操作，配比根据已做试样确定，用校核过的台秤称量树脂、石墨粉，用量杯计量固化剂、添加剂，先把称量好的一批树脂倒入搅拌桶内，再倒入石墨粉和固化剂，用搅拌器进行搅拌，搅拌时间10-15min，观察粘度和混合均匀情况，混合均匀后倒在容器内，送到涂抹粘结剂的现场，再做下一批，粘结剂要随做随用，不能放置太长时间；④涂抹粘接剂：为粘接牢固，石墨堵头外部和石墨管板孔内部都要涂抹粘结剂，涂抹粘接剂之前需要用洁净干燥的压缩空气吹掉堵头和石墨管板孔内的灰尘，堵头前端和侧面都需要涂抹粘接剂，并旋转均匀压实，厚度不宜超过1mm，粘结剂涂抹完以后，将堵头逐段推入石墨管板孔内部，应用力均匀，旋转推挤，不得偏心，堵上管板时，利用防流失块防止粘结剂流失；⑤热固化：粘结剂自然固化后，进行热固化，热固化采用碘钨灯或热风机烘烤的方法，控制在适当温度和时间；
1-4-3)施工注意事项：
①洗净并烘干需修补管板孔；
②把所修补孔内圆打毛；
③吹净灰尘均匀涂抹粘结剂，不允许有盲区；
④石墨堵头必须分段塞入，并形成饱满胶泥的环缝；
⑤自然固化24小时后，需加温48小时至完全固化；
1-4-4)其它注意项：
①仔细检查所需堵孔内是否有被冲刷形成的凹坑；
②石墨管板上的孔与孔之间是否有裂纹或者已被磨蚀相连通；
③确定防磨套或放冲刷板的深度或厚度，确保堵在防磨套以上；
④做好标记编号，防止错堵、漏堵；
1-4-5)试验查漏
①确定压力：设计压力的0.8倍，或0.3MPa，最高不超过0.35MPa，只试验壳程压力；
②试压方法：首先壳程管口加盲板，充满常温洁净水，排净空气，检查是否有渗漏，然后用泵加压，升压须缓慢，2分钟升0.1MPa，并观察是否有渗漏，如无渗漏保压半小时压力不降为合格；
③保压查漏：保持压力30min以上，检查是否有渗漏；
(1-5)换管
当石墨管损坏根数达到总根数20％以上时，需换管修复或更换新设备，程序如下：
1-5-1)试压检查确定漏管部位，排除积水，自干或烘干，做好标记；
1-5-2)将两端石墨管板坏管位置的孔扩大到比石墨管外径大1㎜，钻到石墨管板底部后，用新石墨管将漏管顶出或使用专用工具取出，扩大的石墨管板孔用砂纸擦成毛面，长度要与新石墨管的粘接面对齐，用胶泥黏结后，用长螺栓拉紧，紧固时应对称均匀扭紧，防止偏口，室温固化24小时，再用烘干炉进行130℃下热固化48小时；
(2)垫片和O型圈的更换方法
根据设备出现的故障位置和严重程度，采取不同的修理方法，若垫片和Ο型圈出现渗漏，可能是由于螺母松动或热膨胀引起的，随时调整一下就可以了；若垫片和Ο型圈已经老化或损坏漏泄严重，则按下述的方法检修：
(2-1)Ο型圈密封处，必须每班进行检验记录，如发现泄露需要及时维修，要仔细检查密封面处是否腐蚀、老化或损坏，Ο型圈是否符合要求，安装密封圈法兰时需要对称施力，修复后密封处需打压检查试漏；
(2-2)更换Ο型圈：对称松掉压兰固定螺母将压兰顶起，取出要更换的Ο型圈，置入新Ο型圈再以压兰压紧，应对称均匀地旋紧固定螺母；
(2-3)更换密封垫：更换密封垫须拆卸上封头，检查密封面是否损坏，如有损坏须修补；
(3)石墨管板的检修方法
(3-1)损坏原因：运输过程中强烈振动及机械损伤、紧固螺栓时单边用力、超过使用温度和压力造成损坏、制品材质或施工质量不良引起；
(3-2)损坏情况及位置：一般损坏是产生纵向裂纹，如是石墨管板损坏，还会影响石墨管胶结缝渗漏，在修理石墨管板的同时要修理或更换石墨管；
(3-3)修复方法
在石墨管板上裂纹两侧用工具将裂纹加宽数毫米，另加工一块形状与扩缝相似而厚度小1mm左右的浸渍石墨板条，将搅拌好的粘结剂涂抹在扩缝的内面及小板条外面，然后将石墨板条挤入扩缝内，保证胶结缝两面内的胶泥厚度均匀，然后用裁好的比石墨管板的厚度稍宽的玻璃纤维布沿着圆周边涂抹胶结剂边用力绕缠2-3圈后，在玻璃纤维布外再涂上胶结剂，让其固化，室温固化24小时，再用烘干炉进行130℃下热固化48小时，待胶结剂完全固化后方可使用；
(3-4)检修注意事项
(3-4-1)浸渍石墨管板与浸渍石墨管是一种耐腐蚀性能很好的脆性材料，受到震动、敲打、磕碰很容易损坏，因此在拆卸、安装过程中必须轻拿轻放，并放置在平坦的软垫上，应特别注意对密封面的保护；
(3-4-2)拆卸和装配上封头时，必须使用其上的四个吊耳按照起重操作规程操作，防止翻转、磕碰；
(3-4-3)拆卸上封头时，须先用吊具将上封头吊住，但吊具不得过分吃力，吊索绷紧即可，松开压兰和Ο型圈，将上封头垂直吊起或下降一定高度然后再平移，放到安全的场地，保护好密封面；
(3-4-4)检查密封垫和Ο型圈是否老化或损坏，如果已经老化或损坏，需要更换同种规格同种材质的密封垫和Ο型圈，检查密封面是否损坏，如有损坏须修补；
(3-4-5)装配上封头时，密封面必须清理干净，先将密封垫固定在上封头或石墨管板的密封面有密封水线的区域，套入已经做好的Ο型圈，然后按照拆卸上封头吊运相反的顺序将上封头吊运到位，对准密封面，用吊具将上封头吊住，但吊具不得过分吃力，吊索绷紧即可，四根吊索必须受力均匀；
(3-4-6)将长螺栓穿过上封头法兰、压兰、壳体法兰螺栓孔，此时需注意压兰的压紧螺母和垫圈要先拧上，调整到适当位置；
(3-4-7)对称均匀地拧紧长螺栓最外端的螺母，然后再拧紧压兰压紧螺母，拧紧压兰压紧螺母之前，需要将填料箱内的填料放好；
(3-4-8)长螺栓的螺母全部拧紧后，检查密封垫位置是否符合要求、螺栓螺母受力是否均匀，合格后管程通水、加压，检查密封处是否有渗漏；
(3-4-9)再次开车时，待温度升高到60-70℃时，检查各处密封是否有渗漏，如有渗漏需重点紧固渗漏区螺栓螺母，其他螺栓螺母也要适当紧固；
(3-4-10)拆卸和装配下封头时，参照步骤(3-4-2)-(3-4-10)。
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