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    VEGF鳞片质料在电厂烟囱中的使用可行性研讨

    更新>###14:44 点击数:5638

    择要:本文介绍了鳞片复合树脂胶泥的特点,以及现在国际电厂烟囱的实践运转状况,讨论了VEGF质料在脱硫烟囱中使用的技能可行性,并就VGEF在烟囱防腐化使用中大概接纳的技能步伐举行了实验表征和剖析。
    要害词: VEGF 鳞片脱硫烟囱使用可行性
    1、 媒介
    我国事一个动力布局以燃煤为主的国度,大气净化属煤烟型净化,粉尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是我国大气的次要净化物。如2000年我国燃煤电厂的NOx的排放量到达290万吨。由于我国动力布局的特点,招致了酸雨的情况净化和较多的腐化状况,因而关于燃煤发电厂中发生少量的二氧化硫或氮氧化物的防治是势在必行。现在国际外较为无效的手腕是烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization 简称“FGD”)。而接纳湿法石灰石洗濯法是当当代界列国烟气脱硫技能中使用最多也是最成熟的工艺。2003年九游会国度的湿法脱硫设置装备摆设国产化率已在96%以上,估计到2010年,国产化率可达100%。固然脱硫后烟气中含有的腐化性介质含量较少,但由于脱硫后烟气的温度一样平常都在硫酸的露点以下,因而关于差别布局情势的烟囱内壁,均有差别水平的腐化产生。而九游会国际针对脱硫烟囱的防腐化步伐,无论在烟囱的设计、施工等尺度标准方面,照旧在工程实践使用下面,都存在着空缺或没有充足的履历积聚。现在国际新烟囱选择了钛材,但钛材不但本钱高,并且现在市场供需抵牾分明,能否能满意防腐化要求还必要察看和跟踪。由于VEGF玻璃鳞片复合质料已乐成使用于烟气脱硫安装,积聚了比力丰厚的履历,因而九游会来探究VEGF玻璃鳞片复合质料在烟囱中的防腐化使用可行性,这不但为新建脱硫烟囱接纳的防腐化步伐提供了一个新的选择,同时也为国际电厂旧烟囱的改革带来实践的参考代价。
    2、 湿法烟气脱硫工艺的烟囱运转工况条件
    湿法石灰石洗濯法是外洋使用最多和最成熟的工艺,也是国际火电厂脱硫的主导工艺。湿法脱硫工艺次要流程是,汽锅的烟气从引风机出口侧的烟道接口进入烟气脱硫(FGD)体系。在烟气进入脱硫吸取塔之前经增压风机升压,然后经过烟气—烟气加热器(GGH),将烟气的热量传输给吸取塔出口的烟气,使吸取塔入口烟气温度低落,有利于吸取塔宁静运转,同时吸取塔出口的干净烟气则由GGH加热升温,烟气温度降低,有利于烟气分散排放。颠末GGH加热器加热后烟气温度一样平常在80℃左右,可使烟囱出口处到达更好的分散条件和制止烟气构成白雾。GGH之前设的增压风机,用以克制脱硫体系的阻力,加热后的干净烟气靠增压风机的压送排入烟囱。当不设GGH加热器加热体系时,烟气温度一样平常在40~50℃。
    烟气颠末脱硫后,烟气中的二氧化硫的含量大大增加,而洗濯的办法对撤除烟气中大批的三氧化硫结果并欠好,因而仍旧残留近10%的二氧化硫和三氧化硫。由于经湿法脱硫,烟气湿度增长、温度低落,烟气极易在烟囱的内壁结露,烟气中剩余的三氧化硫消融后,构成腐化性很强的稀硫酸液。脱硫烟囱内的烟气有以下特点:
    1)烟气中水份含量高,烟气湿度很大;
    2)烟气温度低,脱硫后的烟气温度一样平常在40~50℃之间,经GGH加温器升温后一样平常
    在80℃左右;
    3) 烟气中含有酸性氧化物,使烟气的酸露点温度低落;
    4) 烟气中的酸液的浓度低,浸透性较强。
    5) 烟气中的氯离子遇水蒸气构成氯酸,它的化合温度约为60℃,低于氯酸露点温度时,就会发生严峻的腐化,即便是化合中很大批的氯化物也会形成严峻腐化。
    由于脱硫烟囱内烟气的上述特点,对烟囱设计有如下影响:
    1) 烟气湿度大,含有的腐化性介质在烟气压力和湿度的双重作用下,结露构成的冷凝物具有很强的腐化性,对烟囱内侧布局致密度差的质料发生腐化,影响布局历久性。
    2) 低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐化性更强。
    3) 酸液的温度在40-80℃时,对布局质料的腐化性分外强。以钢材为例,40-80℃时的腐化速率比在别的温度时超过跨过约3-8倍。
    由此可知,排放脱硫烟气的烟囱比排放平凡未脱硫烟气的烟囱对防腐化设计要求要高得多,这大概与九游会的传统看法有所差别。现在,电厂烟囱次要在以下三种工况下运转:
    1)  排放未经脱硫的烟气,进入烟囱的烟气温度在1300C左右。在此条件下,烟囱内
    壁处于枯燥形态,烟气对烟囱内壁质料属气态匀称腐化,腐化状况相称细微。
    2)  排放经湿法脱硫后的烟气,而且烟气经GGH体系加热,进入烟囱的烟气温度在800C
    左右,烟囱内壁有细微结露,招致排烟内筒内侧积灰。依据排放烟气身分及运转等条件的差别,结露腐化情况将有所变革。
    3)  排放经湿法脱硫后的烟气,进入烟囱的烟气温度在40~500C,烟囱内壁有严峻结
    露,沿筒壁有结露的酸液流淌。
    在设有脱硫体系的电厂,由于在运转时,烟气有大概不进入脱硫安装,而经过旁路烟道进入烟囱。此时,烟气温度较高,一样平常在130℃左右,故设计烟囱时,还必需思索在此温度工况下运转对烟囱的影响。
    同时在烟囱的防腐化设计中还应该思索到以下几个综合要素:残留的灰粉均匀粒度(约莫10um)、灰粉的硬度(约莫式硬度7.0)、灰粉的打击能量(2.05*10-12J)、灰粉的浓度(600mg/m3)、烟囱的最大曲率变革(实践不大于1%)。
    泰西等兴旺国度电厂烟气脱硫开端的工夫比力早,依据国际外的履历,现在湿法脱硫后的烟囱钢内筒内衬防腐次要有四类情势:
    l         耐酸腐化的金属合金薄板材作内衬,质料包罗镍基合金板(C-276、C22)、钛板(TiCr2)等;
    l         耐腐化的轻质隔热的成品粘贴,阻遏烟气和钢内筒打仗,如发泡耐酸玻璃砖内衬;
    l         接纳耐酸、耐热、保温浇筑质料,利用浇注或压力喷浆技能安置内衬;
    l         玻璃鳞片涂层等防酸腐化涂料,

    3、VEGF质料的特点
    VEGF鳞片胶泥(涂料)因此乙烯基酯树脂质料为主材参加10%-40%片径不等玻璃鳞片等质料配制而成的,此中VEGF是vinyl ester glass flake的缩写。鳞片胶泥含有的玻璃鳞片,在胶泥施工终了后,扁平型的玻璃鳞片在树脂一连相中呈平行重叠分列,从而构成致密的防渗层布局。腐化介质在固化后的胶泥中的浸透必需颠末有数条迂回的途径,因而在肯定厚度的耐腐化层中,腐化浸透的间隔大大的延伸,相称于无效地增长了防腐化层的厚度。以是VEGF质料具有以下特点:
    1》              耐腐化功能好。由于鳞片涂层接纳的基体树脂是高功能的乙烯基酯树脂,该范例树脂具有较环氧树脂更好的耐腐化功能。
    2》              较低的浸透率。鳞片涂层的抗水蒸汽浸透率比平凡环氧树脂涂料高6-15倍,比平凡环氧FRP高4倍。
    3》              鳞片涂层具有较强的粘结强度,不但指树脂基体与此中的玻璃鳞片之间的粘结强度较高,并且鳞片涂层与基材之间的粘结强度高,同时鳞片涂层不易发生龟裂、分层或剥离,附着力和打击强度较好,从而包管较好的耐蚀性。
    4》              耐温差(热打击)功能较好。涂层中由于含有很多玻璃鳞片,因而消弭了涂层与钢铁之间的线收缩系数的差异,鳞片涂层的线收缩约为11.5×10-6m/m℃,钢铁的线收缩系数为12.0×10-6 m/m℃,两者之间比力相近,使鳞片涂层合适于温度交变的重腐化情况。
    5》              耐磨性好。鳞片涂层在固化后的硬度较高,且有韧性,在粒子的冲洗耐磨性较好,鳞片涂层的毁坏是部分的,其分散趋向小,易于修复。
    6》              具有适中的造价。与现在FGD安装中的次要选用:钛复合板、不锈钢、全体镍基合金、全体玻璃钢等相比,玻璃鳞片涂层具有最好的性价比。
    7》              工艺性较好。由于鳞片涂层的固体成份和添加剂依据必要可以调治配比,使涂料能顺应多种天气,多种工艺要求的设置装备摆设办法。能办理高温天气的固化题目,和每道工艺之间的施工间隙工夫的是非。
    4、VEGF质料的使用性研讨
    依据VEGF质料在电厂烟囱中的实践使用中大概呈现的一些技能题目,九游会辨别对质料的各方面的功能举行了测试和表征。
    4.1 VEGF涂层的耐磨损特征
    如前文所述,烟气中含有少量的粉尘,同时在腐化性的介质作用下,磨损的实践状况大概会较为分明,以是九游会对碳钢上外表涂覆VEGF胶泥的试样举行了耐磨损实验。
    4.1.1实行办法:
    接纳高压氛围携带肯定粒度的磨料,对玻璃鳞片涂层举行疾速冲洗磨损,原理见图4.1。1。

    图4.1。1:冲蚀磨损实验表示图
    4.1.2 实验条件:
    氛围压力0.1Mpa;磨料为硬度莫式8.5的棱角碳化硅磨料,实体密度2.45kg/m3,磨料粒度散布见表4.1。2-1。情况温度常温,别的测试时的条件见表4.1。2-2,一次牢固冲洗工夫10min,实行后果见表4.1。2-3,

    表4.1。2-1 磨料粒度散布
    粒度散布

    >750μm

    750μm~500μm

    500μm~330μm

    <330μm
    百分比(%)

    26

    11.5

    31

    31.5
    按正态散布盘算均匀粒径

    447.5μm

    表4.1。2-2 测尝尝验的别的参数(均匀粒径447.5μm盘算)

    氛围流速(口径Ф6.5mm)

    喷口处200m/s

    磨料粒子流速

    喷口处200m/s
    喷口至试片间隔

    180mm

    粒子撞击试片速率

    70m/s

    粒子打击能量

    均匀2.25×10-6J

    磨料的浓度

    526.6 g/m3

    表4.1。2-3 耐磨损实验数据
    试样编号

    7#

    9#

    11#
    10min内斲丧SiC磨料量

    2673g

    2620g

    2871g
    试样原分量

    234.50g

    301.21g

    280.50g
    实验后分量

    233.60g

    300.50g

    279.77g
    试样失重

    0.90g

    0.71g

    0.73g
    3个磨料斲丧均匀

    2721g
    3个失重均匀

    0.78g
    3个均匀中心磨损面积

    40cm×60cm
    10min内3个均匀磨损厚度

    2.71×10-3mm

    4.1.3       实验数据剖析和讨论:
    A>涂层外表破坏情势:颠末10min高强度冲洗磨损后,涂层的破坏次要为巨大的点状征象,即在高能量的磨料粒子打击下涂层呈现类衰落切削和巨大剥离的情况,涂层未呈现凌驾1mm直径的雀斑剥离征象,标明涂层具有较好的韧性和精良的涂层联合才能。
    B>涂层估量的耐磨功能:经过磨料和灰粉的打击能量、颗粒数量和硬度比值可以估计(详细见表4.1。3),VEGF涂层宁静磨损量为1mm在烟囱内的条件下利用,有90.6年的耐磨寿命,即便在低温条件下涂层的耐磨功能有所变革,再思索烟囱入口吻流弯转时的颗粒不匀称性,涂层的耐磨寿命也充足长。再者,在烟囱入口冲洗区将涂层的厚度可得当增长,涂层还可以举行复杂利便的修补事情。以是VEGF复合质料有充足的耐磨损特征并可以满意在烟囱中的利用情况。

    表4.1。3 实践烟囱工况条件的比拟:

    烟囱流速

    <20m/s

    灰粉均匀粒度

    10μm

    灰粉的硬度

    约莫式硬度7.0

    灰粉的打击能量

    2.05×10-12J

    灰粉的浓度

    <600mg/m3

    磨料与灰粉的比强度

    1.2
    4.2 VEGF涂层的弯曲实验
    由于思索到一些烟囱的地面特征,包罗是地球自己的活动、地动和风力作用等状况,烟囱尤其是地面部位大概会产生动摇等角度倾向或偏离,同时烟囱在安置和运输历程中大概会产生一些不行控的力学作用等,以是有须要对VEGF质料的耐(抗)弯功能举行表征和确定。
    实验中九游会对2.5mm厚度的碳钢上涂有2mm厚度的玻璃鳞片涂层举行弯曲实验(碳钢板越厚,其弯曲的曲率半径越大,涂层越不容易遭到毁坏,而实践碳钢的厚度宏大于2.5mm),试样弯曲到达 15°角度时分涂层呈现微裂纹,试样弯曲到达20°角度,裂纹扩伸开裂,试样弯曲到达 25°角度涂层与金属外表剥离(详细见图4.2)。而φ7000mm工件在搬运历程中,如留意起吊操纵的办法,工件大概呈现的最大变形将小于5°弯曲角度,因而可以以为由于涂层所具有的精良韧性及与金属基体精良的联合,完全可以接受搬运历程中呈现的肯定量的变形,而不会呈现涂层剥离和开裂征象。同时,在安置后的正常运作的烟囱的角度倾向在1度以内,烟筒的碳钢基体的曲率半径很大,部分不一连的大概产生的最大曲率变革不大于1%,以是VEGF质料的抗弯曲特征完全可以满意实践施工和运转的必要。

    图4.2 涂层弯曲后果图
    4.3 VEGF质料的耐低温特征
    如前文所述,不管是颠末脱硫后的烟气,照旧没有脱硫后的烟气,不管FGD体系中能否另有GGH,在设计及实践使用中,内衬防腐化质料均应该思索到在一些正常状况下的质料的耐温性,以避免不正常运作状况下,对VEGF涂层的毁坏。
    4.3.1实验办法:
    将涂有玻璃鳞片涂层的试样,置入低温烘箱内加热,在设定的温度区间内保温肯定工夫,取出冷却后察看试片外表涂层的变革。
    4.3.2实验历程(详细见表4.4):
    (1)              放入烘箱试片共10片,保温1小时,取出一片试片察看玻璃鳞片涂层外表根本未呈现变革;
    (2)              9片试片再次升温在175℃保温1小时烘箱(升温速率10℃/min),取出一片试片察看玻璃鳞片涂层外表开端呈现细微的光彩(外表微氧化)加深变革,呈淡黄色;
    (3)              留7片试片在烘箱中,再次升温至200℃保温2小时后,取出三片试片察看玻璃鳞片涂层外表与175℃保温1小时取出的试片根本分歧,外表涂层光彩稍有加深。留四片试片在烘箱中200℃持续保温28小时后,取出2片试片(累计30小时)察看玻璃鳞片涂层外表仅比200℃保温2小时取出的试片,外表光彩略有加深。保温工夫累计50小时后,取出最初剩余的2片试片,察看试片的外表光彩、表面、打磨的斜坡口与30小时的试片根本没有变革。
    (4)              别的取出的2片(175度保温1小时)试片放入300℃电烤箱内,1小时后察看,试片光彩已由黄色转褚白色,再升温到340℃,1小时后对试片察看,光彩进一步加深,同时涂层呈现裂纹。

    表4.5实验中试片布置表

    温度℃

    120

    175

    200

    300

    340

    工夫(hr)

    1

    1

    2(3片)

    1

    28(2片)

    50(2片)

    1

    试片数目

    10

    9

    7

    2

    4.3.3实验后果剖析:
    颠末差别温度阶段的涂层试片断面察看,温度对涂层的影响历程可以归纳综合为:随着温度的上升,涂层外表(极薄,不凌驾10μm)开端呈现氧化征象,在200℃以内,涂层的外部布局没有呈现变革,仅有外表呈现氧化,氧化的水平和低温继续的工夫有关。
    但起首这层氧化膜极薄,外表不会开裂,氧化反响不会向涂层纵伸偏向开展,在履历肯定工夫后(估量数天),氧化历程会到达饱和。这些从实验的试片中可以看出:比拟200℃停顿2小时、和200℃停顿30小时和200℃停顿50小时试片,涂层外表氧化膜的颜色改动趋向越来越小,涂层外部材质未发明变革。随着温度上升到300℃当前,涂层外部质量有所改动,详细缘故原由为:
    VEGF鳞片涂层接纳的树脂基料为酚醛环氧乙烯基类,其分子布局为:
    树脂固化物的强度、耐热性,与树脂分子主链中的次要基团的布局、树脂的交联密度有关。树脂的耐化学药品性即耐水、酸、碱、盐、溶剂的功能与构成其分子的各基团的品种及树脂的交联密度有关。
    从本实行后果来看,温度到上升120℃,涂层的光彩无变革,并且涂层的硬度有所进步,温度再进步175℃以上,光彩产生变革次要由于基料树脂在聚合历程中添加的胺类化合物促进剂呈现氧化。(基料树脂在交联完成后,多数的胺类化合物促进剂游离附着于高分子网格链之间,与氛围打仗容易被氧化)
    高于300℃后,由于分子热活动加剧,基料树脂的开端降解(聚苯乙烯降解温度为240度),涂层外部质量降落,波动的分子布局被毁坏,涂层呈现开裂。
    酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片涂层的基料树脂呈现降解的状况下,涂层不行制止的要开端毁坏(酚醛环氧的剖析温度360℃),玻璃鳞片固然存在可以控制毁坏,情势为分层毁坏,但关于一个很大面积的涂层外表来说,这种毁坏的修补事情量照旧太大了。
    以是从下面的实验后果明白地标明:
    1.     200℃时涂层的外部质料没有变革,200℃涂层的外表硬度有所进步,耐蚀功能和耐磨损功能不会有大的变革。
    2.     耐温实验试片的加热升温速率和降温速率,都大于涂层在烟囱内(钢制烟囱带有外保温)事情的温度打击速率,涂层在抗热打击的功能上体现良好。
    3.     涂层利用温度不克不及凌驾300℃,即便短工夫(1小时)300度的烟气没有间接形成涂层开裂,涂层的利用年限也会遭到很大的影响。
    4.       总之,以酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片为中心的VEGF复合涂层防腐化系统,在200℃以下温度临时事情的波动性是没有题目。合适利用在不设置GGH的脱硫烟囱内,既耐腐化、耐磨损、部分易修复。

    4.4 VEGF质料的耐腐化
    VGEF类玻璃鳞片复合质料在国际外的FGD(包罗前入口处烟气中)运转多年,均有少量的乐成使用案例,以是VEGF耐腐化性是完全满意烟囱中的利用要求,同时九游会也把VEGF试片浸泡在10%的稀硫酸和20%的NaOH溶液中,安排25天后,试片颜色没有改动,外表平滑,且无粘性物质附着,阐明VEGF质料完万能够满意烟囱中腐化条件,包罗在没有GGH安装中的烟囱的防腐化。
    5、VEGF质料的耐腐化衬里的经济性
        如前文所述,如接纳VEGF鳞片复合质料,在FGD安装中可以免却GGH安装,这个FGD建立用度可节流4200万元/2台GGH(此中2 台GGH的设置装备摆设村身用度达3600万,别的安置等用度达600万);同时,以约4000平米的烟囱为盘算单元,VEGF鳞片衬里的防腐化用度为约400万,每台烟囱的衬钛合金本钱约为1200万防腐化增长用度,衬镍基合金板的用度约为1000万;固然接纳VEGF质料在15年左右会举行维修和防护,但也可依据状况举行部分大概是所有的防腐化处置,以是接纳VEGF质料作为防腐化衬里具有相称的经济性竞争上风,尤其在老电厂的烟囱的防腐化改革,尤其具有更大的竞争性。
    6、VEGF涂层的使用案例
    现在国际接纳鳞片复合质料在钢烟囱内衬的使用案例根本没有,但外洋尤其这天本已成熟地使用鳞片复合质料内衬于烟囱中,如日本富士树脂产业株式会社等,泰国石化团体1994的电厂脱硫烟囱,90年月在台湾的几个大型化纤项目(台塑团体、南亚团体)的电厂中的烟囱防腐化等失掉利用。现在在国际一些非烟囱(如FGD烟道)中的防防腐化已正常利用10年了,没有任何大修。
    7、结论
        综上所述,VEGF复合质料完全可以胜任电厂中的烟囱防腐化使用必要,不管FGD总体安装中能否设置有GGH,VEGF质料在烟囱的防腐化使用均具有分明的综合经济性和技能可行性,尤其是关于旧电厂中的烟囱的改革有较大的实践引导意义。