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    耐蝕鱗片膠泥在脫硫煙道中的應用

    更新時間:2016-12-14 11:13:27 點擊數:2388

    摘要:本文介紹了在消化吸收國外鱗片煙道防腐內襯的基礎上開發的國產鱗片膠泥材料,及其性能和應用情況。
    關鍵詞:鱗片膠泥;脫硫煙道;防腐內襯
    中圖分類號:TG174.4     文獻標識碼:B      文章編號:1006-5377(2000)03-0026-02

    一、概況
    鱗片煙道是江西貴溪冶煉廠硫酸車間的一段主工藝管道,位於淨化工序的電除霧器和幹燥工序的幹燥塔之間。其作用是將經過淨化工序淨化的熔煉車間的銅冶煉煙氣(主要含SO:)輸送到幹燥工序經濃硫酸脫水幹燥,再送往轉化器反應轉化為SO3。
    鱗片煙道是隨貴溪冶煉廠成套設備分段從日本引進的,除煙道各焊接接頭的鱗片內襯是在貴溪冶煉廠現場施工之外,其主體部分全部在日本製作內襯後,引進中國。鱗片煙道於1986年4月投人生產使用,效果良好。但由於使用環境惡劣,從1987年開始,每年均發現有鱗片襯裏鼓泡、起殼、小塊剝落及煙道腐蝕穿孔等現象,而且破壞情況逐年加重,嚴重時多達上百處修補點。以往修補用鱗片膠泥均由香港代理商從日本進口,由於關稅高、運費貴等原因,修補代價昂貴,同時受到儲存期及中間環節的影響,常常不能及時到貨,耽誤年修的正常進行。
    多年來,筆者同貴溪冶煉廠一直積極致力於尋找切實可行的鱗片膠泥的國產化方案,以達到降低維修成本,保障每年年修的順利進行。
    二、鱗片煙道及工況
    1、鱗片煙道組成
    鱗片煙道主要由位於電除霧器出口的集合煙道和其後的連接煙道及幹燥塔入口段三部分組成,均為普通碳素電焊鋼管內襯耐蝕玻璃鱗片膠泥。其中:
    集合煙道:內徑ф2000~ф800,長166000mm,鋼管厚10mm及6mm;
    連接煙道:內徑ф2000,長520mm,鋼管厚6mm;
    幹燥塔入口段:內徑ф1400,長2000mm,鋼管厚6mm。
    2、煙氣成份
    由於在不同的冶煉階段,冶煉過程產生的煙氣量是不同的,以設計年產9萬t陽極銅、閃速爐冶煉及轉爐造銅為例,其煙氣成份見表1。

    表1  9萬t/a銅廠煙氣成份

    煙氣組成

    煙氣流量Nm3/hr

    體積百分比vol %

    其它雜質

    SO2

    12,674

    7.82

    少量的Cu、Fe、Pb、F、Cl、As等雜質

    SO3


    O2

    15,073

    9.30

    CO2

    3,186

    1.97

    N2

    131,109

    80.91

    總煙氣流量

    162,042


    H2O

    8,853(kg/hr)



    3、工況條件
    平均壓力:3,577Pa    平均溫度:37℃
    鱗片煙道各部分的平均煙氣流速:
    (1)集合煙道連接電除霧器出口段:22.398m/s
    (2)連接煙道:14.335m/s
    (3)幹燥塔入口段:14.627m/s
    鱗片煙道中,腐蝕環境較為苛刻,煙氣速率較大,煙氣流對煙道內壁腐蝕嚴重。隨著富氧挖潛改造的成功,煙氣的處理量進一步加大,其中SO2等腐蝕性介質的濃度也明顯增大。
    三、日本鱗片煙遭結構
    1、引進鱗片煙道采用的是日本東洋橡膠株式會社生產的ト-ョ-リヅ玻璃鱗片膠泥內襯,它包括底漆、中間鱗片膠泥及麵漆:
        (1)底漆
    樹脂:改性不飽和聚酯樹脂
    添加劑:包括固化速度調節試劑、增韌劑、無機顏料
        (2)鱗片膠泥
    樹脂:雙酚A型不飽和聚酯樹脂
    增強材料:玻璃鱗片—C玻璃,3μm厚
    填料:二氧化矽類、各種無機顏料
    添加劑:包括固化速度調節劑、玻璃表麵處理劑、粘度調節劑等
        (3)麵漆
    樹脂:雙酚A型不飽和聚酯樹脂,花王ㄗトラック482—05
    添加劑:包括固化速度調節劑、粘度調節劑、無機顏料、表
    麵硬化促進劑等
        2、日本鱗片煙道內襯構造:由底漆層、鱗片膠泥層、麵漆層三部分組成。其中:
        (1)底漆層:用以防止基底生鏽及增強基底與鱗片膠泥層的粘結力。一般塗一遍,底漆平均厚度:0.15mm
        (2)鱗片膠泥層:一般塗兩遍,平均厚度為2.0mm(不得小於1.6mm)
        (3)麵層:用以使鱗片內襯樹脂表麵硬化,提高耐腐蝕、耐磨耗性能,使表麵光滑。一般塗二遍,平均厚度:0.25mm
    為便於觀察各塗層厚度,避免混塗,常將鱗片膠泥及麵漆等製成不同顏色,鱗片膠泥一般製成蘭色及白色(或紅色),塗布二層鱗片膠泥時,分別采用不同顏色的品種。
    以往的年修中,曾多次從日本進口鱗片膠泥,用於鱗片煙道襯裏損壞部位的修補。
    四、國產鱗片膠泥試驗
    經過國內市場調研,貴溪冶煉廠先後使用過多家公司的鱗片膠泥(塗料)產品:
        1、1995年曾采用蘭州某研究所研製的環氧樹脂鱗片塗料做過貼片試驗,一個月後,利用月修停產機會進入煙道檢查,發現貼片已吹失,所以未曾在鱗片煙道正式使用。
        2、1996年10月年修時,采用過上海某防腐材料廠生產的乙烯基玻璃鱗片塗料,因粘度隻有約0.35PaS(25℃),粘度太稀,不易於煙道內壁立麵及頂麵施工,施工時隻得添加石英粉調整粘度進行施工。一年後進煙道檢查,大部分修補點已剝落吹去。
        3、1997年11月,筆者與貴溪冶煉廠建安公司分析了日本鱗片膠泥,並總結了前後兩次國產化代用的失敗教訓,共同研製了
    新的配套的乙烯基樹脂鱗片膠泥,在煙道中直接施工,結構如下:
        VEGF   底漆一道   0.15~0.20mm厚
        VEGF   玻璃鱗片咬泥批刮二道   2.0mm厚
    VEGF   麵漆二道  0.20~0.30mm厚
    其性能見表2

    表2   VEGF鱗片膠泥的性能

    項目

    指標

    項目

    指標
    膠泥的外觀

    各色糊狀
    延伸率%

    0.7
    拉伸強度 MPa

    30
    耐磨耗 mg
    (cs-17w-500g,1000轉)

    130
    彎曲強度 MPa

    55
    線膨脹係數 l/℃

    2.2×10-5
    粘結強度 MPa

    2.0(與鋼板)

    2.5(與混凝土)
    水蒸氣擴散速度
    g/hr.cm2

    1.5×10-6

    由於樹脂選用恰當,配方中鱗片級配及表麵處理合適,粘度適於批刮,施工非常便利。雖然施工中曾恰逢雨雪天氣,溫度在零度以下,但施工質量依然較好:硬化性能測試(硬度檢測)和電火花探傷檢查全部合格。
    1999年4月,進入鱗片煙道檢查,1997年度修補點均完好如初。其中在腐蝕最嚴重的煙道彎頭處所做的鱗片膠泥試驗塊,塗層依然完好如新。
    五、使用效果評價
    與其他襯裏材料相比,VEGF乙烯基鱗片膠泥有許多突出的優點。無論是實驗室試驗還是實際應用。都證明其有優異的耐蝕性能和耐久性,施工便捷,複塗和修補率低,節省能源,降低成本,在腐蝕防護方麵的應用會越來越廣。
    六、VEGF鱗片膠泥的應用前景
    在煙道氣脫硫(FCD)裝置中,高溫濕態二氧化硫(SO2)對碳鋼的腐蝕是相當嚴重的。國內外專家對各種類型材料的一係列試驗和運行故障分析之後指出:高度耐蝕乙烯基酯鱗片膠泥襯裏體係是最有效的防腐襯裏。VEGF鱗片膠泥襯裏技術,對火力發電廠脫硫裝置、冶煉廠製酸係統煙道內壁的防腐蝕襯裏,起到了有效延長設備運行壽命的作用。