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高分子涂料在脫硫設備的防腐及防磨保護應用

2017-8-31 15:12:50      點擊:
煙氣脫硫(Flue gas desulfurization,簡稱FGD),在FGD技術中,按脫硫劑的種類劃分,可分為以下五種方法:以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法,以MgO為基礎的鎂法,以Na2SO3為基礎的鈉法,以NH3為基礎的氨法,以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法,所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物,該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點,但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行,該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點,但存在脫硫效率低,反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法,以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點,又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途,可分為拋棄法和回收法兩種。

圖(1)脫硫塔內壁由于長時間的磨損腐蝕,需要采用KN17防腐耐磨膠修復
 一、煙氣脫硫系統構成
以石灰石脫硫為例,典型的工藝流程如下
    FGD系統構成:煙氣脫硫(FGD)裝置整套系統一般由以下子系統組成
     SO2吸收系統、煙氣系統、漿液制備系統、脫水系統、供水和排放系統、廢水處理系統、壓縮空氣系統'

圖(2)工人正在采用KN17材料與KN22對脫硫系統防腐耐磨處理
 (1)SO2吸收系統* B( |8 a: o. D; _
     煙氣由進氣口進入吸收塔的吸收區,在上升過程中與漿液逆流接觸,煙氣中所含的污染氣體絕大部分因此被清洗入漿液,與漿液中的懸浮微粒發生化學反應而被脫除,處理后的凈煙氣經過除霧器除去水滴后進入煙道。
 (2)煙氣系統
     從鍋爐來的熱煙氣經增壓風機增壓后進入煙氣換熱器(GGH)降溫側,經GGH冷卻后,煙氣進入吸收塔,向上流動穿過噴淋層,在此煙氣被冷卻到飽和溫度,煙氣中的SO2被漿液吸收。除去SOX及其它污染物的煙氣經GGH加熱至80℃以上,通過煙囪排放。"  
 (3)漿液制備與供給系統! 
     由汽車運來的脫硫原料卸至漿液制備區域的地斗,通過斗提機送入貯倉(貯倉的容量按需要的耗量設計),貯倉出口由皮帶稱重給料機送入濕式磨機,研磨后的脫硫原料進入磨機漿液循環箱,經磨機漿液循環泵送入旋流器,合格的漿液自旋流器溢流口流入漿液箱,不合格的從旋流器底流再送入磨機入口再次研磨。
 (4)脫水系統" L) R9 a0 {/ V( N& e
     機組FGD所產生的漿液由吸收塔下部布置的漿液排放泵(每塔兩臺漿液排放泵,一運一備)送至漿液旋流器。
 (5)供水和排放系統
     供水系統:從電廠供水系統引接至脫硫島的水源,提供脫硫島工業和工藝水的需要。
     排放系統:FGD島內設置一個公用的事故漿液箱,事故漿液箱的容量應該滿足單個吸收塔檢修排空時和其他漿液排空的要求,并作為吸收塔重新啟動時的晶種。 
(6)壓縮空氣系統
     脫硫島儀表用氣和雜用氣由島內設置的壓縮空氣系統提供,壓力為0.85Mpa左右。

圖(3)發電廠脫硫系統越來越多的采用了Kn17防腐耐磨膠
 (7)脫硫廢水處理系統
     脫硫廢水的水質:
     脫硫廢水的水質與脫硫工藝、煙氣成分、灰及吸附劑等多種因素有關。脫硫廢水的主要超標項目為懸浮物、PH值、汞、銅、鉛、鎳、鋅、砷、氟、鈣、鎂、鋁、鐵以及氯根、硫酸根、亞硫酸根、碳酸根等。
     根據招標文件的要求,脫硫廢水處理系統處理后的排水出水水質要達到《國家污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中第二類污染物最高允許排放濃度中的一級標準。
 二、脫硫系統主要設備的防腐、防磨保護
     脫硫系統中常見的主要設備為吸收塔、煙道、煙囪、脫硫泵、增壓風機等主要設備,美嘉華技術在脫硫泵、吸收塔、煙道、煙囪等部位的防腐蝕、防磨效果顯著,現分別敘述。
在吸收塔、煙囪中的應用
     濕法煙氣脫硫環保技術(FGD)因其脫硫率高、煤質適用面寬、工藝技術成熟、穩定運轉周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力大等特點,被廣泛地應用于各大、中型火電廠,成為國內外火電廠煙氣脫硫的主導工藝技術。但該工藝同時具有介質腐蝕性強、處理煙氣溫度高、SO2吸收液固體含量大、磨損性強、設備防腐蝕區域大、施工技術質量要求高、防腐蝕失效維修難等特點。因此,該裝置的腐蝕控制一直是影響裝置長周期安全運行的重點問題之一。
    濕法煙氣脫硫吸收塔、煙囪內筒防腐蝕材料的選擇必須考慮以下幾個方面:
    (1)滿足復雜化學條件環境下的防腐蝕要求:煙囪內化學環境復雜,煙氣含酸量很高,在內襯表面形成的凝結物,對于大多數的建筑材料都具有很強的侵蝕性,所以對內襯材料要求具有抗強酸腐蝕能力;
    (2)耐溫要求:煙氣溫差變化大,濕法脫硫后的煙氣溫度在40℃~80℃之間,在脫硫系統檢修或不運行而機組運行工況下,煙囪內煙氣溫度在130℃~150℃之間,那么要求內襯具有抗溫差變化能力,在溫度變化頻繁的環境中不開裂并且耐久;
    (3)耐磨性能好:煙氣中含有大量的粉塵,同時在腐蝕性的介質作用下,磨損的實際情況可能會較為明顯,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;
    (4)具有一定的抗彎性能:由于考慮到一些煙囪的高空特性,包括是地球本身的運動、**和風力作用等情況,煙囪尤其是高空部位可能會發生搖動等角度偏向或偏離,同時煙囪在安裝和運輸過程中可能會發生一些不可控的力學作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗彎性能;
    (5)具有良好的粘結力:防腐材料必須具有較強的粘結強度,不僅指材料自身的粘結強度較高,而且材料與基材之間的粘結強度要高,同時要求材料不易產生龜裂、分層或剝離,附著力和沖擊強度較好,從而保證較好的耐蝕性。通常我們要求底涂材料與鋼結構基礎的粘接力能夠至少達到10MPa以上;
 應用案例:
     2、高分子涂料技術在脫硫泵中的應用
     脫硫漿液循環泵是脫硫系統中繼換熱器、增壓風機后的大型設備,通常采用離心式,它直接從塔底部抽取漿液進行循環,是脫硫工藝中流量最大、使用條件最為苛刻的泵,腐蝕和磨蝕常常導致其失效。其特性主要有:
    (1)強磨蝕性
     脫硫塔底部的漿液含有大量的固體顆粒,主要是飛灰、脫硫介質顆粒,粒度一般為0~400μm、90%以上為20~60μm、濃度為5%~28%(質量比)、這些固體顆粒(特別是Al2O3、SiO2顆粒)具有很強的磨蝕性
    (2)強腐蝕性
     在典型的石灰石(石灰)-石膏法脫硫工藝中,一般塔底漿液的pH值為5~6,加入脫硫劑后pH值可達6~8.5(循環泵漿液的pH值與脫硫塔的運行條件和脫硫劑的加入點有關);Cl-可富集超過80000mg/L,在低pH值的條件下,將產生強烈的腐蝕性。
    (3)氣蝕性)
     在脫硫系統中,循環泵輸送的漿液中往往含有一定量的氣體。實際上,離心循環泵輸送的漿液為氣固液多相流,固相對泵性能的影響是連續的、均勻的,而氣相對泵的影響遠比固相復雜且更難預測。當泵輸送的液體中含有氣體時泵的流量、揚程、效率均有所下降,含氣量越大,效率下降越快。隨著含氣量的增加,泵出現額外的噪聲振動,可導致泵軸、軸承及密封的損壞。泵吸入口處和葉片背面等處聚集氣體會導致流阻阻力增大甚至斷流,繼而使工況惡化,必須氣蝕量增加,氣體密度小,比容大,可壓縮性大,流變性強,離心力小,轉換能量性能差是引起泵工況惡化的主要原因。試驗表明,當液體中的氣量(體積比)達到3%左右時,泵的性能將出現徒降,當入口氣體達20%~30%時,泵完全斷流。離心泵允許含氣量(體積比)極限小于5%。
     高分子材料現場應用的主要優點是:常溫操作,避免由于焊補等傳統工藝引起的熱應力變形,也避免了對零部件的二次損傷等;另外施工過程簡單,修復工藝可現場操作或設備局部拆裝修復;高分子復合材料的可塑性好,本身具有極好的耐磨性及抗沖刷能力,是解決該類問題最理想的應用技術。
 
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