VEGF鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應(yīng)用研究

VEGF鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應(yīng)用討論摘要:本文簡(jiǎn)要介紹了高度耐腐蝕VEGF鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：玻璃鱗片；膠泥；煙氣脫硫;應(yīng)用

1、

前言

我國(guó)是一個(gè)能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國(guó)家,大氣污染屬煤煙型污染，粉塵、二氧化硫（SＯ2)、氮氧化物（NＯx)是我國(guó)大氣的主要污染物.在2０世紀(jì)50年月的工業(yè)化初始進(jìn)展階段,全國(guó)煤炭消耗量為2０00-1０0０0萬噸,二氧化硫的排放量為5０—2０0萬噸;在6０-7０年月的工業(yè)化其次階段,煤炭消耗量為１000—450００萬噸,二氧化硫的排放量為3０0－700萬噸;自１980年月始在工業(yè)化第三階段，煤炭年消耗量達(dá)800０0萬噸,二氧化硫的排放量為９00－150０萬噸;同時(shí)在燃煤過程中產(chǎn)生相當(dāng)量的氮氧化物，如2０00年我國(guó)燃煤電廠的NOx的排放量達(dá)到2９0萬噸。因此我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致了較多的重腐蝕情況,形成了酸雨等污染情況，尤其是燃煤電廠中,對(duì)于二氧化硫或氮氧化物的防治是勢(shì)在必行，目前國(guó)內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（ＦlｕeGasＤｅsｕlfurizatioｎ簡(jiǎn)稱“FＧD"）。

煙氣脫硫是當(dāng)今燃煤電廠等掌握二氧化硫排放的主要措施。而濕法石灰石洗滌法是當(dāng)今世界各國(guó)應(yīng)用最多和最成熟的工藝。國(guó)家電力公司已將濕式石灰石脫硫工藝確定為火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝.依據(jù)有關(guān)資料介紹,自１９８0年月以來，僅向日本就進(jìn)口或合作開頭了近1０套FGＤ裝置,占中國(guó)進(jìn)口FＧD裝置的７０%。但估計(jì)到20０3年濕法脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)９６％以上，到2０１０年，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)1０0%。

2、

濕法煙氣脫硫工藝的腐蝕情況

濕法脫硫工藝的基本原理是:煙氣中的SO2、ＳO3、ＨＦ或其它有害化學(xué)成份在高溫狀態(tài)下與某些化學(xué)介質(zhì)相遇，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生稀硫酸、硫酸鹽或其它化合物，煙氣溫度也同時(shí)降低到露點(diǎn)以下,這就給脫硫裝置帶來了露點(diǎn)腐蝕問題。

火電廠煙氣中含有SO２、NOx、ＨF、HCｌ等氣體。因此，脫硫系統(tǒng)洗滌液中含有H２SO４、HＣｌ、ＨＦ等溶液,且含有２0％左右的固體物.煙氣汲取塔入口溫度可高達(dá)１60—180℃,且有肯定的干、濕界面；汲取塔出口煙溫較低,為45—55℃左右，處于在露點(diǎn)以下。因此，濕法脫硫系統(tǒng)對(duì)材質(zhì)的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴(yán)格；同時(shí)脫硫系統(tǒng)要求與電站主機(jī)、主爐同步運(yùn)行，因而對(duì)脫硫系統(tǒng)的牢靠性、利用率和使用壽命要求也極高。

討論選擇合適的耐腐蝕材質(zhì)是各國(guó)長(zhǎng)期努力的目標(biāo),１98０年初,國(guó)內(nèi)的電力、冶金討論設(shè)計(jì)部門為了克服濕氣脫硫系統(tǒng)中脫硫塔、煙道和煙囪及襯里的腐蝕，始終在尋求一種造價(jià)低、耐高溫、耐腐蝕的材料。而引起國(guó)內(nèi)用戶廣泛注意的是耐蝕鱗片膠泥的適用性,依據(jù)樹脂基體基材的不同，有二種可供選擇:一種是環(huán)氧樹脂鱗片膠泥,國(guó)內(nèi)有蘭州化機(jī)設(shè)計(jì)院供應(yīng)；另一種乙烯基酯樹脂鱗片膠泥(viｎｙlesｔeｒｇｌassｆｌakemorｔaｒ）,簡(jiǎn)稱為VEGＦ鱗片膠泥，如上海富晨化工有限公司研發(fā)的VＥGF高度耐蝕鱗片膠泥。相對(duì)而言，后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者，目前在日本、美國(guó)等國(guó)家均采納后者。

３、

VＥGF鱗片膠泥的耐蝕機(jī)理ＶＥＧF鱗片膠泥具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，這主要是與膠泥的組成有關(guān)。一般情況下，防腐蝕層的防蝕失效主要是樹脂基體受到腐蝕，基體樹脂首先產(chǎn)生失重、變色等情況，之后引起材料的鼓泡、分層、剝離或開裂等情況，最后導(dǎo)致防腐蝕層失效，尤其后者，由于滲透等因素，加速了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲入到防護(hù)層的內(nèi)部.因此在選擇具有良好耐腐蝕性能樹脂基體的同時(shí)，應(yīng)實(shí)行有效的措施來減弱、減緩腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的滲透作用。而VEGＦ鱗片膠泥比基體樹脂能夠供應(yīng)更為有效的耐腐蝕性能，這主要是由于ＶEGＦ玻璃鱗片能夠有效的防止腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的物理滲透。３．1VEGF鱗片膠泥具有較強(qiáng)的抗?jié)B透性是與其的物料組成有關(guān)，一般情況下，VEＧF鱗片膠泥含有１0％－４０％片徑不等的玻璃鱗片,膠泥在施工完畢后,扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu).如圖3.1所示,腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過很多條曲折的途徑，因此在肯定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長(zhǎng),客觀上相當(dāng)于有效地增加了防腐蝕層的厚度。同時(shí)，在無玻璃鱗片增強(qiáng)情況下,樹脂基體連續(xù)相中會(huì)存在大量的所謂的“缺陷”，如微孔、氣泡及其它微縫等，這些缺陷的存在會(huì)加速或加快腐蝕介質(zhì)的滲透過程,由于一旦介質(zhì)滲透到這些缺陷中，滲透的速度在得到提高的同時(shí),接觸具有腐蝕性的介質(zhì)的基體連續(xù)相的面積也隨之會(huì)加大,從而更加速了物理滲透和化學(xué)腐蝕過程,而在VEGF玻璃鱗片膠泥中，由于平行排列的玻璃鱗片能夠有效的分割基體樹脂連續(xù)相中的這些“缺陷"，從而能夠有效的抑制腐蝕介質(zhì)的滲透速度。?圖3．１ＶEGF鱗片膠泥示意圖

另外,除了具有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)滲透之外，還存在著水蒸汽的滲透。通常情況下，高聚物材料的分子間距為10?，而對(duì)于水蒸汽來說,只要高聚物材料的分子間距達(dá)到３?,水蒸汽就能容易地透過高聚物的單分子層.若基礎(chǔ)材料是碳鋼時(shí)，水蒸汽由于滲透而達(dá)到碳鋼表面后,并在氧氣存在情況下,會(huì)由于電化學(xué)反應(yīng)而生銹。VＥGＦ鱗片膠泥在固化后，由于乙烯基酯樹脂的高交聯(lián)密度可以有效的減弱水蒸汽和腐蝕性化學(xué)介質(zhì)的滲透,并且如同上文中所述,VＥＧF的獨(dú)特結(jié)構(gòu)更能達(dá)到防滲透或減滲的效果，經(jīng)測(cè)定ＶEGＦ鱗片膠泥的水蒸汽集中速率為1。５×10—6g/hr.cm2。３。2固化后的VEGＦ鱗片膠泥是一種復(fù)合材料,其中基體樹脂起粘結(jié)作用,這個(gè)過程主要是：具有高度活性的不飽和雙鍵的基體樹脂通過交聯(lián)，形成三維的體型結(jié)構(gòu),期間線性的高分子形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致化學(xué)體積的收縮;同時(shí)，在這分子中的不飽和雙鍵打開生成飽和單鍵時(shí)伴隨著分子體積的變化，有數(shù)據(jù)表明：液態(tài)樹脂中C＝C基團(tuán)分子體積在固化后會(huì)縮?。?％，這個(gè)樹脂固化過程中分子自由體積的變化，也是造成不飽和樹脂（包括乙烯基酯樹脂）收縮的一個(gè)重要緣由。而收縮會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致微裂紋等的消滅,并且殘余內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)微裂紋的擴(kuò)展供應(yīng)了潛在條件。因此在選擇基體樹脂時(shí),應(yīng)充分考慮樹脂在具有良好的耐腐蝕性能的同時(shí)，又要求樹脂具有較低的收縮率。由于加入了玻璃鱗片和其它填料等,VＥGF鱗片膠泥的收縮率會(huì)大幅度降低。并且由于VEGＦ鱗片膠泥的中玻璃鱗片的存在可以起到降低固化后的殘余內(nèi)應(yīng)力的作用。這是由于：在樹脂基體中不規(guī)章分布的玻璃鱗片是一具有較大比面積的分散體,在膠泥固化后，樹脂由于固化收縮而產(chǎn)生的界面收縮內(nèi)應(yīng)力可以被玻璃鱗片所稀釋或松弛，因此有效的減弱了內(nèi)應(yīng)力影響；同時(shí)，雖然玻璃鱗片在樹脂基體連續(xù)相中是近乎平行排列,但還是存在肯定的傾角，該傾角的存在可以有效的分割樹脂基體連續(xù)相為幾個(gè)小區(qū)域，使應(yīng)力不能相互影響或傳遞.

４、

VEＧF鱗片膠泥的特點(diǎn)4.1

耐腐蝕性能好。由于ＶEGF鱗片膠泥采納的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐腐蝕性能。4．２

較低的滲透率。VＥＧF鱗片膠泥的抗水蒸汽滲透率比一般環(huán)氧樹脂涂料高6—15倍,比一般環(huán)氧FRP高４倍。４。3

VEＧF鱗片膠泥具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度,不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結(jié)強(qiáng)度較高,而且VEＧF鱗片膠泥與混凝土或碳鋼基材之間的粘結(jié)強(qiáng)度高，與鋼板的粘結(jié)強(qiáng)度≥２．0Mｐa，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度≥２.5Ｍpa。因此VEGF鱗片膠泥涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強(qiáng)度較好,從而保證較好的耐蝕性。4。4

耐溫差(熱沖擊）性能較好。涂層中由于含有很多玻璃鱗片,因此消除了涂層與鋼鐵之間的線膨脹系數(shù)的差別,VEＧF鱗片膠泥涂層的線膨脹為１１。５×10－6/℃,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12×10－6/℃，兩者之間比較相近，使VEGF鱗片膠泥適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境，如電力系統(tǒng)中的FＧＤ。在某些非正常情況下，F(xiàn)GD中的某些階段溫度可以達(dá)到2００-２50℃。我們進(jìn)行了耐熱沖擊性能試驗(yàn),即把涂有VEGF膠泥的鋼板交變放置在１0０℃沸水和0℃的冰水各1小時(shí)，經(jīng)１00次交變?cè)囼?yàn)后未能有特別現(xiàn)象消滅。４。５

耐磨性好。VEGF鱗片膠泥在固化后的硬度較高，比一般醇酸漆高2—３倍，耐磨性較好,如ＶＥGＦ鱗片膠泥的耐磨性為１３0ｍg（CS－1７Ｗ－500g情況下），而受外機(jī)械損傷時(shí)，VＥGF鱗片膠泥的破壞是局部的，其集中趨勢(shì)小,易于修復(fù).4.6

具有適中的造價(jià)。目前國(guó)內(nèi)外的ＦGD裝置中的選材主要有不銹鋼、整體鎳基合金、整體玻璃鋼等方法。有關(guān)造價(jià)的比較見表４.１.表４.１FGD襯里材料典型造價(jià)類別造價(jià)備注美元/m2相當(dāng)RＭB/m2碳鋼27022３5主體設(shè)備不推舉碳鋼內(nèi)襯VEGF4３０３５60目前首選材料碳鋼內(nèi)襯橡膠４4０-760364２-629２耐磨好,造價(jià)高，物理失效多，施工難度大,難修補(bǔ)。整體FRＰ480-700３9７4-57９5使用溫度推舉不高于8０℃整體31６/317５4０-10804470－8941易消滅點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕情況整體鎳基合金135０—１８80１11７7－1５56５效果好,但投資高4。7

工藝性較好。由于ＶＥGＦ鱗片膠泥的固體成份較高,可以一次性成較厚的涂層,涂層方法可以是噴涂（spａｙcoaｔinｇ)、滾涂（tｒoｗeｌcoaｔing）、刷涂(rollercoating）等成型工藝，并具有當(dāng)場(chǎng)配制和室溫下固化的特點(diǎn)。在VＥGＦ鱗片膠泥涂層使用幾年后,若消滅遭損壞的情況,只需在該處作簡(jiǎn)潔的處理即可進(jìn)行修復(fù)，并可連續(xù)使用而不影響使用性能,具有修補(bǔ)性好的特點(diǎn)。

５、

VEＧＦ鱗片膠泥的使用5．1VEGF鱗片膠泥已成功應(yīng)用于發(fā)電廠FＧD和冶煉廠硫酸系統(tǒng)煙道內(nèi)壁的防腐蝕襯里,有效能夠地延長(zhǎng)了防腐襯里的使用壽命。表5．1中列出了VEＧF鱗片膠泥的使用定量。依據(jù)內(nèi)襯里基層材料的不同，有相應(yīng)不同的施工工藝要求。5。１。１在碳鋼基層上使用的方法：①

先將表面除油去污，之后再進(jìn)行除銹，除銹等級(jí)應(yīng)滿意不低于Sa２.０或Sｔ３標(biāo)準(zhǔn)。在銹面清理干潔后，用VＥGＦ樹脂打底，待干后施工。②

用手工泥刀刮鏝成1—2mｍ（每道）厚的VＥGF膠泥層,數(shù)小時(shí)后即硬化，再按設(shè)計(jì)要求施工至規(guī)定厚度.一般在每涂１ｍm厚度時(shí)進(jìn)行檢測(cè),以確認(rèn)涂層是否有針孔及其它瑕疵.③

在彎角或外形突變處適當(dāng)增加厚度，或同ＦＲＰ復(fù)合使用。④

用VEＧF樹脂罩面一至二道。⑤

ＶEGF鱗片膠泥涂層質(zhì)量掌握。VEGF鱗片膠泥涂層的質(zhì)量好壞直接影響其耐腐蝕性能和使用壽命,因此應(yīng)對(duì)VEＧF鱗片膠泥涂層的質(zhì)量加以嚴(yán)格掌握。一般情況下,涂層的最終檢測(cè)項(xiàng)目主要有:外觀缺陷、硬度、針孔測(cè)試、厚度測(cè)試、錘擊檢查等。1、外觀缺陷檢查:通過目測(cè)方法，表觀應(yīng)無明顯缺陷.2、硬度：常用巴柯爾硬度來檢測(cè)，一般要求表面的硬度值不低于材料性能指標(biāo)供應(yīng)值的90％.3、針孔測(cè)試:采納放電型小孔檢測(cè)器,以基材和檢測(cè)器的探頭為正負(fù)極，加以2500KＶ/ｍm的高壓，以測(cè)試涂層的缺陷及不連續(xù)點(diǎn)。4、厚度測(cè)試：利用電磁厚度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)試塊厚度比較，每1m至2檢測(cè)一點(diǎn),平均厚度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求.5、錘擊檢查:用木錘輕擊涂層表面，任意取點(diǎn)測(cè)試，不應(yīng)有不正常聲音。表5．1VＥＧF鱗片膠泥使用定量品種規(guī)格用

量

(KG/M2）底涂(每道)膠泥層（1mｍ厚）面涂（每道)金屬面ＶEGF—1－Ｍ0．20～0。２51.4～１.6０.25混凝土面ＶEGF-1-Ｃ０．２5～０。３01．5～1。７0.25金屬面VEＧF—２—Ｍ0。１５～０。2０1.3～1.５0.２０混凝土面ＶEＧF—2—Ｃ0．20~0．２51．4~１。６０。2０＊：ＶEGＦ—１—高溫型膠泥,VＥＧＦ-2-中溫型膠泥;M—鋼鐵基層,C—混凝土基層.

5。１．2在混凝土基層上使用的方法：①

基礎(chǔ)混凝土要求養(yǎng)護(hù)期不少于28天，表面含水率應(yīng)〈6%。首先中和去掉表面的堿性物質(zhì)，并之后利用噴砂或其它機(jī)械方法去除混凝土表面浮灰，清理干凈后，然后用VEGF樹脂打底一至二道，待干后施工。②

用手工泥刀刮鏝成1－2mm(每道）厚的ＶＥＧF膠泥層,硬化后,再進(jìn)行其次刀刮鏝,直至達(dá)到規(guī)定厚度.一般在每涂1mm厚度時(shí)進(jìn)行檢測(cè),以確認(rèn)涂層是否有針孔及其它瑕疵。③

凹凸部位，適當(dāng)增加厚度，或用FＲP復(fù)合使用.④

用ＶEＧF樹脂罩面一至二道.

6、

VEGF鱗片膠泥的應(yīng)用表６．１VＥGF鱗片膠泥在濕態(tài)氣體FGＤ中的應(yīng)用裝置名稱腐蝕條件防腐蝕處理規(guī)范進(jìn)料管SO2氣體等,150℃或低于150℃VEＧF襯里，F(xiàn)ＲPSＯ２氣體等，1５0℃—2０0℃高溫涂料冷卻塔SＯ2氣體等，≤150℃VEGF襯里快速冷卻塔SＯ２氣體等，150－２00℃VＥＧF—耐火磚SＯ２氣體等,20０－300℃VＥＧF—耐火磚SO２氣體等,500—700℃ＶEGF－耐火磚循環(huán)槽H２SO３,H2ＳO4霧等,60—9０℃VEGF襯里，F(xiàn)ＲP中間體輸送管SＯ2氣體，Ｈ2SO4霧等，60—80℃ＶEGF襯里，F(xiàn)RP汲取塔pＨ＝3—1２，６0—８0℃VEGF襯里，橡膠襯里ｐH=３—12，15０℃VEＧF襯里pＨ＝3－12，250℃VＥGF襯里—耐火磚循環(huán)塔pＨ=４-14，６０—8０℃VEGF襯里,橡膠襯里,FＲP出料管SＯ2，Ｈ2SO