高分子涂料在脱硫设备的防腐及防磨保护应用

2017-8-31 15:12:50      点击:
烟气脱硫(Flue gas desulfurization,简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法,所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途,可分为抛弃法和回收法两种。

图(1)脱硫塔内壁由于长时间的磨损腐蚀,需要采用KN17防腐耐磨胶修复
 一、烟气脱硫系统构成
以石灰石脱硫为例,典型的工艺流程如下
    FGD系统构成:烟气脱硫(FGD)装置整套系统一般由以下子系统组成
     SO2吸收系统、烟气系统、浆液制备系统、脱水系统、供水和排放系统、废水处理系统、压缩空气系统'

图(2)工人正在采用KN17材料与KN22对脱硫系统防腐耐磨处理
 (1)SO2吸收系统* B( |8 a: o. D; _
     烟气由进气口进入吸收塔的吸收区,在上升过程中与浆液逆流接触,烟气中所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液,与浆液中的悬浮微粒发生化学反应而被脱除,处理后的净烟气经过除雾器除去水滴后进入烟道。
 (2)烟气系统
     从锅炉来的热烟气经增压风机增压后进入烟气换热器(GGH)降温侧,经GGH冷却后,烟气进入吸收塔,向上流动穿过喷淋层,在此烟气被冷却到饱和温度,烟气中的SO2被浆液吸收。除去SOX及其它污染物的烟气经GGH加热至80℃以上,通过烟囱排放。"  
 (3)浆液制备与供给系统! 
     由汽车运来的脱硫原料卸至浆液制备区域的地斗,通过斗提机送入贮仓(贮仓的容量按需要的耗量设计),贮仓出口由皮带称重给料机送入湿式磨机,研磨后的脱硫原料进入磨机浆液循环箱,经磨机浆液循环泵送入旋流器,合格的浆液自旋流器溢流口流入浆液箱,不合格的从旋流器底流再送入磨机入口再次研磨。
 (4)脱水系统" L) R9 a0 {/ V( N& e
     机组FGD所产生的浆液由吸收塔下部布置的浆液排放泵(每塔两台浆液排放泵,一运一备)送至浆液旋流器。
 (5)供水和排放系统
     供水系统:从电厂供水系统引接至脱硫岛的水源,提供脱硫岛工业和工艺水的需要。
     排放系统:FGD岛内设置一个公用的事故浆液箱,事故浆液箱的容量应该满足单个吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求,并作为吸收塔重新启动时的晶种。 
(6)压缩空气系统
     脱硫岛仪表用气和杂用气由岛内设置的压缩空气系统提供,压力为0.85Mpa左右。

图(3)发电厂脱硫系统越来越多的采用了Kn17防腐耐磨胶
 (7)脱硫废水处理系统
     脱硫废水的水质:
     脱硫废水的水质与脱硫工艺、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素有关。脱硫废水的主要超标项目为悬浮物、PH值、汞、铜、铅、镍、锌、砷、氟、钙、镁、铝、铁以及氯根、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等。
     根据招标文件的要求,脱硫废水处理系统处理后的排水出水水质要达到《国家污水综合排放标准》(GB8978-1996)中第二类污染物最高允许排放浓度中的一级标准。
 二、脱硫系统主要设备的防腐、防磨保护
     脱硫系统中常见的主要设备为吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备,美嘉华技术在脱硫泵、吸收塔、烟道、烟囱等部位的防腐蚀、防磨效果显著,现分别叙述。
在吸收塔、烟囱中的应用
     湿法烟气脱硫环保技术(FGD)因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,被广泛地应用于各大、中型火电厂,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此,该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。
    湿法烟气脱硫吸收塔、烟囱内筒防腐蚀材料的选择必须考虑以下几个方面:
    (1)满足复杂化学条件环境下的防腐蚀要求:烟囱内化学环境复杂,烟气含酸量很高,在内衬表面形成的凝结物,对于大多数的建筑材料都具有很强的侵蚀性,所以对内衬材料要求具有抗强酸腐蚀能力;
    (2)耐温要求:烟气温差变化大,湿法脱硫后的烟气温度在40℃~80℃之间,在脱硫系统检修或不运行而机组运行工况下,烟囱内烟气温度在130℃~150℃之间,那么要求内衬具有抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不开裂并且耐久;
    (3)耐磨性能好:烟气中含有大量的粉尘,同时在腐蚀性的介质作用下,磨损的实际情况可能会较为明显,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;
    (4)具有一定的抗弯性能:由于考虑到一些烟囱的高空特性,包括是地球本身的运动、**和风力作用等情况,烟囱尤其是高空部位可能会发生摇动等角度偏向或偏离,同时烟囱在安装和运输过程中可能会发生一些不可控的力学作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗弯性能;
    (5)具有良好的粘结力:防腐材料必须具有较强的粘结强度,不仅指材料自身的粘结强度较高,而且材料与基材之间的粘结强度要高,同时要求材料不易产生龟裂、分层或剥离,附着力和冲击强度较好,从而保证较好的耐蚀性。通常我们要求底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到10MPa以上;
 应用案例:
     2、高分子涂料技术在脱硫泵中的应用
     脱硫浆液循环泵是脱硫系统中继换热器、增压风机后的大型设备,通常采用离心式,它直接从塔底部抽取浆液进行循环,是脱硫工艺中流量最大、使用条件最为苛刻的泵,腐蚀和磨蚀常常导致其失效。其特性主要有:
    (1)强磨蚀性
     脱硫塔底部的浆液含有大量的固体颗粒,主要是飞灰、脱硫介质颗粒,粒度一般为0~400μm、90%以上为20~60μm、浓度为5%~28%(质量比)、这些固体颗粒(特别是Al2O3、SiO2颗粒)具有很强的磨蚀性
    (2)强腐蚀性
     在典型的石灰石(石灰)-石膏法脱硫工艺中,一般塔底浆液的pH值为5~6,加入脱硫剂后pH值可达6~8.5(循环泵浆液的pH值与脱硫塔的运行条件和脱硫剂的加入点有关);Cl-可富集超过80000mg/L,在低pH值的条件下,将产生强烈的腐蚀性。
    (3)气蚀性)
     在脱硫系统中,循环泵输送的浆液中往往含有一定量的气体。实际上,离心循环泵输送的浆液为气固液多相流,固相对泵性能的影响是连续的、均匀的,而气相对泵的影响远比固相复杂且更难预测。当泵输送的液体中含有气体时泵的流量、扬程、效率均有所下降,含气量越大,效率下降越快。随着含气量的增加,泵出现额外的噪声振动,可导致泵轴、轴承及密封的损坏。泵吸入口处和叶片背面等处聚集气体会导致流阻阻力增大甚至断流,继而使工况恶化,必须气蚀量增加,气体密度小,比容大,可压缩性大,流变性强,离心力小,转换能量性能差是引起泵工况恶化的主要原因。试验表明,当液体中的气量(体积比)达到3%左右时,泵的性能将出现徒降,当入口气体达20%~30%时,泵完全断流。离心泵允许含气量(体积比)极限小于5%。
     高分子材料现场应用的主要优点是:常温操作,避免由于焊补等传统工艺引起的热应力变形,也避免了对零部件的二次损伤等;另外施工过程简单,修复工艺可现场操作或设备局部拆装修复;高分子复合材料的可塑性好,本身具有极好的耐磨性及抗冲刷能力,是解决该类问题最理想的应用技术。
 
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