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耐蚀鳞片胶泥在脱硫烟道中的应用

发布时间:1516329733 点击量:276

  一、概况
  鳞片烟道是江西贵溪冶炼厂硫酸车间的一段主工艺管道,位于净化工序的电除雾器和干燥工序的干燥塔之间。其作用是将经过净化工序净化的熔炼车间的铜冶炼烟气(主要含SO:)输送到干燥工序经浓硫酸脱水干燥,再送往转化器反应转化为SO3。
  鳞片烟道是随贵溪冶炼厂成套设备分段从日本引进的,除烟道各焊接接头的鳞片内衬是在贵溪冶炼厂现场施工之外,其主体部分全部在日本制作内衬后,引进中国。鳞片烟道于1986年4月投人生产使用,效果良好。但由于使用环境恶劣,从1987年开始,每年均发现有鳞片衬里鼓泡、起壳、小块剥落及烟道腐蚀穿孔等现象,而且破坏情况逐年加重,严重时多达上百处修补点。以往修补用鳞片胶泥均由香港代理商从日本进口,由于关税高、运费贵等原因,修补代价昂贵,同时受到储存期及中间环节的影响,常常不能及时到货,耽误年修的正常进行。
  多年来,笔者同贵溪冶炼厂一直积极致力于寻找切实可行的鳞片胶泥的国产化方案,以达到降低维修成本,保障每年年修的顺利进行。
  二、鳞片烟道及工况
  1、鳞片烟道组成
  鳞片烟道主要由位于电除雾器出口的集合烟道和其后的连接烟道及干燥塔入口段三部分组成,均为普通碳素电焊钢管内衬耐蚀玻璃鳞片胶泥。其中:
  集合烟道:内径ф2000~ф800,长166000mm,钢管厚10mm及6mm;
  连接烟道:内径ф2000,长520mm,钢管厚6mm;
  干燥塔入口段:内径ф1400,长2000mm,钢管厚6mm。
  2、烟气成份
  由于在不同的冶炼阶段,冶炼过程产生的烟气量是不同的,以设计年产9万t阳极铜、闪速炉冶炼及转炉造铜为例,其烟气成份见表1。
  表1  9万t/a铜厂烟气成份
  烟气组成
  烟气流量Nm3/hr
  体积百分比vol %
  其它杂质
  SO2
  12,674
  7.82
  少量的Cu、Fe、Pb、F、Cl、As等杂质
  SO3
  O2
  15,073
  9.30
  CO2
  3,186
  1.97
  N2
  131,109
  80.91
  总烟气流量
  162,042
  H2O
  8,853(kg/hr)
  3、工况条件
  平均压力:3,577Pa    平均温度:37℃
  鳞片烟道各部分的平均烟气流速:
  (1)集合烟道连接电除雾器出口段:22.398m/s
  (2)连接烟道:14.335m/s
  (3)干燥塔入口段:14.627m/s
  鳞片烟道中,腐蚀环境较为苛刻,烟气速率较大,烟气流对烟道内壁腐蚀严重。随着富氧挖潜改造的成功,烟气的处理量进一步加大,其中SO2等腐蚀性介质的浓度也明显增大。
  三、日本鳞片烟遭结构
  1、引进鳞片烟道采用的是日本东洋橡胶株式会社生产的ト-ョ-リヅ玻璃鳞片胶泥内衬,它包括底漆、中间鳞片胶泥及面漆:
  (1)底漆
  树脂:改性不饱和聚酯树脂
  添加剂:包括固化速度调节试剂、增韧剂、无机颜料
  (2)鳞片胶泥
  树脂:双酚A型不饱和聚酯树脂
  增强材料:玻璃鳞片—C玻璃,3μm厚
  填料:二氧化硅类、各种无机颜料
  添加剂:包括固化速度调节剂、玻璃表面处理剂、粘度调节剂等
  (3)面漆
  树脂:双酚A型不饱和聚酯树脂,花王ㄗトラック482—05
  添加剂:包括固化速度调节剂、粘度调节剂、无机颜料、表
  面硬化促进剂等
  2、日本鳞片烟道内衬构造:由底漆层、鳞片胶泥层、面漆层三部分组成。其中:
  (1)底漆层:用以防止基底生锈及增强基底与鳞片胶泥层的粘结力。一般涂一遍,底漆平均厚度:0.15mm
  (2)鳞片胶泥层:一般涂两遍,平均厚度为2.0mm(不得小于1.6mm)
  (3)面层:用以使鳞片内衬树脂表面硬化,提高耐腐蚀、耐磨耗性能,使表面光滑。一般涂二遍,平均厚度:0.25mm
  为便于观察各涂层厚度,避免混涂,常将鳞片胶泥及面漆等制成不同颜色,鳞片胶泥一般制成兰色及白色(或红色),涂布二层鳞片胶泥时,分别采用不同颜色的品种。
  以往的年修中,曾多次从日本进口鳞片胶泥,用于鳞片烟道衬里损坏部位的修补。
  四、国产鳞片胶泥试验
  经过国内市场调研,贵溪冶炼厂先后使用过多家公司的鳞片胶泥(涂料)产品:
  1、1995年曾采用兰州某研究所研制的环氧树脂鳞片涂料做过贴片试验,一个月后,利用月修停产机会进入烟道检查,发现贴片已吹失,所以未曾在鳞片烟道正式使用。
  2、1996年10月年修时,采用过上海某防腐材料厂生产的乙烯基玻璃鳞片涂料,因粘度只有约0.35PaS(25℃),粘度太稀,不易于烟道内壁立面及顶面施工,施工时只得添加石英粉调整粘度进行施工。一年后进烟道检查,大部分修补点已剥落吹去。
  3、1997年11月,笔者与贵溪冶炼厂建安公司分析了日本鳞片胶泥,并总结了前后两次国产化代用的失败教训,共同研制了
  新的配套的乙烯基树脂鳞片胶泥,在烟道中直接施工,结构如下:
  VEGF   底漆一道  0.15~0.20mm厚
  VEGF   玻璃鳞片咬泥批刮二道  2.0mm厚
  VEGF   面漆二道  0.20~0.30mm厚
  其性能见表2
  表2   VEGF鳞片胶泥的性能
  项目
  指标
  项目
  指标
  胶泥的外观
  各色糊状
  延伸率%
  0.7
  拉伸强度 MPa
  30
  耐磨耗 mg
  (cs-17w-500g,1000转)
  130
  弯曲强度 MPa
  55
  线膨胀系数 l/℃
  2.2×10-5
  粘结强度 MPa
  2.0(与钢板)
  2.5(与混凝土)
  水蒸气扩散速度
  g/hrNaN2
  1.5×10-6
  由于树脂选用恰当,配方中鳞片级配及表面处理合适,粘度适于批刮,施工非常便利。虽然施工中曾恰逢雨雪天气,温度在零度以下,但施工质量依然较好:硬化性能测试(硬度检测)和电火花探伤检查全部合格。
  1999年4月,进入鳞片烟道检查,1997年度修补点均完好如初。其中在腐蚀最严重的烟道弯头处所做的鳞片胶泥试验块,涂层依然完好如新。
  五、使用效果评价
  与其他衬里材料相比,VEGF乙烯基鳞片胶泥有许多突出的优点。无论是实验室试验还是实际应用。都证明其有优异的耐蚀性能和耐久性,施工便捷,复涂和修补率低,节省能源,降低成本,在腐蚀防护方面的应用会越来越广。
  六、VEGF鳞片胶泥的应用前景
  在烟道气脱硫(FCD)装置中,高温湿态二氧化硫(SO2)对碳钢的腐蚀是相当严重的。国内外专家对各种类型材料的一系列试验和运行故障分析之后指出:高度耐蚀乙烯基酯鳞片胶泥衬里体系是最有效的防腐衬里。VEGF鳞片胶泥衬里技术,对火力发电厂脱硫装置、冶炼厂制酸系统烟道内壁的防腐蚀衬里,起到了有效延长设备运行寿命的作用。

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