P-UHMWPE管件在湿法脱硫系统中的应用分析

陈宽

（广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳 515223）

P-UHMWPE管件在湿法脱硫系统中的应用分析

陈宽

（广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳 515223）

在火力发电厂湿法脱硫系统中，浆液输送管道因其工作介质特性，需要有优异的耐腐、耐磨性能。通过对一种新型的纯超高分子量聚乙烯（P-UHMWPE）管材管件近2年的使用及检测，证明该产品具有极好的耐腐、耐磨性能。在脱硫浆液输送系统中来代替传统的不锈钢钢管、衬胶、衬塑管件，性能可靠，性价比优势明显，值得推广。

湿法脱硫；超高分子量聚乙烯；管件；耐腐；耐磨

1 UHMWPE概述

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）［1-3］是一种性能十分优异的热塑性工程塑料，其相对分子质量在150万～1000万之间，具有其他塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀、卫生无毒环保等性能。纯超高分子量聚乙烯（P-UHMWPE）管材管件采用100%的超高分子量聚乙烯树脂，产品具备超高分子量聚乙烯材料的优异性能，其砂浆耐磨性是不锈钢5～7倍，能耐各种腐蚀性介质，具有自清洁不结垢特征。P-UHMWPE管材管件各项优异性能，主要技术指标见表1。

2 设备现状

广东粤电靖海发电有限公司（以下简称粤电靖海发电公司）2×600MW机组采用石灰石湿法脱硫工艺，使用石灰石（CaCO3）浆液作洗涤剂，在吸收塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。石膏流体介质呈酸性，pH值在5.0～5.5之间，介质属于固、液混合体，特别是流体介质在变速、变向地方的管道管件（大小头、三通、弯头）内壁处受到强烈的冲刷，导致其使用寿命太短，从而增加了运营成本和工人的劳动强度，还存在浆液介质泄漏带来的环境污染风险。为了提高其使用寿命，改善工作环境，电厂采用价格不菲的316L不锈钢钢管管件，结果仍不尽如人意，在环境恶劣的工位，直管、弯头、大小头和三通的使用寿命通常只有1年左右。

为了彻底解决环境恶劣工位直管、弯头、大小头和三通的使用寿命偏短的技术难题，自2014年开始，粤电靖海发电公司开始试用了多种新产品，其中2014年8月试用两对P-UHMWPE弯头（弯头规格为DN 100mm，弯曲半径R=250mm，实物如图1所示），该工位原先的不锈钢管使用1年左右，试用的P-UHMWPE弯头至今仍在使用，已正常运行超过3年，管壁无明显磨损痕迹，预期使用寿命在8～10年。

图1 P-UHMWPE弯头

3 试验工位及介质特性

为验证P-UHMWPE管材管件在浆液系统中的耐磨性，本工程实践选择滤液水系统某一管道弯头作为试验工位，滤液水系统流程（含试验工位）如图2所示。

表1 P-UHMWPE管材管件主要技术指标

图2 滤液水系统流程

由图2可以看出，脱硫系统在正常投运时，该介质为制浆、脱水系统的工余水源，涵盖脱水机底流、球磨机溢流、旋流器溢流、地面冲洗水等，介质特性较为复杂，详见表2。此外，该试验工位为系统管道末端，直接连接吸收塔本体，当滤液水系统停运时，系统管道水锤冲击现象明显。原使用管道长期使用后存在管道穿孔率高、阀门耐冲击性能差、紧固法兰面频繁泄漏等问题。

4 应用分析

4.1 磨损性能比较

2014年8月安装试验弯头，为充分掌握其磨损性能，定期进行厚度测量。试验记录管道水锤冲击现象、管道弯头背弧断面磨损数据、管道抗紫外线老化性能，监测周期3个月（20处测点，取平均值），记录结果见表3。

同期对比该管道上相同工况的普通衬胶弯头，发现其已出现因浆液冲刷导致的泄漏问题，而该弯头外观良好，壁厚正常，如图3所示。

4.2 经济性分析

目前，不锈钢管的销售价格在3万元～4万元／t，橡胶内衬管的销售价格3万元／t。P-UHMWPE的耐磨性是不锈钢管的5～6倍，暂定综合使用寿命是不锈钢管的8倍，耐磨性是橡胶内衬管的8～10倍，暂定综合使用寿命是橡胶内衬管的9倍，则每吨P-UHMWPE管材单位使用效能相当于16万元不锈钢管使用效能和18万元橡胶内衬管的使用效能。现P-UHMWPE管材的销售价格约为10万元／t，与同类产品相比较具有极高的性价比。

图3 P-UHMWPE弯头现场安装图

4.3 其他应用优势

4.3.1 自适应性强

表2 试验工位介质特性

表3 试验弯头定期检测数据

在正常工作状态下，浆液系统因介质流量的变化对管道冲击较大，尤其是浆液关断门关闭时，管道存在较强的水锤现象，对管路涉及的设备、管道、连接法兰、紧固件等造成较大的冲击，严重时会出现管道法兰根部裂纹、螺栓断裂等问题。P-UHMWPE管件有优异的冲击吸收性能，吸收值在所有塑料中最高，因而噪声阻尼性能很好，具有优良的降噪效果。同时，P-UHMWPE具有极强的韧性，其断裂伸长率达到500%以上，对于一定的误差，管道系统可进行自动修复。如管道存在异型管件或因施工问题导致管道结构尺寸偏差，通过其优秀的伸长特性可以有效补偿相应偏差，降低现场改造成本［4-5］。

4.3.2 自清洁能力突出

节能降耗不结垢：P-UHMWPE是一种饱和碳氢化合物，化学稳定性高，表面张力小，表面吸附力非常微弱，小于0.01%，表面疏水性好，因而制品表面与其他材料不易黏附［6］。

4.3.3 安装劳动强度低

P-UHMWPE密度大约是钢的1／8，一个成年人可以较轻松地抱起1根长6m的DN 150mm、壁厚10mm的P-UHMWPE直管（约28kg），而1根同样规格的钢管重达220 kg，只能靠机械设备才能吊起。在现场安装过程中，特别是高空安装和管路系统交错干涉的时候，使用P-UHMWPE管材管件代替传统衬胶管可极大地减少安装工作量和安装难度，提高安装效率，并且能够提高现场安装人员工作的安全性。

5 结论

浆液管道管件是火力发电厂脱硫系统基础部件的一部分，国内使用材料早期以衬胶管道为主。随

着近年国内管道衬胶行业的无序发展以及其他新材料的广泛开发及应用，高新材料在脱硫系统中的使用占比日益提升。电厂运营方在选择材料期间综合考虑性价比等因素，通过该电厂的工程实践，证明了P-UHMWPE管材管件相较传统衬胶、衬塑管道、合金管道具有很高的性价比优势，且环保性能突出，符合国家提倡的节能降耗的总体要求。国内相关行业及制造厂家工艺日趋成熟，成本可进一步降低，值得电力系统进行大力推广应用。

［1］姜雪枫.超高分子量聚乙烯研发概述［J］.山东工业技术，2015（8）：57.

［2］王丽红，郝春波，刘福德.超高分子量聚乙烯管材的制备及应用［J］.工程塑料应用，2007，35（11）：44-47.

［3］何继敏，薛平.超高分子量聚乙烯性能及应用［J］.工程塑料应用，1996，24（5）：55-59.

［4］超高分子量聚乙烯管材：QB／T 2668—2004［S］.

［5］陈战，王家序，秦大同.超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能［J］.重庆大学学报，2001，24（5）：136-139.

［6］刘秧生，高万振.UHMWPE材料制备技术及其摩擦学应用［J］.材料保护，2004，37（z1）：113-116.

（本文责编：白银雷）

TG 174.2+3

B

1674-1951（2016）12-0056-03

陈宽（1982—），男，山东济宁人，工程师，从事发电厂设备维护管理工作（E-mail：chenkuan＠gdyd.com）。

2016-10-20；

2016-11-28