LHAM陶瓷复合材料在湿法脱硫防腐中的应用

2017-12-21刘春宇

电气技术与经济 2017年5期

关键词：管件鳞片吸收塔

刘春宇

（国电聊城发电有限公司）

LHAM陶瓷复合材料在湿法脱硫防腐中的应用

刘春宇

（国电聊城发电有限公司）

本文采用了一种高效实用新型的耐磨蚀陶瓷复合材料，有效解决了火力发电厂湿法脱硫工艺中衬胶管道、吸收塔内壁衬胶或鳞片防腐不耐磨、脱落、掉块、寿命短、不可靠的问题。

浆液循环管道；吸收塔；耐磨蚀；LHAM陶瓷复合材料

1 火力发电厂脱硫防腐中存在的问题

石灰石湿法烟气脱硫技术具有脱硫率高、工艺技术稳定成熟、运行周期长、运营成本适中等特点，目前是国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺。在该项工艺中，基本的原理就是烟气中的二氧化硫、三氧化硫等有害气体，与石灰石浆液反应生成硫酸盐（石膏）和其他化合物的过程，最终形成脱硫工艺中含固量20%左右、pH值4～6左右的固液两相流。由于该固液两相流既有硫酸根等离子，又有氯离子，使浆液具有很强的腐蚀性，同时浆液高速输送时固体颗粒的大量存在，对所有过流部位的磨损也非常强烈，因此过流部位需要耐腐蚀还要耐磨，对输送浆液的管道、管件提出了很高的要求。一般情况下，为了兼顾防腐和耐磨，浆液输送管道和管件一般为内衬橡胶制作，吸收塔内部采用衬胶或玻璃鳞片进行防腐。

国电聊城发电有限公司一期脱硫2008年投产，吸收塔内防腐采用玻璃鳞片工艺，浆液循环管道采用衬胶工艺；二期脱硫2009年投产，吸收塔内防腐和浆液循环管道都采用衬胶工艺。在投产一年以后，管道和管件的衬胶普遍存在不耐磨、鼓泡、脱落现象，特别是在浆液循环泵出、入口变径短节处，由于浆液流速变化，极易把衬胶磨损、撕裂后造成泄漏，如图1所示。脱落后的衬胶碎片堵塞管路、浆液喷嘴等，衬胶脱落位置腐蚀加快，很短时间内造成泄漏现象，而浆液喷嘴堵塞严重时又引起浆液循环泵振动大而损坏。因材料防腐质量不过关带来一系列问题，一是增加了检修维护的工作量和检修费用，严重时可能导致系统被迫停运，影响脱硫运行的连续性和可靠性，二是设备检修停运会造成脱硫排放超标，造成环保事故，三是泄漏的浆液造成大面积现场环境污染，清理困难。因此湿法脱硫工艺中设备防腐是电厂脱硫维护、运行部门非常头疼的问题。有没有既耐磨又耐腐蚀、结合强度高、不掉块、不堵塞及容易现场施工的材料呢？

图1 损坏的变径短节及管道

2 LHAM耐磨蚀陶瓷复合材料的特点

经过几年坚持不断的寻找和试用，我们找到一种比较适合脱硫防腐中使用的新材料——LHAM耐磨蚀陶瓷复合材料，该材料的出现，有效地解决了上述的这些问题。采用LHAM陶瓷复合材料替代衬胶后，寿命延长5～8倍以上，使设备的可靠性大大提高。

LHAM系列陶瓷复合材料(专利号：ZL 2010 1 0288187.1)及制品是一种独特的自主研发的专利新型陶瓷复合表面材料，既有陶瓷优良的耐磨性和耐腐蚀性，又有高分子材料的弹性、韧性，同时还具有其他普通材料所不具备的特性，比如，和其他材料的兼容性、通用性，且结合牢固，复合结构强度高（≥20MPa），可以结合保护和替换的材质有：金属材料、塑料、陶瓷、橡胶、玻璃鳞片、混凝土等。

LHAM系列陶瓷复合材料是一种先进的高含量耐磨材料涂层，为100%固化的非金属固体微粒高聚合物，为非收缩性物质，有一定的韧性，其热胀冷缩特性在－10～150°C区间内与金属表面结合致密稳定。用于保护易磨损的金属表面，最小厚度为3mm，颜色为兰色或灰色，适用于颗粒磨损严重、对涂层厚度有要求的金属表面。

主要性能指标及和国外同类产品对比如下表所示。

表 LHAM系列陶瓷复合材料主要性能指标及和国外同类产品对比

3 陶瓷复合材料的应用及优点

我厂最早将LHAM陶瓷复合材料应用在一期脱硫浆液循环泵出入口变径短节上，2011年1#机组C修时开始应用，到2016年2月1#机组B修时检查没有明显的变化。应用一年后，又逐渐扩展到吸收塔内壁、浆液喷淋层支撑钢梁、旋流器、球磨机循环箱等，并用它来修复磨损严重的浆液循环泵泵壳、循环箱、浆液箱、地坑搅拌器叶轮等，以及其他设备一些需要防腐防磨的部位，后来又用在输灰管道中。这种陶瓷复合材料在我厂得到越来越广泛的应用。用陶瓷复合材料施工和完成的管道管件如图2所示。

通过在不同位置使用，我们发现LHAM陶瓷复合材料及其制品有如下性能特点及优点：

图2 用陶瓷复合材料施工和完成的管道管件

1）该材料及其制品复合性能突出，同时具有耐磨/耐腐蚀性能，部件使用寿命长。同等条件下，由该材料加工的部件使用寿命可达衬胶部件的5～8倍，而价格只是衬胶部件的1.5倍左右，性价比突出。比如：原来我厂1#脱硫浆液循环管道出入口变径短节，一般使用8个月就要更换，现在使用LHAM陶瓷复合材料，时间长的已使用5年了，没有明显变化仍在继续使用。

2）该材料及其制品耐腐蚀性能优良，具有很好的耐碱、盐、油性能，耐酸性能为：盐酸任意浓度，硫酸浓度小于75%，硝酸等强氧化酸浓度小于5%。同时，还特别耐高氯离子浓度物料腐蚀。

3）该材料还可以作为一种快速修复保护材料使用，可以为用户节约可观的设备维护成本。比如：我们使用该材料不仅制作了石灰石/石膏系统的弯头、三通，也使用该材料修复了本想更换的旋流站。如果成套买新件，需要15万元，一个月的供货时间，而使用LHAM陶瓷复合材料修复完成，仅仅花费2万元，一天时间就可以修好继续使用了。

4）该材料适合现场快速（一般工件3h就可以恢复完成并同时投入使用）修复施工，兼容性强（可以结合和替换的材质有：橡胶、金属材料、玻璃鳞片、混凝土、塑料、陶瓷等）。尤其适用对复杂形状的异形工件进行现场加工，可以对不宜拆卸部件进行现场衬瓷加工，也适合大面积防腐耐磨施工，特别适合非标异形管件的制作，即使使用过程中偶有不当破损，可随时随地及时修复。比如，吸收塔浆液循环泵出口Φ1200衬胶管道，无法拆卸更换，总是局部磨损，非常不好处理，而使用LHAM陶瓷复合材料可以在不大面积更换衬胶的情况下，完成局部的修复。这样的局部修复处理既节省时间，又节省资金。

5）该材料使用简便，生产和使用环保安全，操作使用温度在－15～400℃之间，对加工部位，只需做简单的清理工作，达到无油、无锈、无水的要求即可。由于该材料的生产和使用都是在常温常压、开放式环境中完成，没有废水、废渣、废气产生，环保安全。双料配置（1：1～1：8）配合使用，长效可靠，一次用不完，可以连续使用多次。

6）防火效果好，不燃烧。特别是在吸收塔内部施工时，能完全够避免火灾的发生。现阶段在脱硫超低排放改造过程中，吸收塔内部着火事件时有发生，大部分是因为玻璃鳞片易燃造成。吸收塔内的防腐使用陶瓷复合材料完全可以代替玻璃鳞片或衬胶。

作为一种实用的新材料技术，我们正在脱硫耐磨蚀领域发掘它的新用途，希望能够扩大使用范围，不光在脱硫管路/管件中使用，我们还在吸收塔喷淋层衬胶的修复、吸收塔搅拌区衬胶修复、真空皮带脱水机真空管、真空罐衬胶修复等地方，电除尘输灰设备、干灰分选管道等，都在尝试使用LHAM陶瓷复合材料，并且也在尝试使用LHAM陶瓷复合材料替换修复不锈钢、玻璃鳞片的工件，以解决更多在脱硫生产中存在的类似耐磨蚀耐腐蚀的问题，并且取得了不错的使用效果。