VEGF鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應(yīng)用研究

1、vegf鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應(yīng)用研究摘要：本文簡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、刖呂我國是一個(gè)能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家，犬氣污染屬煤煙型污染，粉塵、 二氧化硫（s02）、氮氧化物（nox）是我國大氣的主要污染物。在20世紀(jì)50 年代的工業(yè)化初始發(fā)展階段，全國煤炭消耗量為2000-10000 ）1噸，二氧化硫 的排放量為50-200萬噸；在60-70年代的工業(yè)化第二階段，煤炭消耗量為 1000-45000萬噸，二氧化硫的排放量為300-700萬噸；口 1980年代始在工業(yè) 化第三階段，煤炭年消耗量達(dá)80000萬噸，二氧化硫

2、的排放量為900-1500萬 噸；同吋在燃煤過程屮產(chǎn)生相當(dāng)量的氮氧化物，如2000年我國燃煤電廠的nox 的排放量達(dá)到290萬噸。因此我國的能源結(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，尤其是燃煤電廠屮，對(duì)于二氧化硫或氮氧化物的防 治是勢(shì)在必行，目而國內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（flue gas desulfurization 簡稱"fgd”）。煙氣脫硫是當(dāng)今燃煤電廠等控制二氧化硫排放的主要措施。而濕法石灰 石洗滌法是當(dāng)今世界各國應(yīng)用最多和最成熟的工藝。國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。根據(jù)有關(guān)資料介紹，自 1980年代以來，僅向口本

3、就進(jìn)口或合作開始了近10套fgd裝置，占中國進(jìn)口 fgd裝置的70%。但預(yù)計(jì)到2003年濕法脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)96%以上，到2010 年，國產(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：煙氣屮的so?、so：,、hf或其它冇害化學(xué)成 份在高溫狀態(tài)卜與某些化學(xué)介質(zhì)相遇，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生稀硫酸、硫酸 鹽或具它化合物，煙氣溫度也同時(shí)降低到器點(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so?、nox、hf、hc1等氣體。因此，脫硫系統(tǒng)洗滌液中 含有h2so4、hc1、hf等溶液，且含有20%左右的固體物。煙氣吸收塔入口溫度 可高達(dá)160-180°

4、c, 口有一定的干、濕界面；吸收塔出口煙溫較低，為45-55°c 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)的可靠性、利用率和使用壽命要求也極高。研究選擇合適的耐腐蝕材質(zhì)是各國長期努力的目標(biāo)，1980年初，國內(nèi)的 電力、冶金研究設(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，一直在尋求一種造價(jià)低、耐高溫、耐腐蝕的材料。而引起國內(nèi)用 戶廣泛注意的是耐蝕鱗片膠泥的適用性，根據(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，國內(nèi)有蘭州化機(jī)設(shè)計(jì)院提供；另一種 乙烯基酯

5、樹脂鱗片膠泥(vinyl ester glass flake mortar)，簡稱為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，口前在h本、 美國等國家均采用后者。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，加速了貝有腐蝕性的化 學(xué)介質(zhì)滲入到防護(hù)層的內(nèi)部。因此在選擇具有良

6、好耐腐蝕性能樹脂基體的同 吋，應(yīng)采取有效的措施來減弱、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提供更為有效的耐腐蝕性能，這主要是因?yàn)関egf玻 璃鱗片能夠冇效的防止腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的物理滲透。3. 1 vegf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鱗片膠泥含右t0%-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)相屮呈平行重疊排列，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)過無數(shù)條曲折的途 徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離人大的延長，客觀上相 當(dāng)于有效地增加了

7、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)相屮會(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，因?yàn)橐坏┙橘|(zhì)滲透到這 些缺陷中，滲透的速度在得到提高的同時(shí)，接觸具冇腐蝕性的介質(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 屮的這些“缺陷”，從而能夠冇效的抑制腐蝕介質(zhì)的滲透速度。j#蝕介険圖3. 1 vegf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z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10a

8、,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 a ,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)rfl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)測定vegf鱗片膠泥 的水蒸汽擴(kuò)散速率為1. 5x 10-6g/hr. cm2o3. 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

9、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；同吋,在這分子屮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，冇數(shù) 據(jù)表明：液態(tài)樹脂中c二c基團(tuán)分了體積在固化后會(huì)縮小25%,這個(gè)樹脂固化過 程中分子自曲體積的變化，也是造成不飽和樹脂（包括乙烯基酯樹脂）收縮 的一個(gè)重要原因。而收縮會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重吋會(huì)導(dǎo)致微裂紋等的出現(xiàn)，并 且殘余內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)微裂紋的擴(kuò)展提供了潛在條件。因此在選擇基體樹脂 時(shí)，應(yīng)充分考慮樹脂在具冇良好的耐腐蝕性能的同時(shí)，又耍求樹脂具冇較低 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11曲于vegf鱗片膠泥的中玻璃鱗片

10、的存在可以起到降低固化后 的殘余內(nèi)應(yīng)力的作用。這是因?yàn)椋涸跇渲w屮不規(guī)則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，因此冇效的減弱了內(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，但還是存在一定 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鱗片膠泥采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹 脂，該類型樹脂具有較壞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普通環(huán)

11、氧樹脂涂料高 6-15倍，比普通環(huán)氧frp高4倍。4.4. 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 z間的粘結(jié)強(qiáng)度較高，而冃vegf鱗片膠泥與混凝土或碳鋼基材z間的粘結(jié)強(qiáng) 度高，與鋼板的粘結(jié)強(qiáng)度22. ompa,與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度22. 5mpa o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耐溫差（熱沖擊）性能較好。涂層屮由于含有許多玻璃鱗片，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. 5x10-6/°c,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12x10-6/°c,兩

12、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)屮的fgd。在某些 非正常情況下，fgd中的某些階段溫度可以達(dá)到200-250°co我們進(jìn)行了耐熱 沖擊性能試驗(yàn)，即把涂冇vegf膠泥的鋼板交變放置在100°c沸水和0°c的冰 水各1小吋，經(jīng)100次交變?cè)囼?yàn)后未能有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。4. 5 耐磨性好。vegf鱗片膠泥在固化后的碩度較高，比普通醇酸漆高2-3倍, 耐磨性較好，如vegf鱗片膠泥的耐磨性為130mg (cs-17w-500 g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，其擴(kuò)散趨勢(shì)小，易于修 復(fù)。4. 6具有適中的造

13、價(jià)。目前國內(nèi)外的fgd裝置中的選材主要有不銹鋼、整體魂基合金、整體玻璃鋼等方法。有關(guān)造價(jià)的比較見表4. 1。表4. 1 fgd襯里材料典型造價(jià)類別造價(jià)備注美元/*相當(dāng)rmb/m2碳鋼2702235主體設(shè)備不推薦碳鋼內(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使用溫度推薦不高于80°c整體 316/317540-10804470-8941易出現(xiàn)點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕情況整體磔基合金1350-188011177-15565效果好，但投資高4. 7 工藝性較好

14、。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(spay coating)、滾涂(trowel coating) 刷涂 (roller coating)等成型t藝，并具有當(dāng)場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，若出現(xiàn)遭損壞的情況，只需在該處作簡單的 處理即可進(jìn)行修復(fù)，并可繼續(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. 1 vegf鱗片膠泥已成功應(yīng)用于發(fā)電廠fgi）和冶煉廠硫酸系統(tǒng)煙道內(nèi)壁的防腐 蝕襯里，冇效能夠地延長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。根據(jù)內(nèi)襯里基層材料的

15、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: 先將表而除油去污，z后再進(jìn)行除銹，除銹等級(jí)應(yīng)滿足不低于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。 用手工泥刀刮鰻成l-2nini（每道）厚的vegf膠泥層，數(shù)小時(shí)后即駛化，再按 設(shè)計(jì)要求施工至規(guī)定厚度。一般在每涂lnrni厚度時(shí)進(jìn)行檢測，以確認(rèn)涂層是 否有針孔及其它瑕疵。 在彎角或形狀突變處適當(dāng)增加厚度，或同frp復(fù)合使用。 用vegf樹脂罩面一至二道。 vegf鱗片膠泥涂層質(zhì)量控制。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)格控

16、制。一 般情況下，涂層的最終檢測項(xiàng)目主要有：外觀缺陷、硬度、針孔測試、厚度 測試、錘擊檢查等。1、外觀缺陷檢查：通過目測方法，表觀應(yīng)無明顯缺陷。2、硬度：常用巴柯爾硬度來檢測，一般要求表面的硬度值不低于材料性能指標(biāo) 提供值的90%o3、針孔測試：采用放電型小孔檢測器，以基材和檢測器的探頭為正負(fù)極，加以 2500kv/mm的高壓，以測試涂層的缺陷及不連續(xù)點(diǎn)。4、厚度測試：利用屯磁厚度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)試塊厚度比較，每im至2檢測一點(diǎn)，平均厚度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5、錘擊檢查：用木錘輕擊涂層表而，任意取點(diǎn)測試，不應(yīng)冇不正常聲音。表5.1 vegf鱗片膠泥使用定量品種規(guī)格用量(kg/m2)底涂（每道）膠泥層（1m

17、m厚）面涂（每道）金屬面vegf-1-m0. 200. 251.41.60. 25混凝土面vegf-1-c0. 250. 301.5170. 25金屬面vegf-2-m0. 150. 2013150. 20混凝土面vegf-2-c0. 200. 251.41.60. 20vegf-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： 基礎(chǔ)混凝土要求養(yǎng)護(hù)期不少于28天，表而含水率應(yīng)v6%。首先屮和去掉表 面的堿性物質(zhì)，并z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。 用手工泥刀刮鰻成l

18、-2mm（每道）厚的vegf膠泥層，硬化后，再進(jìn)行第二刀 刮鰻，直至達(dá)到規(guī)定厚度。一般在每涂lmm厚度時(shí)進(jìn)行檢測，以確認(rèn)涂層是 否有針孔及其它瑕疵。 凹凸部位，適當(dāng)增加厚度，或用frp復(fù)合使用。 用vegf樹脂罩面一至二道。6、vegf鱗片膠泥的應(yīng)用 表6. 1 vegf鱗片膠泥在濕態(tài)氣體fgd中的應(yīng)用裝置名稱防腐蝕處理規(guī)范進(jìn)料管s02氣體等,150°c或低于150°cso2 氣體等,150 °c-200 °cvegf 襯里,frp高溫涂料冷卻塔so?氣體等,w150°cvegf襯里快速冷卻塔so?氣體等,150 - 200°cveg

19、f 一耐火磚so2氣體等，200 - 300°cvegf -耐火磚so2氣體等,500 - 700°cvegf -耐火磚循環(huán)槽h2so3, h2so4霧等,60 - 90°cvegf 襯里，frp屮間體輸送管so?氣體,h2s04霧等，60 - 80°cvegf 襯里，frp吸收塔ph = 3 - 12, 60 - 80°cvegf襯里，橡膠襯里ph = 3 - 12, 150°cvegf襯里ph = 3 - 12, 250°cvegf襯里-耐火磚循環(huán)塔ph 二 4 - 14, 60 - 80°cvegf襯里,橡膠襯里,frp出料管s02, h2so4霧，60 - 70°cvegf 襯里，frp酸霧分離器s(h, h2