當前我國火力發電和冶金燒結脫硫系統多選用濕法石灰石-石膏法(FGD)脫硫工藝,其流程就是將石灰石粉加水制成的漿液泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合,煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣反應生成硫酸鈣,硫酸鈣結晶形成二水石膏,石膏漿液經濃縮、脫水,然后輸送至石膏倉堆放,脫硫后的煙氣經過除霧器除去霧滴,再經過煙氣換熱器(GGH)加熱升溫后,由煙囪排入大氣。
濕法脫硫系統(FGD)主要包括以下系統和設備:煙氣系統、吸收系統、漿液制備系統、石膏處理系統、工藝水系統、廢水處理系統、控制系統等;主要設備為:增壓軸流風機、回轉式煙氣換熱器(GGH)、吸收塔、除霧器、噴淋管、氧化風機、漿液循環泵、破碎機、球磨機、石灰石旋流器、石膏旋流器、脫水機、襯膠管道和閥門等。
濕法脫硫(FGD)的工藝決定了該系統設備在固、液、氣三態下運行,設備承受溫度高低不一,甚至同一設備在不同工作狀態溫度也不一致;設備同時承受腐蝕、磨損的復合工況,不同設備的腐蝕和磨損也不一致;設備運行時一直處于小幅振動狀態。當前脫硫系統的防護,漿液管道多選用襯膠工藝,吸收塔多選用內襯玻璃鱗片工藝。但在使用中也存在著不足,如襯膠會出現鼓包、脫落現象;鱗片涂層會出現開裂、脫落現象,為脫硫系統的運行帶來了安全隱患。單純的防腐或防磨并不能完全解決脫硫系統的防護問題。脫硫系統防護涂層的理想性能為:材料具有優異的耐腐蝕性、耐磨性、耐老化性、抵抗熱水的滲透性、能耐高溫并能承受高低溫差的循環、足夠的韌性能抵抗設備的振動和不同材料間膨脹系數不同造成的內應力、與基材間優異的粘接力、材料自身強度高不易開裂等。
顯然讓一種材料具有上述所有性能并不現實,襄陽市百盾防護涂層材料有限公司提出了脫硫系統組合防護涂層的概念,讓每一種涂層發揮自身最大的優勢,然后組合在一起使用,從而對脫硫系統設備形成完美的防護。組合涂層分為:防腐涂層、鱗片涂層、耐磨涂層、高溫防腐涂層、高溫耐磨涂層、可加工碳化硅耐磨涂層等。以上幾種涂層進行不同的組合使用完全可以滿足濕法脫硫(FGD)設備的防護和維修要求。下面針對濕法脫硫的主要設備的防護進行分別說明。
1.脫硫煙道,脫硫煙道分為原煙道和凈煙道。原煙道溫度高,基本以磨損為主,涂敷高溫耐磨涂層材料進行耐磨防護,此部位和增壓風機是脫硫系統溫度最高的部位,耐磨涂層必需長期能耐160℃以上(干態)溫度,同時涂層還要具有足夠的韌性,防止開機停機時溫度快速變化造成涂層與金屬開裂脫粘或涂層自身開裂。此部位組合涂層選取BD427高溫防腐涂層和BD776高溫抗沖擊型碳化硅涂層,在此組合中主要利用BD427粘接強度高的特性做為底膠過渡層,在BD427沒固化時在其表面涂敷BD776,形成耐磨涂層對金屬的高強度粘接。凈煙道為已完成脫硫煙氣所經過的煙道,溫度在40℃~80℃(濕態),腐蝕是其主要損壞方式同時伴有一定的磨損。此部分組合防護涂層選取為BD407耐腐蝕涂層,BD408鱗片涂層,BD7053脫硫專用耐磨涂層。施工時先用BD407打底,然后涂敷BD408鱗片涂層,最后涂敷BD7053耐磨涂層,形成內層防腐外層防磨的涂層結構。BD407、BD408、BD7053內含有大量液體橡膠,一方面可以阻止水分子向金屬的滲透,另一方面可以提高涂層的韌性避免涂層自身開裂。
2.增壓風機,濕法脫硫系統增壓風機一般為靜態軸流風機,其工況類似于原煙道,主要為固體顆粒物沖刷磨損,解決方案一般在靜態葉片上刷涂一層BD427高溫防腐涂層,然后在BD427未固化時涂敷2mm厚的BD776高溫抗沖擊型碳化硅涂層。
3.煙氣換熱器(GGH),是鍋爐煙氣與脫硫煙氣進行熱交換的場所,腐蝕、磨損同時存在,組合防護涂層選取BD427高溫耐腐蝕涂層和BD776高溫抗沖擊碳化硅涂層,此處選BD776除應用其耐磨性能外,還因具有良好的導熱性,導熱系數達到1.4W/M·K,此組合涂層耐磨、防腐、導熱。
4.煙氣擋板門,與凈煙氣接觸側以腐蝕為主,伴有磨損,組合涂層選取BD407耐腐蝕涂層,BD408鱗片涂層,BD7053脫硫專用耐磨涂層。與原煙接觸側以耐磨為主,組合涂層選取BD427高溫防腐涂層和BD776高溫抗沖擊碳化硅涂層。
5.吸收塔,吸收塔是濕法脫硫(FGD)系統的核心設備,由塔體,支撐梁,柵格梁,托架,托盤等組成。煙氣和漿液在此接觸混合完成脫硫反應。該區域以腐蝕為主伴有磨損。組合防護涂層選取BD407耐腐蝕涂層、BD408鱗片涂層和BD7053脫硫專用耐磨涂層,形成外層防磨 內層防腐的組合涂層結構,有防磨層來保護防腐涂層不被沖刷磨損造成失效,對工件提供持續的防護,整個涂層的壽命取決于表面防磨層的厚度。根據經驗數據,BD7053脫硫專用耐磨涂層應用于吸收塔內部時,每1.3mm厚度可為吸收塔提供約1年的防護。
6.漿液噴淋管,其分配管網有鋼制襯膠管道和玻璃鋼管道兩種。鋼制襯膠管道在使用中出現鼓包、起皮脫落現象,如大面積出現,應將橡膠層剝離,在鋼制管道上制作組合防護涂層,選取材料為BD407,BD408,BD7053。如只是局部鼓包、起皮,可以清除這部分的殘膠,涂敷BD436襯膠修補劑進行修復。BD436襯膠修補劑兼具耐磨抗腐蝕的性能,同時對金屬和橡膠具有較高的結合強度,根據經驗數據修復時每2.5mm厚度的BD436涂層,可以對噴淋系統提供1年的防護。玻璃鋼管道的耐腐蝕性能是毋庸置疑的,當其表面的耐磨涂層失效時可以重新涂敷BD7053脫硫專用耐磨涂層來進行耐磨防護。
7.漿液循環泵,泵送石灰石漿液的設備。目前國內濕法脫硫(FGD)系統漿液循環泵多由襄陽525、石家莊強大、德國KSB、瑞士蘇爾壽、澳洲沃曼等生產,造價很高。漿液循環泵主要有護套、護板、葉輪組成。在工作時葉輪在護套和護板形成的腔體內高速旋轉,把吸入的漿液泵送至吸收塔噴淋裝置。由于石灰石漿液富含固體顆粒物,本身又是腐蝕性液體,對漿液循環泵產生很嚴重的沖刷磨損和腐蝕,加之漿液循環泵在運行時又會產生的氣蝕,因此對漿液循環泵進行防護是必要的。護套和護板選用組合防護涂層材料為BD426耐腐蝕涂層、BD709抗沖擊耐磨涂層。BD426耐腐蝕涂層與高鉻合金具有優異的粘接力,BD709抗沖擊涂層是由NDI-PTMEG改性環氧制備的耐磨涂層,耐磨損、抗沖擊,適用于沖刷磨損和氣蝕工況。葉輪的修復選用BD426耐腐蝕涂層和BD772可加工碳化硅涂層,因葉輪修復后要做動平衡,修復材料必須是可加工的。
8.漿液循環管道,漿液循環管道多采用丁基橡膠襯膠管道,在運行中常出現橡膠襯里鼓包、起皮、脫落現象。如大面積出現,應將橡膠襯里剝離,在管道上制作組合防護涂層,選取材料為BD407,BD408,BD7053,形成外層防磨內層防腐的復合涂層,根據經驗數據每2mm厚度的BD7053耐磨涂層可以為漿液循環管道提供1年的有效防護。如只是局部鼓包、起皮,可以清除這部分的殘膠,涂敷BD436襯膠修補劑進行修復。BD436襯膠修補劑兼備耐磨抗腐蝕的性能,同時對金屬和橡膠具有較高的結合強度,根據經驗數據,修復時每5mm厚度可以為漿液襯膠管道提供1年的有效防護。。
9.旋流器,分離漿液中粗細顆粒物料的設備,嚴重的沖刷磨損,組合防護涂層材料選取BD426耐腐蝕涂層和BD709抗沖擊耐磨涂層(或BD7044、BD7042)。
10.漿液攪拌器,漿液攪拌器主要受沖刷磨損,組合防護涂層選用BD426耐腐蝕涂層和BD772可加工碳化硅涂層。
11.漿液攪拌池或漿液攪拌罐,受沖刷磨損和腐蝕,組合防護涂層選BD407耐腐蝕涂層,BD408鱗片涂層和BD7053脫硫專用耐磨涂層。
12.膨脹節,膨脹節的波紋管部分主要因腐蝕而損壞,可在波紋管內填充或涂敷BD819高溫彈性粘接膠來防護,該膠耐腐蝕性能好,耐溫可達280℃,彈性達300%,與金屬和紡織物具有較高的粘接強度。膨脹節導管為腐蝕和磨損復合工況,選用組合防護涂層材料為BD407, BD7053,溫度超過120℃時組合材料選用BD427,BD776。