劉春宇

（國電聊城發(fā)電有限公司）

LHAM陶瓷復(fù)合材料在濕法脫硫防腐中的應(yīng)用

劉春宇

（國電聊城發(fā)電有限公司）

本文采用了一種高效實(shí)用新型的耐磨蝕陶瓷復(fù)合材料，有效解決了火力發(fā)電廠濕法脫硫工藝中襯膠管道、吸收塔內(nèi)壁襯膠或鱗片防腐不耐磨、脫落、掉塊、壽命短、不可靠的問題。

漿液循環(huán)管道；吸收塔；耐磨蝕；LHAM陶瓷復(fù)合材料

1 火力發(fā)電廠脫硫防腐中存在的問題

石灰石濕法煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫率高、工藝技術(shù)穩(wěn)定成熟、運(yùn)行周期長(zhǎng)、運(yùn)營成本適中等特點(diǎn)，目前是國內(nèi)外火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝。在該項(xiàng)工藝中，基本的原理就是煙氣中的二氧化硫、三氧化硫等有害氣體，與石灰石漿液反應(yīng)生成硫酸鹽（石膏）和其他化合物的過程，最終形成脫硫工藝中含固量20%左右、pH值4～6左右的固液兩相流。由于該固液兩相流既有硫酸根等離子，又有氯離子，使?jié){液具有很強(qiáng)的腐蝕性，同時(shí)漿液高速輸送時(shí)固體顆粒的大量存在，對(duì)所有過流部位的磨損也非常強(qiáng)烈，因此過流部位需要耐腐蝕還要耐磨，對(duì)輸送漿液的管道、管件提出了很高的要求。一般情況下，為了兼顧防腐和耐磨，漿液輸送管道和管件一般為內(nèi)襯橡膠制作，吸收塔內(nèi)部采用襯膠或玻璃鱗片進(jìn)行防腐。

國電聊城發(fā)電有限公司一期脫硫2008年投產(chǎn)，吸收塔內(nèi)防腐采用玻璃鱗片工藝，漿液循環(huán)管道采用襯膠工藝；二期脫硫2009年投產(chǎn)，吸收塔內(nèi)防腐和漿液循環(huán)管道都采用襯膠工藝。在投產(chǎn)一年以后，管道和管件的襯膠普遍存在不耐磨、鼓泡、脫落現(xiàn)象，特別是在漿液循環(huán)泵出、入口變徑短節(jié)處，由于漿液流速變化，極易把襯膠磨損、撕裂后造成泄漏，如圖1所示。脫落后的襯膠碎片堵塞管路、漿液噴嘴等，襯膠脫落位置腐蝕加快，很短時(shí)間內(nèi)造成泄漏現(xiàn)象，而漿液噴嘴堵塞嚴(yán)重時(shí)又引起漿液循環(huán)泵振動(dòng)大而損壞。因材料防腐質(zhì)量不過關(guān)帶來一系列問題，一是增加了檢修維護(hù)的工作量和檢修費(fèi)用，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致系統(tǒng)被迫停運(yùn)，影響脫硫運(yùn)行的連續(xù)性和可靠性，二是設(shè)備檢修停運(yùn)會(huì)造成脫硫排放超標(biāo)，造成環(huán)保事故，三是泄漏的漿液造成大面積現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染，清理困難。因此濕法脫硫工藝中設(shè)備防腐是電廠脫硫維護(hù)、運(yùn)行部門非常頭疼的問題。有沒有既耐磨又耐腐蝕、結(jié)合強(qiáng)度高、不掉塊、不堵塞及容易現(xiàn)場(chǎng)施工的材料呢？

圖1 損壞的變徑短節(jié)及管道

2 LHAM耐磨蝕陶瓷復(fù)合材料的特點(diǎn)

經(jīng)過幾年堅(jiān)持不斷的尋找和試用，我們找到一種比較適合脫硫防腐中使用的新材料——LHAM耐磨蝕陶瓷復(fù)合材料，該材料的出現(xiàn)，有效地解決了上述的這些問題。采用LHAM陶瓷復(fù)合材料替代襯膠后，壽命延長(zhǎng)5～8倍以上，使設(shè)備的可靠性大大提高。

LHAM系列陶瓷復(fù)合材料(專利號(hào)：ZL 2010 1 0288187.1)及制品是一種獨(dú)特的自主研發(fā)的專利新型陶瓷復(fù)合表面材料，既有陶瓷優(yōu)良的耐磨性和耐腐蝕性，又有高分子材料的彈性、韌性，同時(shí)還具有其他普通材料所不具備的特性，比如，和其他材料的兼容性、通用性，且結(jié)合牢固，復(fù)合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高（≥20MPa），可以結(jié)合保護(hù)和替換的材質(zhì)有：金屬材料、塑料、陶瓷、橡膠、玻璃鱗片、混凝土等。

LHAM系列陶瓷復(fù)合材料是一種先進(jìn)的高含量耐磨材料涂層，為100%固化的非金屬固體微粒高聚合物，為非收縮性物質(zhì)，有一定的韌性，其熱脹冷縮特性在－10～150°C區(qū)間內(nèi)與金屬表面結(jié)合致密穩(wěn)定。用于保護(hù)易磨損的金屬表面，最小厚度為3mm，顏色為蘭色或灰色，適用于顆粒磨損嚴(yán)重、對(duì)涂層厚度有要求的金屬表面。

主要性能指標(biāo)及和國外同類產(chǎn)品對(duì)比如下表所示。

表 LHAM系列陶瓷復(fù)合材料主要性能指標(biāo)及和國外同類產(chǎn)品對(duì)比

3 陶瓷復(fù)合材料的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)

我廠最早將LHAM陶瓷復(fù)合材料應(yīng)用在一期脫硫漿液循環(huán)泵出入口變徑短節(jié)上，2011年1#機(jī)組C修時(shí)開始應(yīng)用，到2016年2月1#機(jī)組B修時(shí)檢查沒有明顯的變化。應(yīng)用一年后，又逐漸擴(kuò)展到吸收塔內(nèi)壁、漿液噴淋層支撐鋼梁、旋流器、球磨機(jī)循環(huán)箱等，并用它來修復(fù)磨損嚴(yán)重的漿液循環(huán)泵泵殼、循環(huán)箱、漿液箱、地坑攪拌器葉輪等，以及其他設(shè)備一些需要防腐防磨的部位，后來又用在輸灰管道中。這種陶瓷復(fù)合材料在我廠得到越來越廣泛的應(yīng)用。用陶瓷復(fù)合材料施工和完成的管道管件如圖2所示。

通過在不同位置使用，我們發(fā)現(xiàn)LHAM陶瓷復(fù)合材料及其制品有如下性能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：

圖2 用陶瓷復(fù)合材料施工和完成的管道管件

1）該材料及其制品復(fù)合性能突出，同時(shí)具有耐磨/耐腐蝕性能，部件使用壽命長(zhǎng)。同等條件下，由該材料加工的部件使用壽命可達(dá)襯膠部件的5～8倍，而價(jià)格只是襯膠部件的1.5倍左右，性價(jià)比突出。比如：原來我廠1#脫硫漿液循環(huán)管道出入口變徑短節(jié)，一般使用8個(gè)月就要更換，現(xiàn)在使用LHAM陶瓷復(fù)合材料，時(shí)間長(zhǎng)的已使用5年了，沒有明顯變化仍在繼續(xù)使用。

2）該材料及其制品耐腐蝕性能優(yōu)良，具有很好的耐堿、鹽、油性能，耐酸性能為：鹽酸任意濃度，硫酸濃度小于75%，硝酸等強(qiáng)氧化酸濃度小于5%。同時(shí)，還特別耐高氯離子濃度物料腐蝕。

3）該材料還可以作為一種快速修復(fù)保護(hù)材料使用，可以為用戶節(jié)約可觀的設(shè)備維護(hù)成本。比如：我們使用該材料不僅制作了石灰石/石膏系統(tǒng)的彎頭、三通，也使用該材料修復(fù)了本想更換的旋流站。如果成套買新件，需要15萬元，一個(gè)月的供貨時(shí)間，而使用LHAM陶瓷復(fù)合材料修復(fù)完成，僅僅花費(fèi)2萬元，一天時(shí)間就可以修好繼續(xù)使用了。

4）該材料適合現(xiàn)場(chǎng)快速（一般工件3h就可以恢復(fù)完成并同時(shí)投入使用）修復(fù)施工，兼容性強(qiáng)（可以結(jié)合和替換的材質(zhì)有：橡膠、金屬材料、玻璃鱗片、混凝土、塑料、陶瓷等）。尤其適用對(duì)復(fù)雜形狀的異形工件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，可以對(duì)不宜拆卸部件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)襯瓷加工，也適合大面積防腐耐磨施工，特別適合非標(biāo)異形管件的制作，即使使用過程中偶有不當(dāng)破損，可隨時(shí)隨地及時(shí)修復(fù)。比如，吸收塔漿液循環(huán)泵出口Φ1200襯膠管道，無法拆卸更換，總是局部磨損，非常不好處理，而使用LHAM陶瓷復(fù)合材料可以在不大面積更換襯膠的情況下，完成局部的修復(fù)。這樣的局部修復(fù)處理既節(jié)省時(shí)間，又節(jié)省資金。

5）該材料使用簡(jiǎn)便，生產(chǎn)和使用環(huán)保安全，操作使用溫度在 －15～400℃之間，對(duì)加工部位，只需做簡(jiǎn)單的清理工作，達(dá)到無油、無銹、無水的要求即可。由于該材料的生產(chǎn)和使用都是在常溫常壓、開放式環(huán)境中完成，沒有廢水、廢渣、廢氣產(chǎn)生，環(huán)保安全。雙料配置（1：1～1：8）配合使用，長(zhǎng)效可靠，一次用不完，可以連續(xù)使用多次。

6）防火效果好，不燃燒。特別是在吸收塔內(nèi)部施工時(shí)，能完全夠避免火災(zāi)的發(fā)生?，F(xiàn)階段在脫硫超低排放改造過程中，吸收塔內(nèi)部著火事件時(shí)有發(fā)生，大部分是因?yàn)椴Ａ[片易燃造成。吸收塔內(nèi)的防腐使用陶瓷復(fù)合材料完全可以代替玻璃鱗片或襯膠。

作為一種實(shí)用的新材料技術(shù)，我們正在脫硫耐磨蝕領(lǐng)域發(fā)掘它的新用途，希望能夠擴(kuò)大使用范圍，不光在脫硫管路/管件中使用，我們還在吸收塔噴淋層襯膠的修復(fù)、吸收塔攪拌區(qū)襯膠修復(fù)、真空皮帶脫水機(jī)真空管、真空罐襯膠修復(fù)等地方，電除塵輸灰設(shè)備、干灰分選管道等，都在嘗試使用LHAM陶瓷復(fù)合材料，并且也在嘗試使用LHAM陶瓷復(fù)合材料替換修復(fù)不銹鋼、玻璃鱗片的工件，以解決更多在脫硫生產(chǎn)中存在的類似耐磨蝕耐腐蝕的問題，并且取得了不錯(cuò)的使用效果。

4 結(jié)束語

通過在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)幾年的試驗(yàn)和應(yīng)用，我們認(rèn)為在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用LHAM陶瓷復(fù)合材料，對(duì)于火電廠脫硫檢修維護(hù)很有意義，可以得出如下結(jié)論：

1）LHAM陶瓷復(fù)合材料具有好的耐磨和耐腐蝕的雙重特性，使它超過襯膠的使用效果。技術(shù)和工藝上都是可行的，建議以后在技術(shù)改造中，可以直接使用LHAM陶瓷復(fù)合材料作為防腐材料。

2）LHAM陶瓷復(fù)合材料可以替換襯膠和修補(bǔ)膠材料，也可以替代玻璃鱗片防腐，這樣在現(xiàn)有的脫硫生產(chǎn)工藝中，可以用LHAM陶瓷復(fù)合材料對(duì)各種部位的襯膠和鱗片進(jìn)行修復(fù)和再制造。此種材料技術(shù)值得在實(shí)踐中更多的嘗試和應(yīng)用。

3）通過靈活使用LHAM陶瓷復(fù)合材料，可以為電廠脫硫節(jié)省可觀的檢修費(fèi)用、時(shí)間和人工。通過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，電廠自己的檢修工人就可以進(jìn)行LHAM陶瓷修復(fù)施工，可以做到隨壞隨修，不必依賴于廠家上門服務(wù)，即可節(jié)省時(shí)間又可以充分挖掘我們電廠檢修工人本身的工作效能，一舉兩得。特別適合在電廠脫硫檢修環(huán)節(jié)上使用。

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2017-07-19）