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脫硫襯膠鋼管的產生背景、種類及使用壽命
作者: 發布日期:2018-06-26
  一、 名詞解釋
  1、脫硫:是指將煤中的硫元素用鈣基等方法固定成為固體防止燃燒時生成二氧化硫。脫硫方法一般可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等三類。其中燃燒后脫硫,又稱煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization,簡稱FGD)。
  2、 襯膠管道:將橡膠安裝到管道內壁,以不同橡膠的理化性能,接觸到相應不同的介質,達到防腐蝕、耐磨損的作用。
  3、 脫硫襯膠管道:針對煙氣脫硫管道的工況,采用丁基橡膠襯里,保護石膏漿液的腐蝕和磨損,即應用在煙氣脫硫工況環境中的襯膠管道。
  二、 產生背景
  燃煤產生電力,同時會含有大量的硫。而研究從鍋爐和排出的廢氣中去處硫的方法已經有150年的歷史了。從上世紀70年代,煙氣脫硫系統被廣泛采用。其中的管道部分防腐材料選擇一直是個難點。脫硫管道所處的工況條件中,對于腐蝕的防腐要求并不算高,核心問題是如何防腐石膏漿液在其中的磨損。
  從70年代開始,各種防腐材料被運用到脫硫管道中,有塑料、玻璃鋼、橡膠、陶瓷碳化硅等等,經過十幾年的反復試驗后,橡膠中的合成丁基橡膠成為最受信任的材料。
  三、 脫硫工況中所使用的丁基橡膠襯膠管道種類
  脫硫的工況介質為石膏漿液,所選擇的橡膠為丁基橡膠。丁基橡膠是由異丁烯和少量的異丁二烯交聯而成,分子的主鏈均是由C-C鍵結合的線性結構,而且飽和程度高,因此具有一定的耐腐蝕和耐熱性能。
  丁基橡膠種類有通用丁基橡膠和鹵化丁基橡膠(氯化和溴化,丁基橡膠與氯和溴反應改性的產物)。目前,全球生產丁基橡膠的裝置共有11套,分別位于美國、英國、法國、俄羅斯、日本、加拿大、比利時和中國。其中,部分生產線只生產通用丁基橡膠,大部分用于輪胎業,特別適用于內胎、膠囊、氣密層、側胎等。我國最早的丁基橡膠生產線位于北京燕山石化,投產時間是1999年,其產品主要用于輪胎內胎等的通用丁基橡膠,但是這條生產線的丁基橡膠并不完全適用于防腐橡膠襯里。我國開始大批量上脫硫裝置時,針對我國的丁基橡膠產品,一般會在技術協議中要求使用進口非通用型丁基橡膠。但是由于有些國家的丁基橡膠生產線是和我國相類似的產品,也就是說,并不是所有的進口丁基橡膠都適用于防腐襯里。
  四、 脫硫襯膠管道使用壽命
  在我國最早開始配套脫硫的襯膠管道中,供應商都比較嚴格的遵照煙氣脫硫襯膠管道技術協議的要求,選用原料進口國內生產的鹵化丁基橡膠,此橡膠在直管道部位使用壽命可以達到四到五年,彎頭壽命略短,變徑部位的使用壽命不及直管道的一半。
  后來隨著市場競爭的加劇,招標方最低價中標等因素,市場上開始出現使用國產通用丁基橡膠和再生丁基橡膠的情況,國產通用丁基橡膠的使用壽命直管道部位為三年左右,而含有再生成分的丁基橡膠使用壽命不足兩年。這也直接導致一些電廠最終用戶認為脫硫管道不能采用橡膠襯里,而試用其它防腐材料的情況出現。
  丁基橡膠的自粘性和互粘性都較差,為了解決這方面的問題,國內外的廠商采取了多種方法,但效果并不理想,最后只能采用性能較強的粘接劑來解決。而采用多層復合技術的氯化丁基橡膠襯里,使用壽命可以大大提升。埃米爾橡膠實驗室對EMIR EV739氯丁基橡膠采用泰伯磨損的測試,損失量僅為0.05克。實驗室的報告表明,EV739橡膠在有記錄的脫硫襯膠管道上的使用壽命已經超過15年,部分達到20年,即使在變徑(大小頭)部位也可達到5-7年?;谔烊幌鹉z相對于合成丁基橡膠對于金屬更強的粘接力,實驗室工程師在金屬層表面采用天然橡膠用來緊緊的拉住金屬,使之具有最佳的粘接強度,氯丁基橡膠作為復合在天然橡膠上的防腐耐磨層可以最大限度的保護金屬管道的侵害。
  EMIR EV739橡膠在脫硫管道各部位的實際使用壽命:
  序號 部位 使用壽命 種類
         
  1 直管道 15 年+ EMIR 丁基橡膠
         
  2 彎頭 10 年 EMIR 丁基橡膠
         
  3 變徑 5-7 年 EMIR 丁基橡膠
         
       
  五、 煙氣脫硫襯膠管道失效原因分析
  上世紀70年代開始,在北美和歐洲經歷了應用純天然橡膠裝在管道和吸收塔內部,但隨之壓到性的證據顯示,硬度為40的天然橡膠不適合于這類裝置和管道。由于吸收水汽產生的起泡導致這些襯里迅速失效。這就是使用過的脫硫襯膠管道上出現的大面積不破氣泡的原因。 另一個防止起泡的重要因素是水汽滲透率,這對于FGD煙氣脫硫襯膠管道的使用壽命是決定性的。滲透率與橡膠橫截面的溫度梯度成正比,即所謂的“冷墻效應”。 由埃米爾橡膠實驗室模擬的FGD測試顯示,完全硫化的橡膠和故意未硫化的硬度為40的純天然橡膠都會出現起泡現象。完全隔絕的同樣襯里的面板,在測試階段不會起泡。另外,測試硬度為60的復合橡膠,不管在隔絕和不隔絕的情況下都不起泡。這也是埃米爾脫硫襯膠管道使用超過十五年的關鍵問題所在。 此外,埃米爾橡膠實驗室的測試表明,不同硬度的橡膠,水吸收率差別巨大。硬度為40 的橡膠所吸收的水分5倍與硬度為60的橡膠。
  六、 襯膠管道是煙氣脫硫管道的最優防腐蝕解決方案
總體來看,生產、儲存和輸送過程中,橡膠襯里防腐蝕是所有防腐蝕方案中最經濟的選擇。但是由于材料選擇、施工技術、硫化控制等諸多因素影響到最終使用壽命。

本文標題:脫硫襯膠鋼管的產生背景、種類及使用壽命
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