燃煤電廠濕法脫硫漿液循環(huán)泵耐磨修復(fù)新技術(shù)簡介和應(yīng)用

張永良

摘 要：闡述了燃煤電廠濕法脫硫系統(tǒng)中漿液循環(huán)泵磨損的主要原因是泵在運(yùn)行過程中受漿液顆粒沖刷磨損、氣蝕和低pH值強(qiáng)酸腐蝕等共同作用產(chǎn)生的結(jié)果。介紹了當(dāng)今歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家使用的一種新型高分子耐磨復(fù)合材料修復(fù)工藝，通過對(duì)我廠脫硫漿液循環(huán)泵的多年修復(fù)應(yīng)用，與其他傳統(tǒng)修復(fù)方法相比，其綜合效果明顯。

關(guān)鍵詞：濕法煙氣脫硫；漿液循環(huán)泵；磨損；高分子耐磨復(fù)合材料；修復(fù)

中圖分類號(hào)： TU271.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）31-175-2

0 引言

隨著濕法脫硫技術(shù)的不斷發(fā)展，濕法脫硫被歐美等發(fā)達(dá)國家所采用，成為石灰石、石膏脫硫的重要方法與途徑。作為現(xiàn)階段應(yīng)用范圍最為廣泛、技術(shù)最為成熟、成本投入較低的二氧化硫剝離技術(shù)，濕法脫硫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)硫元素的快速脫離，進(jìn)一步提升二氧化硫的吸收與利用效率，增加脫硫工藝的穩(wěn)定性與高效性。為了增加濕法脫硫的效率，保證石灰生產(chǎn)的速率，我們將儀表系統(tǒng)引入到脫硫工藝之中，通過DCS實(shí)現(xiàn)I/O點(diǎn)的合理配置，保證硬件運(yùn)行的流程度，最終促進(jìn)濕法脫硫的優(yōu)化。

1 高分子復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)的簡介

有資料顯示，借助于一系列的脫硫技術(shù)手段，能夠?qū)κ沂罴庸さ倪^程中，將硫元素從石灰石中脫離出來，最終實(shí)現(xiàn)石灰的綠色化生產(chǎn)，減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞[1]。從相關(guān)統(tǒng)計(jì)部門公布的數(shù)據(jù)來看，濕法脫硫能夠?qū)⑹沂?0%以上的硫元素剝離出來，這是由于濕法脫硫能夠利用靜電實(shí)現(xiàn)對(duì)煙塵進(jìn)行初步的處理，實(shí)現(xiàn)游離硫元素的回收，脫硫漿液循環(huán)泵是煙氣脫硫系統(tǒng)中關(guān)鍵的動(dòng)力輸送設(shè)備，負(fù)責(zé)把石灰漿液泵送到吸收塔頂部，通過噴淋吸收SO2（二氧化硫）等酸性氣體。石灰漿液中含有的微小固體顆粒硬度很高，同時(shí)流動(dòng)液體具有酸性腐蝕（主要為氯離子和硫酸根離子）。石灰漿液在高速循環(huán)過程中，直接對(duì)泵的金屬表面形成劇烈的磨損、腐蝕和氣蝕，在多因素聯(lián)合破壞下，更換的新泵特別是葉輪經(jīng)常運(yùn)行不久即嚴(yán)重?fù)p壞。由于脫硫漿液循環(huán)泵使用特種合金材料制造，目前市場(chǎng)價(jià)格很高，從而給電廠運(yùn)行帶來了高昂的成本。同時(shí)，頻繁的拆卸也給維護(hù)人員形成了大量的重復(fù)性高強(qiáng)度工作。

2 高分子耐磨復(fù)合材料的修復(fù)應(yīng)用

2.1 工程概況

我電廠建設(shè)規(guī)模為2×250MW和4×200MW燃煤機(jī)組，同期配套脫硫裝置，目前已投運(yùn)，但由于目前燃煤的含硫量高于原設(shè)計(jì)燃煤含硫量，因此需要對(duì)原脫硫裝置進(jìn)行改造，以達(dá)到環(huán)保要求。該改造工程6臺(tái)FGD計(jì)劃分別于2005年10月和2008年6月投運(yùn)。

本工程18臺(tái)利舊的漿液循環(huán)泵為國產(chǎn)襄樊“五二五”泵業(yè)公司生產(chǎn)的LC500/630和LC550/700I全金屬 循環(huán)泵，因長時(shí)間運(yùn)行造成泵殼、葉輪、前耐磨板、后護(hù)板腐蝕穿孔，本工程需對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，以滿足運(yùn)行要求。

有關(guān)參數(shù)：

①型號(hào)：LC500/630離心式水泵；

流量：3900m3/h；

介質(zhì)：石灰石漿液（pH4-6）。

②型號(hào)：LC550/700I離心式水泵；

流量：5200m3/h；

介質(zhì)：石灰石漿液（pH4-6）。

2.2 設(shè)備損壞原因及分析

脫硫漿液在運(yùn)輸?shù)倪^沖，其在循環(huán)泵以石灰石漿液，漿液的形態(tài)存在，由于二者的組織顆粒較大，因此相關(guān)介質(zhì)一旦經(jīng)過漿液循環(huán)泵葉輪的旋轉(zhuǎn)加速之后，相關(guān)顆粒物在葉輪帶動(dòng)之后，會(huì)對(duì)漿液循環(huán)泵泵殼內(nèi)壁造成強(qiáng)烈的磨損及巨大的沖擊。再加上泵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量水的汽化和攜帶的氣泡，氣泡隨著漿液的流動(dòng)，就會(huì)像無數(shù)個(gè)彈頭一樣，頻率很高地連續(xù)不斷爆炸擊打葉片和泵殼護(hù)板的金屬表面，金屬表面逐漸疲勞而破壞，尤其在泵殼出口導(dǎo)流部位和裝配面附近受到的損壞更為嚴(yán)重。（見圖1、圖2）

同時(shí)石灰石漿液具有很強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)在金屬層內(nèi)部形成力學(xué)性能極差的疏松多孔結(jié)構(gòu)，酸性漿液很容易在這些細(xì)孔中繼續(xù)腐蝕金屬內(nèi)部。而Cl-則會(huì)引起應(yīng)力腐蝕，進(jìn)一步降低周圍漿液的pH值。由于低pH值引起漿液循環(huán)泵泵體和葉輪基體腐蝕，使泵體有效厚度嚴(yán)重減薄。因此，漿液循環(huán)泵損壞的主要原因是泵在運(yùn)行過程中漿液磨損、氣蝕和低pH值強(qiáng)酸腐蝕等共同作用產(chǎn)生的嚴(yán)重?fù)p害結(jié)果。

2.3 高分子耐磨復(fù)合材料修復(fù)的機(jī)理

在高溫狀態(tài)下以SiO2存在形式的Si和碳結(jié)合形成SiC，其相對(duì)金剛石硬度為9.7（金剛石硬度為10）。SiC和陶瓷纖維等材料在真空狀態(tài)下和高分子材料按照一定的比例進(jìn)行混合，經(jīng)過特殊工藝處理，形成一種具有高耐磨防腐性能的材料，即高分子耐磨復(fù)合材料。高分子耐磨復(fù)合材料中含有較多的極性大的羥基和醚鍵，基團(tuán)的極性使其分子和相鄰界面產(chǎn)生電磁間的吸引力。特別是主鏈上的具有很高反應(yīng)活性的基能，可以和例如金屬表面上的活性游離鍵起反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵，極大地增強(qiáng)了結(jié)合力。另外，高分子耐磨復(fù)合材料可以相當(dāng)平穩(wěn)地從液態(tài)變成固態(tài)，幾乎不收縮，故能保持原有的鍵并與基體形成極強(qiáng)的黏結(jié)力。材料中碳化硅、陶瓷纖維及微米級(jí)的聚合添加物，能增強(qiáng)其防腐及耐磨性能。

2.4 脫硫漿液循環(huán)泵泵殼和耐磨板修復(fù)的具體工藝

第一，在進(jìn)行金剛砂噴砂作業(yè)之前，對(duì)磨損腐蝕缺失和嚴(yán)重部位進(jìn)行骨架焊接，使其對(duì)高分子耐磨復(fù)合材料起到支架定型作用。然后對(duì)泵殼和耐磨板待修復(fù)表面進(jìn)行噴砂，使用金剛砂對(duì)所有需要修復(fù)、修補(bǔ)及防腐保護(hù)區(qū)域進(jìn)行噴砂處理，徹底除去表面銹蝕層和松動(dòng)層，露出金屬光澤，并使表面粗糙度達(dá)到75μm 以上。

第二，以下工藝要在潔凈和恒溫的車間內(nèi)完成，溫度攝氏25℃以上，相對(duì)濕度<85%，現(xiàn)場(chǎng)無煙塵和漂浮灰塵。

第三，使用高效表面清洗劑，先徹底除去表面浮灰及雜物，然后對(duì)于噴砂處理后的所有表面使用高效表面清洗劑進(jìn)行清洗。清洗處理過的泵殼和耐磨板，要加溫處理，加溫到50℃，持續(xù)5小時(shí)，以確保把滲入到待修設(shè)備的清洗劑等液體成分蒸發(fā)出來，避免滲入的清洗劑與高分子耐磨復(fù)合材料起化學(xué)反應(yīng)，最終增加高分子耐磨復(fù)合材料可涂刷的附著力。

第四，修復(fù)：

①對(duì)清洗干凈的泵殼和耐磨板表面用惰性金屬表面活化劑處理一遍，以保證極好的粘接強(qiáng)度。②在泵殼和耐磨板所有缺損部位表面先涂刷一層調(diào)制好的陶瓷耐磨防護(hù)劑，使材料與基體充分的接觸。③用專用工具將調(diào)制好的高分子耐磨復(fù)合材料施敷到泵殼和耐磨板所有減薄嚴(yán)重部位表面，填充全部的坑穴。對(duì)于缺損部分將高分子耐磨復(fù)合材料涂敷在鋼絲網(wǎng)上加厚到原來基本厚度，直至基本恢復(fù)基體原外形輪廓。④待高分子耐磨復(fù)合材料固化后（約3 小時(shí)），使用打磨機(jī)打磨找平，去除多余材料，直至基本恢復(fù)其原外形輪廓。

第五，防磨涂層：

①徹底除去浮灰及雜物等后，使用高效表面清洗劑，清洗干凈待防護(hù)的表面，然后烘干其表面。②將泵殼和耐磨板修復(fù)后的部位涂刷調(diào)制好的陶瓷耐磨防護(hù)劑，厚度0.3mm 左右。③待涂層固化24 小時(shí)后，使用磨光機(jī)對(duì)局部進(jìn)行處理，以保證再涂層時(shí)的平整光滑。④最后涂刷一遍陶瓷耐磨防護(hù)劑，保證厚度在0.5mm 左右。（見圖3、4）

3 綜合比較結(jié)論

我廠經(jīng)過高分子耐磨復(fù)合材料修復(fù)的漿液循環(huán)泵可以正常運(yùn)行12000小時(shí)，自2010年通過采取高分子耐磨復(fù)合材料修復(fù)工藝在每年檢修中對(duì)漿液循環(huán)泵進(jìn)行交替修復(fù)，漿液循環(huán)泵的性也能保證，高分子耐磨復(fù)合材料修復(fù)相比其他維修和更換新漿液泵等方法能延長設(shè)備的使用壽命，縮短維修周期，節(jié)約維修和運(yùn)行成本，效果明顯，值得在同行業(yè)中推廣使用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 謝權(quán)云，曾庭華.沙角c電廠脫硫漿液循環(huán)泵磨損問題分析[J].廣東電力，2007，20（9）：50-53.

[2] 李長鳴，等.河南某電廠漿液循環(huán)泵過流部位鼓包原因[J].中國電力，2009（10）：19-23.

[3] 周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.