燃煤電廠濕法脫硫漿液循環泵耐磨修復新技術簡介和應用

張永良

摘 要：闡述了燃煤電廠濕法脫硫系統中漿液循環泵磨損的主要原因是泵在運行過程中受漿液顆粒沖刷磨損、氣蝕和低pH值強酸腐蝕等共同作用產生的結果。介紹了當今歐美等工業發達國家使用的一種新型高分子耐磨復合材料修復工藝，通過對我廠脫硫漿液循環泵的多年修復應用，與其他傳統修復方法相比，其綜合效果明顯。

關鍵詞：濕法煙氣脫硫；漿液循環泵；磨損；高分子耐磨復合材料；修復

中圖分類號： TU271.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）31-175-2

0 引言

隨著濕法脫硫技術的不斷發展，濕法脫硫被歐美等發達國家所采用，成為石灰石、石膏脫硫的重要方法與途徑。作為現階段應用范圍最為廣泛、技術最為成熟、成本投入較低的二氧化硫剝離技術，濕法脫硫技術能夠實現硫元素的快速脫離，進一步提升二氧化硫的吸收與利用效率，增加脫硫工藝的穩定性與高效性。為了增加濕法脫硫的效率，保證石灰生產的速率，我們將儀表系統引入到脫硫工藝之中，通過DCS實現I/O點的合理配置，保證硬件運行的流程度，最終促進濕法脫硫的優化。

1 高分子復合材料修復技術的簡介

有資料顯示，借助于一系列的脫硫技術手段，能夠對石灰石深加工的過程中，將硫元素從石灰石中脫離出來，最終實現石灰的綠色化生產，減少其對生態環境的污染與破壞[1]。從相關統計部門公布的數據來看，濕法脫硫能夠將石灰石中70%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現對煙塵進行初步的處理，實現游離硫元素的回收，脫硫漿液循環泵是煙氣脫硫系統中關鍵的動力輸送設備，負責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，同時流動液體具有酸性腐蝕（主要為氯離子和硫酸根離子）。石灰漿液在高速循環過程中，直接對泵的金屬表面形成劇烈的磨損、腐蝕和氣蝕，在多因素聯合破壞下，更換的新泵特別是葉輪經常運行不久即嚴重損壞。由于脫硫漿液循環泵使用特種合金材料制造，目前市場價格很高，從而給電廠運行帶來了高昂的成本。同時，頻繁的拆卸也給維護人員形成了大量的重復性高強度工作。

2 高分子耐磨復合材料的修復應用

2.1 工程概況

我電廠建設規模為2×250MW和4×200MW燃煤機組，同期配套脫硫裝置，目前已投運，但由于目前燃煤的含硫量高于原設計燃煤含硫量，因此需要對原脫硫裝置進行改造，以達到環保要求。該改造工程6臺FGD計劃分別于2005年10月和2008年6月投運。

本工程18臺利舊的漿液循環泵為國產襄樊“五二五”泵業公司生產的LC500/630和LC550/700I全金屬 循環泵，因長時間運行造成泵殼、葉輪、前耐磨板、后護板腐蝕穿孔，本工程需對其進行修復，以滿足運行要求。

有關參數：

①型號：LC500/630離心式水泵；

流量：3900m3/h；

介質：石灰石漿液（pH4-6）。

②型號：LC550/700I離心式水泵；

流量：5200m3/h；

介質：石灰石漿液（pH4-6）。

2.2 設備損壞原因及分析

脫硫漿液在運輸的過沖，其在循環泵以石灰石漿液，漿液的形態存在，由于二者的組織顆粒較大，因此相關介質一旦經過漿液循環泵葉輪的旋轉加速之后，相關顆粒物在葉輪帶動之后，會對漿液循環泵泵殼內壁造成強烈的磨損及巨大的沖擊。再加上泵運行時產生大量水的汽化和攜帶的氣泡，氣泡隨著漿液的流動，就會像無數個彈頭一樣，頻率很高地連續不斷爆炸擊打葉片和泵殼護板的金屬表面，金屬表面逐漸疲勞而破壞，尤其在泵殼出口導流部位和裝配面附近受到的損壞更為嚴重。（見圖1、圖2）

同時石灰石漿液具有很強的腐蝕性，會在金屬層內部形成力學性能極差的疏松多孔結構，酸性漿液很容易在這些細孔中繼續腐蝕金屬內部。而Cl-則會引起應力腐蝕，進一步降低周圍漿液的pH值。由于低pH值引起漿液循環泵泵體和葉輪基體腐蝕，使泵體有效厚度嚴重減薄。因此，漿液循環泵損壞的主要原因是泵在運行過程中漿液磨損、氣蝕和低pH值強酸腐蝕等共同作用產生的嚴重損害結果。

2.3 高分子耐磨復合材料修復的機理

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

2.4 脫硫漿液循環泵泵殼和耐磨板修復的具體工藝

第一，在進行金剛砂噴砂作業之前，對磨損腐蝕缺失和嚴重部位進行骨架焊接，使其對高分子耐磨復合材料起到支架定型作用。然后對泵殼和耐磨板待修復表面進行噴砂，使用金剛砂對所有需要修復、修補及防腐保護區域進行噴砂處理，徹底除去表面銹蝕層和松動層，露出金屬光澤，并使表面粗糙度達到75μm 以上。

第二，以下工藝要在潔凈和恒溫的車間內完成，溫度攝氏25℃以上，相對濕度<85%，現場無煙塵和漂浮灰塵。

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

第四，修復：

①對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度。②在泵殼和耐磨板所有缺損部位表面先涂刷一層調制好的陶瓷耐磨防護劑，使材料與基體充分的接觸。③用專用工具將調制好的高分子耐磨復合材料施敷到泵殼和耐磨板所有減薄嚴重部位表面，填充全部的坑穴。對于缺損部分將高分子耐磨復合材料涂敷在鋼絲網上加厚到原來基本厚度，直至基本恢復基體原外形輪廓。④待高分子耐磨復合材料固化后（約3 小時），使用打磨機打磨找平，去除多余材料，直至基本恢復其原外形輪廓。

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，清洗干凈待防護的表面，然后烘干其表面。②將泵殼和耐磨板修復后的部位涂刷調制好的陶瓷耐磨防護劑，厚度0.3mm 左右。③待涂層固化24 小時后，使用磨光機對局部進行處理，以保證再涂層時的平整光滑。④最后涂刷一遍陶瓷耐磨防護劑，保證厚度在0.5mm 左右。（見圖3、4）

3 綜合比較結論

我廠經過高分子耐磨復合材料修復的漿液循環泵可以正常運行12000小時，自2010年通過采取高分子耐磨復合材料修復工藝在每年檢修中對漿液循環泵進行交替修復，漿液循環泵的性也能保證，高分子耐磨復合材料修復相比其他維修和更換新漿液泵等方法能延長設備的使用壽命，縮短維修周期，節約維修和運行成本，效果明顯，值得在同行業中推廣使用。

參 考 文 獻

[1] 謝權云，曾庭華.沙角c電廠脫硫漿液循環泵磨損問題分析[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手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.